不同種植模式配施生物有機肥對香蕉枯萎病的防治效果研究

胡 偉，趙蘭鳳，張 亮，楊江舟，張 靜，李華興*

(1華南農業大學資源環境學院，廣州510642;2湖南科技大學生命科學學院，湖南湘潭411201)

香蕉枯萎病是由尖孢鐮刀菌古巴專化型(Fusarium oxysopoyum f.sp.cubence)引起的一種致命性土傳真菌病害。系統發育學研究發現該專化型存在多種獨立的進化小種［1］，其中4號生理小種(Race 4)對中國南方地區和臺灣地區香蕉種植產業造成的危害最為嚴重［2］，約有90%的香蕉種植品種受到該生理小種的威脅［3］。風險評估結果表明，香蕉枯萎病在我國屬高度危險外來物種，廣東、廣西、云南、福建和臺灣等多省份均為其適生區，應采取有效措施防止香蕉枯萎病的傳播［4］。

有研究表明，香蕉枯萎病的發生與土壤中尖孢鐮刀菌數量有關，其發病程度高低則取決于根際土壤中尖孢鐮刀菌數量［5］。降低土壤中病原菌數量，抑制病原菌的增殖是防治香蕉枯萎病的關鍵。已有報道指出，韭菜［6－7］和大蒜［8］根葉提取物能抑制多種病原菌的生長，更有研究證實在大田條件下采用香蕉－韭菜輪作模式能一定程度上抑制病原菌數量，降低香蕉枯萎病的病情指數［9］。但目前尚未有報道香蕉/韭菜，香蕉/大蒜套作模式配合生物肥施用等綜合措施對土壤中尖孢鐮刀菌數量水平和增殖狀況以及香蕉枯萎病的病情指數的影響。因此，研究香蕉枯萎病病情指數和尖孢鐮刀菌數量在不同種植模式配合生物肥施用條件下的變化規律對明確各種耕作措施防治香蕉枯萎病的效果，推廣生物肥在生物防治香蕉枯萎病方面的應用，降低病原菌對香蕉產業的危害具有重要意義。本試驗通過二因素完全隨機區組試驗研究不同耕作模式配合生物肥施用對香蕉枯萎病病情指數的影響，同時測定根際土壤中細菌數量和病原菌數量變化情況，解析細菌、病原菌數量和病情指數間的相關關系，以期為香蕉枯萎病的大田綜合防治提供依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

1.1.1 供試植株 巴西香蕉(Musa AAA Cavendish subgroup)，購自廣東省果樹研究所，種植時6～7片葉;韭菜(Allium.tuberosum Rottler ex Spreng)、大蒜(Allium.sativum)，購自廣州市天河區種子公司。

1.1.2 供試土壤 供試水稻土采自華南農業大學農場，pH值為6.16、有機質含量為9.3 g/kg、速效氮(N)含量139 mg/kg、速效磷(P)含量49.2 mg/kg、速效鉀(K)含量63.5 mg/kg。

1.1.3 供試病原菌 尖孢鐮刀菌古巴專化型4號生理小種(Fusarium oxysopoyum f.sp.cubence Race 4)以下簡稱FOC4，由華南農業大學資源環境學院姜子德教授提供，本試驗室保存。

1.1.4 供試肥料與生防菌株 化肥由尿素、磷酸一銨、氯化鉀按 N∶P2O5∶K2O=1∶0.5∶1.8 混合而成;生物有機肥由本試驗室自行研制，將有機肥和生防菌劑按一定比例混合而成，基本性質為全氮(N)41.6 g/kg、全磷(P)7.5 g/kg、全鉀(K)16.5 g/kg、有機質678.5 g/kg、pH 6.13 g/kg。

