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The inhibitory effect of volatile gases produced in reductive soil disinfestation on soil-borne plant pathogens

土壤强还原消毒过程中产生气体对土传病原菌的抑制作用



全 文 :植物保护学报 Journal of Plant Protection, 2016, 43(4): 627 - 633 DOI: 10􀆰 13802 / j. cnki. zwbhxb. 2016􀆰 04􀆰 015
基金项目:国家自然科学基金(41301335),中国博士后科学基金(2014M551622),江苏高校优势学科建设工程
∗通讯作者(Author for correspondence), E⁃mail: zccai@ njnu. edu. cn
收稿日期: 2014 - 12 - 18
土壤强还原消毒过程中产生气体
对土传病原菌的抑制作用
黄新琦1,2   刘亮亮1   朱  睿1   张金波1,2   蔡祖聪1,2∗
(1.南京师范大学地理科学学院, 南京 210023; 2.南京师范大学, 江苏省物质循环与污染控制重点实验室,
江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心, 南京 210023)
摘要: 土壤强还原( reductive soil disinfestation,RSD)是一种高效、环保的土壤消毒方法,为明确
RSD杀菌机理,采用气相色谱和荧光定量 PCR 等技术研究 RSD 过程中产生的气体对土传病原菌
的杀菌作用。 结果表明:RSD过程中土壤能够产生 H2S 和 NH3;当在装有 25 g 病土的三角瓶中分
别加入 25 mL的 H2S 和 NH3 时,土壤中尖孢镰刀菌的数量均显著下降,其杀菌效果分别为 90􀆰 3%
和 100􀆰 0% ;当在病土中加入 0􀆰 125% (w / w)氨水时,尖孢镰刀菌、茄劳尔氏菌、辣椒疫霉和立枯丝
核菌的数量分别下降至对照土壤的 1􀆰 0% 、0􀆰 3% 、0􀆰 1%和 0􀆰 9% ;此外,加入 10 μL 氨水即可显著
抑制尖孢镰刀菌菌丝生长和孢子萌发,抑制率分别为 52􀆰 8%和 100􀆰 0% 。 表明 RSD 过程中产生的
H2S和 NH3 对 RSD过程的杀菌效果起着一定的作用。
关键词: 氨; 硫化氢; 尖孢镰刀菌; 厌氧发酵
The inhibitory effect of volatile gases produced in reductive soil
disinfestation on soil⁃borne plant pathogens
Huang Xinqi1,2   Liu Liangliang1   Zhu Rui1   Zhang Jinbo1,2   Cai Zucong1,2∗
(1. School of Geography Science, Nanjing Normal University, Nanjing 210023, Jiangsu Province, China; 2. Jiangsu Provincial
Key Laboratory of Materials Cycling and Pollution Control, Jiangsu Center for Collaborative Innovation in Geographical
Information Resource Development and Application, Nanjing Normal University, Nanjing 210023, Jiangsu Province, China)
Abstract: Reductive soil disinfestation (RSD) is an efficient and environment⁃friendly way to reduce the
populations of plant pathogens in continuous mono⁃cropping soils. In order to clarify the mechanism of
RSD, gas chromatography and quantitative real⁃time PCR were performed for investigating the inhibitory
effects of the gases produced during RSD on the soil⁃borne pathogens in this study. The results showed
that H2S and NH3 were produced in RSD treated soils. When 25 mL H2S was added to the Erlenmeyer
flask, with 25 g soils, the population of Fusarium oxysporum decreased by 90􀆰 3% , and equal amount of
NH3 could completely remove the pathogen from the soil. When 0􀆰 125% (w / w) ammonia water was
added to the pathogen⁃infected soil, the populations of F. oxysporum, Ralstonia solonacearum,
Phytophthora capsici and Rhizoctonia solani decreased to 1􀆰 0% , 0􀆰 3% , 0􀆰 1% and 0􀆰 9% of that in
control soil, respectively. The mycelium growth and spore germination of F. oxysporum were significantly
inhibited by the presence of 10 μL ammonia water in Petri dish, and the inhibition ratios were 52􀆰 8%
and 100􀆰 0% , respectively. These results indicated that H2S and NH3 produced in RSD process played
an important role in the mechanism of RSD.
