曹 云，宋修超，郭德杰，王秋君，馬 艷*，沈其榮

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棉隆熏蒸與微生物有機(jī)肥聯(lián)用對西瓜枯萎病的防控研究①

曹 云1，宋修超1，郭德杰1，王秋君1，馬 艷1*，沈其榮2

(1江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所, 南京 210014；2南京農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，南京 210095)

通過田間試驗評估了土壤熏蒸和微生物有機(jī)肥聯(lián)用對西瓜枯萎病的防控效果及對西瓜產(chǎn)量與品質(zhì)的影響。試驗設(shè)置3個處理：對照(CK)、棉隆熏蒸結(jié)合普通有機(jī)肥處理(OF)、棉隆熏蒸結(jié)合微生物有機(jī)肥處理(BOF)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：與CK相比，BOF處理和OF處理均顯著降低西瓜枯萎病發(fā)生率，病害防治效果分別為65.8% 和54.1%；BOF處理還顯著增加連作西瓜產(chǎn)量(增幅達(dá)33.4%)，提高西瓜中心糖含量(增幅達(dá)15.9%)和糖酸比(增幅達(dá)13.4%)。棉隆熏蒸處理土壤細(xì)菌和真菌數(shù)量均顯著低于CK，尖孢鐮刀菌數(shù)量下降3個數(shù)量級；土壤脲酶、蔗糖酶、熒光素二乙酸酯酶活性以及土壤微生物碳源利用多樣性指數(shù)、均一性指數(shù)較CK均顯著降低。棉隆熏蒸后施用有機(jī)肥可使土壤微生物數(shù)量、土壤酶活性及微生物碳源利用多樣性逐步恢復(fù)，其中BOF處理土壤微生物數(shù)量和酶活性恢復(fù)速度和強(qiáng)度更大、病原菌數(shù)量及病原菌與真菌數(shù)量比最低、微生物碳源利用多樣性指數(shù)最高。結(jié)果表明，利用棉隆對連作西瓜土壤熏蒸20 d能顯著減少病原菌數(shù)量，配合施用微生物有機(jī)肥，能快速改善土壤微生物區(qū)系和恢復(fù)土壤酶活性，降低枯萎病的發(fā)生，并有效促進(jìn)西瓜生長，提高西瓜產(chǎn)量及品質(zhì)。

土壤熏蒸；棉??；微生物有機(jī)肥；連作；西瓜

中國是當(dāng)前最大的西瓜生產(chǎn)國，約占世界總種植面積的55% 及總產(chǎn)量的70% 以上[1]。但由于西瓜連作各種土傳病害發(fā)生逐年加重，特別是枯萎病已經(jīng)成為西瓜生產(chǎn)上發(fā)病最重、危害最大的病害之一，嚴(yán)重制約了西瓜產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展[2]。西瓜枯萎病屬于世界性的土傳真菌病害，防治十分困難[3]。西瓜枯萎病的發(fā)生和爆發(fā)程度除了受植株的健康狀況以及外界環(huán)境條件等因素的影響外，很大程度上取決于土壤中病原菌的數(shù)量和微生物群落結(jié)構(gòu)[4]。尖孢鐮刀菌是典型的單循環(huán)病原菌，通過各種方法降低土壤中初始尖孢鐮刀菌的數(shù)量，能有效防控枯萎病的發(fā)生[5]?；瘜W(xué)熏蒸是土壤處理的重要措施之一，也是目前主要的防治方法之一[6-7]。

