新壮态植物生长促进液对棉花枯萎病的防治作用

李云卿, 冯自力, 魏 锋, 周京龙, 冯鸿杰, 袁 媛, 李志芳, 师勇强, 赵丽红, 郭庆元, 朱荷琴*

(1. 新疆农业大学农学院, 乌鲁木齐 830052; 2. 棉花生物学国家重点实验室,中国农业科学院棉花研究所, 安阳 455000)

技术与应用 Technology & Application

新壮态植物生长促进液对棉花枯萎病的防治作用

李云卿1,2, 冯自力2, 魏 锋2, 周京龙2, 冯鸿杰2, 袁 媛2, 李志芳2, 师勇强2, 赵丽红2, 郭庆元1*, 朱荷琴2*

(1. 新疆农业大学农学院, 乌鲁木齐 830052; 2. 棉花生物学国家重点实验室,中国农业科学院棉花研究所, 安阳 455000)

2015-2016年于室内采用菌丝生长速率法、凹玻片法等方法测定新壮态对棉花枯萎病菌的抑制作用;并于河南安阳枯萎病人工病圃和温室研究了新壮态对棉花枯萎病的防治效果。结果表明:新壮态能显著抑制棉花枯萎病菌菌丝生长和分生孢子萌发,当新壮态浓度为10.0%时,抑制率分别为100.0%和93.1%;4.0%～8.0%的新壮态能显著抑制枯萎病菌产孢量。0.25%和0.5%的新壮态浸种能显著增加棉花的株高和芽长。在棉花枯萎病人工病圃,叶面喷施10.0%的新壮态稀释液5次对棉花枯萎病的防治效果最好,达68.8%;在温室内,用1.75%的新壮态灌根5次,防治效果达64.5%。本研究表明,在棉花枯萎病发生前用新壮态喷施或灌根对棉花枯萎病具有较好的防治效果。

新壮态; 棉花枯萎病; 防治效果; 抑菌效果

棉花枯萎病是由尖孢镰刀菌萎蔫专化型Fusariumoxysporumf.sp.vasinfectum引起的土传维管束病害,严重影响棉花的产量和纤维品质,甚至可以造成绝产[1]。棉花枯萎病菌可以在棉花整个生育期造成危害,引起的主要症状有黄化、黄色网纹、青枯和皱缩等[2]。除了选育抗、耐病棉花品种[3],棉花枯萎病的防治目前主要以药剂防治为主,但药剂的长期大量使用会导致土壤微生物群落结构单一[4]、病菌产生抗药性、环境污染等[5-7],同时,对人类的健康构成极大的威胁[8]。利用生物有机肥不仅可以提高作物产量[9],防治病虫害,增加土壤肥力,改善土壤酶活[10],增加土壤微生物数量及种类[9-11],补充多种微量元素[12-13]等,同时具有绿色、环保等优势,在植物病害防治领域具有广阔的发展前景。

沼液含有氮、磷、钾、氨基酸、蛋白质、钙、硼、硒、锌、维生素、生长素、赤霉素、糖类、核酸、丁酸、乙酸、维生素B12[12-13]等多种利于植物生长的营养成分,具有促进作物生长及改善果蔬品质的功效[11,14]。目前,鸡粪沼液在农业生产中主要作为叶面肥、冲施肥和滴灌肥,用于提高作物产量、改善作物品质,增强作物抗逆性等。新壮态是山东民和牧业股份有限公司生产的一种以鸡粪沼液为主的有机肥。该产品能明显提高作物产量和改善品质,在蔬菜、棉花等作物上已大面积推广应用,但对棉花枯萎病的防治还未见相关研究。本研究以新壮态为研究对象,于枯萎病人工病圃和温室,通过叶面喷施和灌根两种处理方式,明确其对枯萎病的防治效果及其使用方法,并进一步研究其作用机理,为新壮态应用于棉花枯萎病防治提供技术支撑和理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 供试棉花品种及菌株

