馬洪波，楊 蘇，李傳哲，張永春

（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/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部江蘇耕地保育科學(xué)觀測實驗站，江蘇南京 210014；2.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，江蘇南京 210095）

甘薯［Ipomoea batatas（L.）］是旋花科一年生或多年生草本塊根植物，是重要的糧食、飼料和工業(yè)加工原料［1-2］。目前中國甘薯種植面積約670萬hm2，年產(chǎn)量約1億t，居世界首位［3-4］。作為加工淀粉和燃料乙醇的重要原料，甘薯塊根淀粉含量與產(chǎn)量對甘薯食用、加工和產(chǎn)業(yè)化都具有極其重要的影響［5-6］。近年來，隨著甘薯種植面積的擴大，因重茬導(dǎo)致的連作障礙是很多地區(qū)甘薯生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的主要制約因素之一。馬代夫等認(rèn)為，甘薯產(chǎn)業(yè)因受地域和產(chǎn)業(yè)底蘊的影響，發(fā)展不平衡，部分甘薯主產(chǎn)區(qū)種植年份長，各種甘薯病蟲害發(fā)生普遍比較嚴(yán)重，特別是甘薯引種不規(guī)范導(dǎo)致各類病蟲害的蔓延，病蟲害有逐步加重的趨勢，新發(fā)生甘薯病毒?。⊿PVD）、黑痣病、紫紋羽病、黑腐病等病害較多，對產(chǎn)量影響很大，許多產(chǎn)區(qū)呈現(xiàn)出南病北移、南北病混發(fā)的現(xiàn)象［2］。如果不加大防控措施，甘薯SPVD近年內(nèi)將上升為甘薯生產(chǎn)上的制約因素。

在甘薯眾多病蟲害中，甘薯莖線蟲病被認(rèn)為是甘薯生產(chǎn)中最重要的制約因子。甘薯莖線蟲病病原為馬鈴薯腐爛莖線蟲（Ditylenchus destructor），甘薯一旦受莖線蟲侵染，表皮會被啃食，輕者減產(chǎn)10%～30%，重者達50%～80%，甚至絕收［7］。國內(nèi)外學(xué)者對作物土傳病害的控制大多通過選育拮抗性菌劑進行生物防治［8］；土壤理化性質(zhì)劣變則通過施用土壤調(diào)理劑來改良［9］；還有通過引進優(yōu)良的抗線蟲甘薯品種，基本上可以杜絕線蟲病的發(fā)生，而根系分泌的自毒物質(zhì)所導(dǎo)致的連作障礙則通過增強作物自身生長勢及合理施肥來消除。

1 材料與方法

本試驗選取南京農(nóng)業(yè)大學(xué)提供的有機肥與南京中糧集團提供的寧盾A、寧盾B菌劑，在連續(xù)5年栽培甘薯的地塊上進行試驗。通過不同菌劑、有機肥料產(chǎn)品的施用效果比較，研究緩解甘薯連作障礙的關(guān)鍵技術(shù)。優(yōu)選出對甘薯產(chǎn)量和抗病害較為突出的產(chǎn)品，用于推廣示范。

1.1 試驗實施

選擇江蘇省灌云縣小伊鄉(xiāng)，此地常年種植甘薯。每小區(qū)面積25 m2，3次重復(fù)，土壤類型為沙壤，堿解氮含量為79 mg/kg，有效磷含量為5.29 mg/kg，速效鉀含量為169 mg/kg，pH值7.69，有機質(zhì)含量2.41%。

1.2 供試甘薯和肥料品種

甘薯品種為當(dāng)?shù)氐钠贩N蘇薯16、引進的新品種蘇薯22；肥料品種為寧糧生物科技有限公司生產(chǎn)的復(fù)合肥（N、P2O5、K2O含量均為15%），南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生物源農(nóng)藥創(chuàng)制公司生產(chǎn)的寧盾生物菌劑（1×106CFU/mL），南京農(nóng)業(yè)大學(xué)研發(fā)的生物有機肥（有機質(zhì)含量為50%）。

1.3 試驗設(shè)計

處理1（CK）：當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥（復(fù)合肥600 kg/hm2），不施生物菌劑。

處理2：當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥（復(fù)合肥600 kg/hm2）+（施用寧盾生物菌劑產(chǎn)品A）菌劑液體產(chǎn)品灌根，用量75 L/hm2，甘薯移栽后稀釋200倍灌根。

處理3：當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥（復(fù)合肥600 kg/hm2）+（施用寧盾生物菌劑產(chǎn)品B）菌劑液體產(chǎn)品葉面噴灑，地上部發(fā)病前（移栽后20 d開始）噴施，用量8.25 L/hm2，稀釋200倍每隔10 d噴1次，共噴3次。

處理4：當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥（復(fù)合肥600 kg/hm2）+施用生物有機肥產(chǎn)品1（南農(nóng)有機肥，固體產(chǎn)品3 000 kg/hm2），起壟前撒施或壟上開溝撒施（拌土后再移栽）。