Key words: ammonia; hydrogen sulfide; Fusarium oxysporum; anaerobic fermentation
    近年来,植物土传病害在世界各地普遍发生,造
成农产品产量和品质大幅下降,甚至绝收(Butler,
2013)。 现代农业生产中过分追求高产、优质和高
效而改变了传统种植制度,导致土壤生态失衡、土传
病害发生加剧(李世东等,2011)。 由于土壤复种指
数高及设施农业的单一种植,形成了适宜病原微生
物生长的土壤环境,导致其数量激增,继而引发毁灭
性的植物病害(苗建强等,2012)。 此外,化学农药
的大量使用会引发包括环境破坏、土壤生态失衡、食
品污染和公众健康水平下降等一系列社会问题(黄
新琦等,2014)。 因此,寻求高效环保的土壤消毒方
法,以降低土壤中病原菌数量并改善土壤环境,使之
不再适宜病原菌的生长显得尤为迫切 (余超等,
2010)。
土壤强还原法 ( reductive soil disinfestation,
RSD)又名土壤生物杀菌法(biological soil disinfesta⁃
tion),在日本(Shinmura et al. ,1999)和荷兰(Blok et
al. ,2000)相继独立发明。 此方法具体为:向富含植
物土传病原菌的土壤中添加易分解的有机碳源,并
通过淹水或者覆盖塑料薄膜维持土壤厌氧状态,以
创造土壤强还原环境(蔡祖聪等,2015)。 其原理为
在强还原环境中厌氧微生物大量繁殖,通过对有机
物厌氧分解产生的大量抑菌物质,可在 2 ~ 3 周内杀
灭土壤中的大量病原微生物。 由于 RSD具有高效、
环保和低成本等特点,在美国、日本和荷兰已在田间
成功推广应用,但关于 RSD杀菌机理的研究报道仍
较少(Momma et al. ,2013)。
RSD 过程中产生的杀菌物质有乙酸、丁酸
(Huang et al. ,2015)、Fe2 + 、Mn2 + (Momma et al. ,
2011)、异硫氰酸烯丙酯( allyl isothiocyanate,AITC)
和二甲基三硫( dimethyl trisulphide,DMTS)等(He⁃
wavitharana et al. ,2014),然而这些杀菌物质仅对
RSD过程的杀菌效果有部分贡献,除此之外是否还
有其它杀菌物质产生仍不清楚 ( Momma et al. ,
2013)。 在 RSD处理土壤的过程中有难闻气体产生
(Momma,2008),其中是否含有除上述以外的杀菌
物质值得进一步研究。 因此,本试验选取了 4 种
RSD过程中产生的气体,即硫化氢 ( H2S)、甲烷
(CH4)、氧化亚氮(N2O)和氨气(NH3),采用气相色
谱和荧光定量 PCR技术研究其杀菌效果,明确 RSD
过程中产生的具有杀菌作用的气体,以期为 RSD 杀
菌机理的深入研究及对 RSD 技术的改进提供基础
依据。
1 材料与方法
1􀆰 1 材料
供试土壤及菌株:砂土采自海南省乐东县香蕉
种植园内,为香蕉枯萎病高发病地块土壤。 供试有
机物为收集采摘后的玉米秸秆地上部,充分晾干,打
碎,C / N为 45􀆰 7。 供试菌株为尖孢镰刀菌古巴专化
型 Fusarium oxysporum f. sp. cubense N21,由本实验
室从香蕉病株中分离获得;茄劳尔氏菌 Ralstonia so⁃
lanacearum 2010、立枯丝核菌 Rhizoctonia solani Q1、
辣椒疫霉 Phytophthora capsici MXL1 均由南京农业
大学资源与环境科学学院提供。
供试培养基:改良 Komada 培养基 ( modified
