姜珊珊,韓志磊,郭霞,吳斌,張眉,王升吉,朱立貴,辛相啟
(山東省農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所/山東省植物病毒學重點實驗室,山東濟南 250100)
作物秸稈還田是提升土壤肥力、實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要方式[1]。秸稈腐解時產(chǎn)生的化感物質(zhì)可對抗有害生物的發(fā)生[2]。秸稈腐解產(chǎn)生的有機酸可對土傳病原菌產(chǎn)生抑制作用[3,4]。使用秸稈速腐劑、秸稈發(fā)酵劑等產(chǎn)品可加速秸稈的分解效率。當前有機物料腐熟劑已在小麥、玉米、水稻、尖椒、油菜等多種作物生產(chǎn)上得到應用,可促進前茬作物秸稈的腐解,降低病蟲害發(fā)生指數(shù)[5,6]。有研究表明,在稻 -油菜輪作田施用有機物料腐熟劑可以促進水稻秸稈初期腐解速度,同時還可以降低油菜菌核病的發(fā)生[6]。有機物料腐熟劑是由多種有益微生物組成的復合型菌劑。李珊[7]研究表明,利用適應秸稈還田的多功能菌劑,能夠抑制有害微生物的生長,提高冬小麥產(chǎn)量;劉元東等[8]研究表明,施用BM高效腐熟劑可對烤煙三種主要病原物產(chǎn)生明顯的抑制作用。
莖基腐病是小麥常見的土傳病害,近年來在黃淮海冬小麥種植區(qū)廣泛發(fā)生,已成為小麥減產(chǎn)的重要因素[9]。小麥莖基腐病防控技術(shù)的突破成為當前植保領域的研究熱點。本實驗室前期工作驗證了有機物料腐熟劑可以促進玉米秸稈的降解[10],其是否對小麥土傳病害防控有作用尚不清楚。因此本研究采用盆栽試驗,探究施用有機物料腐熟劑對小麥莖基腐病發(fā)生的影響,以期為小麥莖基腐病害的防治尋找新思路和新途徑。
供試菌株為假禾谷鐮刀菌(Fusarium pseudograminearum),為本實驗室保存菌株。供試有機物料腐熟劑由山東博華高效生態(tài)農(nóng)業(yè)科技有限公司提供,有效活菌數(shù)≥2億/g,劑型為粉劑。供試小麥品種濟南15,田間對F.pseudograminearum表現(xiàn)感病。供試玉米秸稈處理至1~2 cm長,滅菌烘干備用。
本研究在溫室設置模擬試驗。將供試菌株F.pseudograminearum活化后,根據(jù)李永輝等[11]的方法制作菌土。將菌土(270 g/盆)與秸稈(7 g/盆)、有機物料腐熟劑(0.045 g/盆)混勻,作為試驗處理組(TG);以添加秸稈和無菌土為空白對照(CK);以添加秸稈、有機物料腐熟劑和無菌土作為陰性對照(NC);以不添加有機物料腐熟劑、添加秸稈和菌土作為陽性對照(PC)。將各組混合土置于直徑12 cm的培養(yǎng)缽中,播種小麥,每盆播種15粒,每個處理重復種植9盆。置于23~25℃,L∶D=16 h∶8 h條件下培養(yǎng)。
播種10 d后調(diào)查出苗數(shù)。出苗率(%)=總出苗數(shù)/供試種子總數(shù)×100。播種后觀察發(fā)病情況并計算發(fā)病率和死亡率。發(fā)病率(%)=病苗數(shù)/成苗數(shù)×100,死亡率(%)=(未出苗數(shù)+出苗后發(fā)病死亡數(shù))/總播種數(shù)×100。當陽性對照組發(fā)病率達60%以上時進行取樣,將小麥整株取出,根部洗凈晾干后,分別測定各組小麥株高、地上部鮮重和根長、根鮮重。同時觀察及量取病苗病斑長度;小麥莖基腐病害調(diào)查標準參考吳斌等[9]的方法,并計算病情指數(shù)。
采用 Microsoft Excel和 GraphPad Prism 8軟件進行數(shù)據(jù)分析及作圖。
如圖1所示,空白對照組(CK)和陰性對照組(NC)小麥出苗率為100.00%,陽性對照組(PC)和處理組(TG)的小麥出苗率為99.26%,略低于CK組和NC組。表明施用有機物料腐熟劑對小麥的出苗無影響,小麥未成功出苗由F.pseudograminearum危害導致。
圖1 有機物料腐熟劑對小麥出苗率的影響
播種后20 d進行取樣分析(表1),PC組小麥發(fā)病率為71.25%,死亡率為5.93%;TG組小麥發(fā)病率為36.48%,死亡率為2.22%,分別比PC組降低48.80%和62.56%。TG組小麥的平均病斑長為1.18 cm,病情指數(shù)為7.60,發(fā)病程度輕于PC組。以上結(jié)果表明添加有機物料腐熟劑可以降低小麥莖基腐病危害程度。
表1 播種后20 d各處理小麥發(fā)病程度
分別對3個處理小麥株高、根長、地上部及根鮮重進行測定,如圖2和表2所示。PC組的株高、根長及鮮重均低于CK組,根部呈褐色。使用有機物料腐熟劑處理的TG組小麥株高和地上部、根鮮重都高于PC組,根部顏色與CK相似,呈白色。由此表明有機物料腐熟劑可以減弱F.pseudograminearum對小麥根部的侵害及對小麥地上部生長的影響。
有機物料腐熟劑已在多種農(nóng)作物秸稈的降解中廣泛應用[5,6]。大量研究證明秸稈腐熟劑的應用在防控作物病蟲草害中具有作用[4,7,8]。本試驗結(jié)果表明施用有機物料腐熟劑可以降低小麥莖基腐病的發(fā)病率及發(fā)病程度,緩解F.pseudograminearum病原菌對小麥生長的影響。
前期研究工作已證明有機物料腐熟劑對濟麥22的出苗無影響,并且可促進小麥生長[10]。本研究表明濟麥15的出苗同樣不受有機物料腐熟劑影響,添加F.pseudograminearum后濟麥15的出苗率有所降低,表明F.pseudograminearum從小麥出苗期即可產(chǎn)生危害。
秸稈腐熟劑中含有大量的真菌、細菌、放線菌等有益菌,除了產(chǎn)生纖維素酶、葡聚糖酶等促進秸稈的降解外,還可產(chǎn)生抗生物質(zhì),抑制病原菌生長[12]。本研究施用有機物料腐熟劑后,小麥莖基腐的發(fā)病率及發(fā)病程度都明顯降低;同時小麥受F.pseudograminearum危害程度降低。小麥生理指標結(jié)果中,TG組鮮重略高于PC組,根長雖略低于PC組,但TG組根部沒有像PC組呈現(xiàn)褐色,且株高與CK相似,明顯高于PC組,由此推測有機物料腐熟劑可以緩解或減弱F.pseudograminearum對小麥根部的危害,使TG組小麥根部營養(yǎng)傳輸及地上部生長沒有受到嚴重影響。有機物料腐熟劑如何對F.pseudograminearum產(chǎn)生影響還需進一步深入研究。
綜上所述,有機物料腐熟劑可以減弱小麥莖基腐病原菌的危害,為促進秸稈還田技術(shù)的有效應用及小麥莖基腐病害綠色防控提供了新手段。