北京玉渊潭公园樱花土壤质量调查与改善措施研究

杨绅，孙玉红，赵晓娟，王秋霞，白庆荣，方文生，曹坳程

（1.吉林农业大学，吉林 长春 130118；2. 中国农业科学院 植物保护研究所，北京 100193；3.北京玉渊潭公园，北京 100142）

关键字：土壤质量；土壤消毒；土传病原物；樱花；棉隆；北京玉渊潭公园

玉渊潭公园作为北京市著名的AAAA 级景区，以“樱花八景”享誉盛名，园内栽有约50 余个樱亚属Subg.Cerasussp.品种，3 000 余株樱花[1]。每年4 月，吸引大批游客到此游玩，是国内最大的樱花专类园之一[2]。樱花，属蔷薇科Rosaceae 樱属Cerasus浅根系树种，适宜在疏松、肥沃且微酸性土壤中种植[3]。与日本相比，北京地区雨水分布不均匀、昼夜温差大[4]，土壤pH 值、容重较高、营养元素不均衡[3,5]，易导致土传病原物大量繁殖[6]，致使樱花的抗逆性减弱[7]。长期的单一连作会导致樱花园土壤质量下降，严重影响樱花的正常生长。土传致病菌镰刀菌Fusariumspp.、疫霉菌Phytophthoraspp.发生严重时会导致樱花发生枯萎病和根腐病等[8-9]，土壤根结线虫Meloidogynespp.的积累量大则会引发樱花根系萎缩、畸形、生长发育不良等病状[10-11]，且根结线虫入侵樱花根系留下的伤口，更有利于镰刀菌、疫霉菌的侵染，加重樱花发病[12]。虽然早期园内管理者曾对玉渊潭樱花的土壤性状进行过调查与改良[3]，但是并没有对土壤中土传病原物的数量进行过测定并对其进行有效防治。而且，由于时间的推移及游客踩踏等原因致使土壤逐渐退化，特别是近几年园内逐渐出现樱花局部树枝枯死，长势参差不齐等现象，致使玉渊潭樱花生长地土壤健康问题备受关注[3]。尽管樱花在移栽过程中采取了筛选健康苗木、五氯硝基苯加硫磺消毒土壤、根系涂抹K84 等措施，但生长状况依旧没有得到良好地改善。

棉隆作为我国应用最广的固态熏蒸剂，不仅可以有效防控土传病原菌及根结线虫，也可以提升作物的品质，其作用机理为棉隆与潮湿的土壤结合转化为异硫氰酸甲酯，进而起到杀虫灭菌的效果[13]，目前已在草莓Fragaria×ananassa、姜Zingiber officinale、番茄Lycopersicon esculentum等作物上广泛使用[14]。张庆华[15]等以30 kg·hm-2棉隆熏蒸草莓连作土壤并覆盖薄膜后可有效抑制土壤中的枝顶孢属Acremonium、镰刀菌属等致病真菌。Harris[16]用570 kg·hm-2棉隆熏蒸土壤后对土壤根结线虫的防治效果在85%以上。李青杰[17]等研究表明，用棉隆（300 kg·hm-2）熏蒸土壤后对镰刀菌的防治效果可达94.71%～ 95.96%，对疫霉菌的防治效果可达84.15%～ 96.12%。

阿维菌素、噻唑膦、寡糖·噻唑膦作为现阶段常用的非熏蒸性杀线虫剂，通过损伤线虫的神经系统来影响线虫活动，进而灭杀线虫[18-19]。大量试验数据表明，这3 种杀线虫剂对根结线虫均有良好的防治效果[20-22]。但因长期施用单一药剂，很多地区的线虫出现抗药性，致使该药剂对线虫的防效逐渐降低[23]。近几年来，研究者逐渐采取熏蒸性和非熏蒸性农药联用，从而达到协同增效的效果。黄斌[24-25]等研究表明，棉隆（100 mg·kg-1）分别与94.2%阿维菌素标准品（1.5 mg·kg-1）和99.0 %分析级噻唑膦（3 mg·kg-1）联用对根结线虫的防治效果均在95%左右，并且用棉隆熏蒸可有效延长二者在土壤中的降解半衰期；刘丹[19]研究表明，棉隆与1.8%阿维菌素乳油（60 mg·kg-1+80 mg·kg-1）联用较单独施用阿维菌素对根结线虫的防治效果提升43%左右；寡糖·噻唑膦作为近期推出的复配型杀线虫剂，现阶段与棉隆联用的药效试验还鲜有报道。