棉隆作為一種廣譜性土壤熏蒸劑，已有很長的應(yīng)用歷史，其施于土壤后，遇水生成異硫氰酸甲酯，該氣體能殺死土壤中的病原菌。由于異硫氰酸甲酯在土壤中徹底分解后產(chǎn)物是CO2和H2O，在土壤和作物上均無殘留，因而是聯(lián)合國環(huán)境組織推薦用于替代甲基溴的綠色環(huán)保土壤熏蒸產(chǎn)品之一[8]。近年來，棉隆熏蒸在田間對多種作物土傳病原菌表現(xiàn)出了一定的防治效果[6-7]。但土壤熏蒸劑的大量使用，在直接殺滅連作土傳病原菌的同時，土壤中有益微生物類群同樣受到破壞性的影響，微生物群落結(jié)構(gòu)顯著改變，消毒過的土壤也可能會被病原菌二次侵染，導(dǎo)致病害持續(xù)防控效果差[9-10]。也有學(xué)者通過施用含有針對性的拮抗菌或其他有益菌的微生物有機(jī)肥來調(diào)節(jié)土壤微生物區(qū)系以克服連作障礙[11]，但田間效果不穩(wěn)定。前人的研究表明，在病害不太嚴(yán)重的地塊采用生物防治可以達(dá)到較好的效果，但對發(fā)病嚴(yán)重的田塊，單獨(dú)的生物防治效果甚微有時甚至沒有防治效果[10]，這主要與微生物有機(jī)肥的類型、土傳病原菌的種類以及供試土壤的生態(tài)環(huán)境具有重要關(guān)系[12]。

前期田間試驗證實，單獨(dú)采用棉隆熏蒸，尤其在黏土上反而加重辣椒疫病的發(fā)生率[13]；對西瓜枯萎病的防治效果也僅為10% ~ 20%。因為異硫氰酸甲酯在黏質(zhì)土壤中對病原菌的毒殺效果弱于有機(jī)質(zhì)相對貧瘠的砂質(zhì)土[14]。為尋求緩解或克服黏質(zhì)連作土壤上西瓜枯萎病的有效方法，在前人研究基礎(chǔ)上，提出棉隆熏蒸和施用微生物有機(jī)肥相結(jié)合的防控策略，即在移栽前通過土壤熏蒸來殺滅病原菌，在西瓜移栽后將含有特定拮抗菌的微生物有機(jī)肥穴施入西瓜根部，直接向西瓜根際土壤補(bǔ)充有益微生物。目前，對連作土壤進(jìn)行預(yù)處理和微生物有機(jī)肥聯(lián)用為防控馬鈴薯[15]、香蕉[16]、黃瓜[17]等多種作物土傳病害提供了新的技術(shù)，但這種方法對設(shè)施西瓜連作障礙的防控效果如何？國內(nèi)外還未有系統(tǒng)而深入的研究。因此，本試驗擬研究棉隆熏蒸和微生物有機(jī)肥聯(lián)用對設(shè)施連作西瓜土傳枯萎病的防控效果及對西瓜生長、產(chǎn)量、品質(zhì)以及土壤微生物區(qū)系和酶活性等的影響，以期為設(shè)施西瓜土傳病害的防治提供新技術(shù)與新方法。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗選用“棉隆”為土壤化學(xué)熏蒸劑，由江蘇南通壟鑫有限公司生產(chǎn)。供試微生物有機(jī)肥“馕播王”由江陰聯(lián)業(yè)生物科技有限公司提供，其基本理化性狀為：有機(jī)質(zhì)442.0 g/kg、總氮33.6 g/kg、總磷35 g/kg、總鉀6.7 g/kg，水分305 g/kg，總氨基酸含量32 g/kg，含根際促生細(xì)菌和抗土傳病害功能菌數(shù)量大于108cfu/g。供試普通有機(jī)肥由江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院六合動物科學(xué)基地堆肥場提供，發(fā)酵原料為稻草和豬糞，基本理化性狀為：有機(jī)質(zhì)304.8 g/kg，總氮 28.2 g/kg，總磷22.7 g/kg，總鉀4.8 g/kg，水分含量287 g/kg。供試西瓜品種為蘇蜜8號，由江蔬種苗科技有限公司提供。

1.2 試驗設(shè)計

本試驗于2015年在位于江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院六合動物科學(xué)基地的西瓜種植大棚進(jìn)行。試驗之前連續(xù)種植西瓜4茬，前茬西瓜枯萎病發(fā)病率80% 左右。大棚土壤為馬肝土，0 ~ 20 cm土層基本理化性狀：有機(jī)質(zhì)19.81 g/kg，全氮0.66 g/kg，堿解氮172.54 mg/kg，銨態(tài)氮13.4 mg/kg，硝態(tài)氮108.28 mg/kg，有效磷122.4 mg/kg，速效鉀131.7 mg/kg。

