鉀肥對甘薯根腐病的防治效果研究

馬志民，胡亞亞，高志遠(yuǎn)，焦偉靜，張 麗，楊 爍，劉南遷，張松樹，劉蘭服*

（1.河北省農(nóng)林科學(xué)院糧油作物研究所，河北省作物遺傳育種實(shí)驗(yàn)室，河北 石家莊 050035；2.雄縣農(nóng)業(yè)局，河北 雄縣 071800）

甘薯根腐病又稱爛根病，由茄病鐮孢甘薯專化型病菌（Fusarium solani Mart.Sacc.f.sp.Batatas Mcclure，簡稱FSB）引起，是我國北方薯區(qū)的三大甘薯病害之一[1]。其主要癥狀表現(xiàn)為地上部莖蔓縮短，分枝少或無分枝，形成獨(dú)桿苗，葉片發(fā)黃、反卷，葉變小；根系發(fā)育不良，短粗根多，具有吸收功能的細(xì)長根少，并不斷發(fā)生腐爛；不結(jié)薯或薯塊畸形[2，3]。在連作病地種植感病品種導(dǎo)致減產(chǎn)嚴(yán)重，甚至絕收[4]。但是截至目前，至今尚未篩選出有效防控甘薯根腐病的藥劑。生產(chǎn)上主要采用輪作倒茬和選用抗病品種等措施，以減輕該病害對甘薯產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[5]。因此，迫切需要尋找其他有效方法，進(jìn)一步防控甘薯根腐病的發(fā)生。

謝一芝等[6]對甘薯根腐病的發(fā)病規(guī)律進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，其發(fā)病程度除與甘薯品種抗性有關(guān)外，還受栽培環(huán)境的影響，沙性瘠薄土壤、干旱、營養(yǎng)元素失衡等環(huán)境均利于該病的發(fā)生。河北省農(nóng)林科學(xué)院糧油作物研究所甘薯研究團(tuán)隊(duì)在甘薯生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，連續(xù)地膜栽培模式較露地栽培模式根腐病發(fā)病更重，由此推測可能與地膜條件下甘薯豐產(chǎn)性好，土壤養(yǎng)分消耗大導(dǎo)致養(yǎng)分失衡有關(guān)。

在甘薯吸收利用的大量元素中，甘薯對鉀素吸收量大[7]，約為吸收的氮和磷素之和。研究表明，鉀素具有多種生理功能，可促進(jìn)根系發(fā)育，增強(qiáng)植物的抗病性等[8，9]。國家甘薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系在河北省甘薯示范縣開展土壤養(yǎng)分定位調(diào)查時發(fā)現(xiàn)，甘薯傳統(tǒng)產(chǎn)區(qū)易縣和盧龍縣甘薯連作區(qū)土壤的K2O含量較高（易縣平均為125.58 mg/kg，盧龍縣平均為108.25 mg/kg），多年重茬后種植中抗根腐病品種北京553可正常生產(chǎn)；而新興產(chǎn)區(qū)棗強(qiáng)縣和雄縣，土壤K2O含量較低（棗強(qiáng)縣平均為57.93 mg/kg，雄縣平均為87.96 mg/kg），根腐病發(fā)生普遍，種植北京553時減產(chǎn)嚴(yán)重。由此推測，土壤鉀素含量與根腐病的發(fā)生有一定關(guān)系，充足的鉀肥可能是保證甘薯可多年連作，降低根腐病發(fā)生，并使甘薯產(chǎn)量穩(wěn)定的前提。

河北省甘薯種植區(qū)多屬沙性沖積土壤，土壤速效鉀含量低，施用鉀肥少。而甘薯耗鉀量多，甘薯連作極易造成土壤缺鉀，養(yǎng)分失衡有可能是引發(fā)根腐病的重要原因。因此，明確鉀肥施用與甘薯根腐病間的關(guān)系，對于根腐病的防治至關(guān)重要。以甘薯根腐病感病品種冀薯4號為試材，研究不同施肥處理后甘薯的發(fā)病表現(xiàn)及其在不同鉀離子濃度處理下根系發(fā)育情況的差異，探索施用鉀肥對甘薯根腐病的防控效果，以期為甘薯根腐病的有效防控提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

