N、P、K元素對(duì)蘋果炭疽葉枯病菌的影響

譚子祎，張 華，辛海波，

(1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，河北 保定071001；2.北京市園林科學(xué)研究院，北京 100102；3.綠化植物育種北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100102)

0 引言

蘋果是我國(guó)產(chǎn)量較高的水果之一，極大地提高了我國(guó)農(nóng)民的收入。但從2011年起，炭疽葉枯病菌陸續(xù)出現(xiàn)在全國(guó)各地的蘋果產(chǎn)地，致使果樹葉片脫落，長(zhǎng)勢(shì)變緩，嚴(yán)重影響了蘋果產(chǎn)量和質(zhì)量[1]。

蘋果炭疽葉枯病是一種由真菌引起的發(fā)生在蘋果樹上的新病害[2]。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可以引起蘋果炭疽葉枯病菌的有圍小叢殼菌(Glomerellacingulata)、尖孢炭疽菌(C.acutatum)、喀斯特炭疽菌(C.karstii)、果生刺盤孢(C.fructicola)、隱秘刺盤孢(C.aenigma)、暹羅刺盤孢(C.siamense)和膠孢刺盤孢(C.gloeosporioides)[3-6]。其病原菌傳播速度快、發(fā)病迅猛。該菌所引起的蘋果葉枯病，發(fā)病初期癥狀表現(xiàn)為葉片有黑褐色不規(guī)則小斑點(diǎn)，稍微凹陷。發(fā)病后期時(shí)病斑變?yōu)榛野咨玔7]。高溫高濕是蘋果炭疽葉枯病菌生長(zhǎng)的最適條件，連續(xù)的陰雨高溫天氣時(shí)，感染病菌的葉片1～2 d就會(huì)變黑直至壞死[8]。

目前已有很多針對(duì)蘋果炭疽葉枯病的防治方法。

一是及時(shí)清理果園。冬季及時(shí)清理病果，及時(shí)修剪病枝壞葉，防止污染進(jìn)一步擴(kuò)散。雨季要格外注意，在果園覆蓋薄膜以防止下雨時(shí)地面帶菌雨水飛濺到果樹上感染果樹。

二是加強(qiáng)栽培管理。因?yàn)楦邷馗邼袷翘O果炭疽葉枯病菌生長(zhǎng)的最適條件，所以應(yīng)降低果園濕度，增加果園透氣透光度，合理施肥[9]。

三是藥劑處理。韓文啟等[10]的研究表明，防治效果最好是波爾多液，可以作為保護(hù)劑；溴菌腈的殺菌效果最好。由于炭疽葉枯病發(fā)病危害很大，一旦發(fā)病便十分嚴(yán)重，發(fā)病快、危害面積廣、危害程度逐年加重，給生產(chǎn)造成巨大損失[11]。人們?cè)诜乐未瞬r(shí)幾乎把所有的化學(xué)殺菌劑混合使用，并且還縮短防治間隔周期。這種飽和的防治方法，雖然在短期內(nèi)能取得明顯效果，但這必定會(huì)使蘋果炭疽葉枯病菌產(chǎn)生抗藥性。因此，就需要一種簡(jiǎn)單、安全的方法來防治蘋果炭疽葉枯病。

N、P、K元素在蘋果生長(zhǎng)發(fā)育中發(fā)揮著重要作用，是必不可少的養(yǎng)分[12]。而且元素與各種病害之間也有著千絲萬縷的聯(lián)系。馬宏彪[13]的研究表明，N、K元素之間的均衡對(duì)蘋果腐爛病的發(fā)生有著重要的影響，缺鉀富氮是腐爛病發(fā)生的重要原因之一。