試驗設(shè)置3個處理：①習(xí)慣施肥處理(CK)，即施入普通有機(jī)肥和復(fù)合肥(15-15-15)作為底肥；②棉隆熏蒸結(jié)合普通有機(jī)肥處理(OF)，棉隆用量為375 kg/hm2，底肥施用同①，但在西瓜移栽時每株穴施普通有機(jī)肥100 g；③棉隆熏蒸結(jié)合微生物有機(jī)肥處理(BOF)，底肥施用及棉隆熏蒸處理同②，但在西瓜移栽時每株穴施微生物有機(jī)肥100 g。各處理等氮磷鉀施入，其用量為N 150 kg/hm2，P2O580 kg/hm2，K2O 200 kg/hm2，以氮磷鉀用量最高的處理③為標(biāo)準(zhǔn)，處理①、處理②中氮磷鉀量不足的用尿素、過磷酸鈣和硫酸鉀補(bǔ)足。

各處理將土壤旋耕15 ~ 20 cm，處理②、處理③撒施棉隆，然后再將土壤旋耕15 ~ 20 cm，使施入的棉隆與土壤混合均勻，澆水至土壤最大持水量的70%，迅速覆蓋0.045 cm 厚的塑料薄膜，小區(qū)四周采用反埋法將塑料薄膜壓入土壤，確保密封良好。棉隆處理時間為2015 年3月3日—3月23 日，處理結(jié)束將塑料薄膜揭開，自然透氣3 d 后所有處理施入底肥，并旋耕15 ~ 20 cm。西瓜在2015年2月15日播種育苗，4月1日移栽，栽培方式為畦栽，吊長，畦面寬1.5 m，溝寬0.5 m，每畦栽兩行，行間距1 m，株距50 cm。每處理3個重復(fù)，每個小區(qū)面積18 m × 1.5 m = 27 m2。大棚長度60 m，寬度為8 m，棚內(nèi)各處理隨機(jī)排列，大棚兩頭空置1 m，起壟作為緩沖帶。

1.3 樣品采集與分析

分別在西瓜移栽前(3月24日，即土壤熏蒸完成后)、伸蔓期(5月5日)、開花期(5月１8日)、成熟期(6月10日)采集各小區(qū)土壤樣品，于熏蒸結(jié)束后第35、45、60、75天調(diào)查發(fā)病率。西瓜移栽前每個土壤樣品按照五點(diǎn)法采集。西瓜生長期內(nèi)土壤樣品采集時，采取破壞性采樣法，每次每小區(qū)采集植株3株，并采集西瓜根際土壤。采集時先將植株根系從土壤中整體挖出，采用抖土法抖掉與根系松散結(jié)合的土體土，抖落西瓜植株根系上的土壤后，將根稱重，按每克根加9 ml無菌水的比例放入事先裝有玻璃珠的試管中，再將試管放置在渦旋儀上渦旋5 min，洗脫在無菌水中的土壤即為根際土壤。根際土壤用于總DNA的提取和Biolog-ECO板測定。土體土用于土壤酶活性測定。

在西瓜采收期(6月10日開始，6月27日完畢)摘下每小區(qū)所有西瓜，并逐個稱重，記下總個數(shù)與總重。同時測定商品果(單果重1.5 kg以上)產(chǎn)量。在西瓜成熟時，西瓜收獲時在每個小區(qū)隨機(jī)采集健壯程度和長勢一致的無病害西瓜植株10株，調(diào)查株高、葉片數(shù)等農(nóng)藝性狀，同時將植株整株挖出，分根、地上部兩部分在105 ℃下殺青30 min，80 ℃烘至恒重，稱量干物質(zhì)。記錄試驗小區(qū)西瓜實測產(chǎn)量，調(diào)查商品果(單果重1 kg以上)率。

