土壤性质影响了越南中部高地罗布斯塔咖啡和黑胡椒种植系统中土传病原体的传播情况

《Ecological Frontiers》：Soil properties influence the prevalence of soilborne pathogens in Robusta coffee and black pepper systems in Vietnam's Central Highlands

越南中部高原咖啡和胡椒种植园土壤退化及病原体关系研究。调查 Gia Lai、Dak Lak、Dak Nong 三省发现土壤高粘性（51.2-62.0%）、低阳离子交换能力（7.72-8.04 cmol/kg）及强酸性（pH 4.51-5.45），过量氮磷钾施肥导致镰刀菌（100%检出）、疫霉菌（64-76%）、根结线虫（67-84%）等土传病原体激增。氮肥与线虫密度正相关（咖啡）和负相关（胡椒），有机质和有效钾与病原体存在双向关联。研究揭示土壤酸化、养分失衡与病原体增殖的协同机制，强调需整合养分管理和植保措施以维持种植可持续性。

　　越南中部高原地区是全球最大的咖啡和胡椒种植区之一，其独特的热带季风气候和肥沃的土壤为这两种作物的生长提供了理想条件。然而，随着单一作物种植和高强度化学肥料的使用，该地区的土壤退化和病害压力逐渐加剧，给可持续农业生产带来了严峻挑战。本文通过在越南中部高原的三个省份——嘉莱省、达克拉克省和达克农省进行土壤和根系调查，探讨了影响土壤传播病害的关键因素及其对农业生产的威胁。

在调查中发现，这些地区的土壤具有高黏土含量（51.2–62.0%）、中等粉砂含量（35.5–46.0%）和低砂含量（2.5–2.8%），并且其阳离子交换容量（CEC）显著偏低（7.72–8.04 cmol_c/kg?1）。土壤的酸性特征尤为明显，咖啡种植区的平均pH值为4.51，而胡椒种植区的pH值则为5.45。尽管土壤中氮、磷、钾等养分含量充足，但土壤传播病害依然广泛存在。研究发现，所有样本中均检测到镰刀菌（Fusarium spp.），在64–76%的胡椒种植区中发现疫霉菌（Phytophthora spp.），而在67–84%的种植区中发现植物寄生线虫，其中根结线虫（Meloidogyne spp.）最为常见。

进一步分析表明，咖啡种植区的镰刀菌密度与土壤酸性呈正相关，而胡椒种植区的氮含量与疫霉菌密度呈负相关。有机质和可利用钾与咖啡种植区的镰刀菌呈负相关，但在胡椒种植区则与疫霉菌呈正相关。这些发现表明，为了维持该地区长期作物的可持续生产，需要对养分和病害进行综合管理。当前，越南的咖啡和胡椒种植面积分别约为196,000公顷和76,000公顷，远超政府的预测。因此，必须继续进行单一作物种植以满足国家收入目标和国际市场的需求。

然而，单一作物种植和高强度化学肥料的使用不仅提高了产量，也导致了土壤的酸化。例如，越南的咖啡种植区经过20年以上的发展，土壤pH值下降了13%，即0.58个单位。土壤酸化降低了必需营养素的可利用性，损害了土壤结构和功能，从而对植物和微生物健康产生了负面影响。此外，土壤酸化还显著减少了土壤生物的多样性，降低了有益微生物的数量，并增加了病原微生物的流行。这种现象与土壤化学和物理性质的恶化以及营养素的减少密切相关。

植物根系微生物群落作为重要的生物系统，对植物健康和病害控制具有关键作用。它能够通过增强植物对非生物和生物胁迫的抵抗力，提高养分获取能力，防止病原体定殖，调节土壤传播病害的发生频率，并促进植物的整体生长。然而，土壤酸化被发现会显著降低土壤生物的多样性，减少有益微生物的数量，并增加病原微生物的流行。这种现象主要归因于土壤化学和物理性质的恶化，以及营养素的减少。许多研究表明，酸性土壤与植物寄生线虫的增加繁殖密切相关，尤其是在根结线虫方面。

同时，养分动态对植物发育和植物-病原体相互作用的调节也起到了重要作用。其对病害严重程度的影响取决于具体的养分形式、宿主植物和病原体。过量施用矿物肥料和土壤溶液中残留的高养分水平会通过有害的土壤理化和生物特征改变，促进病原体的发展和传播。此外，植物对病原体的防御能力也会因养分的减少而降低。这些相互关联的生物和非生物因素表明，有必要深入理解土壤特性、养分制度和土壤传播病害之间的关系。

目前，针对永久性作物系统（如咖啡和胡椒）中土壤理化特性与病害压力之间相互作用的全球研究仍显不足，而在越南则几乎没有相关研究。为填补这一空白，本文在越南中部高原的三个省份进行了实地调查，探讨了土壤特性和农业实践如何影响咖啡和胡椒种植区的关键土壤传播病害。研究发现，土壤酸化、高黏土含量、低阳离子交换容量和土壤pH值的下降是导致土壤健康受损和作物减产的重要因素。此外，氮、磷、钾等养分的过量施用以及残留积累也对病害的发展起到了促进作用。

土壤传播病害的广泛存在对农业生产的威胁日益严重。例如，在越南中部高原，超过40%的重新种植的咖啡农场因病害而失败，而2019年就有超过10,000公顷的胡椒种植区因土壤传播病害而遭受破坏。这些现象表明，土壤健康状况的恶化直接影响了作物的产量和质量。因此，有必要采取综合措施，改善土壤健康状况，减少病害压力，以确保咖啡和胡椒种植的可持续性。

此外，研究还发现，土壤传播病害的分布与农业实践密切相关。例如，氮肥的过量施用与胡椒种植区的疫霉菌密度呈负相关，而在咖啡种植区则与线虫密度呈正相关。这表明，不同作物对养分的需求和对病害的敏感性存在差异，因此需要根据作物类型制定相应的管理策略。同时，土壤酸化不仅影响了土壤生物的多样性，还导致了土壤传播病害的增加，特别是镰刀菌和疫霉菌的增加。因此，改善土壤酸化状况是控制病害的重要手段。

研究还发现，土壤传播病害的发生与土壤微生物群落的组成密切相关。例如，根结线虫、镰刀菌和疫霉菌的增加与土壤酸化之间存在显著关联。这种现象主要归因于土壤化学和物理性质的恶化，以及营养素的减少。此外，土壤酸化还可能间接减少对抗病微生物的丰富度和多样性，因为这些微生物在自然病害控制中起着关键作用，它们对营养丰富的环境高度依赖。相比之下，许多病原体对土壤营养素的依赖较低，而是利用宿主植物提供的资源。因此，土壤酸化还导致了从细菌主导的土壤微生物群落向真菌主导的土壤微生物群落的转变，有利于土壤传播病害的增加。

综合来看，土壤传播病害的增加是多种因素共同作用的结果，包括土壤酸化、高黏土含量、低阳离子交换容量和土壤pH值的下降，以及氮、磷、钾等养分的过量施用和残留积累。这些因素相互影响，形成了复杂的生态网络，对作物的健康和产量构成了严重威胁。因此，为了维持该地区的农业可持续性，需要采取综合措施，改善土壤健康状况，减少病害压力，同时优化养分管理策略。这不仅有助于提高作物的产量和质量，还能减少对环境的影响，促进生态农业的发展。