本研究以蘋果為對(duì)象，分離蘋果炭疽葉枯病菌，并使用含N、P、K元素的化學(xué)藥劑進(jìn)行研究，可以作為防治蘋果炭疽葉枯病的一種有益補(bǔ)充，減少化學(xué)農(nóng)藥的使用量，進(jìn)而降低對(duì)環(huán)境的污染。采用菌絲生長(zhǎng)速率測(cè)定方法，深入研究N、P、K元素對(duì)蘋果炭疽葉枯病菌的影響，以期能找到有效預(yù)防和制止蘋果炭疽葉枯病發(fā)生和蔓延的辦法。

1 材料與方法

1.1 研究材料

N元素選用NaNO3，P元素選用NaH2PO4，K元素選用KCl，詳細(xì)信息如表1所示。

表1 供試藥劑名稱、劑型和廠家信息Tab.1 Test drug name，dosage form and manufacturer information

1.2 研究方法

1.2.1 PDA培養(yǎng)基及平板的制備

(1)半量PDA的制作：稱取100 g、1 cm3左右的馬鈴薯小塊放入鍋中。在鍋中加水1 000 mL、葡萄糖10 g、瓊脂17 g，煮15～20 min后紗布過濾，蒸餾水定容至1000 mL[14]。

(2)分別對(duì)培養(yǎng)基進(jìn)行7個(gè)不同濃度NaNO3、NaH2PO4、KCl的處理。NaNO3濃度為1、2、5、10、15、20和23 g/L。NaH2PO4的濃度為1.0、2.0、2.8、3.3、3.8、4.2和4.6 g/L。KCl的濃度為2、5、10、15、20、26和37 g/L。

(3)滅菌：在0.103 MPa、121 ℃條件下高壓蒸汽滅菌20 min。

(4)打開超凈臺(tái)紫外線照射30 min，關(guān)閉超凈臺(tái)紫光燈。在無菌條件下，將培養(yǎng)基晃勻后倒入無菌培養(yǎng)皿中。每濃度處理做3次重復(fù)，標(biāo)記好元素種類和濃度。

1.2.2 影響研究

(1)待培養(yǎng)皿凝固后用直徑5 mm的打孔器打取炭疽葉枯病菌的菌餅外緣生長(zhǎng)力旺盛部分，接種在培養(yǎng)基上，每皿接一個(gè)菌餅，25 ℃恒溫培養(yǎng)。接菌后標(biāo)好濃度、病菌、時(shí)間，以便日后觀察、測(cè)量數(shù)據(jù)。

(2)分別在第1天、第3天、第5天、第7天、第9天時(shí)測(cè)量菌落直徑。

(3)在N濃度(5 g/L)確定的情況下，分別添加不同濃度的K和P，測(cè)量第9天時(shí)的菌落直徑。

1.3 數(shù)據(jù)分析

研究結(jié)果采用Microsoft Excel 2019繪圖和SPSS Statistics 19.0進(jìn)行描述分析，用LSD方法進(jìn)行多重比較，顯著水平均為P<0.05。

2 結(jié)果分析

2.1 N元素對(duì)蘋果炭疽葉枯病菌的影響

以第5天測(cè)量所得數(shù)據(jù)為例，結(jié)合SPSS 19.0軟件進(jìn)行分析，結(jié)果如表2所示。

由表2可知，CK與1、2、10、15和20 g/L處理無顯著性差異，只與濃度為5和23 g/L的處理有顯著性差異。5和23 g/L的K處理均有抑制作用，抑制率分別為29.49%和17.74%。濃度為2和15 g/L的處理有促進(jìn)病菌生長(zhǎng)的作用。1、5、10、20和23 g/L處理有不用程度抑制病菌生長(zhǎng)的作用。5與23 g/L的處理無顯著性差異，與其他處理有顯著性差異。1、10、20和23 g/L的處理之間無顯著性差異。

用第1天、第3天、第5天、第7天和第9天測(cè)量所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)果如圖1所示。