1.3.1 土壤總DNA的提取與熒光定量PCR分析 將采集晾干的土樣研碎并過篩(1 mm)，裝入聚乙烯袋保存在–70 ℃冰箱中用于 DNA提取。土壤DNA的提取采用FastDNA?Spin soil kit (MP Biomedicals, Solon, OH)試劑盒，提取方法參照試劑盒說明書。土壤中細(xì)菌16s rDNA上游引物EUB338f (5′-GCTGCCTC CCGTAGGAGT-3′)、下游引物907r (5′-CCGTCAA TTCMTTTRAGTT-3′)；真菌18srDNA上游引物EUK309f (5′-CCGGAGAGGGAGCCTG-3′)、下游引物EUK516r (5′-ACCAGACTTGCCCTCC-3′)。土壤中西瓜尖孢鐮刀菌ITS上游引物Fon-1(CGATTAGCG AAGACATTCACAAGACT)、下游引物Fon-2(AC GGTCAAGAAGATGCAGGGTAAAGGT)。熒光定量PCR擴(kuò)增體系為：1x SYBR? Premix Ex TaqTM (2×)(Takara寶生物工程有限公司)混合液10 μl，上、下游引物各0.5 μl，DNA模板2 μl，ddH2O 7 μl。反應(yīng)程序：95 ℃預(yù)變性2 min，94 ℃變性30 s，60 ℃退火延伸34 s，40個循環(huán)。每個樣品設(shè)3個重復(fù)，以無菌水代替目標(biāo)基因DNA為空白對照，定量PCR分析在ABI 7500 Real-time PCR system 擴(kuò)增儀上進(jìn)行。

1.3.2 土壤酶活性分析 土壤酶包括熒光素二乙酸酯水解酶、蔗糖酶、脲酶，其活性的測定方法參考相關(guān)的實驗工具書[18]。

1.3.4 果實品質(zhì)測定 每個小區(qū)隨機(jī)選取具有代表性的10個瓜帶回實驗室經(jīng)蒸餾水洗滌后，迅速測定果實品質(zhì)。使用手持式折光儀測定西瓜中心含糖量，有效酸度用pH計[20]測定，果實糖酸比為中心糖含量與pH的比值[20]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用IBM StatisticsSPSS13. 0進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對西瓜枯萎病發(fā)生的影響

如圖1 所示，在棉隆熏蒸結(jié)束后第35天，對照(CK)、棉隆熏蒸結(jié)合微生物有機(jī)肥(BOF)和棉隆熏蒸結(jié)合普通有機(jī)肥(OF)3個處理的發(fā)病率分別為3.5%、0.5% 和18.3%，差異達(dá)顯著水平，BOF處理對病害的防控效果為85.7%，OF處理發(fā)病率反而比CK高出35倍；到第60天時，所有處理的發(fā)病率均有所增加，OF處理的發(fā)病率仍然最高，BOF處理的發(fā)病率僅為1.3%；西瓜進(jìn)入膨瓜期后，各處理發(fā)病率迅速上升，熏蒸結(jié)束后第75天，CK的發(fā)病率最高(達(dá)85.6%)，BOF處理最低(僅為29.6%)，OF、BOF兩種熏蒸處理對病害的防治效果分別為54.1% 和65.8%。表明棉隆熏蒸結(jié)合普通有機(jī)肥施用前期不利于防控枯萎病發(fā)生，但后期對西瓜枯萎病有一定防效；棉隆熏蒸與微生物有機(jī)肥配合施用防病效果更佳，但后期也出現(xiàn)發(fā)病率上升的趨勢，說明單次施微生物有機(jī)肥對病害防控時效有限。

圖1 不同處理西瓜枯萎病的發(fā)病率

2.2 不同處理對西瓜生長、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

于膨瓜期(棉隆熏蒸處理結(jié)束后第60天)調(diào)查了西瓜的生長狀況，結(jié)果見表1。BOF處理的葉片數(shù)、莖長、根干重和地上部干重較CK分別顯著增加17.7%、17.2%、55.1%、35.1%，表明棉隆熏蒸和微生物有機(jī)肥聯(lián)用能增加連作西瓜的生物產(chǎn)量。OF 處理西瓜根干重比CK增加53.0%，但葉片數(shù)、莖長、根和地上部生物量較CK僅增長了3.9%、1.4%、5.5%，均未達(dá)到顯著水平。

表1 不同處理對西瓜生長的影響

注： 表中數(shù)據(jù)為3次重復(fù)的平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，同列不同小寫字母表示處理間差異顯著(＜0.05)，下同。