本研究对北京玉渊潭公园樱花八景进行土壤健康状况测定及土壤综合质量评估，并根据检测结果选取土壤质量较差、土传病害发生严重的樱花园为试验地，设置单独施用棉隆及棉隆与阿维菌素、噻唑膦、寡糖·噻唑膦3 种杀线虫剂联用处理，将药剂通过分层施药施入土壤进行处理，在熏蒸土壤后，分析不同组合药剂处理对不同深度土壤中镰刀菌、疫霉菌、根结线虫数量的影响，评估不同组合药剂土壤处理对樱花土传病虫害的防控效果，以期为改善樱花土壤质量状况提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试药剂：98%棉隆微粒剂，由江苏南通施壮化工有限公司提供；1.8%阿维菌素乳油，由河南勇冠乔迪农业科技有限公司提供；20%噻唑膦水乳剂，由山东海而三利生物化工有限公司提供；6%寡糖·噻唑膦水乳剂，由佛山市盈辉作物科学有限公司提供。

试验器械：土壤取样器为脚踏式原状取土钻；喷雾器为MATABI-16 型背负式喷雾器。

1.2 研究方法

1.2.1 土壤综合质量调查评估 2021 年5 月4 日，在玉渊潭公园8 处樱花种植区（①晚樱园、②在水一方、③樱棠春晓、④郦樱园、⑤友谊樱林、⑥大草坪、⑦长堤、⑧示范区）进行土壤取样，每个区域随机选取4 株樱花，每株作为一个重复。在每株樱花的四周（根冠以内）随机选取5 个点进行土壤采样，将采集的5 个点的土壤混匀后作为一个样品。每棵树的土壤样品均使用土钻收集0～ 20 cm 和20～ 40 cm 土层土壤。将土样带回实验室分析土壤有效氮、有效磷、速效钾、pH 值、EC 值、容重、非毛管孔隙度、入渗率及有机质含量。并依据朱本国的土壤质量评价方法[26]，对8 个区域的土壤进行综合质量评估。

土壤各项理化指标测定方法参考鲍士旦的方法[27]，碱解氮含量测定：用KCl 浸提后置于流动分析仪进行测定；有效磷含量测定：先用NaHCO3浸提后再用流动分析仪检测；速效钾含量测定：用CH3COONH4浸提后置于火焰分光光度计检测；pH 值测定：用2.5∶1 水土比-电位法；EC 值测定：用5∶1 水土比-电导法；容重、非毛管孔隙度和入渗率测定用环刀法；有机质含量测定：用重铬酸钾滴定法。

土壤综合质量评估方法：

式中，Z为土壤综合质量评估值，n1～n9为各项土壤基本生理指标综合权重值，D1～D9为土壤基本生理指标所对应的分值。

土壤综合质量评价等级分为良好、中等和较差3 个等级。评估值Z满分为10 分，当8≤Z＜10 时，土壤综合质量为良好；当5≤Z＜8 时，土壤综合质量为中等；当1≤Z＜5 时，土壤综合质量为较差[26]。

1.2.2 土壤有害生物测定 土壤镰刀菌和疫霉菌的数量分别采用Komada[28]和Masago[29]的方法进行分离计数。根结线虫的分离计数采用刘伟志的重糖分离法[30]。

1.2.3 土壤处理 根据2.2.1 和2.2.2 调查结果，选定郦樱园的樱花地开展土壤处理试验，共设5 个处理，如表1，每个处理3 个重复。

表1 玉渊潭试验方案Tab.1 Treatments of different pesticides with different dosages in Liyingyuan of Yuyuantan Park

施药前移除病树及其树根，挖出长×宽为1 m×1 m、深度为60 cm 的土坑并剔除残根及大石块，然后采用混土法分层施药，按40～ 60 cm、20～ 40 cm、0～ 20 cm 土层顺序依次进行，即先将3 种杀线虫剂（阿维菌素、噻唑膦、寡糖·噻唑膦）的悬浮液用MATABI-16 型背负式喷雾器均匀喷至40～ 60 cm 深度土壤，随后将棉隆以撒施的方式均匀地撒在土壤表面，再用挖掘机或人工翻搅土壤，使药物与土壤充分混合，再覆土至离地面20 cm左右深度，重复上述操作。对照处理则喷施等量清水。分层施药完成后，在土壤表面浇灌一定量水，使土壤的田间持水量在80%左右，最后覆盖PE 薄膜熏蒸1 个月。揭膜后进行土壤取样，取样方法同2.2.1。

1.3 数据统计

病原菌防治效果%=（对照区菌落数－处理区菌落数）/对照区菌落数×100%

根结线虫防治效果%=（对照区线虫数－处理区线虫数）/对照区线虫数×100%

使用Microsoft Excel 2010 软件进行试验数据整理，用SPSS 20.0 进行统计分析(ANOVA)，各组间均值比较采用Fisher’s LSD 检验（P=0.05），图表制作由Origin 2017 软件完成。