供试棉花品种为‘冀棉11’,属于感枯萎病品种;棉花枯萎病菌Fusariumoxysporumf.sp.vasinfectum菌株由中国农业科学院棉花研究所提供。

1.1.2 供试试剂

新壮态植物生长促进液,市售,由山东民和牧业股份有限公司生产,其主要成分为鸡粪沼液。

1.2 试验方法

1.2.1 新壮态对尖孢镰刀菌菌丝生长的影响

将新壮态按照一定比例加入到PDA培养基中,充分混匀。新壮态的终浓度分别为0.25%、0.50%、1.00%、2.00%、3.00%、4.00%、5.00%、6.00%、7.00%和10.00%。用5 mm打孔器在活化3 d的棉花枯萎病菌菌落边缘打取菌饼,接种于含不同浓度新壮态的PDA平板中央,每个处理4个重复。接种后,将平板置于25℃培养箱中恒温培养,3 d后采用十字交叉法测量菌落直径,计算各处理的抑制率。

抑制率(%)=(1-处理菌落半径/对照菌落半径)×100。

1.2.2 新壮态对尖孢镰刀菌产孢量的影响

将棉花枯萎病菌新鲜菌饼接种于Czapek液体培养基中,150 r/min振荡培养7 d。将培养液用两层灭菌的纱布在超净工作台中过滤获得棉花枯萎病菌分生孢子悬浮液,备用。

将新壮态按照一定比例加入到Czapek液体培养基中,定容至25 mL,充分混匀,使新壮态的终浓度为1.00%、2.00%、4.00%、8.00%,然后分别加入100 μL的棉花枯萎病菌分生孢子悬浮液,25℃振荡培养,4 d后用血球计数板计数,计算孢子浓度,每个处理重复3次。

1.2.3 新壮态对尖孢镰刀菌分生孢子萌发的影响

将棉花枯萎病菌分生孢子悬浮液用灭菌的纱布三重过滤,稀释为1×106cfu/mL。将新壮态按照一定比例加入到Czapek液体培养基中定容至1.3 mL,混匀,再加入200 μL浓度为1×106cfu/mL的孢子悬浮液充分混匀,配制成新壮态浓度为0.25%、0.50%、1.00%、2.00%、4.00%、6.00%、8.00%和10.00%的Czapek液体培养基,每个浓度重复3次。吸取20 μL的不同浓度的Czapek液体培养基于凹玻片凹槽中,将凹玻片25℃恒温保湿培养,3 h后镜检孢子萌发情况,每个重复5个视野,计算孢子萌发率,以Czapek液体培养基处理作为对照,计算萌发抑制率。

1.2.4 新壮态对种子萌发及生长指标的影响

脱绒的‘冀棉11’种子消毒处理后,分别用浓度为0.25%、0.50%、1.00%的新壮态浸种8 h,再将种子均匀排列在垫有两层滤纸的培养皿内,每个重复30粒,每个处理重复4次,置25℃恒温培养箱中,保湿培养,3 d后统计发芽率、芽长,并种于灭菌的蛭石中,生长15 d后,分别测定其株高、根长和鲜重[18]。

1.2.5 叶面喷施新壮态对棉花枯萎病的影响

4月中旬,将‘冀棉11’播种在棉花枯萎病人工病圃内。人工病圃行长3 m,行宽0.5 m,每行留苗25～30株。棉苗子叶展开后,分别用浓度为0.25%、0.50%、1.00%、2.00%、4.00%、10.00%的新壮态稀释液进行叶面喷施,30 mL/行,每3天1次,共5次。每处理3行,重复3次,清水喷施为对照处理。

1.2.6 新壮态灌根对棉花枯萎病的影响

采用基质接种法。将棉花枯萎病菌的玉米沙粒培养物以0.6%的质量比拌入无菌的生沙壤土中充分混合均匀,分装到直径6 cm、高10 cm的无底纸钵中;用50～60℃热水浸泡‘冀棉11’种子12 h,每钵10粒均匀播种,覆盖灭菌沙土约2～3 cm厚[15]。分别于播种后0、3、6、9、12 d,用浓度为0.25%、0.75%、1.25%、1.50%、1.75%的新壮态对棉花进行灌根处理,16 mL/钵,每6个钵为1个处理,每处理重复4次,每钵留苗5～6株,清水灌溉为对照。

