李鈺飛, 劉本生, 許俊香, 李吉進, 郎乾乾, 喬玉輝, 孫欽平**

沼液淹沒土壤抑制根結線蟲及對土壤線蟲群落的影響*

李鈺飛1, 劉本生1, 許俊香1, 李吉進1, 郎乾乾1, 喬玉輝2, 孫欽平1**

(1. 北京市農林科學院植物營養(yǎng)與資源研究所 北京 100097; 2. 北京市生物多樣性與有機農業(yè)重點實驗室/中國農業(yè)大學資源與環(huán)境學院 北京 100193)

為探索沼液抑制根結線蟲的效果, 本研究通過盆栽試驗, 以番茄為試供作物, 對比了種植前沼液淹沒土壤(BSS)、種植期間澆灌沼液(BS)和加熱(HE)3種方法對根結線蟲的防控效果。結果表明, 與不采取任何措施的對照(CK)處理相比, BSS處理抑制根結線蟲效果最為明顯, 防效高達97.1%, 根結指數(shù)分別比HE和BS處理降低96.9%和92.9%。HE處理盡管在處理土壤后顯著降低了根結線蟲數(shù)量, 但在最后破壞性取樣時(結束試驗)出現(xiàn)反彈, 根結線蟲數(shù)量甚至高于CK處理。對于土壤線蟲群落, CK處理中以植食性線蟲為主(81.8%); 兩個沼液處理中食細菌線蟲占優(yōu)勢(平均78.3%), 且其中的雜食捕食性線蟲在土壤前處理后消失, 在試驗結束時又重新出現(xiàn), 但所占比例依然非常低。沼液淹水方式的高效防控效果揭示了利用沼液防控根結線蟲的關鍵期在于線蟲入侵到植物根部之前的幼蟲期。然而, 在盆栽系統(tǒng)中, 沼液淹水的方式也對作物生長表現(xiàn)出了一定的抑制趨勢。高量沼液施用防控病害的同時引發(fā)的植物毒害作用以及環(huán)境污染風險, 需要進一步開展田間研究。

根結線蟲; 沼液; 淹水; 土壤線蟲群落; 土壤食物網

根結線蟲(spp.)是一種專性寄生在植物根系的病原物, 在世界范圍內分布廣泛、危害嚴重[1-2]。根結線蟲通過危害植物根部, 形成根結, 使得根系發(fā)育受阻和腐爛, 植物地上部分衰弱和枯死, 還能與病原菌形成復合侵染。設施蔬菜生產中, 蔬菜連作時間延長, 化肥、農藥過度施用等不利擾動因素造成土壤環(huán)境惡化, 土傳病害日益嚴重[3]; 設施生產環(huán)境溫度適宜, 為根結線蟲繁衍提供了良好的條件, 加劇了病害發(fā)生[4]。據報道, 受根結線蟲危害的番茄()一般減產20%~30%, 嚴重時可達80%以上, 甚至絕產[5-6]。全世界每年因根結線蟲病導致的農業(yè)損失達1 570億美元[7], 我國每年因根結線蟲為害蔬菜造成的損失達200億元人民幣以上[6]。

設施蔬菜種植中防治根結線蟲的方法有多種, 包括物理措施、化學措施、生物防治、調整種植制度、篩選抗性品種等[6]。施用有機材料也是一種可以有效防控土傳病害的傳統(tǒng)農業(yè)措施[8-9]。有機廢棄物的利用還可改善土壤理化性狀, 提高土壤肥力, 減少不利于環(huán)境的化學品投入, 符合循環(huán)農業(yè)和綠色可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)理念。對于防控根結線蟲而言, 最為常見的有機廢棄物屬農業(yè)廢棄物或下腳料, 如植物殘體、動物排泄物和堆肥[8]。這些材料作用于植物線蟲的機理可分為直接作用和間接作用。直接效應為某些有機物本身含有殺線蟲物質[10], 或在降解過程中釋放對線蟲有毒害作用的物質, 如氨[11]、脂肪酸[12]等。間接作用主要表現(xiàn)為充分調動土壤生態(tài)系統(tǒng)的內生資源, 通過食物網調控作用豐富線蟲的捕食者, 幫助相近生態(tài)位有益線蟲的競爭, 從而抑制有害線蟲[9,13-14]。