處理5：當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥（復(fù)合肥600 kg/hm2）+施用生物有機肥產(chǎn)品2（寧糧有機肥，固體產(chǎn)品3 000 kg/hm2），起壟前撒施或壟上開溝撒施（拌土后再移栽）。

試驗開始時間為2017年5月20日，收獲取樣時間為2017年10月28日。

1.4 甘薯病情指數(shù)的測定

每個小區(qū)隨機選取3個點，每個點調(diào)查50塊薯，記錄危害分級。薯塊危害分級方法：0級，沒有危害；1級，25%以下受害；3級，≥25%～＜50%受害；5級，≥50%～≤75%受害；7級，75%以上受害。

發(fā)病率＝（發(fā)病薯數(shù)/調(diào)查總薯數(shù)）×100%。

1.5 數(shù)據(jù)處理及分析

用SPSS軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計、方差分析、新復(fù)極差檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對甘薯生物量的影響

從表1可以看出，甘薯品種蘇16，南農(nóng)有機肥處理的藤質(zhì)量最高，達26 185.92 kg/hm2，與對照不施菌劑相比，高出21.35%，但處理間差異不顯著；從薯質(zhì)量來看，寧盾菌劑A型處理的薯質(zhì)量最高，達25 197.77 kg/hm2，顯著高于其他處理，表明在連作障礙的土壤中寧盾系列菌劑對蘇16品種有增產(chǎn)效果，有機肥對蘇16沒有增產(chǎn)效果。對于甘薯品種蘇22，寧盾菌劑A型處理的藤質(zhì)量最高，達21 022.85 kg/hm2，明顯高于其他處理；從薯質(zhì)量來看，寧糧有機肥處理的薯質(zhì)量最高，顯著高于其他處理，其他排序為寧盾A菌劑、南農(nóng)有機肥、寧盾B菌劑，表明在連作障礙的土壤中有機肥和寧盾系列菌劑對蘇22品種均有增產(chǎn)效果，且有機肥系列增產(chǎn)效果優(yōu)于寧盾系列。

表1 不同處理對甘薯藤質(zhì)量和薯質(zhì)量的影響

2.2 不同處理對甘薯抗病性的影響

從表2可以看出，對于甘薯品種蘇16，南農(nóng)有機肥處理的甘薯發(fā)病率最高，達88.00%，對照不施菌劑的為84.00%，已經(jīng)達到危害分級7級，寧糧有機肥、寧盾B型處理的發(fā)病率分別為74.66%、71.33%，危害分級為5級，寧盾A型處理的甘薯發(fā)病率最低，為62.66%，表明在連作障礙的土壤中寧盾系列菌劑對蘇16品種甘薯發(fā)病率有一定的抑制作用，有機肥處理的效果不理想。對于甘薯品種蘇22，南農(nóng)有機肥處理的甘薯發(fā)病率最高，達67.33%，對照不施菌劑的為67.33%，危害分級為5級，寧糧有機肥、寧盾A、寧盾B處理抑制發(fā)病率效果好，發(fā)病率分別為51.33%、54.66%、55.33%，分別低于對照不施菌劑16.00、12.66、12.00百分點。

發(fā)病率＝（發(fā)病薯數(shù)/調(diào)查總薯數(shù)）×100%。

2.3 不同處理對土壤微生物數(shù)量的影響

從表3可以看出，寧盾B型處理的土壤真菌數(shù)量最高，顯著高于對照不施菌劑處理，其他處理排序依次為寧糧有機肥＞寧盾A＞南農(nóng)有機肥；寧盾B型處理的細菌數(shù)量最多，顯著高于其他處理，不同處理與對照相比，差異均達到了顯著水平，排序為寧盾B＞南農(nóng)有機肥＞寧盾A＞寧糧有機肥；寧盾A型處理的放線菌數(shù)量最多，顯著高于有機肥和對照處理，排序為寧盾A＞寧盾B＞南農(nóng)有機肥＞寧糧有機肥，表明寧盾系列菌劑在增加土壤生物多樣性方面優(yōu)于有機肥處理。

表2 不同處理對甘薯發(fā)病率的影響

2.4 不同處理對蘇16土壤理化性質(zhì)的影響

從表4中可以看出，與對照相比，寧盾A、寧盾B型菌劑和寧糧有機肥處理降低了土壤pH值，南農(nóng)有機肥處理增加了土壤pH值，較對照增加了1.5%，但不同處理間差異不顯著，與對照相比，各處理均增加了土壤有機質(zhì)含量，寧糧有機肥增加最多，增幅達19.58%，南農(nóng)有機肥處理使有機質(zhì)含量增加13.97%，寧盾A處理增加有機質(zhì)含量8.75%，寧盾B處理增加有機質(zhì)含量達0.83%，但是處理間差異不顯著。