2 结果与分析

2.1 樱花地土壤肥力及综合质量等级

由表2 显示，8 个樱花种植区土壤的pH 值均在8 左右，属碱性土，其中大草坪樱花土壤碱性最强，并与其他7 个樱花种植区土壤pH 值均差异显著（P<0.05）；土壤EC 值整体偏高，为0.9～ 2.4 mS·cm-1，其中郦樱园和大草坪樱花种植区的土壤EC 值相对较低，与其他6 个种植区的土壤EC 值均差异显著（P<0.05），示范区的土壤EC 值，与其他7 个种植区的土壤EC 值均差异显著（P<0.05）；从碱解氮、有效磷和速效钾含量来看，碱解氮含量不足（29.1～ 58.9 mg·kg-1），其中晚樱园、樱棠春晓、大草坪樱花土壤碱解氮含量相对较低，与郦樱园、友谊樱林、长堤的土壤碱解氮含量差异显著（P<0.05）；而有效磷（除在水一方外）和速效钾含量却整体偏高，其含量分别为57～ 405 mg·kg-1和263～ 443 mg·kg-1，在水一方和樱棠春晓樱花土壤的有效磷含量较低，与其他6 个种植区的土壤有机磷含量均差异显著（P<0.05），示范区樱花土壤的速效钾含量最高，并与其他7处种植区土壤速效钾含量均差异显著（P<0.05）；郦樱园、友谊樱林、大草坪、长堤区域的土壤有机质含量偏低，为14.3～ 19.4 g·kg-1，与晚樱园和樱棠春晓的土壤有机质含量差异显著（P<0.05）；非毛管孔隙度整体偏低，其中友谊樱花地的非毛管孔隙度最低，为2.7%，并与其他种植区（除樱棠春晓外）的土壤非毛管孔隙度差异显著（P<0.05）；8 处种植区的土壤容重值为0.7～ 1.2 g·cm-3，不同种植区之间土壤容重值总体上均无差异显著；土壤入渗率整体良好，在水一方的土壤入渗率相对较低，并与其他种植区（除友谊樱林外）樱花土壤的入渗率差异显著（P<0.05）。

表2 土壤理化指标值Tab.2 Soil physical and chemical properties in 8 scenic plots of the Park

8 个种植区的土壤综合质量评价等级为中等或较差，其中，晚樱园、水一方、樱棠春晓、长堤和示范区5处种植区的土壤综合质量评定等级为中等（5≤Z＜8），郦樱园、友谊樱林和大草坪3 个樱花种植区的土壤综合质量评定等级为较差（1≤Z＜5）。

2.2 樱花地土壤有害生物测定结果

从表3 中可以看出，玉渊潭樱花地土壤病原菌及根结线虫危害严重，且不同种植区之间土壤病原菌及根结线虫数量总体上均差异显著（P<0.05），同一个种植区不同土层土壤病原菌及根结线虫数量总体上差异均显著（P<0.05）。从镰刀菌的发生情况来看，樱棠春晓区域的发生情况最弱，土壤中的镰刀菌菌落数量为50～ 70 cfu · g-1，长堤区域发生情况最严重，土壤中的镰刀菌菌落数量为5 305～ 10 430 cfu · g-1。从疫霉菌的发生情况来看，晚樱园、郦樱园、大草坪及示范区的疫霉菌菌落数均＞3 900 cfu·g-1。从根结线虫的危害情况来看，晚樱园、郦樱园和友谊樱林土壤中的根结线虫数较其他区域更为严重，其中以晚樱园20～ 40 cm 土层的根结线虫数量最多，为355 条·100 g-1。大草坪、长堤、示范区3 个种植区土壤镰刀菌和疫霉菌菌落携带量大，但线虫危害程度不高（除示范区0～ 20 cm 土层），土壤镰刀菌的菌落数量为2 880～ 10 430 cfu · g-1、土壤疫霉菌的菌落数量为2 355～ 6 170 cfu · g-1、土壤根结线虫数量为12.5～ 62.5 条·100 g-1。结合3.1 小节结果，土壤综合质量较差的郦樱园和友谊樱林2 个种植区3 种土传病原物的发生情况均十分严重，土壤镰刀菌的菌落数量为775～5 530 cfu·g-1、疫霉菌的菌落数量为1 230～ 3 990 cfu·g-1、根结线虫数量为20～ 232.5 条·100 g-1。

