土壤有效锰含量与大白菜干烧心病发生关系及抗病品种筛选

张烨 许睿智 周丹丹 卢玲 臧传江 李化银 李景娟 高建伟

摘要：2017年秋天，山东省惠民县个别地区大白菜干烧心病发生严重，为探析其发病原因，我们采用五点取样法，从干烧心发病严重与未发病地块各3处进行取样，对土壤中全氮、速效钾、有效钙、有效锰、有效镁和有效锌进行测定。结果表明，两种类型土壤中全氮含量差异未达到显著水平;速效钾、有效钙、有效镁和有效锌的含量虽存在不同程度差异，但不是大白菜干烧心病发生的诱因;有效锰含量在未发病地块中为3.34～4.41mg/kg，而在发病地块中为2.52～2.78mg/kg，与大白菜干烧心病发生呈显著相关。水培试验结果表明，缺锰会导致大白菜叶片表面呈现出黄色病斑，随着缺锰时间的延长，病斑变大并连接成片。在惠民县干烧心病发生严重地块种植68个大白菜品种，筛选出8个抗病品种，在该地区推广种植这些抗病品种，可以有效降低干烧心病的发生，这对提高大白菜产量和品质、增加农户收入具有重要意义。

关键词：大白菜;干烧心病;土壤有效锰含量;抗病品种筛选

大白菜（BrassicarapaL.ssp.pekinensis）原产于中国，是我国的特产蔬菜。大白菜产量高、生产成本低、种植方法简单、耐运输、耐储藏、营养丰富、风味极佳，倍受人们喜爱。据统计，大白菜在我国每年的播种面积高达267万公顷，产值约600亿以上，占全国蔬菜播种总面积的15%左右[1]。但自20世纪70年代以来，干烧心病的发生对大白菜生产的经济效益产生了巨大的威胁[2]。大白菜干烧心病主要表现为外叶及叶球外观正常，但切开叶球后可发现内部的心叶边缘部分变干、黄化、焦枯，呈干纸状，发病部位与健康部位界限较为清晰[3]。在大白菜贮藏期间，由于生理活动照样缓慢进行，干烧心病可持续发展;若贮藏条件不好，发病部位极易受病菌侵染，使叶球出现“夹叶烂”的现象，最终导致整个植株腐烂。

自1946年报道了大白菜干烧心病以来，学者对大白菜干烧心病的发病机理进行了诸多研究，但不同学者持有不同的观点。张保军等认为氮肥的大量施用是干烧心病发生的主要诱因[4];吕佩坷认为缺锰也会导致干烧心[5];张纯胄等认为植株缺水或者吸收受阻才是主要诱因[6];还有学者认为逆境胁迫也是诱发干烧心的主要原因[7-9]。国外学者的研究也认为水分是干烧心病发生的主要因素，而光照强度大、光周期以及干热风都能够加重干烧心病的发生[7，10]。但大部分学者认为大白菜干烧心病的发生主要还是归因于缺钙，特别是植株生长关键时期、生长旺盛部位缺钙，更容易导致干烧心[11-16]。因此，在大白菜生长期进行适时补钙、水肥管理、采用抗干烧心病品种是目前提高大白菜抗干烧心病发生的主要方法。

本课题组多年田间调查发现，大白菜干烧心病可分为细菌引起的大白菜干烧心病和生理性缺素引起的大白菜干烧心病。菠萝泛菌（Pantoeaananatis）是引起大白菜细菌性干烧心病的病原菌[17，18]。通过对山东省惠民县大白菜干烧心病严重发生地块土壤成分的分析，我们发现该地区大白菜干烧心病发生的主要原因是缺锰。有关缺锰引起大白菜干烧心病发生的机制及其应用尚未见报道。本研究探讨了缺锰与大白菜干烧心病发生的关系，并筛选了适宜山东惠民土壤有效锰缺乏地区种植的大白菜品种，对于提高当地农民收入、助推乡村振兴具有重要意义。

1材料与方法

1.1发病和未发病土壤中氮、钾、钙、镁、锌、锰含量差异分析

1.1.1试验土样 供试土样于2017年11月10日在山东省滨州市惠民县采集，采用五点法取20cm与50cm深的土壤，并各自混合均匀。样地1、样地2和样地3在未发生干烧心病大白菜种植区域，样地4、样地5和样地6在发生干烧心病大白菜种植区域。