Komada’s medium,K2) (Sun et al. ,1978):K2HPO4
1 g、 KCl 0􀆰 5 g、 MgSO4·7H2O 0􀆰 5 g、 Fe⁃Na⁃EDTA
0􀆰 01 g、L⁃天门冬酰胺 2 g、半乳糖 10 g、琼脂 20 g,去
离子水定容至 900 mL,高压灭菌后冷却至 60℃,加
入 75% C6Cl5NO2 0􀆰 9 g、牛胆盐 0􀆰 45 g、Na2B4O7·
10H2O 0􀆰 5 g、硫酸链霉素 0􀆰 3 g,用 10%磷酸调 pH
至 3􀆰 8 ± 0􀆰 2。 茄劳尔氏菌土壤分离培养基(soil iso⁃
lation medium SMSA⁃E, SMSA ) ( French et al. ,
1995):水解络蛋白 1 g、蛋白胨 10 g、甘油 5 mL、琼
脂 20 g,蒸馏水补足至 1 L,调节 pH 至 6􀆰 5,高压灭
菌后冷却至 60℃每升加入结晶紫 5 mg、多粘菌素 B
硫酸盐 100 mg、杆菌肽 25 mg、氯霉素 5 mg、青霉素
5 mg、C19H15ClN4 50 mg、放线菌酮 100 mg。 燕麦培
养基(oatmeal medium,OM)(朱桂宁等,2003):燕麦
片 30 g、琼脂 20 g,蒸馏水补足至 1 L,高压灭菌冷却
后加入利福平 20 mg、氨苄青霉素 200 mg、75%
C6Cl5NO2 100 mg。 马铃薯葡萄糖琼脂培养基(pota⁃
to dextrose agar,PDA):马铃薯 200 g、葡萄糖 20 g、琼
脂 20 g,蒸馏水补足至 1 L。 牛肉膏蛋白胨培养基:
牛肉膏 5 g、蛋白胨 10 g、NaCl 5 g、琼脂 20 g,蒸馏水
补足至 1 L,调节 pH至 7􀆰 2。
试剂及仪器:本试验所用气体均由大连大特气
体有限公司生产;PowerSoil® DNA提取试剂盒,美国
MO⁃BIO公司;SYBR Premix Ex TaqTM,日本 TaKaRa
公司。 San ++流动分析仪,荷兰 Skalar 公司;7890A
气相色谱仪,美国 Agilent Technologies 公司;SCD 检
测器,美国Wasson⁃ECE公司;CFX⁃96 荧光定量 PCR
仪,美国 Bio⁃Rad 公司;Dionex ICS 1100 离子色谱
826 植  物  保  护  学  报 43 卷
仪,美国 Thermo 公司; B400 均质仪,瑞士 Buchi
公司。
1􀆰 2 方法
1􀆰 2􀆰 1 对尖孢镰刀菌具有抑制作用气体的筛选
将 25 g 含有尖孢镰刀菌的病土(砂土)装入
250 mL三角瓶中,橡胶塞密封瓶口。 用纯 N2 置换
三角瓶中空气,反复操作 3 次。 用注射器抽取 2􀆰 5
mL或 25 mL瓶中 N2,再分别加入 2􀆰 5 mL 或 25 mL
H2S、CH4、N2O和 NH3。 以纯 N2 为厌氧对照,以空
气作为好氧对照。 将三角瓶置于 25℃培养 5 d后用
平板稀释涂布法(K2 培养基)测定土壤中尖孢镰刀
菌数量。 每处理 3 次重复。
1􀆰 2􀆰 2 RSD过程中土壤无机离子浓度的变化
将 1%玉米秸秆加到病土中(w / w),充分混匀,
称取 200 g 混匀土样装入内径 5 cm、高 15 cm 的圆
柱形容器,加入 100 mL去离子水,末端密封,将土柱
置于 30℃的培养箱中培养 15 d。 培养结束后排水
至 20 d。 以未混有玉米秸秆并未淹水的病土作为对
照,每处理 3 次重复。 定期取土样,将土样分别与水
和 2 mol / L KCl溶液以 1∶ 5(w ∶ w)的比例混匀,200
