2種類(lèi)型微生物肥料對(duì)連作西瓜枯萎病的防治效果研究

王夏雯，吳紹軍，孟佳麗，王信海，金 倩，王飛飛，余 翔

(江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 宿遷農(nóng)科所，江蘇 宿遷 223800)

西瓜在我國(guó)栽培廣泛，是世界上最大的西瓜生產(chǎn)國(guó)，占全球產(chǎn)量的67.7%。但是西瓜忌連作，研究證明，西瓜枯萎病是導(dǎo)致西瓜連作障礙嚴(yán)重發(fā)生的最主要誘因，該病害是由尖孢鐮刀菌西瓜專(zhuān)化型(Fusariumoxysporumf. sp.niveum，F(xiàn)ON)侵染引起的土傳真菌性病害[1]，被稱(chēng)為西瓜的癌癥。西瓜枯萎病已成為限制西瓜產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素。

化學(xué)藥劑防治西瓜枯萎病不僅防治效果差，而且用藥劑量大，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的影響[2-3]。采用輪作、嫁接等農(nóng)業(yè)防治措施雖然對(duì)環(huán)境友好，但因?yàn)橐恍┕逃腥毕蓦y以大面積或全方位應(yīng)用[4]。近年來(lái)研究者發(fā)現(xiàn)，生防菌對(duì)土傳病害有明顯的抑制作用，且對(duì)連作土壤微生態(tài)具有較好的修復(fù)功能。生防菌可以在根際土壤定殖，抑制土壤中病原菌的繁殖，改善根際微生物多樣性，從而達(dá)到抑制病害、修復(fù)土壤的效果[5-9]。目前，關(guān)于微生物肥料的研究多為使用單一產(chǎn)品在單一作物上的應(yīng)用研究，例如針對(duì)香蕉、西瓜、棉花的枯萎病，以及番茄的青枯病等土傳病害，研究者使用某一微生物肥料對(duì)其應(yīng)用效果開(kāi)展了獨(dú)立性的試驗(yàn)研究，并在理論研究上取得了重要進(jìn)展[10-14]。但是，以市場(chǎng)化的兩類(lèi)主要微生物肥料——微生物菌劑和微生物有機(jī)肥為研究靶標(biāo)，同時(shí)比較它們?cè)谏a(chǎn)實(shí)際中的應(yīng)用效果還鮮有報(bào)道。因此，本試驗(yàn)立足西瓜的生產(chǎn)需求，研究施用不同微生物肥料對(duì)連作西瓜生長(zhǎng)發(fā)育、枯萎病防治及對(duì)根際土壤微生物數(shù)量的影響，篩選出適用于連作西瓜枯萎病防控的微生物肥料，為非化學(xué)手段解決西瓜連作障提供重要的理論和實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1.1 供試材料 供試西瓜品種為遷麗1號(hào)，由江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院宿遷農(nóng)科所設(shè)施園藝研究室提供。供試微生物肥料：T1為解淀粉芽孢桿菌B1619水分散粒劑(有效菌種解淀粉芽孢桿菌，有效活菌數(shù)1.2×108CFU/g)，由江蘇省蘇科農(nóng)化有限公司生產(chǎn)；T2為寧盾1號(hào)(有效菌種枯草芽孢桿菌，有效活菌數(shù)20×108CFU/mL)，由無(wú)錫本元生物科技有限公司生產(chǎn)；T3為松達(dá)微生物有機(jī)肥(有效菌種枯草芽孢桿菌，有效活菌數(shù)0.2×108CFU/g)，由四川國(guó)光農(nóng)資有限公司生產(chǎn)；T4為金菌冠微生物有機(jī)肥(有效菌種解淀粉芽孢桿菌，有效活菌數(shù)5.0×108CFU/g)，由山東金正大生態(tài)工程股份有限公司生產(chǎn)。

1.1.2 供試土壤 試驗(yàn)于2017、2018年春季在宿遷市運(yùn)河灣自然農(nóng)園西瓜試驗(yàn)基地進(jìn)行。試驗(yàn)設(shè)施為相鄰2座寬6 m、長(zhǎng)60 m的鋼架大棚，該設(shè)施田塊為沙壤土。2013～2016年春茬均種植西瓜，2013年西瓜枯萎病無(wú)發(fā)生，2014年西瓜枯萎病發(fā)病較輕，發(fā)病率為13%；2015年、2016年發(fā)病較重，發(fā)病率分別為35%和67%。2017年檢測(cè)該試驗(yàn)土壤基本性狀：有機(jī)質(zhì)22.3 g/kg、全氮2.497 g/kg、堿解氮258.6 mg/kg、速效磷47.4 mg/kg、速效鉀236.9 mg/kg。