沼液作為沼氣工程的副產物, 也是一種優(yōu)質的有機肥資源[15]。然而, 一直以來, 沼渣、沼液由于固液分離困難、運輸不便、缺乏合理施用技術指導等原因, 利用率普遍較為低下。近年來, 隨著沼液特性研究的不斷深入, 固液分離瓶頸問題的解決, 人們對環(huán)保的日益重視以及國家對循環(huán)農業(yè)理念的認可和政策傾斜, 沼液如何合理施用受到越來越多的關注, 多種沼液應用技術相繼得到認可和推廣。大量研究表明, 合理施用沼液有利于提高作物產量和品質[16], 改善土壤理化性質[17], 同時沼液也是防控病害的理想材料[15,18-19]。

針對根結線蟲, 國際上一些學者已經通過盆栽和田間試驗進行了嘗試, 均證實了沼液可以有效抑制根結線蟲病害發(fā)生[19-22]。然而, 這些研究采取的方法都是在作物種植期間施用稀釋的沼液。事實上, 在沼液抑制土傳病害方面, 種植前沼液淹水消毒土壤也是常見的方式, 這種方式聯(lián)合沼液自身抑病成分和土壤厭氧環(huán)境的雙重作用抑制病害發(fā)生, 例如對真菌病原物的防治[15,23], 但尚少見有關線蟲病害的報道。因此, 本研究對比沼液淹水和常規(guī)方式根結線蟲的防治效果, 同時監(jiān)測該方式對土壤食物網的影響, 以期為沼液的循環(huán)利用和土傳病害防控提供科學依據和新的思路。

1 材料與方法

1.1 土壤及沼液采集

土壤采集地點為北京順義區(qū)綠奧種植專業(yè)合作社(40°10′N, 116°89′E)。該區(qū)域屬溫帶大陸性半濕潤季風氣候, 年平均氣溫11.5 ℃, 無霜期195 d, 年均降雨量610 mm。區(qū)域內土壤類型為潮褐土。試供土樣采集自合作社溫室的根結線蟲病土, 土壤基礎理化性狀為全氮2.82 g?kg–1、有機質43.5 g?kg–1、速效磷410.5 mg?kg–1、速效鉀763.5 mg?kg–1、pH 7.01、EC 0.42 dS?m–1。取樣時正值黃瓜()收獲期, 根結線蟲發(fā)病嚴重, 干土二齡幼蟲平均數(shù)量達4 604.5條線蟲?(100g)–1。樣品采集時間為2017年5月17日。用鐵鏟隨機挖取作物根際0~20 cm土壤約80 kg, 帶回實驗室常溫保存, 并于一周內完成試驗布置。

沼液取自北京市大興區(qū)留民營沼氣站, 該沼氣站發(fā)酵方式為中溫發(fā)酵, 所用原料為雞糞, 水力停留期為15 d[24]。沼液的基礎理化性狀為全氮6.26 g?L–1、全磷3.4 g?L–1、全鉀3.6 g?L–1、有機質27.5 g?L–1、EC 26.8 dS?m–1、pH 8.02、銨態(tài)氮5.32 g?L–1。沼液取回后一部分用于測定基礎理化性狀, 剩余部分置于4 ℃冰箱冷藏備用。

1.2 試驗設計

試驗設3種方法抑制根結線蟲。沼液常規(guī)施用(BS): 稀釋后的沼液于種植期分3次施入土壤; 沼液淹水(BSS): 種植前用70%沼液淹沒土壤; 加熱處理(HE): 模擬常規(guī)悶棚過程, 將土壤置于45 ℃環(huán)境中并覆膜; 對照(CK): 不采取任何防控措施。

1.3 土壤理化測定

土壤有機質含量采用重鉻酸鉀氧化法測定, 全氮含量采用凱式蒸餾法測定, 有效磷含量采用鉬銻抗比色法測定(NaHCO3提取), 速效鉀含量采用乙酸銨浸提-火焰光度法測定, pH為pH計測定(水土比為2.5∶1), 電導率采用1∶5土壤懸液電導法測定。

1.4 植株分析

取樣時番茄植株地上部分齊根剪斷, 用于測定植株株高和莖粗。株高用卷尺測量, 為根部到生長點距離; 莖粗用游標卡尺測量, 以第1片真葉下部節(jié)間為準。植株地下部分用于病情分析。參考陳志杰等[6]的方法, 根系洗凈后記錄根系受害程度, 并進行根結分級(9級), 通過根級計算根結指數(shù)以及相對防效。