r / min振荡 1 h 后过滤。 水溶液用离子色谱测定土
壤中 SO4 2 -的浓度;KCl溶液用流动分析仪测定土壤
中 NH +4 ⁃N和 NO -3 ⁃N的浓度。
1􀆰 2􀆰 3 RSD过程中土壤排放 H2S的测定
在上述试验处理第 10 天时,采集 RSD 处理土
柱液面上部气体,使用气相色谱检测气体中是否含
有 H2S。 色谱柱为 CP8575 毛细管柱(60 m × 0􀆰 32
mm ×0􀆰 39 mm),预调温度至 40℃,持续 11 min,以
40℃ / min的速率提升至 80℃,持续 5 min,以 70℃ /
min的速率提升至 150℃,持续 7 min。 以上条件下
6 种含硫气体 H2S、氧硫化碳 ( COS)、甲基硫醇
(CH3SH)、二甲基硫(C2H6S)、二硫化碳(CS2)和二
甲基二硫(C2H6S2)可被充分分开。 通过比对相应
组分的保留时间,可以确定 RSD处理过程中是否有
H2S的产生。
1􀆰 2􀆰 4 不同浓度 NH3 对土壤病原菌数量的影响
依据 Huang et al. (2011)的方法,将真菌性病原
菌尖孢镰刀菌、立枯丝核菌和辣椒疫霉活化后转接
至液体 PDA培养基中,28℃静置培养 7 d,取出洗净
后放入均质仪中打碎。 将细菌性病原菌茄劳尔氏菌
活化后转接至牛肉膏蛋白胨培养基中于 30℃、170
r / min 振荡培养 2 d,菌悬液 7 000 g 离心 10 min,弃
去上清液,将菌体重悬于 0􀆰 5%生理盐水中。 最终
将真菌性病原菌以每千克土 1􀆰 5 g 菌丝鲜重的浓
度、细菌性病原菌以每克土 106 CFU 的浓度均匀拌
入土中。
将 50 g 病土装入 250 mL 三角瓶中,分别加入
0、25、100、175、250 μL 的 25%氨水,橡胶塞密封瓶
口,置于 25℃培养箱中培养 5 d,每处理 3 次重复。
培养结束后通过平板稀释涂布计数法检测土壤中茄
劳尔氏菌(SMSA平板)和辣椒疫霉(OM 平板)的数
量。 采用荧光定量 PCR 检测立枯丝核菌和尖孢镰
刀菌的数量。 土壤 DNA 的提取采用 PowerSoil®
DNA提取试剂盒。 20 μL荧光定量 PCR 扩增体系:
土壤 DNA模板 2 μL、 SYBR Premix Ex Taq 10 μL、
正反引物各 1 μL、无菌去离子水 6 μL。 立枯丝核菌
反应条件:95℃ 2 min;95℃ 5 s,60℃ 34 s,40 个循
环;尖孢镰刀菌反应条件:95℃ 2 min;95℃ 10 s,
58℃ 15 s,72℃ 20 s,40 个循环 (赵爽等,2010;
Huang et al. ,2011)。 在每一循环的退火阶段采集
荧光信号,实时检测并记录荧光信号的变化,反应结
束后制作扩增产物的熔解曲线。 立枯丝核菌和尖孢
镰刀菌的特异性引物分别为 ST⁃RS1 ( F):5′⁃AGT⁃
GTTATGCTTGGTTCCACT⁃3′、 ITS4 ( R ): 5′⁃TCCTC⁃
CGCTTATTGATATGC⁃3′和 ITS1⁃F ( F):5′⁃CTTGGT⁃
CATTTAGAGGAAGTAA⁃3′、AFP308(R):5′⁃CGAAT⁃
TAACGCGAGTCCCAAC⁃3′。
1􀆰 2􀆰 5 不同浓度 NH3 对尖孢镰刀菌生长的影响
将活化后的直径 5 mm尖孢镰刀菌菌丝块转接
至含稀释 4 倍的 PDA平板中间,倒置后在培养皿盖
上分别加入 0、0􀆰 1、0􀆰 5、1、5、10 μL 的氨水,25℃培
养 3 d后测量菌落直径。 参照 Ling et al. (2011)方
法制备尖孢镰刀菌孢子悬液,将培养皿中培养出的
孢子用无菌水洗下,并用血球计数板测定孢子浓度,