甘薯試材為根腐病感病品種冀薯4號，薯苗由河北省農(nóng)林科學(xué)院糧油作物研究所甘薯研究室繁育。

硫酸鉀肥購自河北卓峰化肥有限公司，有機(jī)肥（牛糞）取自河北省奶牛研究中心，腐植酸肥購自山西瑞沃豐生物科技有限公司。

帶菌病土取自雄縣甘薯根腐病鑒定病圃，采用氯化苦消毒法[10]對根腐病病土消毒后獲得無菌凈土。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)在河北省農(nóng)林科學(xué)院糧油作物研究所藁城堤上試驗(yàn)站進(jìn)行。本研究分鉀肥對甘薯根腐病的防控效果和對甘薯不定根發(fā)育的影響2項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行。

1.2.1 鉀肥對甘薯根腐病的防控效果 采用盆栽試驗(yàn)和田間試驗(yàn)2種方式進(jìn)行研究。

1.2.1.1 盆栽試驗(yàn)。試驗(yàn)共設(shè)5個處理。其中，施肥處理3個，分別是腐殖酸肥30 g/株（A1）、硫酸鉀肥30 g/株 （A2） 和硫 酸 鉀 肥 30 g/株+有 機(jī) 肥 30 g/株（A3），盆栽土壤均為帶菌病土；對照處理2個，分別是無菌凈土不施肥（CK1）和病土不施肥（CK2）。2015年5月6日將健壯薯苗栽植于直徑35 cm、高28 cm的盆內(nèi)，施入相應(yīng)肥料，而后置于田間空地進(jìn)行培養(yǎng)。每處理3株薯苗，重復(fù)3次。

栽后40 d，統(tǒng)計甘薯地上部病株數(shù)量，并對病害程度進(jìn)行分級（0級：看不到病；1級：葉色稍發(fā)黃；2級：分枝少而短，葉色明顯發(fā)黃，有的品種現(xiàn)蕾或開花；3級：植株生長停滯，顯著矮化，不分枝，老葉自下向上脫落；4級：整株死亡）[11]。計算地上部病情指數(shù)[12，13]和防治效果，計算公式為：

病情指數(shù)=∑（各級病株數(shù)×各級代表值）/（調(diào)查總株數(shù)×最高級代表值）

防治效果=（對照區(qū)病情指數(shù)-處理區(qū)病情指數(shù)）/對照區(qū)病情指數(shù)×100%

10月7日收獲甘薯，測定單株產(chǎn)量。

1.2.1.2 田間試驗(yàn)。將耐鹽池中的表層40 cm土壤全部換為帶菌病土，試驗(yàn)設(shè)有機(jī)肥30 g/株（B1）、硫酸鉀肥 30 g/株 （B2）、硫酸鉀肥 30 g/株+有機(jī)肥 30 g/株（B3）和病土不施肥（CK）4個處理。2015年5月6日施入相應(yīng)肥料，按照行距80 cm、株距25 cm栽植薯苗，行長5 m，5行/區(qū)，3次重復(fù)。

栽后40 d，統(tǒng)計甘薯地上部病株數(shù)量，并計算地上部病情指數(shù)和防治效果。10月7日甘薯收獲時，統(tǒng)計地下部發(fā)病情況，并對病害程度進(jìn)行分級，計算地下部病情指數(shù)和防治效果；測定單株產(chǎn)量。

地下部病害程度分級標(biāo)準(zhǔn)。0級：薯塊正常，無癥狀；1級：個別根變黑（病根數(shù)占總根數(shù)的10.0%以下），地下莖無病斑，對結(jié)薯無明顯影響；2級：少數(shù)根變黑（病根數(shù)占總根數(shù)的10.0%～25.0%），地下莖及薯塊有個別病斑，對結(jié)薯有輕度影響；3級：近半數(shù)根變黑（病根數(shù)占總根數(shù)的25.1%～50.0%），地下莖和薯塊病斑較多，對結(jié)薯有顯著影響，有柴根；4級：多數(shù)根變黑（病根數(shù)占總根數(shù)的50.0%以上），地下莖病斑多且大，不結(jié)薯，甚至死亡。

1.2.2 鉀肥對甘薯不定根發(fā)育的影響 選擇長勢一致的薯苗，放入由硫酸鉀配成的營養(yǎng)液中，試驗(yàn)濃度設(shè)0（CK）、1、2、4和8 mg/L計4個處理，用蛭石固定后進(jìn)行培養(yǎng)。每處理3株薯苗，3次重復(fù)。