生防菌株為利福平標記解淀粉芽孢桿菌(AF11b，B.amyloliquefaciens)，由本試驗室篩選、分離并鑒定，對病原菌FOC4有較強的拮抗能力。

1.2 試驗設計

試驗于2011年4月1日至8月1日于華南農業大學資源環境學院實驗基地微型小區內進行。試驗由2種肥料品種(A1化肥;A2生物有機肥)和3種種植模式(B1香蕉單作;B2香蕉/韭菜套作;B3香蕉/大蒜套作)構成二因子完全隨機區組試驗，共6個處理:1)化肥+香蕉單作(A1B1);2)化肥+香蕉/韭菜套作(A1B2);3)化肥 +香蕉/大蒜套作(A1B3);4)生物有機肥+香蕉單作(A2B1);5)生物有機肥+香蕉/韭菜套作(A2B2);6)生物有機肥+香蕉/大蒜套作(A2B3)。每處理4次重復。試驗區共有24個獨立小區，每小區面積為100 cm×100 cm;各小區由水泥抹墻分隔，相互間不透水、不透肥;每小區各有一獨立排水通道;小區內填裝50 cm高水稻土層，同時接種病原菌FOC4，接種后土壤中病原菌數量約為103cfu/g干土。

各處理按圖1進行分布，香蕉苗、大蒜種子和韭菜種子同時種植，種植密度為，香蕉每小區5株，中間及四周各1株，間距40 cm，大蒜和韭菜每株上下間隔均為10 cm布滿整個小區，種植90 d后收割韭菜和大蒜，保留香蕉繼續生長。從種植前一個星期第1次施肥，之后每隔1個月施用肥料1次，每次施用量為生物有機肥處理每株施用500 g生物有機肥，化肥處理按等價格原則(每種肥料為近6個月內市場價平均值)施用。

1.3 樣品采集與測定

1.3.1 植株生長狀況測定 從香蕉苗移植第1 d開始每隔30 d測定每株香蕉的株高、莖圍和葉寬。測定方法:株高，從假莖基部到新葉根部的高度;莖圍，假莖的周長;葉寬，完全展開的第一片新葉最寬處。

圖1 二因素完全隨機區組試驗分布圖Fig.1 Layout of the complete stochastic region design of the two factors

1.3.2 根際土壤中細菌尖孢鐮刀菌數量測定 根際土壤取樣:香蕉移植后，于每月第一天采集根際土樣，將根系挖出，抖落大土塊，收集附著在根系上的土壤作為根際土壤，每個小區取5個點混合均勻待測，細菌數量測定采用稀釋平板法［10］。參考Komada的選擇性培養基［11］進行尖孢鐮刀菌(Fusarium oxysopoyum)篩選，采樣方法和測定方法同根際土壤中細菌數量測定。

1.3.3 病情指數的統計 香蕉移植后每天觀察香蕉植株發病情況，移植后第71 d時發現部分處理中植株老葉開始黃化枯萎，之后每隔10 d記錄各處理每株香蕉黃化枯萎葉片和正常葉片數并計算病情等級。香蕉植株病情等級劃分和病情指數和防治率計算方法參考相關文獻［12］。

1.4 數據分析

試驗數據用Excel2003和SPSS16.0軟件處理，差異顯著性采用Duncun’s新復極差法分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理對香蕉植株生長的影響

從表1中可以看出，在發病前(香蕉移栽后60 d，各處理均未發現香蕉枯萎病發病癥狀)，不同處理條件下的香蕉植株株高、莖圍和葉寬之間無顯著差異，這表明等價格的化肥和生物有機肥在供肥能力上無明顯差異，不同種植模式對香蕉植株生長的影響也無顯著差異。發病中期(移栽后第90 d，全部處理均已發現病株)，施用生物肥的各處理植株株高、莖圍和葉寬等指標均高于化肥處理，其中株高和莖圍差異不顯著，葉寬差異顯著，主要是因為化肥處理受病原菌的侵染程度較高，病變植株新葉出現矮化癥狀，導致新展開的葉片寬度變窄。受香蕉枯萎病影響，各處理植株生長速度出現差異，主要體現在施用生物肥的3個處理株高、莖圍和葉寬等指標的增長率遠高于化肥處理，其中，A2B2處理表現尤為突出，其株高、莖圍和葉寬的增長率較A1B2處理分別高出12.42%、22.77%和32.26%。