從表2可以看出，不同處理對西瓜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響存在顯著差異。與CK相比，BOF處理西瓜中心糖含量、糖酸比分別提高15.9%、13.4%，單果重、總產(chǎn)量、商品果產(chǎn)量分別增加24.5%、33.4%、34.1%。

表2 不同處理對西瓜產(chǎn)量與品質(zhì)的影響

2.3 不同處理對土壤微生物數(shù)量的影響

在棉隆熏蒸結(jié)束時，不同處理在微生物數(shù)量和組成上有顯著差別，棉隆熏蒸對真菌的影響最大。熏蒸處理土壤真菌數(shù)量顯著降低，由9.82×107拷貝數(shù)/g 干土平均減少到3.75×105拷貝數(shù)/g 干土；棉隆熏蒸對細(xì)菌拷貝數(shù)影響相對較小，僅下降了一個數(shù)量級(表3)。熏蒸結(jié)束后第25 天，兩個熏蒸處理的真菌數(shù)量均增加，但比CK低22.9% ~70.2%；細(xì)菌數(shù)量比CK略高，但無顯著差異(表3)。

從表3可以看出，棉隆熏蒸對土壤中尖孢鐮刀菌的數(shù)量影響顯著，棉隆熏蒸結(jié)束后第1天，CK處理病原菌數(shù)量最多，而棉隆熏蒸的2個處理尖孢鐮刀菌數(shù)量比CK降低3個數(shù)量級。棉隆熏蒸結(jié)束后第25天，CK病原菌數(shù)量變化不明顯，棉隆熏蒸處理病原菌數(shù)量開始上升，其中OF處理病原菌數(shù)量上升較快，數(shù)量顯著高于BOF處理，并與CK無顯著差異，病原菌占真菌總數(shù)的比重也最大。BOF處理病原菌數(shù)量比CK低94.6%。棉隆熏蒸結(jié)束后第75天，2種熏蒸處理的病原菌數(shù)量繼續(xù)上升至與CK無顯著差異水平，CK和BOF處理的病原菌與真菌總數(shù)的比值增加，而OF處理病原菌與真菌總數(shù)的比值下降(表3)。

表3 不同時期各處理土壤不同微生物拷貝數(shù)

2.4 不同處理對西瓜不同生育期土壤酶活性的影響

棉隆熏蒸結(jié)束后第1天，土壤熒光素二乙酸酯水解酶(FDA)活性比CK下降了82%；棉隆熏蒸處理結(jié)合肥料施用后的第25天，BOF處理FDA水解酶活性最大，達(dá)到23.9 μg/(g.h)，顯著高于CK和OF處理；棉隆熏蒸處理后第40天，OF處理的FDA水解酶活性恢復(fù)到CK水平。棉隆熏蒸顯著降低了土壤脲酶活性，棉隆熏蒸結(jié)束第1天時兩個熏蒸處理(BOF和OF)的脲酶活性僅為CK的40.1%；隨著時間的延長，棉隆熏蒸土壤脲酶活性有所上升，棉隆熏蒸結(jié)束后第25天，BOF處理脲酶活性恢復(fù)到與CK無顯著差異水平，但OF處理脲酶活性仍然比CK低27.8%。棉隆熏蒸結(jié)束第1天，土壤蔗糖酶活性較CK顯著下降；棉隆熏蒸結(jié)束配合施肥后第25天，BOF處理的蔗糖酶活性迅速恢復(fù)，比第1天分別提高了2.9倍，顯著高于CK；OF處理蔗糖酶活性恢復(fù)速度較慢，棉隆熏蒸處理后第40天土壤蔗糖酶活性達(dá)到最大，此時及西瓜收獲時CK蔗糖酶活性均最低。

2.5 不同處理對土壤微生物群落多樣性的影響

Biolog ECO 板中的31 孔碳源為不同的反應(yīng)底物，可表征為不同的指標(biāo)，各孔OD 值經(jīng)主成分提取后可得主成分，主成分1 與主成分2 均對應(yīng)于所代表的碳源，若公因子值較大，則該處理對公因子所代表碳源的利用程度高。由圖3知，棉隆熏蒸(BOF和OF)后第1天的土壤與未熏蒸土壤(CK)相比，微生物群落對碳源的利用在主成分2上出現(xiàn)了明顯分異，BOF處理、OF處理非常接近。在棉隆熏蒸結(jié)束后第25天，BOF處理和OF處理分布在主成分1的正端，與CK在PC1形成分異，PC2則將BOF處理和OF處理及CK區(qū)分開。