将接种后的棉苗置于同一日光温室中,随机摆放,环境温度控制在22～28℃,土壤相对湿度控制在60%以上,光照良好。根据实际发病情况,播种21 d左右进行病情分级调查。按5级分级标准[16-17]进行病情分级,计算病情指数和防治效果。

病情指数=[Σ(各级病株数×相应病级)/(调查总株数×4)]×100;

防治效果(%)=(对照病情指数-处理病情指数)/对照病情指数×100。

2 结果与分析

2.1 新壮态对尖孢镰刀菌菌丝生长的抑制作用

通过菌丝生长速率法[19],对新壮态的抑菌效果进行测定。结果表明,当新壮态浓度高于0.25%时,对枯萎病菌菌丝生长具有显著的抑制效果,抑制率为11.4%～100.0%(表1,图1)。抑制率与浓度呈正相关,最高抑制率为100.0%。

表1新壮态对棉花枯萎病菌菌丝生长的抑制作用1)

Table1InhibitioneffectofXinzhuangtaioncolonydiametersofFusariumoxysporum

浓度/%Concentration菌落直径/cmColonydiameter抑制率/%Inhibitionrate0．25(3．6±0．0)ab(5．5±0．7)h0．50(3．4±0．0)bc(11．4±1．1)gh1．00(3．3±0．1)cd(15．2±2．6)fg2．00(3．2±0．1)cd(16．3±2．9)fg3．00(3．0±0．1)de(20．9±1．7)ef4．00(2．9±0．0)e(25．4±0．8)e5．00(2．5±0．1)f(35．5±1．2)d6．00(1．3±0．0)g(66．8±1．0)c7．00(0．7±0．0)h(83．0±0．0)b10．00(0．0±0．0)i(100．0±0．0)aCK(3．8±0．0)a—

1) 表中数据为三次重复平均值±标准误。同列不同的小写字母表示在P<0.05水平上差异显著。下表同。

Data in the table are mean±SE.Different lowercase letters in the same column indicate significant difference at 0.05 level. The same below.

图1 不同浓度的新壮态对枯萎病菌菌丝生长的影响Fig.1 Effect of Xinzhuangtai at different doses on mycelia growth of Fusarium oxysporum

2.2 新壮态对尖孢镰刀菌产孢的抑制作用

将棉花枯萎病菌分生孢子液在25℃恒温摇床上暗培养96 h。结果表明:当新壮态浓度为1.00%、2.00%时,产孢量分别为15.4×107cfu/mL和12.7×107cfu/mL,与对照相比对产孢具有促进作用;当浓度为4.00%、8.00%时,产孢量分别为0.1×107cfu/mL和0 cfu/mL,对产孢具有抑制作用(表2)。说明低浓度的新壮态对棉花枯萎病菌产孢具有显著的促进作用,高浓度新壮态对产孢具有显著的抑制作用。

表2新壮态对棉花枯萎病菌产孢量的影响

Table2EffectofXinzhuangtaionsporeyieldofFusariumoxysporum

浓度/%Concentration产孢量/×107cfu·mL-1Sporeyield1．00(15．4±1．8)a2．00(12．7±2．2)a4．00(0．1±0．1)b8．00(0．0±0．0)bCK(4．7±0．2)b

2.3 新壮态对尖孢镰刀菌分生孢子萌发的抑制作用

凹玻片法测定分生孢子萌发率,结果表明:用浓度为0.25%～10.00%的新壮态处理尖孢镰刀菌分生孢子3 h后,孢子萌发率为6.7%～68.0%,均显著低于对照。孢子萌发率随着新壮态浓度升高呈下降趋势(表3),当新壮态浓度为10.00%时,抑制率为93.1%。

2.4 新壮态浸种对棉花种子萌发及生物量的促进作用

用3个浓度梯度的新壮态浸种后,种子发芽率和根长与对照差异不显著;0.25%和0.50%新壮态处理与对照相比株高和芽长显著增加;0.50%和1.00%新壮态处理与对照相比鲜重显著增加(表4)。结果表明,一定浓度的新壮态浸种对发芽率无显著影响,对棉花部分生长指标的增加具有显著的促进作用。