调节使其浓度小于 1 000 个 / mL。 在水琼脂平板上
涂布 0􀆰 1 mL上述制备好的孢子悬液,倒置后在培养
皿盖上分别加入 0、0􀆰 1、0􀆰 5、1、5、10 μL 的氨水,置
于培养箱中 25℃培养 3 d,统计平板上萌发的孢子
数。 每处理 3 次重复。
1􀆰 3 数据分析
试验数据处理使用 Excel 2003、Origin 7􀆰 5 和
SPSS 13􀆰 0 统计分析软件进行,采用 Duncan 氏新复
极差法检验差异显著性。
2 结果与分析
2􀆰 1 RSD过程产生的气体对尖孢镰刀菌的作用
CH4 和 N2O对于土壤中的尖孢镰刀菌数量无
显著影响;三角瓶中加入 25 mL H2S 可显著减少土
9264 期 黄新琦等: 土壤强还原消毒过程中产生气体对土传病原菌的抑制作用
壤中尖孢镰刀菌的数量,经 H2S 处理后其数量降低
了 90􀆰 3% ;三角瓶中加入 2􀆰 5 mL NH3 即可显著抑
制尖孢镰刀菌,抑制率为 42􀆰 2% ,而高浓度 NH3 对
于尖孢镰刀菌的抑制作用更强,抑制率可达
100􀆰 0% (图 1)。 表明 RSD 过程产生的主要气体中
H2S和 NH3 可以减少土壤中尖孢镰刀菌数量。
图 1 不同气体对土壤中尖孢镰刀菌的抑制作用
Fig. 1 The inhibitory effects of different gases on the population of Fusarium oxysporum in the soil
图中数据为平均数 ±标准差。 不同小写字母表示经 Duncan氏新复极差法检验差异显著(P < 0􀆰 05)。 CK: 好氧对照;
N2: 厌氧对照; CH4 ⁃L、N2O⁃L、H2S⁃L和 NH3 ⁃L: 三角瓶中加入 2􀆰 5 mL对应气体; CH4 ⁃H、N2O⁃H、H2S⁃H和 NH3 ⁃H: 三角瓶
中加入 25 mL对应气体。 Data are mean ± SD. Different letters indicate significant difference at P < 0􀆰 05 level by Duncan’s new
multiple range test. CK: Aerobic control; N2: anaerobic control; CH4 ⁃L, N2O⁃L, H2S⁃L, NH3 ⁃L and CH4 ⁃H, N2O⁃H, H2S⁃H,
NH3 ⁃H: 2􀆰 5 mL or 25 mL different gases were added to Erlenmeyer flask, respectively.
 
2􀆰 2 RSD过程中土壤无机离子浓度的变化
RSD 处理过程中土壤 NO -3 ⁃N 浓度显著下降,
在处理第 5 天时已接近为 0;与之相似的是土壤中
SO4 2 -浓度也呈下降趋势,处理第 10 天时仅为处理
前的 42􀆰 6% ;随着处理时间的增加,土壤中 NH +4 ⁃N
浓度呈上升趋势,土壤晾干后其 NH +4 ⁃N 浓度为处
理前的 10􀆰 5 倍(图 2)。 表明 RSD 处理过程中土壤
中的 SO4 2 -和 NO -3 ⁃N被还原,NH +4 ⁃N呈累积趋势。
图 2 土壤强还原处理过程中土壤 NH +4 ⁃N、NO -3 ⁃N
和 SO4 2 -浓度的变化
Fig. 2 Changes of NH +4 ⁃N, NO -3 ⁃N and SO4 2 -
concentrations in the soil during reductive
soil disinfestation process
图中数据为平均数 ±标准差。 Data are mean ± SD.