1.1.3 田間設(shè)計(jì) 試驗(yàn)西瓜地基肥施用優(yōu)質(zhì)腐熟有機(jī)肥1500 kg/667 m2、45%硫酸鉀型復(fù)合肥30 kg/667 m2；追肥施用45%硫酸鉀型復(fù)合肥15 kg/667 m2。采用早春三膜覆蓋方式種植，于2月上旬穴盤(pán)育苗，3月上旬移栽，5月中下旬采收。試驗(yàn)根據(jù)供試微生物肥料的推薦使用劑量和施用方法設(shè)定試驗(yàn)處理。T1：解淀粉芽孢桿菌B1619水分散粒劑穴施后滴灌，移栽時(shí)穴施18 g/穴+移栽后20 d穴施9 g/穴；T2：寧盾1號(hào)稀釋180倍液灌根，移栽時(shí)灌根8 mL/穴+移栽后20 d灌根4 mL/穴；T3：松達(dá)微生物有機(jī)肥，作基肥一次性施入150 kg/667 m2；T4：金菌冠微生物有機(jī)肥，作基肥一次性施入80 kg/667 m2；CK：空白。每小區(qū)面積36 m2，栽種西瓜40株，株距0.30 m；每處理3個(gè)重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列；小區(qū)間設(shè)保護(hù)行3株，棚頭保護(hù)行20株。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.2.1 西瓜植株生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量、品質(zhì)調(diào)查 分別于西瓜移栽后第20天(伸蔓期)、第35天(開(kāi)花期)、第50天(果實(shí)膨大期)，測(cè)定植株的主蔓長(zhǎng)度、主莖粗、葉面積、主蔓葉片數(shù)、葉片葉綠素含量(SPAD值)、植株鮮重(除果實(shí))，植株鮮重在105 ℃下殺青，80 ℃下烘至恒重后測(cè)定植株干重。葉面積于伸蔓期測(cè)定植株第5張真葉，開(kāi)花和成熟期分別測(cè)定開(kāi)花節(jié)位和坐果節(jié)位葉片，葉面積=葉長(zhǎng)×葉寬×0.7(校正系數(shù))。葉片SPAD值定位葉片與上同。于西瓜移栽后第65天測(cè)定單瓜重、小區(qū)產(chǎn)量、中心/邊緣可溶性固形物含量等指標(biāo)。

1.2.2 土壤微生物及西瓜枯萎病菌數(shù)量調(diào)查 分別于西瓜移栽后第35天和第65天采集土壤樣品。各處理分別連續(xù)取5株植株根際20 cm耕層土壤，立即過(guò)1 mm篩，置于低溫保溫箱中帶回實(shí)驗(yàn)室，暫存于-4 ℃冰箱中用于土壤微生物數(shù)量測(cè)定。采用稀釋平板法測(cè)定土壤細(xì)菌、真菌、放線菌、尖孢鐮刀菌數(shù)量。土壤細(xì)菌數(shù)量測(cè)定采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，真菌數(shù)量測(cè)定采用馬丁氏培養(yǎng)基，放線菌數(shù)量測(cè)定采用改良高氏一號(hào)培養(yǎng)基[15]，尖孢鐮刀菌數(shù)量采用Komada[16]的選擇性培養(yǎng)基。

1.2.3 西瓜枯萎病發(fā)病情況調(diào)查 分別于西瓜移栽后第50天(坐果中期)、第65天(成熟期)調(diào)查各處理西瓜的發(fā)病情況。西瓜枯萎病病情分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1，病情指數(shù)按以下公式計(jì)算：

病情指數(shù)=∑(各級(jí)發(fā)病株數(shù)×病情級(jí)數(shù))/(調(diào)查總株數(shù)×最高級(jí)數(shù))×100

表1 西瓜枯萎病病情分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

1.2.4 不同微生物肥料西瓜枯萎病防效比較 根據(jù)1.2.3各處理西瓜枯萎病發(fā)病情況調(diào)查結(jié)果，計(jì)算供試藥劑不同施藥量、不同施藥方式防治效果，防治效果的計(jì)算公式如下：

防治效果/%=(對(duì)照病情指數(shù)-處理病情指數(shù))/對(duì)照病情指數(shù)×100%

應(yīng)用SPSS 20.0軟件Duncan’s新復(fù)極差法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同微生物肥料對(duì)連作西瓜生長(zhǎng)發(fā)育的影響