表1 不同處理對香蕉植株株高、莖圍和葉寬的影響Table 1 Influences of different treatments on plant height，stem thickness and leaf width of plants of banana

2.2 不同處理對香蕉枯萎病病情指數的影響

不同肥料品種和種植方式對香蕉枯萎病病情指數的影響存在差異。從圖2中可以看出，當香蕉苗移栽71 d時，配施化肥的3個處理(A1B1、A1B2和A1B3)均發現發病植株，而配施生物肥的處理植株生長正常，無發病癥狀;隨后4次病情指數調查數據表明配施化肥處理的發病程度全部高于同時期相同種植方式配施生物肥處理;到香蕉移植后第121 d時，因施肥差異而造成的防病率最高達到34.1%(A1B2和A2B2)，在單作模式下，防病率也能達到30.5%(A1B1和A2B1)。和香蕉單作相比，配施化肥時，套作模式可以較好地降低香蕉病情指數，配施生物肥時，香蕉/韭菜套作也表現出較好的防病效果。到香蕉移植后第121 d時，因種植方式差異而造成的防病率最高達到34.1%(A2B1和A2B2)。套作模式配施生物肥能進一步降低病情指數，到香蕉移栽后第121 d時，香蕉/大蒜套作配施生物肥處理(A2B3)的病情指數為46.25，和香蕉單作配施化肥相比防病率分別達到了54.2%和37.3%。

圖2 不同處理對香蕉枯萎病病情指數的影響Fig.2 Influences of different treatments on the disease severity index of banana

2.3 不同處理對香蕉根際土壤中細菌數量的影響

香蕉植株移栽121 d時，采用稀釋平板計數法分析各小區根際土壤中可培養細菌數量。由圖3可知，肥料品種對根際土壤中可培養細菌的數量影響極為顯著，采用相同種植模式的處理，在施用化肥的根際土壤中，其可培養細菌數量遠低于施用生物肥，差異均達到1個數量級。施用生物肥時，不同種植模式的3個處理間(A2B1，A2B2和A2B3)根際土壤中可培養細菌數量存在顯著差異，其中以A2B2處理最高，達到9.65×108cfu/g干土，分別較A2B3和A2B1高出28.8%和54.9%;施用化肥時，不同種植模式的3個處理間(A1B1，A1B2和A1B3)根際土壤可培養細菌數量無顯著差異。

方差分析結果(表2)表明，不同肥料品種(F=867.44＞F0.01)、不同種植模式(F=45.63＞F0.01)以及肥料品種和不同種植模式互作效應(F=49.64＞F0.01)差異均達到極顯著水平，其中A2(生物有機肥)配合B2(香蕉/韭菜套作)能取得最高可培養細菌數量。

圖3 不同處理對香蕉根際土壤細菌數量的影響Fig.3 Influences of different treatments on number of culturable bacteria in rhizosphere soil

2.4 不同處理根際土壤中尖孢鐮刀菌數量的動態變化

在整個試驗期間，各處理根際土壤中尖孢鐮刀菌數量均呈現出逐步上升趨勢，但隨不同種植模式和施肥種類而異。從圖4可以看出，肥料品種對尖孢鐮刀菌數量的變化影響較大，施用生物有機肥的3個處理根際土壤中尖孢鐮刀菌數量從最初的每克干土103cfu上升到104cfu，而同時間段的化肥處理則超過了105cfu，這表明與施用化肥相比，施用生物肥能降低土壤中尖孢鐮刀菌數量和增殖速度。種植模式對根際中尖孢鐮刀菌也有顯著的影響，套作模式下根際土壤中尖孢鐮刀菌數量要低于單作模式，其中又以香蕉/韭菜套作模式下尖孢鐮刀菌數量最低。在本試驗各處理中，香蕉/韭菜套作配施生物肥處理(A2B2)對根際土壤中尖孢鐮刀菌的抑制作用最為明顯，尖孢鐮刀菌數量除了在5月1日至6月1日期間有緩慢增殖外，后期基本上穩定在每克干土2.5×104cfu左右，再無明顯增殖。