(柱圖 上方不同小寫字母表示不同處理間差異在P＜0.05水平顯著)

(圖中●表示CK-1d;○表示CK-25d；▲表示BOF-1d；△表示BOF-25d；■表示OF-1d；□表示OF-25d)

棉隆熏蒸處理結(jié)束后第1天土壤微生物碳源利用多樣性指數(shù)、均一性指數(shù)、Simpson指數(shù)均顯著低于CK，表明棉隆熏蒸對土壤微生物產(chǎn)生一定的毒害作用；棉隆熏蒸后配合施用有機(jī)肥和微生物有機(jī)肥第25天，土壤微生物群落Shannon多樣性指數(shù)、均一性指數(shù)、Simpson指數(shù)均有不同程度的增大，特別是BOF處理3種指數(shù)均最大，OF處理微生物群落多樣性指數(shù)也恢復(fù)到與CK無顯著差異水平(表4)。

表4 棉隆熏蒸處理結(jié)束不同時間各處理土壤微生物群落多樣性指數(shù)變化

3 討論

3.1 棉隆熏蒸和微生物有機(jī)肥聯(lián)用對連作西瓜枯萎病發(fā)病率和產(chǎn)量的影響

本研究中棉隆熏蒸顯著減少了連作西瓜大棚土壤中尖孢鐮刀菌的數(shù)量。與本試驗結(jié)果類似，棉隆熏蒸能夠抑制生姜根腐病菌、辣椒疫霉菌和南方根結(jié)線蟲的活力[6-8]。但單純采用棉隆熏蒸對病害發(fā)生的控制效果不佳，還有可能加重病害[13]。本試驗中棉隆熏蒸結(jié)合普通有機(jī)肥處理前期西瓜枯萎病發(fā)病率比對照還高。但后期有機(jī)肥處理的發(fā)病率顯著低于對照，這可能與有機(jī)肥促進(jìn)西瓜根系生長，提高根系活力，增強(qiáng)根系對不良環(huán)境的抵抗力有關(guān)。張雪艷等[21]研究表明，施入8% 有機(jī)肥能增加基質(zhì)黃瓜總根長、根體積、根表面積。呂衛(wèi)光等[22]研究表明，施用有機(jī)肥顯著提高西瓜根系活性，西瓜總根長、根表面積增大，因而緩解了西瓜連作障礙。這與本試驗結(jié)果一致。整體而言，棉隆熏蒸預(yù)處理配合微生物有機(jī)肥對西瓜枯萎病的防控效果顯著優(yōu)于棉隆熏蒸與普通有機(jī)肥聯(lián)用。棉隆熏蒸結(jié)合微生物有機(jī)肥(BOF)處理對于西瓜植株地上部形態(tài)建成以及地下部根系生長比普通有機(jī)肥更具顯著促進(jìn)效果，能夠有效提升植株光合作用，增強(qiáng)植株對土壤水分和養(yǎng)分的吸收利用。同時，由于連作西瓜的枯萎病發(fā)病率顯著降低，導(dǎo)致西瓜產(chǎn)量增加，品質(zhì)改善，表明對于土傳病害嚴(yán)重的土壤，先進(jìn)行土壤預(yù)處理，然后再施用微生物有機(jī)肥能有效抑制病害產(chǎn)生，克服連作障礙，這與前人報道一致。劉星等[15]采用石灰加碳銨熏蒸配合微生物有機(jī)肥澆灌處理顯著降低了連作馬鈴薯發(fā)病率，并提高了馬鈴薯塊莖產(chǎn)量。鐘書堂等[16]用氨水熏蒸并補(bǔ)施微生物有機(jī)肥措施顯著減少了高發(fā)枯萎病香蕉園土壤中尖孢鐮刀菌數(shù)量，降低了香蕉枯萎病發(fā)病率。Li等[23]采用石灰加碳銨處理顯著抑制了黃瓜、甜瓜枯萎病菌在土壤中增殖。但也有報道土壤熏蒸和堆肥聯(lián)合應(yīng)用并不能改善果樹生長發(fā)育狀況和提高果實產(chǎn)量，推測可能與病原菌的類型、堆肥的種類和性質(zhì)、熏蒸劑的選擇、用量以及熏蒸劑效用成分在不同質(zhì)地土壤中的滲透效果等因素有關(guān)[24]。

