施用微生物有機肥調控棉花黃萎病土壤微生物區(qū)系及效應研究.pdf

1、棉花土傳黃萎病是世界上毀滅性的植物病害之一，它由大麗輪枝菌Verticilliumdahliae Kleb.(Vd)引起，施用生物有機肥或氨基酸有機肥可以達到一定程度的防治效果。本研究探討防治棉花黃萎病的微生物有機肥和氨基酸有機肥在新疆南、北疆的防病效果及生物效應，并通過土壤酶學法、稀釋平板法、綠色熒光蛋白(GFP)標記法、高效液相色譜法(HPLC)、聚合酶鏈式反應-變性梯度凝膠電泳(PCR-DGGE)等研究拮抗菌防治棉花土傳黃萎病的可

2、能機制及其對土壤微生物區(qū)系的調控作用，獲得如下主要結果：
　　 施用氨基酸有機肥在2006年和2007年分別降低棉花枯萎病發(fā)病率18.0％～37.3％和2.9％～4.2％；降低病情指數(shù)14.3％～29.4％和9.4％～11.9％，防病效果達到9.8％～50.3％；增加棉花皮棉產量8.9％～17.9％和6.8％～12.7％。棉花纖維5項指標分析表明，施用氨基酸有機肥在2006年對纖維品質沒有顯著影響，但2007年對斷裂比強度和伸長

3、率有顯著影響。施用氨基酸有機肥不但增加土壤各類微生物的數(shù)量，還能提高細菌的比例。根際細菌數(shù)量明顯高于非根際土壤，且感病品種新陸早8號根際細菌數(shù)量和放線菌比例低于耐病品種新陸早12號。棉花根際土壤過氧化氫酶、蔗糖酶、磷酸酶、脲酶、纖維素酶活性均高于非根際土壤，且脲酶、纖維素酶活性達到顯著差異。施用氨基酸有機肥能增加棉花根際和非根際土壤酶活性。土壤pH隨著氨基酸有機肥施用量的增加呈下降趨勢，且根際低于非根際。施用氨基酸有機肥能增加土壤堿解氮

4、、速效磷、速效鉀含量。
　　 土培試驗結果表明，微生物有機肥1號肥料品種在促進棉花生長、增加棉花苗期干物質積累、降低染病土壤真菌數(shù)量方面要優(yōu)于微生物有機肥2號。健康土壤接菌和連作染病土壤上施用微生物有機肥均能降低兩個棉花品種的黃萎病發(fā)病率和病情指數(shù)，增加棉花干物質，防病效果達到28％～55％。施用微生物有機肥處理使新陸早8號土壤真菌、放線菌、細菌數(shù)量分別比對照增加2.7倍、0.9倍和4.9倍，而新陸早12號土壤上，真菌略有減少、

5、放線菌略有增加，細菌則增加1.8倍。
　　 棉花黃萎病圃地試驗結果表明，施用微生物有機肥和氨基酸有機肥可以明顯降低棉花黃萎病的病情，防治效率分別達到49.5％和29.8％，增產率分別為66.4％和47.1％。三個生育時期中，與對照相比，施用微生物有機肥和氨基酸有機肥處理土壤蔗糖酶活性分別增加32％～35％和26％～32％；多酚氧化酶活性分別增加89％～155％和60％～130％；蛋白酶活性分別增加317％～845％和160％～3

6、44％；堿性磷酸酶活性分別增加19％～23％和22％～43％；脲酶活性分別增加170％～28％和14％～26％；施肥對過氧化氫酶活性沒有明顯影響。
　　 不同有機質含量土壤(40.9 g·kg-1、18.9 g·kg-1、10.1 g·kg-1)上生物有機肥用量的土培試驗結果表明，高有機質含量土壤上施用10 g·kg-1微生物有機肥，中有機質含量土壤和低有機質含量土壤施用20～30 g·kg-1微生物有機肥，棉花苗期干物質和防病

7、效果較好。土壤脲酶、蔗糖酶活性隨著微生物有機肥施用量增加而增加，蛋白酶和過氧化氫酶活性變化不明顯，而多酚氧化酶活性出現(xiàn)先增加后降低的趨勢。蛋白酶、蔗糖酶和過氧化氫酶活性隨著土壤有機質的增加而增加，而多酚氧化酶活性隨著土壤有機質的增加而降低。
　　 多點大田試驗結果表明，施用微生物有機肥能夠明顯降低棉花土傳黃萎病發(fā)病率和病情指數(shù)，防病效果達到20％％～79％，棉花產量增加4.9％～21.4％。在棉花盛花期，施用微生物有機肥處理的新