表3新壮态对棉花枯萎病菌分生孢子萌发的抑制作用

Table3InhibitoryeffectofXinzhuangtaionsporegerminationofFusariumoxysporum

浓度/%Concentration孢子萌发率/%Sporegermination抑制率/%Inhibitionrate0．25(68．0±2．0)b(29．2±2．1)c0．50(62．7±1．8)b(34．7±1．8)c1．00(62．7±0．7)b(34．7±0．7)c2．00(38．7±4．8)c(59．7±5．1)b4．00(33．3±1．8)c(65．3±1．8)b6．00(16．0±0．0)d(83．3±0．0)a8．00(7．3±3．5)d(92．4±3．7)a10．00(6．7±1．3)d(93．1±1．4)aCK(96．0±1．2)a-

表4新壮态对棉花种子发芽率和生长指标的影响

Table4EffectofXinzhuangtaionseedinggerminationrateandgrowthparametersofcotton

浓度/%Concentration发芽率/%Germinationrate株高/cmPlantheight根长/cmRootlength鲜重/gFreshweight芽长/cmShootlength0．25(97．8±2．2)a(118．6±1．6)a(13．2±0．7)a(0．8±0．1)bc(2．8±0．1)a0．50(95．6±1．1)a(125．1±1．9)a(14．5±1．3)a(1．0±0．1)a(2．6±0．1)a1．00(94．4±2．2)a(107．6±3．6)b(14．0±1．1)a(0．9±0．1)ab(2．2±0．1)bCK(96．7±1．4)a(102．9±1．9)b(13．0±0．2)a(0．7±0．1)c(2．3±0．1)b

2.5 新壮态叶面喷施对棉花枯萎病的防治效果

用0.25%～10.00%新壮态稀释液对棉花叶片进行5次喷施处理,棉花枯萎病病情指数均显著低于对照,且防效与浓度呈正相关(表5)。

表5新壮态叶面喷施对棉花枯萎病的防治效果

Table5ControlefficacyofXinzhuangtaioncottonFusariumwiltbyfoliagespray

浓度/%Concentration病情指数Diseaseindex防效/%Controlefficacy0．25(30．6±0．3)b(38．5±0．5)d0．50(27．0±1．2)bc(45．8±2．4)cd1．00(27．7±1．4)bc(44．3±2．7)cd2．00(24．3±1．7)cd(51．1±3．3)bc4．00(20．6±0．8)d(58．7±1．7)b10．00(15．5±1．4)e(68．8±2．8)a对照CK(49．7±0．8)a-

2.6 新壮态灌根对棉花枯萎病的防治效果

用不同浓度的新壮态对棉花进行5次灌根处理,棉花枯萎病的病情指数均显著低于对照(表6,图2),且防效与浓度呈正相关。

表6新壮态灌根对棉花枯萎病的防治效果

Table6ControlefficacyofXinzhuangtaioncottonFusariumwiltbyrootdrenching

浓度/%Concentration病情指数Diseaseindex防效/%Controlefficacy0．25(47．1±0．5)b(22．3±0．9)c0．75(41．5±2．6)b(31．5±4．3)c1．25(38．4±1．0)bc(36．6±1．7)bc1．50(27．6±4．1)cd(54．6±6．8)ab1．75(21．6±1．5)d(64．5±2．5)a对照CK(60．6±1．9)a—

图2 新壮态灌根对棉花枯萎病的影响Fig.2 Effect of Xinzhuangtai against cotton Fusarium wilt by root drenching

3 结论与讨论

随着对畜禽类需求的增加,我国已经进入了规模化、集约化养殖阶段,畜禽粪便数量的大量增加导致部分地区出现不同程度的污染问题。新壮态是鸡粪经过中温厌氧发酵而成,不仅实现了废物再利用,同时价格低廉、绿色环保,符合可持续农业发展需求。本研究在病原基数较大的病圃和温室内进行,结果表明施用新壮态5次即可对棉花枯萎病具有显著的防治效果。在病原基数较低的普通棉田中,可根据实际发病情况适量施用,建议喷施(1.00%～2.00%的稀释液)或滴灌(1.25%～1.50%的稀释液)3～4次。