根結指數(shù)=?(各級植株數(shù)′級數(shù))/(調查總株數(shù)′9)′100 (1)

相對防效=(對照根結指數(shù)-處理根結指數(shù))/對照根結指數(shù) (2)

1.5 線蟲分析

土壤線蟲分離采取淺盤法。將60 g新鮮土壤平鋪于35目網篩上(直徑10 cm), 網篩和土壤之間隔一層面巾紙。將網篩置于不銹鋼托盤上, 在托盤中加入水。靜置48 h后將托盤中液體通過500目網篩收集線蟲。靜置2 h后保存于4%甲醛中。

所獲線蟲于40倍顯微鏡下計數(shù), 并隨機挑選100條鑒定至屬水平, 不足100條的全部鑒定。根據食性, 線蟲被劃分為4個營養(yǎng)類群: 食細菌線蟲(Ba)、食真菌線蟲(Fu)、植食性線蟲(PP)和雜食捕食性線蟲(OP)[25]。計算線蟲的多樣性指標, 包括香農指數(shù)(′, Shannon index)、優(yōu)勢度指數(shù)(, dominance)和營養(yǎng)類群多樣性指數(shù)(, trophic diversity)。

′=–∑p(lnp) (3)

=∑p2(4)

式中:p是第個線蟲屬個體數(shù)在線蟲總數(shù)中的比例。

=1/∑p2(5)

式中:p是第個營養(yǎng)類群在線蟲群落中的比例[26]。

1.6 統(tǒng)計分析

數(shù)據采用單因素方差分析, 在SPSS 16.0中完成。多重比較方法為LSD, 設置顯著性水平為<0.05。分析前進行齊次性檢測, 不滿足齊次性假設的采用對數(shù)、開平方或反余弦進行數(shù)據轉換; 仍不滿足的則采取非參數(shù)檢驗方法。線蟲群落的排序分析采用PCA模型, 以反映不同處理的差異, 在Cannoco 5.0中完成。

2 結果與分析

2.1 不同沼液利用方式對土壤理化性狀的影響

經過65 d的種植, 各處理在土壤有機質和全氮含量上無顯著差異(表1), 但沼液淹水方式(BSS處理)比常規(guī)沼液施用方式(BS處理)和對照(CK)顯著增加了電導率、有效磷和速效鉀含量(<0.05), 而BS處理的電導率和速效鉀與CK無顯著差異。此外, BSS和BS處理均顯著降低了土壤pH(<0.05), 尤其是BSS處理。加熱(HE處理)顯著提升了EC值和速效鉀含量?？傮w上沼液淹水方式對土壤理化性狀的影響更為明顯。

表1 不同沼液利用方式對土壤理化性狀的影響

CK: 對照; HE: 加熱; BSS: 沼液淹水; BS: 沼液常規(guī)施用。同列不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(<0.05)。CK: control; HE: soil was heated to 45 ℃; BSS: soil was flooded with biogas slurry before planting; BS: biogas slurry was routinely applied to soil three times during the planting period. Different lowercase letters in the same column represent significant differences among different treatments at<0.05 level.

2.2 不同沼液利用方式對植株生長的影響

沼液淹水(BSS處理)和加熱(HE處理)有降低株高的趨勢, 而沼液常規(guī)施用(BS處理)有增加株高的趨勢(圖1), 但均未達到顯著水平, 但是BSS比BS有顯著降低株高的效應(<0.05)。各處理在莖粗上并未表現(xiàn)出顯著差異。

圖1 不同沼液利用方式對植株生長的影響

CK: 對照; HE: 加熱; BSS: 沼液淹水; BS: 沼液常規(guī)施用。不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(<0.05)。CK: control; HE: soil was heated to 45 ℃; BSS: soil was flooded with biogas slurry before planting; BS: biogas slurry was routinely applied to soil three times during the planting period. Different lowercase letters represent significant differences among different treatments at<0.05 level.

2.3 不同沼液利用方式防控根結線蟲效應

沼液淹水的方式(BSS處理)抑制根結線蟲效果最為明顯, 防效高達97.1%, 比加熱(HE處理)和常規(guī)沼液施用方式(BS處理)分別降低96.9%和92.9%的根結指數(shù)(圖2)。

圖2 不同沼液利用方式下根結線蟲防效比較

CK: 對照; HE: 加熱; BSS: 沼液淹水; BS: 沼液常規(guī)施用。CK: control; HE: soil was heated to 45℃; BSS: soil was flooded with biogas slurry before planting; BS: biogas slurry was routinely applied to soil three times during the planting period.