 
2􀆰 3 RSD过程中产生 H2S的鉴定
通过对比发现,经 H2S和 RSD处理过的土壤均
有变黑的迹象,而对照土壤仍呈现黄色,表明 RSD
处理过程中土壤可能有 H2S产生,造成 RSD处理后
土壤颜色的加深。 RSD 过程中在淹水土壤液面上
部气体中含有与标准气体 H2S 相同保留时间的峰,
说明 RSD过程中产生了 H2S气体,但并没有检测到
其它种类的含硫气体,表明 H2S是 RSD过程中产生
的主要含硫气体(图 3)。
2􀆰 4 NH3 对尖孢镰刀菌生长的抑制作用
随着 NH3 浓度的逐渐升高,土壤中 4 种常见土
传病原菌数量均呈下降趋势。 当三角瓶中 25%氨
水加入量达到 100 μL时,尖孢镰刀菌、茄劳尔氏菌、
辣椒疫霉和立枯丝核菌的数量较对照分别显著降低
了 80􀆰 1% 、89􀆰 8% 、65􀆰 7%和 93􀆰 5% (P < 0􀆰 05);当
三角瓶中 25%氨水加入量达到 250 μL时,4 种菌的
数量依次仅为对照土壤中的 1􀆰 0% 、0􀆰 3% 、0􀆰 1%和
0􀆰 9% (图 4)。 表明 NH3 对土壤病原菌具有广谱性
的抑制作用。
NH3 可以有效抑制尖孢镰刀菌的菌丝生长和
孢子萌发,随着 NH3 浓度的增加,其抑制效果逐渐
增强。 当在培养皿里加入 0􀆰 5 μL 25%氨水时,尖孢
镰刀菌的孢子萌发即受到显著抑制;25%氨水加入
036 植  物  保  护  学  报 43 卷
图 3 气相色谱测定土壤强还原过程中产生的含硫气体图谱
Fig. 3 The identification of sulfurous gas produced in reductive soil disinfestation process by using gas chromatography
A: 标准品,峰依次为 H2S、COS、CH3SH、C2H6S、CS2 和 C2H6S2; B: 样品。 A: Standard; the gases in the standard are
H2S, COS, CH3SH, C2H6S, CS2, C2H6S2 in sequence; B: sample.
 
图 4 不同浓度 NH3 对土壤中 4 种常见病原菌数量的影响
Fig. 4 Influences of NH3 with different concentrations on the populations of four common pathogens in the soil
  图中数据为平均数 ±标准差。 Data are mean ± SD.
 
量提高至 5 μL,尖孢镰刀菌的菌丝生长受到显著抑
制(P < 0􀆰 05),而加入 10 μL氨水时,对尖孢镰刀菌
菌丝生长和孢子萌发的抑制率分别为 52􀆰 8% 和
100􀆰 0% 。 表明较低浓度的 NH3 即可有效抑制土壤
中尖孢镰刀菌的活性(图 5)。
3 讨论
长期淹水土壤产生了大量的 CH4 和 N2O(Ahn
et al. ,2014),本试验结果表明 CH4 和 N2O 对土壤
中的病原菌数量无显著影响,而 H2S 和 NH3 对其具
有显著抑制作用。 然而,这并不能证明土壤在 RSD
处理过程中发出的难闻气味中含有 H2S 和 NH3。
RSD处理显著降低了土壤中 SO4 2 -浓度,应是硫酸
盐还原细菌在厌氧状态下大量繁殖,还原硫酸盐为
含硫气体(Rodriguez⁃Kabana et al. ,1965),如 H2S。
在某些集约化的设施蔬菜地土壤中积累了大量的
SO4 2 - ( > 700 mg / kg)(朱同彬等,2013),而 RSD 处
理后土壤 SO4 2 -浓度下降到 80 mg / kg,在此种情况
下应该有大量的含硫气体产生,H2S 可能是 RSD 处
理过程中土壤产生恶臭气味的主要成分之一。 此
外,RSD 处理后的土壤呈现黑褐色,与经纯 H2S 气
体处理的土壤呈相似的颜色,这可能是土壤中产生
1364 期 黄新琦等: 土壤强还原消毒过程中产生气体对土传病原菌的抑制作用
图 5 不同浓度的 NH3 对 1 / 4 PDA培养基中尖孢镰刀菌菌丝生长和孢子萌发的影响
Fig. 5 The influences of NH3 with different concentrations on the mycelium and spore germination of FOC in 1 / 4 PDA medium
图中数据为平均数 ±标准差。 Data are mean ± SD.