表3 不同處理對蘇16土壤真菌、細菌和放線菌數(shù)量的影響

表4 不同處理對蘇16土壤pH值和有機質(zhì)含量的影響

3 討論與結(jié)論

植物病害是農(nóng)作物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的重要制約因素之一，據(jù)估計，全球主要農(nóng)作物的平均病害損失約占總產(chǎn)量的16%，每年直接經(jīng)濟損失高達數(shù)千億美元［10］。甘薯連作障礙的發(fā)生具有普遍性，引起連作障礙的原因復(fù)雜多樣，主要有微生物群落結(jié)構(gòu)失衡［11］，特別是有害真菌數(shù)量劇增［12］以及酚酸類化感物質(zhì)積累等［13］。越來越多的研究者認(rèn)為，導(dǎo)致作物連作障礙的因素之間存在協(xié)同作用。目前，土壤化學(xué)消毒法（如溴甲烷消毒）是國內(nèi)外公認(rèn)的防治連作障礙的有效措施，但因其污染環(huán)境且對人體有害，逐步被禁止使用。大量研究表明，綠肥、殼質(zhì)粗粉、秸稈稻殼等植物殘體、堆肥、糞肥和生物炭等土壤添加劑［14-17］有利于提高土壤養(yǎng)分，降低土壤中有害物質(zhì)，改善土壤的微生物體系以及團粒結(jié)構(gòu)，提高土壤質(zhì)量，增強土壤生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低連作土壤中農(nóng)作物病害的發(fā)生，從而緩解連作障礙。本試驗發(fā)現(xiàn)，通過添加寧糧有機肥可以降低甘薯品種蘇16、蘇22的發(fā)病率，但添加南農(nóng)有機肥發(fā)病率反而升高了，原因為寧糧有機肥氮磷含量為6%，南農(nóng)有機肥氮磷含量為10%，王靜等研究發(fā)現(xiàn)，氮磷的增加有利于線蟲的增加，進而增加甘薯的病害［18］。但有機肥對土壤理化性質(zhì)有好處，寧糧有機肥增加有機質(zhì)含量16.37%，南農(nóng)有機肥增加有機質(zhì)含量13.97%，對土壤pH值沒有顯著影響。

眾多學(xué)者認(rèn)為，連作障礙與農(nóng)作物品種密切相關(guān)。Chung等研究發(fā)現(xiàn)，美國常用的7個苜蓿商業(yè)品種對自身的種子萌發(fā)、幼苗生長和植株干鮮質(zhì)量的連作抑制作用顯著不同［19］。本研究發(fā)現(xiàn)，引進的甘薯新品種蘇22與當(dāng)?shù)馗适砥贩N蘇16相比，能夠降低發(fā)病率，降幅達11%，表明蘇22在抵抗連作障礙方面優(yōu)于蘇16。邢繼英等從理論上證實了種薯連續(xù)種植后產(chǎn)量下降的原因［20］。甘薯在連續(xù)使用2年后，不能再作種薯，應(yīng)及時更換新的種薯。

作物連作后土壤微生物區(qū)系發(fā)生明顯變化，主要表現(xiàn)為土壤微生物種群結(jié)構(gòu)、數(shù)量以及比例失調(diào)、土傳病害加重、某些病原菌微生物數(shù)量急劇增加、有益微生物大大減少，打破了原有的根際微生態(tài)平衡［21］。本研究發(fā)現(xiàn)，寧盾A、寧盾B可以有效增加土壤真菌、細菌、放線菌的數(shù)量，增加了土壤的生物多樣性，因為寧盾A、寧盾B菌劑都是有益微生物，可以拮抗線蟲的危害，進而減少病害的發(fā)生，增加了甘薯的產(chǎn)量。

在連作障礙的土壤中，寧盾系列菌劑對蘇16甘薯品種有增產(chǎn)效果，有機肥對甘薯蘇16沒有增產(chǎn)效果，有機肥和寧盾系列菌劑對甘薯蘇22品種均有增產(chǎn)效果，且有機肥系列增產(chǎn)效果優(yōu)于寧盾系列。在連作障礙的土壤中，寧盾系列菌劑對蘇16品種甘薯發(fā)病率有一定的抑制作用，有機肥處理的效果不理想；寧糧有機肥和寧盾系列菌劑對蘇22品種甘薯發(fā)病率有一定的抑制作用。有機肥和寧盾系列菌劑對土壤多樣性均有貢獻，都能增加土壤真菌、細菌、放線菌的數(shù)量，寧盾B型菌劑表現(xiàn)尤為突出，寧盾系列整體效果優(yōu)于有機肥。寧盾A、寧盾B型菌劑的施用降低了土壤pH值，南農(nóng)有機肥增加了土壤pH值，各處理均增加了土壤有機質(zhì)含量，寧糧有機肥增加得最多?？傮w上寧盾系列菌劑對甘薯連作障礙起到了較好的效果，在一定程度上能夠抑制連作障礙的惡化。