從表2可以看出，微生物肥料均對(duì)西瓜生長(zhǎng)有顯著促進(jìn)作用，但作用時(shí)間和強(qiáng)弱略有不同。在時(shí)間上，微生物菌劑比微生物有機(jī)肥的促生效果表現(xiàn)早，T1和T2于伸蔓期與對(duì)照的差異顯著，T1伸蔓期的主蔓長(zhǎng)、莖粗、葉面積、葉片數(shù)分別比對(duì)照提高了24.2%、16.7%、42.0%、12.6%，而微生物有機(jī)肥T3、T4于開(kāi)花期與對(duì)照差異顯著。總體來(lái)看，微生物肥料對(duì)主蔓長(zhǎng)、莖粗、葉面積3個(gè)指標(biāo)的影響最顯著，T1、T2對(duì)植株生長(zhǎng)的促進(jìn)作用在伸蔓期和開(kāi)花期優(yōu)勢(shì)明顯，成熟期與T3、T4的差距逐漸縮小。

表2 不同微生物肥料對(duì)連作西瓜生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

注： 表中數(shù)據(jù)為平均值，同列數(shù)據(jù)后的小寫(xiě)字母表示各處理間在0.05水平上的差異顯著性，字母相同則差異不顯著，不同則顯著。下同。

2.2 不同微生物肥料對(duì)連作西瓜產(chǎn)量品質(zhì)的影響

從表3可以看出，與對(duì)照相比，微生物肥料處理的T1、T2、T4對(duì)西瓜產(chǎn)量、品質(zhì)有顯著的提升作用，T3與對(duì)照差異不顯著。T1～T4處理較對(duì)照的單瓜重分別提高了42.9%、33.3%、-4.8%、19.0%；增產(chǎn)率分別為43.9%、35.7%、-1.8%、16.5%；中心糖度分別提高了44.9%、38.5%、2.6%、6.4%。結(jié)果顯示，微生物菌劑處理的T1、T2較微生物有機(jī)肥處理的T3、T4對(duì)連作西瓜產(chǎn)量和品質(zhì)的促進(jìn)作用顯著。

表3 不同微生物肥料對(duì)連作西瓜產(chǎn)量、品質(zhì)的影響

2.3 不同微生物肥料對(duì)連作西瓜枯萎病的防治效果

從表4可以看出，連作西瓜枯萎病在西瓜坐果中期開(kāi)始發(fā)生，移栽后第50天對(duì)照的病情指數(shù)達(dá)到11.3%，在4個(gè)處理中僅T3處理發(fā)病，病情指數(shù)為8.8%；坐果中期之后各處理均逐漸出現(xiàn)病株，且病情指數(shù)隨成熟度的提高迅速上升，移栽后第65天調(diào)查發(fā)現(xiàn)，T1處理的病情指數(shù)最低，為23.1%。綜合不同微生物肥料的防治效果發(fā)現(xiàn)，微生物菌劑T1、T2處理的防效較好，分別達(dá)到66.4%、60.0%，微生物有機(jī)肥T4的防效為36.4%，而T3與對(duì)照無(wú)顯著差異。結(jié)果說(shuō)明，2種微生物肥料對(duì)西瓜枯萎病的防治效果差異較大，本試驗(yàn)以微生物菌劑T1的防效最好。

表4 不同微生物肥料對(duì)連作西瓜枯萎病的防治效果

2.4 不同微生物肥料對(duì)連作西瓜根際土壤微生物數(shù)量及尖孢鐮刀菌數(shù)量的影響

土壤中可培養(yǎng)微生物數(shù)量(圖1～圖3)顯示：施用不同微生物肥料對(duì)連作西瓜根際土壤細(xì)菌數(shù)量有顯著影響，且不同處理均為成熟期顯著低于開(kāi)花期。表現(xiàn)為T(mén)1的細(xì)菌數(shù)量最高，開(kāi)花期和成熟期分別為59×105和29×105CFU/g；T2、T4、T3次之；對(duì)照開(kāi)花期和成熟期分別為27×105和20×105CFU/g。不同處理間連作西瓜根際土壤真菌數(shù)量差異較細(xì)菌小，但各處理成熟期比開(kāi)花期的真菌數(shù)量均有大幅度增加。開(kāi)花期T1、T2的真菌數(shù)量略小于對(duì)照，T3、T4與對(duì)照差異不顯著；成熟期T1、T3的真菌數(shù)量顯著低于對(duì)照處理，T2、T4與對(duì)照無(wú)顯著差異。T1在開(kāi)花期和成熟期真菌數(shù)量分別為10×103和32×103CFU/g，較對(duì)照分別降低23%和為22%。各個(gè)時(shí)期不同處理間連作西瓜根際土壤放線菌數(shù)量差異較小。