表2 肥料品種與種植模式二因素試驗的方差分析Table 2 Variance analysis of the planting model and type of fertilizer

圖4 不同處理根際土中尖孢鐮刀菌數量動態變化Fig.4 Effects of different treatments on number of Fusarium oxysporum in rhizosphere soil

2.5 香蕉枯萎病病情指數與根際細菌數量及尖孢鐮刀菌數量相關關系分析

以各處理6月1日、7月1日和8月1日3次測定的根際土壤中尖孢鐮刀菌數量、細菌數量和相應病情指數為依據進行相關分析(表4)，結果表明，根際土壤中可培養細菌數量和香蕉枯萎病病情指數間無顯著相關關系，但與尖孢鐮刀菌數量極顯著負相關關系;根際土壤中尖孢鐮刀菌數量與病情指數呈極顯著正相關關系。這表明，通過合理的套作配施生物肥處理提高根際土壤中的可培養細菌數量，可有效控制根際中尖孢鐮刀菌的數量，并通過降低尖孢鐮刀菌的數量來控制香蕉枯萎病的發生。

表4 細菌、尖孢鐮刀菌數量和病情指數等指標之間的相關關系Table 4 Correlation coefficients between number of culturable bacteria，number of Fusarium oxysporum and disease severity index

3 討論

生物有機肥富含有機質，速效氮、磷、鉀等無機養分及各種有機營養物質，添加了病原拮抗菌株的生物有機肥除對植物病害表現出較好的防效外，還能為作物的生長提供必需養分，保證植株的正常生長。在本試驗中，在香蕉發病前期，施用生物有機肥的各處理株高、莖圍和葉寬等指標與施用化肥處理相比，無顯著差異，而在發病中期，各指標則均高于化肥處理，其中葉寬表現出顯著差異，這與何欣等人［13］的研究結果相似。另外，香蕉植株病前和病中株高、莖圍和葉寬等指標的增長率數據也表明，施用生物有機肥能減輕病害程度，降低病害對植株正常生長的影響，尤其是在結合香蕉/韭菜套作模式時效果更為顯著。

同一作物或同一科作物長期連作極易形成連作障礙，造成生物多樣性匱乏，生物群落結構改變，加快土傳病害病原菌的繁殖，增加病害發生的風險［14］。以廣東省香蕉主產區為例，因長年大面積種植巴西蕉等單一品種，從1998年起，香蕉枯萎病每年約以20%的速度擴展，嚴重威脅到香蕉產業的發展［15］。通過與病原菌非寄主植物的輪作或間作，可有效改善土壤微生物環境，抑制病原菌數量［16］，降低因連作障礙引發土傳病害的風險。本試驗結果表明，采用香蕉/韭菜套作時，香蕉枯萎病病情指數遠低于香蕉單作模式，通過對比兩者根際土壤中可培養細菌數量和病原菌數量，可以認為香蕉在與韭菜套作時增加了土壤中可培養細菌數量，降低尖孢鐮刀菌的數量。這一結果可能與韭菜能促進土壤中細菌的生長，抑制真菌和放線菌的生長［17］有關。大蒜對根際微生物的生長有著較為明顯的促進作用，細菌、真菌和放線菌數量均能較快地增長［18］。在本試驗中，采用香蕉大蒜套作模式配施生物肥可促進根際土壤中可培養細菌數量顯著上升，但對根際中的尖孢鐮刀菌數量抑制作用稍弱于香蕉/韭菜套作模式。

田間條件下，施用生物有機肥對防治植物土傳病害有著較為顯著的效果。陳芳［19］等人的研究表明，施用生物有機肥能有效防治田間條件下根結線蟲對甜瓜的危害;Kupper等［20］采用生物有機肥防治柑橘黑斑病也取得了較好的效果;本研究的小區試驗結果表明，在單作條件下施用生物有機肥對香蕉枯萎病的防治率可達30.5%，在配合香蕉/韭菜套作模式時防治率增加至54.2%，表明香蕉/韭菜套作配施生物有機肥防治香蕉枯萎病的效果顯著。

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