圖1 N元素對(duì)蘋果炭疽病菌的影響Fig.1 Effect of N on Colletotrichum gloeosporioides

從圖1中可以看出，蘋果炭疽葉枯病菌在濃度為5 g/L的N元素條件下生長(zhǎng)的最慢，抑制效果最好。第1天、第3天時(shí)只有5和23 g/L濃度處理的蘋果炭疽葉枯病菌的菌落直徑比對(duì)照中菌落直徑生長(zhǎng)的要小。第5天時(shí)，除了2和15 g/L濃度的處理中菌落直徑比對(duì)照組(CK)的菌落直徑大之外，其他濃度的處理對(duì)病菌均有不同的抑制作用。第7天時(shí)，對(duì)照組(CK)的蘋果炭疽葉枯病菌長(zhǎng)勢(shì)最好，各個(gè)濃度下的N元素對(duì)病菌都有抑制作用。第9天時(shí)，5 g/L的N元素條件下病菌幾乎停止生長(zhǎng)，且研究中所有N元素處理對(duì)蘋果炭疽葉枯病菌都有不同的抑制作用。

2.2 P元素對(duì)蘋果炭疽葉枯病菌的影響

以第5天測(cè)量加入P元素所得數(shù)據(jù)為例，結(jié)合SPSS 19.0軟件進(jìn)行分析，結(jié)果如表3所示。

表3 P元素對(duì)蘋果炭疽葉枯病菌的影響Tab.3 Effect of P on Colletotrichum gloeosporioides

由表3可知，CK與其他處理之間無顯著性差異。P元素濃度為1.0和3.8 g/L處理對(duì)病菌有輕微抑制作用，兩者之間無顯著性差異，抑制率分別為2.56%和2.14%。濃度為2.0、2.8、3.3、4.2和4.6 g/L處理對(duì)病菌的生長(zhǎng)有促進(jìn)作用，之間也無顯著性差異。

用第1天、第3天、第5天、第7天和第9天測(cè)量加入P元素的處理所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)果如圖2所示。

圖2 P元素對(duì)蘋果炭疽病菌的影響Fig.2 Effect of P on Colletotrichum gloeosporioides

由圖2可知，P元素對(duì)炭疽葉枯病菌生長(zhǎng)的影響很小。第1天時(shí)，只有1.0和2.8 g/L處理對(duì)病菌生長(zhǎng)有抑制作用。第3天時(shí)，只有濃度為1 g/L處理有抑制作用。第5天時(shí)，濃度為1.0和3.8 g/L處理對(duì)病菌有不明顯的抑制作用。第7天、第9天時(shí)，除了4.6 g/L處理對(duì)病菌沒有抑制作用外，其他濃度對(duì)病菌都有不同程度的抑制作用。

2.3 K元素對(duì)蘋果炭疽葉枯病菌的影響

以第5天測(cè)量加入K元素的處理所得數(shù)據(jù)為例，結(jié)合SPSS 19.0軟件進(jìn)行分析，結(jié)果如表4所示。

表4 K元素對(duì)蘋果炭疽葉枯病菌的影響Tab.4 Effect of K on Colletotrichum gloeosporioides

由表4可知，CK只與濃度為5 g/L處理之間有顯著性差異。只有濃度為37 g/L處理對(duì)蘋果炭疽葉枯病菌的生長(zhǎng)有一定抑制作用，抑制率為5.13%。濃度為2、5、10、15、20和26 g/L處理對(duì)蘋果炭疽葉枯病菌的生長(zhǎng)有一定促進(jìn)作用，之間也無顯著性差異。

用第1天、第3天、第5天、第7天和第9天測(cè)量加入K元素處理所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)果如圖3所示。

圖3 K元素對(duì)蘋果炭疽病菌的影響Fig.3 Effect of K on Colletotrichum gloeosporioides

由圖3可得，第1天到第3天時(shí)添加了不同濃度K元素處理對(duì)蘋果炭疽葉枯病菌的生長(zhǎng)都有促進(jìn)作用。第5天時(shí)，只有K元素濃度為37 g/L時(shí)，菌落繁殖面積低于對(duì)照組。第7天到第9天時(shí)，不同濃度K元素的處理對(duì)病菌都有不同抑制生長(zhǎng)的作用。