枯萎病为典型的土传病害,以孢子为主要初侵染源,因此其治理策略主要以抑制孢子萌发为主,同时提高菌丝生长抑制率及增强作物抗性。本研究表明,一定浓度的新壮态可以显著抑制菌丝生长和孢子萌发、减少产孢量;用一定浓度的新壮态浸种对种子发芽率无显著影响,对棉花的株高、芽长和鲜重有一定的促进作用。在新疆棉田连续使用新壮态滴灌,可能会减少土壤中孢子及菌丝含量,降低病原基数,达到可持续控制棉花枯萎病的目的。

新壮态叶面喷施或灌根对棉花枯萎病均有显著的防治效果。该结果与Markakis等关于堆肥可以抑制黄瓜枯萎病和茄子黄萎病[20]及Pane等关于废弃物堆肥可以抑制土传病害丝核菌[21]的研究结果相似。

矿质元素在植物生长、光合作用等方面扮演着重要角色[22]。研究表明,矿质元素在病害发展过程中通过调节植物生理生化、形态学、解剖学等方面来增强植物对病原菌的忍耐能力和抗性,或通过影响病原菌的新陈代谢抑制病原菌侵染。例如:硝酸盐可以通过调节柠檬酸途径增强黄瓜对枯萎病的抗性[23];通过调节水杨酸或一氧化氮含量增强烟草对丁香假单胞杆菌的抗性[24]。新壮态是鸡粪通过中温厌氧发酵而获得的发酵液,其主要成分为:N 1～2 g/L,P2O55～10 g/L, K2O 20～40 g/L,有机质20～50 g/L,腐殖酸5～10 g/L,微量元素Fe 3～6 g/L, pH 8.0,另外还有少量的挥发性物质如NH3、H2S、酚类等。进一步研究表明,新壮态的抑菌效果与其密封程度有关,因此,推测挥发性气体是新壮态防治棉花枯萎病的关键因素之一,对其主要抑菌成分、是否具有抑菌效果之外的其他防病机制等还有待进一步研究。

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(责任编辑： 杨明丽)

XinzhuangtaiasaplantgrowthpromotingfluidagainstcottonFusariumwiltinGossypiumhirsutum

Li Yunqing1,2, Feng Zili2, Wei Feng2, Zhou Jinglong2, Feng Hongjie2, Yuan Yuan2, Li Zhifang2, Shi Yongqiang2, Zhao Lihong2, Guo Qingyuan1, Zhu Heqin2

(1.CollegeofAgronomy,XinjiangAgriculturalUniversity,Urumqi830052,China; 2.StateKeyLaboratoryofCottonBiology,InstituteofCottonResearchofChineseAcademyofAgriculturalSciences,Anyang455000,China)

During 2015-2016, inhibition activities of a commercial product Xinzhuangtai toFusariumoxysporumf.sp.vasinfectumwere tested using mycelium growth rate and concave slide methods. Control efficacy of Xinzhuangtai on cotton Fusarium wilt were also investigated in the greenhouse and the artificial disease nursery, located in Anyang, Henan Province. The results showed that 10.0% Xinzhuangtai dilution could significantly inhibit the spore germination and mycelia growth, with the inhibition rates of 100.0% and 93.1%, respectively. Compared with untreated control, Xinzhuangtai dilution at the concentration ranged from 4.00% to 8.00% had significant effect on spore production. Seed-soaking with 0.25% or 0.5% Xinzhuangtai dilution could significantly promote plant height and shoot length of cotton seedling. Foliage spraying with 10.0% Xinzhuangtai dilution for 5 times in the artificial disease nursery could significantly reduce the disease index, with the control efficacy of 68.8%. Root drenching with 1.75% Xinzhuangtai dilution for 5 times in the greenhouse could significantly reduce the disease index, with the control efficacy of 64.5%. These results suggest that foliage spraying or root drenching with Xinzhuangtai can control Fusarium wilt.

Xinzhuangtai; Fusarium wilt; control efficacy; inhibitive activity

2017-02-08

2017-05-17

国家公益性行业(农业)科研专项(201503109);中央级公益性科研院所基本科研业务费专项(1610162016012)

* 通信作者 E-mail:heqinanyang@sohu.com; guoqingyuan3009@sina.com

S 435.621

B

10.3969/j.issn.0529-1542.2017.06.033