分別于種植前土壤處理和破壞性取樣后監(jiān)測土壤線蟲群落。土壤前處理后的即時線蟲數(shù)量結果顯示加熱(HE處理)和沼液淹水方法(BSS處理)均能顯著降低線蟲總數(shù)和根結線蟲數(shù)量(圖3), 其中加熱方法(HE)的線蟲總數(shù)還顯著低于BSS處理(<0.05)。根結線蟲的比例也呈現(xiàn)BSS

2.4 不同沼液利用方式對線蟲多樣性的影響

種植前的土壤處理后, 加熱(HE處理)和沼液淹水(BSS處理)并未降低線蟲的多樣性, 反而顯著提升了香農指數(shù)和營養(yǎng)類群多樣性(圖4), 并顯著降低了優(yōu)勢度(<0.05)。試驗結束后, 依然存在這種趨勢, BSS處理的香農指數(shù)顯著高于CK, 而BS處理的香農指數(shù)最高; 但營養(yǎng)類群多樣性指數(shù)各處理均無顯著差異。

2.5 不同沼液利用方式對線蟲群落結構的影響

如表4所示, 試驗總計發(fā)現(xiàn)16個線蟲屬, 以食細菌線蟲的種類最為豐富(10個), 食真菌線蟲僅發(fā)現(xiàn)了1個種。在種植前土壤處理后, 食細菌線蟲以cp1的為優(yōu)勢類群, 試驗結束后轉變?yōu)閏p1的, 以及cp2線蟲(主要為和)為優(yōu)勢類群。植食性線蟲主要為根結線蟲(), 在第2次取樣時發(fā)現(xiàn)了和, 但比例極低?？傮w上對照中植食性線蟲比例最高(平均81.8%), 而兩個施用沼液的處理中食細菌線蟲占優(yōu)勢(平均78.3%)(圖5)。雜食捕食性線蟲在沼液淹水處理后消失, 但在試驗結束時重新出現(xiàn), 但所占比例依然非常低(表2)。

圖3 不同沼液利用方式對線蟲總數(shù)、根結線蟲數(shù)量和比例的影響

CK: 對照; HE: 加熱; BSS: 沼液淹水; BS: 沼液常規(guī)施用。不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(<0.05)。CK: control; HE: soil was heated to 45 ℃; BSS: soil was flooded with biogas slurry before planting; BS: biogas slurry was routinely applied to soil three times during the planting period. Different lowercase letters represent significant differences among different treatments at<0.05 level.

圖4 不同沼液利用方式對線蟲多樣性指標的影響

CK: 對照; HE: 加熱; BSS: 沼液淹水; BS: 沼液常規(guī)施用。不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(<0.05)。CK: control; HE: soil was heated to 45 ℃; BSS: soil was flooded with biogas slurry before planting; BS: biogas slurry was routinely applied to soil three times during the planting period. Different lowercase letters represent significant differences among different treatments at<0.05 level.

表2 不同沼液利用方式對土壤線蟲群落組成的影響

CK: 對照; HE: 加熱; BSS: 沼液淹水; BS: 沼液常規(guī)施用。CK: control; HE: soil was heated to 45 ℃; BSS: soil was pretreated by flooding with biogas slurry before planting; BS: biogas slurry was routinely applied to soil three times during the planting period.

圖5 不同沼液利用方式土壤線蟲各營養(yǎng)類群相對豐度

CK: 對照; HE: 加熱; BSS: 沼液淹水; BS: 沼液常規(guī)施用。CK: control; HE: soil was heated to 45 ℃; BSS: soil was flooded with biogas slurry before planting; BS: biogas slurry was routinely applied to soil three times during the planting period.