3.2 棉隆熏蒸和微生物有機(jī)肥聯(lián)用對西瓜連作土壤微生物的影響

病原菌過度增殖、微生物種群結(jié)構(gòu)失衡是導(dǎo)致連作土壤質(zhì)量下降和作物減產(chǎn)的重要原因。本研究采用實時熒光定量PCR的方法對土壤中不同微生物的拷貝數(shù)進(jìn)行計量，表明棉隆熏蒸處理后真菌、細(xì)菌的數(shù)量顯著低于對照，但真菌數(shù)量降幅更大，表明棉隆熏蒸對土壤不同微生物的毒力有差異，它對細(xì)菌的影響要小于真菌，這與馬艷等[12]研究結(jié)果一致。棉隆熏蒸配合施用微生物有機(jī)肥后，熏蒸過程中產(chǎn)生的異硫氰酸酯類殺生氣體可以殺死或減少一部分微生物數(shù)量，而施用優(yōu)質(zhì)高氨基酸含量微生物有機(jī)肥后，會促進(jìn)對殺生氣體不敏感的微生物如木霉[25]的生長繁殖。一些細(xì)菌在熏蒸時能夠存活并且在熏蒸后能夠快速增殖[26]。與土壤微生物數(shù)量相對應(yīng)，棉隆熏蒸后土壤 FDA水解酶、脲酶、蔗糖酶活性顯著降低，這與Klos和Ajwa[27]的研究結(jié)果一致，說明棉隆熏蒸不利于改善土壤生產(chǎn)力。但棉隆熏蒸與微生物有機(jī)肥聯(lián)用25天后，土壤中多種酶活性恢復(fù)到對照甚至高于對照水平，普通有機(jī)肥處理恢復(fù)較慢，說明施用微生物有機(jī)肥較普通有機(jī)肥可以更快改善連作土壤碳、氮循環(huán)，加快土壤養(yǎng)分周轉(zhuǎn)率，提高土壤微生物活性，這與劉星等[15]、趙青云等[28]、陳希等[29]的研究結(jié)果一致。但西瓜進(jìn)入膨瓜期(棉隆熏蒸結(jié)束40天)后，BOF處理土壤酶活性逐漸下降，與之對應(yīng)西瓜枯萎病發(fā)生率也隨之上升，因此推測在西瓜花期追施一次微生物有機(jī)肥，可能進(jìn)一步提高對西瓜枯萎病的防控效果。

Biolog結(jié)果分析表明，棉隆熏蒸結(jié)合微生物有機(jī)肥能改變土壤微生物區(qū)系。馬艷等[10]采用PCR- DGGE研究了不同熏蒸方法對土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)果表明與對照相比，棉隆熏蒸對真菌群落結(jié)構(gòu)影響最大，真菌條帶數(shù)量明顯少于對照[12]。這是因為，土壤熏蒸后抑制或殺滅了土壤中一部分的微生物，含有大量功能微生物的微生物有機(jī)肥施入土壤后，能在短期內(nèi)得到一個養(yǎng)分和空間的無限環(huán)境，在一定時期內(nèi)會迅速繁殖，占據(jù)有利生態(tài)位點(diǎn)，有效利用根際營養(yǎng)和根系分泌物，減少了病原菌所必需的營養(yǎng)物質(zhì)，因而能夠持續(xù)地將鐮刀菌數(shù)量維持在較低水平，并且改善微生物區(qū)系。而普通有機(jī)肥中因缺乏特定的拮抗微生物，在抑制病原菌上缺乏針對性，防控病害效果弱于微生物有機(jī)肥[12]。Eo和Park[25]采用PLFA比較了熏蒸后土壤微生物區(qū)系特征，結(jié)果表明，土壤熏蒸后細(xì)菌PLFA水平與熏蒸前差異不大，但隨著時間推移真菌PLFA含量會逐漸增加，一些適應(yīng)土壤環(huán)境的微生物會重新定殖。因此，如果沒有拮抗微生物和有益微生物補(bǔ)充進(jìn)土壤，土著鐮刀菌會在近似于無限養(yǎng)分和空間條件下短期內(nèi)大量重新生長繁殖，這也是僅棉隆熏蒸效果不好的原因之一。