1.1.2测定方法 参照文献[19]中的方法测定土壤中的氮、钾、钙、镁、锰、锌含量，其中，全氮采用凯氏定氮法测定，速效钾采用火焰光度法测定，有效钙、有效镁采用乙酸铵提取、ICP-aes测定，有效锌、有效锰采用DTPA浸提、ICP-aes测定。

1.2缺锰对水培大白菜生长的影响试验

1.2.1试验材料 供试大白菜品种为胶研3号。

1.2.2试验方法 采用水培试验方法。精选胶研3号种子，摆放于铺有吸水纸的培养皿中，放置在光照培养箱中，于24℃、14h光/10h暗条件下培养至两片子叶完全展开。选取长势一致的幼苗，分别转移至1/2MS和无锰的1/2MS（1/2MSMn2+）液体培养基中，放置在24℃、相对湿度60%、光14h/暗10h培养室中培养，隔天换一次营养液，观察叶片生长情况。

1.3品种筛选试验

1.3.1供试材料 供试大白菜品种68个，品种名称和来源见表1。

1.3.2试验方法 试验于2018年春季进行，将68个供试大白菜品种种植在2017年山东惠民大白菜干烧心发病严重的地块，采用随机区组排列，重复3次。每小区播2行，株距45cm，行距55cm。2018年4月18日播种，每穴4～5粒，5片真叶前间苗两次，5月14日定苗。整个生长期正常管理，定期浇水灌溉，喷施防病药剂，叶球紧实后及早调查收获。

1.4数据处理与分析

数据处理和统计分析使用MicrosoftExcel2016和SPSS20软件进行。

2结果与分析

2.1发病和未发病土壤中的全氮、速效钾及有效钙、镁、锌、锰含量比较

由表2可见，六块样地土壤中的全氮含量在417～528mg/kg范围内，不同地块间差异未达显著水平。速效钾含量在未发病的样地3中最高，在发病的样地6中次之，两者间差异不显著，但显著高于其它样地的速效钾含量;未发病的样地1和样地2中的速效钾含量最低，显著低于其他地块。有效钙含量在发病的样地6中最高，达到5318mg/kg，未发病的样地3和样地1中的有效钙含量次之，均显著高于其它样地中的含量，且三者间差异显著;发病的样地5中的有效钙含量最低，显著低于其他地块。有效镁的含量也以发病的样地6中最高，发病的样地5中含量次之，两者间差异显著且均显著高于其他处理;样地1中的有效镁含量最低，显著低于其他处理。有效锰在未发病地块中的含量较高（3.34～4.41mg/kg），显著高于发病地块中的含量（2.52～2.78mg/kg）。土壤中有效锌在未发病的樣地2中含量最高，在发病的样地6中含量最低，在其他样地中的含量差异不显著。

进一步对土壤中各元素与大白菜干烧心病发生进行相关性分析，结果显示，土壤中的有效锰含量与大白菜干烧心病的发生显著相关（表3）。

综合上述结果推测，土壤中有效锰含量不足会诱发生理性大白菜干烧心病的发生。

2.2缺锰对水培大白菜叶片生长的影响

为了验证上述推论，我们利用室内水培试验，进一步探索了缺锰对大白菜干烧心病发生的影响。结果发现，萌发后的大白菜胶研3号幼苗分别转移至1/2MS和1/2MS-Mn2+培养液中培养至45天时，锰元素的缺失对大白菜叶片的生长没有显著影响，但是叶片上出现黄色的小斑点（图1A）;随着缺锰时间的延长，这些黄色斑点扩大并连成片，严重影响了大白菜的生长（图1B）。说明锰是大白菜生长发育过程中的必需元素，该元素缺乏会影响叶片正常生长，导致叶片变黄、变干和枯萎。

综合土壤分析及水培试验结果，我们认为山东省惠民县个别地区大白菜干烧心病发生的原因是土壤中有效锰含量偏低。

2.3抗大白菜干烧心病品种的筛选

由于山东惠民地区是大白菜的主要种植区，到目前为止，尚未有适合该区域的抗干烧心病的大白菜品种。为此，2018年春季我们选取目前普遍种植的68个大白菜品种在惠民干烧心病发生严重地块进行种植，结果（表4）显示，在参试的68个品种中，有23个品种结球较紧实，19个品种不结球，26个品种抱球程度松散。对23个结球紧实品种的叶球大小进行测量，德高青华76叶球的长度最大，天津青麻叶、青研春白3号、改良青杂三号、西白5号、青研早9号和西白57的叶球长度次之，而德高夏白1号、金童玉女、西白45和西白70的叶球长度较小;西白70与西白13的叶球宽最大，青研早9号、德高春、高春黄1号、牛早秋一号和改良青杂三号的叶球宽次之，小杂56、高绿2号和西白45的叶球宽較小。表明不同球型的大白菜品种在春季种植时均可结球。