圖6顯示了不同處理線蟲群落的差別程度。土壤處理后PCA分析1軸解釋度為34.34%, 2軸的為23.16%; 破壞性取樣后PCA分析1軸解釋度為47.30%, 2軸的為23.37%。土壤前處理后不同處理線蟲群落差別非常明顯(圖6A), 但在試驗結束時加熱(HE)處理和CK的線蟲群落較為相似, 而沼液淹水(BSS)和常規(guī)施用(BS)處理依然表現(xiàn)出明顯區(qū)別于CK的差異(圖6B)。反映出HE處理對線蟲的影響持續(xù)時間較短, 施用沼液對土壤線蟲的影響更為持久。

圖6 土壤前處理后(A)和試驗結束時(B)線蟲群落PCA分析

CK: 對照; HE: 加熱; BSS: 沼液淹水; BS: 沼液常規(guī)施用。CK: control; HE: soil was heated to 45 ℃; BSS: soil was flooded with biogas slurry before planting; BS: biogas slurry was routinely applied to soil three times during the planting period.

3 討論

本研究對比了兩種沼液施用方式和加熱處理對根結線蟲的抑制效果。其中加熱方式是為了模擬北方溫室最為常見的高溫悶棚防控線蟲病害措施。土壤經處理后獲得了良好的即時抑制效果, 但是在試驗結束時根結線蟲數(shù)量出現(xiàn)了強烈的反彈。這個結果與很多田間試驗高達50%以上的線蟲防效結果不一致[6,27-28]。本試驗設定的45 ℃加熱溫度源自于田間實踐中不同土層溫度的平均值[6], 而田間防治線蟲過程中實際溫度可達50 ℃以上, 甚至到60 ℃[6], 這點可能是本盆栽試驗效果不及田間試驗的原因之一。另一方面, 室內模擬試驗和田間試驗由于外部環(huán)境的巨大差異, 研究結果也可能存在較大的差別。與本研究方法相似的另一個室內培養(yǎng)試驗[29]結果表明,短期的加熱處理(40 ℃, 18 h)后, 保護地土壤的線蟲總數(shù)也呈現(xiàn)先下降又上升的趨勢, 盡管這種變化不及本試驗中的波動明顯。這兩個可類比的結果反映出在模擬環(huán)境中, 土壤加熱這種方式更類似于瞬時擾動[29], 擾動結束后線蟲數(shù)量容易恢復。

相比加熱方式, 沼液處理中對線蟲起作用的物質一直存在于土壤中, 形成一種“延時”擾動, 因此對根結線蟲具有更為持久抑制效果。沼液中含有大量的銨態(tài)氮, 銨鹽基本身對線蟲沒有影響[30], 但是銨態(tài)氮在土壤中轉化成氨, 尤其在堿性土壤環(huán)境下[15]。氨可以穿過細胞膜, 改變細胞質pH[31], 從而達到毒殺線蟲的作用。除此以外, 沼液中還含有各種有機小分子, 也起到抑制線蟲的作用[20-21,32]。

沼液淹水提前處理土壤的方式比常規(guī)的沼液在種植期間施用降低了92.9%的根結指數(shù)和97.6%的根結線蟲數(shù)量(試驗結束時), 如此顯著的防效提升與淹水方式高量的沼液投入不無關系。經換算淹水方式施入的銨態(tài)氮是常規(guī)方式的11.3倍, 盡管兩個處理的施用時機和方法都不一樣。本試驗并沒有設定等量的沼液投入, 主要考慮到淹水方式需要高濃度、高量的沼液才能起到效果; 而常規(guī)方式如果在種植期間加入等量的沼液, 根據以往的實踐經驗, 可能引發(fā)燒苗現(xiàn)象。因此在本試驗更多考慮的是兩種方式的比較。另一方面, 沼液淹水處理土壤可形成厭氧的環(huán)境, 有利于維持較高的銨態(tài)氮含量, 以及釋放有機小分子物質[15,33], 起到間接抑制根結線蟲的作用[34]。盡管對照也采用了等量的自來水處理土壤, 但高濃度沼液較為黏稠[35-36], 更容易維持土壤飽和水的狀態(tài)。最后, 沼液淹沒處理時, 土壤中根結線蟲以二齡幼蟲為主, 處理結束后根結線蟲減少了82.7%(圖3), 并且沼液中的有效物質在進入種植期后還會持續(xù)發(fā)揮作用; 相比而言, 常規(guī)的方式加入沼液前, 大量的根結線蟲幼蟲已經開始尋找寄主寄生[37], 防治效果勢必減弱。由此可見, 利用沼液防控根結線蟲的關鍵在于種植前的土壤處理。