8、陸早8號土壤堿解氮、速效磷、速效鉀分別比對照增加47.4％、35.6％、5.5％；而新陸早12號分別增加20.4％、45.5％、2.6％。
　　 GFP標記觀察結果表明，拮抗細菌枯草芽孢桿菌菌株ZJ-6主要定殖在棉花根系側根部位較老的根毛區(qū)，其次在主根系，在新生根及根冠處定殖很少。接種拮抗菌培養(yǎng)1d后，再接種病原菌的處理，根系定殖的拮抗菌明顯多于先接種病原菌再接種拮抗菌的處理。棉花子葉期和4片真葉期接入拮抗菌對定殖沒有明顯影響。

9、接種30 d后，拮抗菌在棉花根系定殖量大量減少。土培試驗結果表明，拮抗細菌在15～35℃范圍內隨著土壤溫度升高定殖量增加，而棉花黃萎病病原菌在25℃數(shù)量最多。拮抗細菌在土壤相對含水量50％左右定殖量較多。兩株拮抗菌分別與有機肥配合直接施用(沒有通過二次發(fā)酵)，生物效應較差，表明拮抗菌對有機肥(發(fā)酵基質)有選擇性；而施用經(jīng)過二次發(fā)酵的微生物有機肥生物效應較好，表明微生物有機肥中的拮抗菌在土壤中更容易定殖而發(fā)揮作用。
　　 在三種不

10、同有機質含量土壤上施用不同量微生物有機肥，土壤放線菌的數(shù)量在三種土壤上均是隨著微生物有機肥施用量的增加而增加，但真菌和細菌的數(shù)量隨著微生物有機肥施用量的增加，三種土壤上均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，高有機質含量土壤在施用10 g·kg-1左右微生物有機肥時，細菌和真菌的數(shù)量最高；中等和低有機質含量土壤在20 g·kg-1左右微生物有機肥時，細菌和真菌的數(shù)量最高。DGGE圖譜結果表明，隨著微生物有機肥施用量的增加，三種土壤中真菌多樣性均有降低

11、的趨勢，中等有機質含量土壤的土壤真菌多樣性明顯高于高有機質土壤和低有機質土壤。多樣性指數(shù)分析表明，在高有機質土壤上施用微生物有機肥，土壤真菌群落多樣性指數(shù)有下降趨勢，中等有機質土壤和低有機質土壤真菌群落多樣性指數(shù)隨著微生物有機肥施肥量的增加呈現(xiàn)先增加后降低的規(guī)律，中等有機質土壤高峰值出現(xiàn)在20～30 g·kg-1，而低有機質土壤高峰值出現(xiàn)在10～20 g·kg-1。施用微生物有機肥或拮抗細菌與有機肥混施，能增加細菌種群結構，保持物種豐富

12、度，提高均勻度；增加土壤真菌均勻度指數(shù)和穩(wěn)定性指數(shù)，相似性接近于健康土壤。所以，施用微生物有機肥使土壤中的細菌和真菌種群向健康的微生物區(qū)系方向發(fā)展。
　　 拮抗菌的發(fā)酵產物中，粗提蛋白對棉花黃萎病菌有明顯的抑制作用。HPLC分析表明，感病品種新陸早8號子葉期正常生長的棉花根系分泌物中酚酸類物質種類和含量較4葉期少。接病原菌后，子葉期沒食子酸、對羥基苯甲酸、對羥基苯甲醛含量升高，4葉期肉桂酸含量或比例增加。與正常生長的棉花根系分泌

13、物比較，接入拮抗菌后，無論子葉期還是4葉期，酚酸類物質種類減少、肉桂酸含量或比例降低。接入拮抗菌后，棉花根系分泌物中氨基酸種類下降，增加能抑制黃萎病菌孢子萌發(fā)和菌絲體生長的精氨酸含量，降低具有促進黃萎病菌孢子萌發(fā)和菌絲體生長的氨基酸的比例。這種根系分泌物的差異可能是拮抗菌促使棉花提高抗病性一種途徑。
　　 綜上所述，在新疆施用微生物有機肥能夠使拮抗菌在棉花根系和土壤定殖，減少自毒酚酸物質和氨基酸的分泌，改善土壤微生物區(qū)系，增加土