14 d后，利用Delta-TSCAN根系掃描儀及分析系統(tǒng)，掃描測定根表面積、分布均勻度和平均根直徑。

2 結(jié)果與分析

2.1 鉀肥對甘薯根腐病的防治效果

2.1.1 盆栽試驗(yàn) 調(diào)查結(jié)果（表1）顯示，栽植于凈土（CK1）的甘薯根腐病地上部病情指數(shù)最低（5.56），防治效果最高（90.90%）；栽植于病土（CK2）的病情指數(shù)最高（61.11）。施肥處理的地上部病情指數(shù)為5.56～16.67，均顯著＜CK2，表明施肥可以明顯降低甘薯的地上部病情指數(shù)。不同施肥處理的甘薯根腐病防治效果順序?yàn)锳3處理＞A2處理＞A1處理，其中，A3處理的防效與CK1相同，A2處理的防治效果也達(dá)到了86.37%。表明施用鉀肥對甘薯根腐病的防治效果優(yōu)于施用腐殖酸肥，其中配施有機(jī)肥時（硫酸鉀肥+有機(jī)肥處理）效果最好。

表1 不同施肥處理對盆栽甘薯根腐病地上部病情指數(shù)和防治效果的影響Table 1 The above ground disease index and control effect of sweetpotato root rot with different fertilization treatments in pot experiment

施肥處理的甘薯產(chǎn)量為0.25～0.65 kg/株，均＞CK2（圖1），表明施肥可以提高甘薯產(chǎn)量。不同施肥處理的產(chǎn)量順序?yàn)锳3處理＞A2處理＞A1處理，其中，A3和A2處理的產(chǎn)量超過了0.60 kg/株，均與CK1相當(dāng)，且均顯著＞A1處理。表明施用鉀肥對提高甘薯產(chǎn)量的效果明顯優(yōu)于施用腐殖酸肥，其中配施有機(jī)肥時（硫酸鉀肥+有機(jī)肥處理）效果最好。與施用鉀肥明顯降低甘薯根腐病的病情指數(shù)、提高對甘薯根腐病的防治效果關(guān)系密切。

圖1 不同施肥處理對盆栽甘薯產(chǎn)量的影響Fig.1 The effect of different fertilization treatments on the yield per plant of in pot experiment

2.1.2 田間試驗(yàn) 施肥處理的甘薯地上部病情指數(shù)均＜CK，防治效果為29.09%～89.09%（表2）。其中，B3處理的病情指數(shù)最低，防治效果最高；B2處理次之，防治效果（67.27%）較B1處理高38.18個百分點(diǎn)。表明施用鉀肥對甘薯根腐病的防治效果明顯優(yōu)于施用有機(jī)肥，其中配施有機(jī)肥時（硫酸鉀肥+有機(jī)肥處理）效果最好。

甘薯收獲期地下部根腐病發(fā)病情況調(diào)查結(jié)果（表3）顯示，CK的根腐病較重，薯塊縊縮，病情指數(shù)最高，達(dá)到了92.50；而施肥處理的甘薯地下部病情指數(shù)均＜CK，防治效果為4.05%～95.95%，其中，B3處理的防效最高，B2處理次之，二者防效均在93%以上，明顯＞B1處理。表明施用鉀肥對甘薯根腐病的防治效果明顯優(yōu)于施用有機(jī)肥，其中配施有機(jī)肥時（硫酸鉀肥+有機(jī)肥處理）效果最好。

施肥處理的甘薯產(chǎn)量為 0.188～1.208 kg/株，均＞CK（圖 2）；產(chǎn)量順序?yàn)?B3處理＞B2處理＞B1處理，其中，B3和B2處理的產(chǎn)量超過了1 kg/株，且均顯著＞CK和B1處理。表明施用鉀肥對提高甘薯產(chǎn)量的效果明顯優(yōu)于施用有機(jī)肥，其中配施有機(jī)肥時（硫酸鉀肥+有機(jī)肥處理）效果最好。

2.2 硫酸鉀濃度對甘薯不定根發(fā)育的影響

隨著硫酸鉀濃度的提高，甘薯的根表面積和平均根直徑均呈先增加后降低的變化趨勢，且指標(biāo)值均以2 mg/L濃度處理時最大；分布均勻度呈增加—降低—增加的變化趨勢，其中，8 mg/L濃度處理的指標(biāo)值最大，2 mg/L濃度處理次之（表4）。表明在一定范圍內(nèi)提高鉀濃度能夠明顯促進(jìn)甘薯秧苗不定根的生長，但是當(dāng)硫酸鉀濃度超過2 mg/L時會抑制甘薯根系的發(fā)育。