尖孢鐮刀菌的分離培養(yǎng)結(jié)果(圖4)顯示：連作西瓜根際土壤樣品中尖孢鐮刀菌數(shù)量從開(kāi)花期到成熟期呈上升趨勢(shì)，不同微生物肥料處理下根際土壤尖孢鐮刀菌數(shù)量發(fā)生顯著變化。T1處理開(kāi)花期的尖孢鐮刀菌數(shù)量最低，為7×102CFU/g，成熟期為10×102CFU/g，增加幅度最小。CK與T3的數(shù)值相當(dāng)，且成熟期較開(kāi)花期增加幅度最大。這表明供試微生物肥料對(duì)連作西瓜根際土壤尖孢鐮刀菌數(shù)量的抑制作用差異較大。

圖1 不同微生物肥料對(duì)連作西瓜根際土壤細(xì)菌數(shù)量的影響

圖2 不同微生物肥料對(duì)連作西瓜根際土壤真菌數(shù)量的影響

圖3 不同微生物肥料對(duì)連作西瓜根際土壤放線菌數(shù)量的影響

圖4 不同微生物肥料對(duì)連作西瓜根際土壤尖孢鐮刀菌數(shù)量的影響

3 討論

微生物肥料多以枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis)、解淀粉芽孢桿菌(Bacillusamyloliquefaciens)等生防芽孢桿菌為常用菌種,此類(lèi)拮抗菌具有抑制多種植物病原菌的能力，為非致病細(xì)菌，對(duì)人畜無(wú)害，對(duì)環(huán)境友好[17]。喬俊卿等[18]報(bào)道解淀粉芽孢桿菌B1619在番茄根部具有較強(qiáng)的定植能力，促進(jìn)植株生長(zhǎng)，對(duì)番茄枯萎病有較好的防治效果。楊威等[19]發(fā)現(xiàn)寧盾對(duì)辣椒根圍土壤細(xì)菌多樣性及養(yǎng)分結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，對(duì)防治辣椒土傳病害有較好的效果。康萍芝等[20]研究表明：金菌冠微生物有機(jī)肥對(duì)壓砂西瓜具有促生防病的功能，改變了土壤微生物區(qū)系結(jié)構(gòu)。本研究發(fā)現(xiàn)，供試的4種微生物肥料對(duì)連作西瓜生長(zhǎng)發(fā)育起到了不同程度的促進(jìn)作用，但從產(chǎn)量、品質(zhì)提升和對(duì)枯萎病的防效看，2種微生物菌劑的作用效果更加顯著。成熟期調(diào)查發(fā)現(xiàn)，微生物菌劑處理西瓜枯萎病病情指數(shù)顯著低于對(duì)照，其產(chǎn)量、品質(zhì)也顯著提高，而微生物有機(jī)肥雖對(duì)植株生長(zhǎng)有一定促進(jìn)，但成熟期枯萎病致死植株占比大，并未對(duì)西瓜產(chǎn)量和品質(zhì)產(chǎn)生明顯影響。

前人研究認(rèn)為連續(xù)種植同一種作物，會(huì)導(dǎo)致土壤微生物生態(tài)平衡降低，病原菌在土壤中大量積累，細(xì)菌等有利于作物生長(zhǎng)的微生物數(shù)目明顯減少，而不利于作物生長(zhǎng)的真菌數(shù)量逐漸增加[21]。本研究發(fā)現(xiàn)，連作西瓜根部微生物數(shù)量開(kāi)花期和成熟期差異明顯，細(xì)菌和真菌數(shù)量的變化幅度大于放線菌。施用不同微生物肥料可以不同程度地抑制細(xì)菌數(shù)量的降低和真菌數(shù)量的增加，具有優(yōu)化根際微生物環(huán)境的作用，這與前人的研究結(jié)果一致。其中，微生物菌劑B1619的施用效果最好，開(kāi)花期、成熟期西瓜的根際細(xì)菌數(shù)量分別是對(duì)照的2.2、1.5倍，致病菌尖孢鐮刀菌數(shù)量也得到了顯著降低。

綜合本研究結(jié)果，微生物有機(jī)肥作為新型微生物復(fù)合肥料[22]，雖然對(duì)改善土壤理化性狀，促進(jìn)西瓜生長(zhǎng)、提高產(chǎn)量品質(zhì)、增強(qiáng)抗病性有一定作用[23-24]，但在本試驗(yàn)條件下對(duì)多年連作西瓜的病害防控效果相對(duì)較弱。而供試微生物菌劑較微生物有機(jī)肥更有效的控制了連作西瓜枯萎病的發(fā)生，可能是微生物菌劑集中施用在植株根部，有利于生防菌在根際定殖，建立起對(duì)根系的保護(hù)屏障，從而更有效地抑制了枯萎病菌的侵染。