在本試驗體系中, 沼液淹沒土壤方式取得良好的根結線蟲防控效果的同時, 也產生了些許負面效應, 作物的株高和莖粗均有所降低, 但均未達到顯著水平, 而這種趨勢在種植的前期更為明顯(觀察所得, 未做數(shù)據記錄)。沼液淹水方式可提供更多的養(yǎng)分, 然而Wentzel等[38]發(fā)現(xiàn)沼液帶入的銨態(tài)氮與作物地上部產量并不會呈線性關系; 相反, 過量的銨態(tài)氮以及有機酸會抑制植物根的生長[30,39]。土壤在沼液淹水處理后, 又經歷了充分晾曬, 但還是有大量養(yǎng)分殘留, 未能消除這種植物毒害影響。此外, 盆栽條件有別于田間環(huán)境, 水分缺乏徑流和淋溶的轉移作用, 使得沼液中的成分不能分散。盡管有學者報導這種負面效應在田間將得到較大的緩解[21], 但是高量沼液防控病害同時引發(fā)的植物毒害作用, 甚至于潛在的地下水污染風險[15], 仍然需要進一步開展田間研究。

沼液淹水處理并沒有削弱所有線蟲的數(shù)量而形成“生物真空”狀態(tài), 相反食細菌線蟲在收獲期占絕對優(yōu)勢, 這是由于有機物的投入刺激了土壤食物網的上行效應, 增加了細菌的生物量[40-41]。然而, 在該處理中, 對有機物投入能做出快速響應的ba1線蟲[42]比例并不高(試驗結束期), 占優(yōu)勢的是抵抗環(huán)境污染和擾動能力較強的ba2線蟲, 說明高量的沼液投入使得土壤食物網處于強烈的脅迫狀態(tài)[42]。有意思的是, 沼液淹水處理線蟲的多樣性指數(shù)相比對照不僅沒有降低, 反而顯著升高, 可能是因為根結線蟲的大幅減少從而降低了整體的優(yōu)勢度, 而優(yōu)勢度與香農指數(shù)常呈現(xiàn)相反的變化趨勢[13,43]。雜食捕食性線蟲是土壤食物網中的高級類群, 也是土壤健康的重要指示生物[44]。在本研究中, 沼液淹水處理后該類線蟲消失, 盡管在最后重新出現(xiàn), 但所占比例依然非常低, 反映出養(yǎng)分資源尚未通過食物網傳遞到頂級營養(yǎng)位, 而土壤環(huán)境更多地呈現(xiàn)出脅迫的狀態(tài)。這個現(xiàn)象與Valocká等[22]報道的沼液施用可增多雜食捕食性線蟲的結果并不相符?？紤]到所有處理中雜食捕食性線蟲的比例都很低, 甚至常規(guī)施用沼液的土壤中都沒有發(fā)現(xiàn)該類線蟲。因此主要的原因應該是盆栽環(huán)境的限制, 而并非沼液的用量。

4 結論

1)在盆栽系統(tǒng)中, 種植前用高濃度沼液淹水可大幅提升根結線蟲防控效果, 防效高達97.1%, 比加熱和常規(guī)沼液施用方式分別降低96.9%和92.9%的根結指數(shù)。相比而言, 加熱的方式在即時的土壤處理后有明顯的抑制根結線蟲效果, 但在后期出現(xiàn)反彈現(xiàn)象; 主成分分析反映出加熱處理對線蟲的影響持續(xù)時間較短, 施用沼液對土壤線蟲的影響更為持久。

2)不同處理的線蟲群落結構差異明顯, 以食細菌線蟲的種類最為豐富, 食真菌線蟲種類最少。施用沼液的兩個處理是食細菌線蟲占優(yōu)勢, 平均比例達78.3%; 而在對照中植食性線蟲的比例最高, 達81.8%。

3)盆栽系統(tǒng)中, 沼液淹沒土壤方式取得良好的防控根結線蟲效果的同時, 也產生了些許抑制作物生長的效應, 但均未達到顯著水平。未來需進一步開展田間研究, 通過真實的生產過程明確高量沼液處理土壤是否會引發(fā)植物毒害作用, 以及潛在的土壤環(huán)境風險。

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Effects of soil flooding of biogas slurry on root-knot nematode (spp.) and soil nematode community*

LI Yufei1, LIU Bensheng1, XU Junxiang1, LI Jijin1, LANG Qianqian1, QIAO Yuhui2, SUN Qinping1**