表2 不同施肥處理對大田甘薯根腐病地上部病情指數(shù)和防控效果的影響Table 2 The above ground disease index and control effect of sweetpotato root rot with different fertilization treatments in field experiment

表3 不同施肥處理對大田甘薯根腐病地下部病情指數(shù)和防控效果的影響Table 3 The under ground disease index and control effect of sweetpotato root rot with different fertilization treatments in field experiment

圖2 不同施肥處理對大田甘薯產(chǎn)量的影響Fig.2 The effect of different fertilization treatments on the yield per plant of in field experiment

表4 不同硫酸鉀濃度對甘薯不定根發(fā)育的影響Table 4 The effect of potassium sulphate concentration on the adventitious root development of sweetpotato

3 結(jié)論與討論

甘薯根腐病與連作關(guān)系密切，連作會大量消耗營養(yǎng)元素鉀，而甘薯為喜鉀作物，如鉀素不能及時得到補(bǔ)充，極易造成土壤營養(yǎng)失衡，進(jìn)而導(dǎo)致根系發(fā)育不良。據(jù)報道，每生產(chǎn)1 000 kg甘薯需要吸收N、P2O5、K2O的量分別為3.5、1.8和5.5 kg[14]，按照鉀肥利用率45%[15]、甘薯產(chǎn)量45000kg/hm2計算，每年需施入硫酸鉀1 100 kg/hm2。而實(shí)際生產(chǎn)中硫酸鉀的施用量約為300 kg/hm2或根本不施用鉀肥，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足甘薯生產(chǎn)對鉀素的需求。當(dāng)土壤中的速效鉀含量低于100 mg/kg時，即造成鉀素虧缺[16，17]。施用鉀肥可促進(jìn)甘薯地下塊根迅速膨大，提高產(chǎn)量，并增強(qiáng)植物的抗病性[18]。本研究結(jié)果表明，施用鉀肥防治甘薯根腐病效果明顯，且具有穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)作用，其中鉀肥與有機(jī)肥配施時效果更佳。本研究結(jié)果為鉀肥防控甘薯根腐病提供了證據(jù)。適當(dāng)提高鉀濃度，有利于促進(jìn)甘薯秧苗不定根的生長，增強(qiáng)植株的水肥吸收利用能力，通過改善營養(yǎng)狀況提高植株的抗病性；而當(dāng)鉀離子濃度超過2 mg/L時，甘薯根系發(fā)育將受到抑制。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)注意合理施用鉀肥，以達(dá)到抗病增產(chǎn)的目的。

生產(chǎn)實(shí)踐表明，甘薯不同品種對根腐病的抗性存在顯著差異，這與品種對鉀素營養(yǎng)的吸收利用能力顯著相關(guān)。徐州甘薯研究中心長期定位研究發(fā)現(xiàn)，土壤中速效鉀含量在45.5 mg/kg時，高抗根腐病品種徐薯18的耐低鉀系數(shù)為0.97，表明徐薯18是高耐低鉀型品種，其吸收利用鉀素的能力強(qiáng)。本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，雄縣甘薯根腐病地中，高抗根腐病品種冀紫薯1號的植株鉀含量為2.68%，而感病品種冀薯332的植株鉀含量為1.00%，差異達(dá)極顯著水平，同樣說明鉀高效利用品種的抗根腐病能力更強(qiáng)。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)種植甘薯品種的具體情況合理施肥。目前，關(guān)于甘薯對鉀的吸收利用能力與根腐病抗性之間的關(guān)系研究較少，有待深入研究，這對培育抗病鉀高效利用甘薯品種具有重要意義。本研究中僅以根腐病感病品種冀薯4號為試驗(yàn)材料，由于土壤環(huán)境的復(fù)雜性、引起根腐病發(fā)生條件的多樣性以及甘薯品種間的差異，因此，研究結(jié)果存在一定的局限性。鉀肥對其他甘薯品種根腐病的防控效果及其在不同土壤條件下的應(yīng)用效果，還有待進(jìn)一步研究。

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