春季种植时，如遇大白菜抽薹开花，将严重影响其商品价值。通过对68个大白菜品种的抽薹情况调查发现（表4），仅有20个品种表现出耐抽薹特性，包括87-114、德高春、德高喜抗65、丰抗58号、丰抗80、高春黄1号、高绿2号、青研春白1号等;其它48个品种均有不同程度的抽薹，德高16、山东19号、西白1号、新83-24、早熟5号和中华一号这六个品种甚至开花，说明这些品种的冬性较弱。

对68个大白菜品种干烧心病发生情况进行调查统计，结果发现，有51个大白菜品种对干烧心病的抵抗能力较强，包括部分德高系列品种、部分丰抗系列品种、高绿1号、高绿2号、攻关二号、青研春白系列品种、改良青杂三号、天津青麻叶、部分西白系列材料等;德高16、德高百合、德高夏白1号、丰抗55、丰抗60、橘红62、鲁白6号、山东六号、西白1号、夏优二号等17个品种的抗病性较差。

综合结球性、耐抽薹性、抗病性，德高春、高春黄1号、高绿2号、青研春白1号、青研春白2号、青研春白3号、改良青杂三号和西白57表现良好，适于山东惠民地区种植。

3讨论与结论

大白菜在我国的种植面积居所有蔬菜种类之首，其产量对安定人民生活起着举足轻重的作用。近年来，干烧心病的普遍发生严重影响了大白菜的产量和品质[20]。目前对细菌引起的大白菜叶缘腐烂已有了初步研究，但缺钙、缺锰、过量施用氮肥以及水分不平衡等引起的大白菜生理性干烧心病尚未有一致结论[4-7]，这对大白菜干烧心病的防治带来了极大的难度。为了明确2017年山东惠民地区大白菜干烧心病发生的原因，我们对发病和未发病地块土壤中的全氮、速效钾、有效钙、有效锰、有效镁和有效锌含量进行比较分析，发现仅有效锰含量在发病和未发病土壤中存在显著差异，且与大白菜干烧心病发生呈现出显著相关性;其它元素在两种地块间虽存在差异，但无明显规律，与大白菜干烧心病的发生也无显著相关性。因此，我们推测山东惠民地区大白菜干烧心病的发生是由土壤中有效锰含量低导致的。这与很多学者认为的大白菜干烧心病主要是缺钙引起的[2，15，16]存在差异。

为了进一步验证缺锰对大白菜干烧心病发生的影响，利用水培方式，分别在全素和缺锰的1/2MS培养基上培养大白菜幼苗，发现45天后在缺锰培养基中生长的幼苗新展开叶片表面形成黄色、干枯的病斑，缺锰培养时间继续延长，这些黄色干枯病斑不断扩大，最终连成一片，影响了大白菜的生长。但水培试验中缺锰引起的大白菜叶片上的病斑，不仅发生在叶边缘，几乎整个叶片均有分布，这与田间观察到的有效锰含量低导致大白菜干烧心病仅发生在叶边缘的结果略有不同[20]。其原因可能是土壤中锰元素含量偏低与水培时完全不含锰元素具有很大的差异，此外，锰元素缺乏时间的长短也可能是导致结球大白菜与苗期大白菜叶片干烧心病症差异的原因。但是，缺锰或锰含量低均可导致叶片干烧心症状。

选用68个大白菜品种在山东惠民地区进行种植，发现供试品种的结球性、耐抽薹性和抗病性均存在较大差异，其中德高春、高春黄1号、高绿2号、青研春白1号、青研春白2号、青研春白3号、改良青杂三号和西白57这八个品种的综合性状表现良好，结球性、耐抽薹性和抗病性均优于其他品种，可以在该地区推广种植。

综合本试验结果，在大白菜种植过程中，选用具有抗性的品种、适时补充锰元素、进行合理水肥管理，可以有效降低大白菜干烧心病的发生，这对提高大白菜产量和品质、增加农户收入具有重要意义。