2.4 N、P、K元素組合對(duì)蘋果炭疽葉枯病菌的影響

上述研究結(jié)果表明，5 g/L的N元素對(duì)病菌抑制效果最好，所以選用5 g/L的N元素分別和不同濃度的P、K元素對(duì)病菌進(jìn)行綜合處理。采用第5天病菌生長(zhǎng)情況進(jìn)行分析，結(jié)果如圖4和圖5所示。

圖4 N、P元素對(duì)蘋果炭疽病菌的綜合影響Fig.4 Comprehensive effects of N and P on Colletotrichum gloeosporioides

圖5 N、K元素對(duì)蘋果炭疽病菌的綜合影響Fig.5 Comprehensive effects of N and K on Colletotrichum gloeosporioides

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

通過用不同濃度的N、P、K元素處理炭疽葉枯病菌，來研究N、P、K元素與蘋果濃度與病菌生長(zhǎng)之間的關(guān)系。

(1)當(dāng)N元素濃度為5 g/L時(shí)，病菌生長(zhǎng)速度最為緩慢，抑制效果最好，抑制率高達(dá)29.49%。20和23 g/L濃度下的N元素對(duì)病菌也有較為樂觀的抑制效果。隨時(shí)間的推移，研究中所有N元素處理對(duì)蘋果炭疽葉枯病菌都有不同的抑制作用。

(2)P元素對(duì)蘋果炭疽葉枯病菌的生長(zhǎng)影響不是十分明顯，只有當(dāng)P元素為1.0和3.8 g/L濃度時(shí)，有輕微的抑制作用，抑制率分別為2.56%和2.14%。

(3)K元素對(duì)于病菌的生長(zhǎng)大多有促進(jìn)作用，促進(jìn)生長(zhǎng)效果最明顯的是5 g/L濃度的處理。只有濃度為37 g/L的處理有抑制作用，抑制率為5.13%。可再次試驗(yàn)加大K元素濃度找出抑制蘋果炭疽葉枯病菌效果最好的一個(gè)濃度范圍，并應(yīng)用于生產(chǎn)中。

(4)隨時(shí)間的推移，研究中所有N、K元素處理最后對(duì)蘋果炭疽葉枯病菌都有不同的抑制作用。

3.2 討論

總的來說，N元素對(duì)蘋果炭疽葉枯病菌的抑制作用最明顯。同理，其他研究也表明，氮肥攝入過少會(huì)增加植株染病率，如番茄植株在氮營(yíng)養(yǎng)攝入有限的條件下更易感染尖鐮孢菌[15]。低氮情況也會(huì)影響擬南芥表達(dá)誘導(dǎo)抗體的能力[16-17]。缺氮條件下的葡萄植株對(duì)灰霉病菌的抵抗力也大大降低[18]。水稻施穗肥時(shí)含N量40%比含N量20%紋枯病的發(fā)病率要低[19]。

P、K元素與蘋果炭疽葉枯病菌的關(guān)系并不是濃度越高，抑制效果越好。如丘艷等[20]的研究表明，磷肥的過度施用反而引起病害的發(fā)生。相反，氮肥的增加使小麥全蝕病菌的病情得到改善。說明適當(dāng)增加氮肥，科學(xué)配比肥料，是控制病害的有效措施[21]。溫國(guó)昌等[22]的研究表明，在氮肥含量一致的情況下，鉀肥含量對(duì)玉米褐斑病情影響不大。但也出現(xiàn)隨著鉀肥的增加，病菌感染率也增加的趨勢(shì)。這些結(jié)論與本研究得出的結(jié)論不謀而合。所以在之后蘋果生產(chǎn)中，可以選擇控制肥料中N、P、K含量的比例，來控制蘋果炭疽葉枯病菌的發(fā)病情況。