表3 玉渊潭公园8 个樱花地土壤镰刀菌、疫霉菌、根结线虫的发生情况Tab.3 Determination of Fusarium spp.,Phytophthora spp.and Meloidogyne spp.in 8 scenic plots of the Park

从表4 中可以看出，无论是单独施用棉隆还是与3 种杀线虫剂联用，对镰刀菌均具有防控效果，对镰刀菌的防治效果为78.49%～ 100%。在0～ 20 cm 土层，棉隆与3 种杀线虫剂联用对镰刀菌的防治效果均显著高于棉隆单独施用（P<0.05），而在20～ 40 cm、40～ 60 cm 土层，各处理对镰刀菌的防治效果均无显著性差异（P＞0.05）。但4 个处理对疫霉菌的防治效果较差，棉隆单独施用，不同深度土层疫霉菌菌落数依然较大，防治效果低于10.6%，但与杀线虫剂联用则显著提高对疫霉菌的防治效果。尽管棉隆与噻唑磷或寡糖·噻唑膦联用对疫霉菌的防治效果只有30.82%～ 78.20%，但棉隆与阿维菌素联用对疫霉菌的防治效果达77.5%～ 92.45%。可见，棉隆与杀线虫剂联用对疫霉菌具有增效作用，但因杀线虫剂种类而异。对根结线虫的防治效果，单独使用棉隆对根结线虫的防治效果为66.67%～ 74.07%，除棉隆+寡糖·噻唑膦处理的20～ 40 cm 土层外，棉隆与3 种杀线虫剂联用在不同土层深度中均可提高对根结线虫的防治效果。且棉隆+阿维菌素处理与棉隆+噻唑膦处理对根结线虫均有较高的防治效果，分别为74.07%～ 98.57%、81.48%～ 88.53%。在4 个处理中，除对20～ 40 cm 土层的根结线虫防治效果外，棉隆＋阿维菌素处理对不同土层深度的镰刀菌、疫霉菌、根结线虫的防治效果均为最高，且对于镰刀菌和疫霉菌的防治效果，各土层间无显著性差异（P＞0.05）。

表4 棉隆与杀线虫剂联用对土壤的消毒效果Tab.4 Effects of Dazomet and with Nematicides on soil disinfection

3 结论与讨论

土壤pH、有机质含量、碱解氮含量等化学指标和容重、入渗率等物理指标与土壤微生物及线虫群落结构息息相关[31]。本次对玉渊潭公园土壤健康状况测定及土壤综合质量评估结果发现，土壤综合质量较差的郦樱园和友谊樱林两地土传病原菌及根结线虫发生情况也同样严重。不同药剂施用土壤处理均可有效防治土传病原物，其中以棉隆与阿维菌素联用效果最好。研究表明，阿维菌素在温度较低的土壤中可以更好地发挥其药效[32]，且棉隆熏蒸能杀死土壤中可降解阿维菌素的微生物，延长了阿维菌素在土中的持效期[24]，增加土壤消毒效果。本试验中，棉隆与阿维菌素联用，有效抑制了土壤中根结线虫的数量，这与刘丹[19]的试验结果一致。土壤作为地球上存在微生物种类最多的复杂生态系统[33]，灭杀根结线虫的同时也会对病原菌数量产生影响。本试验结果显示，棉隆与3 种杀线虫剂联用均可提升对镰刀菌、疫霉菌的防治效果，说明阿维菌素等杀线虫剂可兼治土传病原菌，这与黄斌[34]的试验结果一致。方文生等研究表明，棉隆常规施药在20～ 40 cm 土层中药效较差[35]，本次试验通过分层施药技术，即使在40～ 60 cm 土层中，施用棉隆对根结线虫及镰刀菌仍有良好防治效果（68.67%～ 98.72%），这表明分层施药可有效提升棉隆对深土层土传病原物的防治效果。

土壤环境质量调查结果显示，玉渊潭公园樱花种植区土壤质量处于中等偏低水平，其中郦樱园、友谊樱林和大草坪种植区的土壤综合质量评分为较差（4.28～ 4.80），其土壤病原菌及根结线虫发生严重。通过棉隆+阿维菌素联用进行土壤处理，可大幅度降低郦樱园土壤病菌携带量，对镰刀菌、疫霉菌、根结线虫的防治效果分别为99.13%～ 99.79%、77.5%～ 92.45%、74.07%～ 98.57%。因此在樱花地建议选用棉隆与阿维菌素联用，以分层施药技术进行土壤处理，可有效防治土传病害，改善樱花园地土壤健康状况。

致谢：感谢中国农业大学附属小学黄子萱、岳云帆、刘伊晨参与本试验样品的收集及分析工作。