4 結(jié)論

采用棉隆熏蒸配施微生物有機(jī)肥防控西瓜枯萎病是化學(xué)和生物雙重作用的綜合結(jié)果。棉隆熏蒸一方面殺滅了西瓜枯萎病菌，另一方面也降低了非靶標(biāo)微生物數(shù)量和活性，并改變了微生物的群落結(jié)構(gòu)及功能多樣性。施用微生物有機(jī)肥能使土壤微生物數(shù)量和活性快速恢復(fù)，將病原菌控制在較低的水平，對防控或者延遲病原菌再次侵染發(fā)揮了重大作用。要持續(xù)防控西瓜枯萎病等土傳病害，應(yīng)該首先將土壤中病原菌數(shù)量降低到一定閾值，移栽后還必須要在西瓜根際構(gòu)建防御病原菌再次侵染的生物屏障，最終達(dá)到抑制病害的效果。

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Prevention and Control of WatermelonWilt by Dazomet Fumigation Combined with Bio-organic Fertilizer

CAO Yun1, SONG Xiuchao1, GUO Dejie1, WANG Qiujun1, MA Yan1*, SHEN Qirong2

(1 Institute of Agricultural Resources and Environment, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Nanjing 210014, China;2 College of Resources and Environmental Sciences, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China)

wilt disease, caused by formae speciales of the fungusf. sp.(FON) is a serious problem for the watermelon production around the world. Among the managements for controllingwilt disease, pre-planted fumigation of soil is one of the most effective and stable means for the disease inhibition. In this study, the possibility of applying the fumigation agent, dazomet, to watermelon planting field with a novel bio-organic fertilizer (BOF) was investigated as a strategy for controllingwilt of watermelon and improving the bio-chemical properties of a continuously cropping soil. Three treatments including control (CK), dazomet fumigation plus organic fertilizer (OF) and dazomet fumigation plus the bio-organic fertilizer (BOF) were set in the field experiment. Compared with CK, BOF and OF treatments significantly reducedwilt disease incidence by 65.8% and 54.1%, respectively. BOF treatment increased watermelon yield, sugar content and sugar/acid by 33.4%, 15.9% and 13.4%, respectively. Soil fumigation with dazomet for 20 days significantly decreased the numbers of soil microbial organisms compared with pre-fumigation and non-fumigated control (CK). Through the estimation by realtime PCR method, the copy number of FON was decreased by 3 log units, the activities of urease, invertase, fluorescein diacetate esterase were significantly reduced by dazomet fumigation. Principal analysis of the Biolog AWCD showed that fumigation altered the microbial community. The Shannon diversity index and evenness index were significantly reduced when compared with CK. The amendment of organic fertilizer or the bio-organic fertilizer after dazomet fumigation restored the numberof microbial organism, the activity of soil enzymes and microbial functional diversity, and both the recovery speed and strength of soil microbial population and enzyme activities were maximal, the FON population and FON/fungi ratio were least, Shannon index was highest under BOF treatment during the whole growing season. These results suggest dazomet fumigation could significantly reduce the number of FON and could recover soil microbial flora faster and enhance enzyme activities if combined with bio-organic fertilizer. Thus, it could prevent watermelon plants from being re-infected by FON, reducewilt disease incidence significantly, and increase effectively the yield and quality of watermelon.

Soil fumigation; Dazomet; Bio-organic fertilizer; Continuous cropping; Watermelon

國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃項目(2015CB150503)和江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新基金項目(CX(16)1002)資助。

(myjaas@sina.com)

曹云(1981—)，女，江蘇丹陽人，博士，副研究員，研究方向為農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用。E-mail：youngtsao66@126.com

10.13758/j.cnki.tr.2018.01.013

S154.3

A