(1. Institute of Plant Nutrition and Resources, Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences, Beijing 100097, China; 2. Beijing Key Laboratory for Biodiversity and Organic Farming / College of Resources and Environmental Sciences, China Agricultural University, Beijing 100193, China)

Root-knot nematodes (RKN,spp.) cause soil-borne diseases in food crops, and can lead to a huge crop damage worldwide. It has been demonstrated that application of biogas slurry during planting is an effective method to control diseases caused by RKN. We explored the inhibition effect of biogas slurry on RKN by a soil flooding method to provide scientific basis for a new idea to prevent and control soil-borne diseases. A pot experiment was conducted using soil infected with RKN from a vegetable greenhouse. Four treatments were set: 1) biogas slurry was routinely applied to soil three times during the planting period (BS), with an application rate of NH4+50 mg?kg-1; 2) soil was pretreated by flooding with 70% biogas slurry twice before planting (BSS); 3) soil was covered with mulching films and heated to 45 ℃ (HE) to simulate a conventional smothering process and, 4) soil was untreated (CK). The most obvious inhibition of RKN was BSS treatment, with a control effect of 97.1%. The root-knot index in BSS treatment decreased by 96.9% and 92.9%, respectively, compared with that of HE and BS. However, this method showed a small trend of inhibiting crop growth. Although HE significantly reduced the number of RKN compared with CK, the RKN number rebounded at the later stage (60 d after treatment), and even was higher than that of CK. Taken together, the proportion of herbivores nematode was the highest in CK (mean 81.8%), while bacterivores dominated in the two biogas slurry treatments, BS and BSS (mean 78.3%). Omnivores and carnivores nematode disappeared in soil flooded with biogas slurry, although they reappeared at the destructive sampling period, the relative abundance was still very low. In the pot system, soil flooding with biogas slurry before planting significantly improved the inhibition effect on RKN compared with the application of biogas slurry during planting. This result revealed that the critical period of using biogas slurry to prevent and control RKN is at the larval stage: that is, before nematodes invade plant roots. Further studies are needed under field conditions to study the toxic effects of biogas slurry flooding in plants, and the potential risk of environmental pollution.

Root-knot nematode; Biogas slurry; Soil flooding; Soil nematode community; Soil food web

S436.412

10.13930/j.cnki.cjea.200099

李鈺飛, 劉本生, 許俊香, 李吉進, 郎乾乾, 喬玉輝, 孫欽平. 沼液淹沒土壤抑制根結線蟲及對土壤線蟲群落的影響[J]. 中國生態(tài)農業(yè)學報(中英文), 2020, 28(8): 1249-1257

LI Y F, LIU B S, XU J X, LI J J, LANG Q Q, QIAO Y H, SUN Q P. Effects of soil flooding of biogas slurry on root-knot nematode (spp.) and soil nematode community[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2020, 28(8): 1249-1257

* 北京市農林科學院科技創(chuàng)新能力建設專項(KJCX20180708)、北京市農林科學院青年科研基金項目(QNJJ202004)、北京市優(yōu)秀人才-青年骨干個人項目(2016000020060G128)、奶牛產業(yè)技術體系北京市創(chuàng)新團隊項目(BAIC06-2020)、北京市生物多樣性與有機農業(yè)重點實驗室開放課題(BOF201906)和國家重點研發(fā)計劃項目(2016YFD0800602, 2018YFD0800106-04)資助

孫欽平, 主要研究方向為有機廢棄物循環(huán)利用與植物營養(yǎng)。E-mail: sunqp@126.com

李鈺飛, 主要研究方向為土壤生態(tài)學。E-mail: liyf15@163.com

2020-02-18

2020-03-27

* This study was supported by the Special Project for Building Scientific and Technological Innovation Capacity of Beijing Academy of Agri- culture and Forestry Sciences (KJCX20180708), the Youth Foundation of Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences (QNJJ202004), Beijing Excellent Talents Project (2016000020060G128), Beijing Innovation Team of Technology System in Dairy Industry (BAIC06-2020), Beijing Key Laboratory of Biodiversity and Organic Farming (BOF201906), and the National Key Research and Development Project of China (2016YFD0800602, 2018YFD0800106-04).

, E-mail: sunqp@126.com

Feb. 18, 2020;

Mar. 27, 2020