 
的 H2S 还原 Fe3 +成 FeS 所致,也是 RSD 过程中有
H2S气体产生的另一证据。 RSD处理过程中土壤上
层气体的气相色谱测定结果表明,RSD 处理过程中
确实有 H2S 气体的产生。 Rodriguez⁃Kabana et al.
(1965)指出在长期淹水的稻田土壤中分离到硫酸
盐还原细菌—脱硫弧菌 Desulfovibrio desulfuricans 并
检测出 H2S气体,且 H2S对土壤线虫具有极强的杀
灭作用,这与本试验结果相符。 但由于 H2S 吸附性
较强,对于 RSD处理过程中土壤微环境中产生 H2S
的准确定量较为困难,仍有待进一步研究。
本研究同时检测了在 RSD 过程中土壤 NH +4 ⁃N
和 NO -3 ⁃N 浓度的变化, NO -3 ⁃N 浓度显著下降,
NH +4 ⁃N浓度显著上升,并且 NH +4 ⁃N 浓度上升幅度
大于 NO -3 ⁃N 浓度下降的幅度。 因此,NH +4 ⁃N 含量
的增加并不仅仅来源于异化性硝酸盐还原成铵
(dissimilatory nitrate reduction to ammonium,DNRA)
途径,大部分增加的 NH +4 ⁃N 来源于有机氮的矿化
作用。 而在一些设施蔬菜地土壤中,由于长期大量
的氮肥投入,土壤中的硝态氮严重累积,其含量往往
大于 100 mg N / kg,在此类型土壤中采用 RSD处理,
相较于有机氮的矿化,DNRA途径对于土壤中 NH +4 ⁃
N含量的增加可能会起到更大的作用(朱同彬等,
2013)。 不论来源于哪种途径,在 RSD 处理过程中
有 NH3 的产生。 有报道指出施用氮肥的土壤中大
丽轮枝菌 Verticillium dahliae 数量显著降低,且这种
抑制作用是由土壤中增加的氨和亚硝酸盐造成的
(Tenuta & Lazarovits,2002)。 本研究结果表明,较
低浓度的 NH3 即可对尖孢镰刀菌具有显著的抑制
作用,然而并未能准确测定 RSD过程中产生的 NH3
浓度,但在某些有机氮源和硝态氮含量较高的微环
境中产生了较高浓度的 NH3 (Katase et al. ,2009),
因此 NH3 可能对 RSD的杀菌效果起到一定的作用。
本研究结合前人报道(Momma et al. ,2011;He⁃
wavitharana et al. ,2014;Huang et al. ,2015),发现
RSD过程中并不是某一种物质起到全部的杀菌作
用,而是多种杀菌物质联合参与的结果。 除 Fe2 + 、
Mn2 + 、乙酸、丁酸、AITC 和 DMTS 之外,RSD 过程中
还产生了 NH3 和 H2S,并且其对 RSD的杀菌效果也
起到一定的作用。 然而在不同类型的土壤中实施
RSD处理,不同杀菌物质对于 RSD杀菌效果所占的
比重可能不尽相同,如在硝态氮严重累积的土壤中,
NH3 占主导作用;而在硫酸盐累积的土壤中,H2S 所
起的杀菌效果可能更强。 此外,以不同有机碳源的
RSD处理过程中产生的杀菌物质也不尽相同(He⁃
wavitharana et al. ,2014),有待进一步研究。
参 考 文 献 (References)
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(责任编辑:李美娟)
3364 期 黄新琦等: 土壤强还原消毒过程中产生气体对土传病原菌的抑制作用