枯草芽孢杆菌对马铃薯黑痣病和黄萎病的防效及对土壤酶活性的影响

武建华，吕文霞，刘广晶，胡 俊*，孙彦敏，刘智慧

（1.内蒙古农业大学，内蒙古 呼和浩特 010019；2.内蒙古中加农业生物科技有限公司，内蒙古 四子王旗 011800）

近些年，随着国家对马铃薯主粮化程度不断推进，种植马铃薯的效益逐年递增，极大地激发了农民种植马铃薯的积极性，促使马铃薯的种植规模不断扩大，致使连作年限加长[1]，土壤化感作用日趋明显。马铃薯连作使得土壤根际微生物发生定向变化，马铃薯根系分泌物对病原菌产生刺激作用和对有益微生物产生抑制，致使根际微生态系统失衡，土传病害日趋严重，从而导致马铃薯的品质和产量下降[2]。对连作4 年马铃薯的土壤分析发现，马铃薯病株根围土壤中放线菌含量少于健株土壤中放线菌数量，镰刀菌数量显著提高[3]。刘建国等[4]研究发现，连作5～10 年的棉花，土壤酶活性显著降低。土壤微生物是土壤生态系统中重要的组成部分，对土壤中有机物的分解和合成、营养元素的循环、固氮作用等土壤生理生化反应起到极其重要的作用[5]。

枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）作为一种生防菌剂，不仅能够对病原菌产生抑制作用，同时也能够促进马铃薯生长，提高马铃薯自身抗性，有效防治马铃薯黑痣病[6]、枯萎病[7]等病害。本试验研究枯草芽孢杆菌菌剂的应用方法和对马铃薯黑痣病和黄萎病的防治效果及对土壤酶活性的影响，为生产中合理应用枯草芽孢杆菌菌剂提供依据。

1 材料与方法

1.1 供试种薯

马铃薯种薯为‘费乌瑞它’原种。

1.2 供试病原菌

立枯丝核菌（Rhizoctonia solani）、大丽轮枝菌（Verticillium dahliae），由内蒙古农业大学植物病理学实验室分离、鉴定、保存。

1.3 供试药剂与肥料

枯草芽孢杆菌可湿性粉剂（有效菌10 亿/g，德强生物股份有限公司）、纯羊粪有机肥、尿素（N ≥46.4%）、马铃薯专用复合肥（N + P2O5+K2O ≥48%）、硫酸钾型马铃薯专用复合肥（N∶P∶K=20∶0∶24 ≥44%）、3%中生菌素可湿性粉剂（福建省福建凯立生物制品有限公司）、70%甲基硫菌灵可湿性粉剂（江苏蓝丰生物化工股份有限公司）。

1.4 试验设计与方法

试验2017 年实施，试验地位于乌兰察布市四子王旗，为马铃薯种植重茬地。每小区30 m2（长10 m，宽3 m），共设7 个处理，每处理设3 次重复，随机区组排列。每小区施马铃薯专用复合肥2.3 kg。株距20 cm，行距70 cm，高垄栽培。于5月20 日种植，6 月10 日进行培土，培土时每小区施1.2 kg的硫酸钾型马铃薯专用复合肥，7月20日，于马铃薯发棵期时每小区施0.45 kg尿素。常规管理。

病菌采用土壤接种法。将立枯丝核菌、大丽轮枝菌在麦麸培养基上25 ℃下扩大培养28 d 后，掏出、晾干，测得大丽轮枝菌孢子量为2.4×108个/g，立枯丝核菌产生菌核。2 种菌剂混匀等量接种于种薯周围。

试验共设7个处理，如表1。

1.5 调查及采样

采用对角线5 点取样法，在马铃薯苗期、发棵期调查株高；苗期、发棵期和成熟期调查黑痣病病情；块茎膨大期调查黄萎病病情。分别在苗期、发棵期、块茎膨大期和成熟期根围0～5 cm 取土样，过孔径2 mm 筛，自然风干后存放于4 ℃冰箱中待用。马铃薯病害病情分级标准见表2。

1.6 计算公式

病情指数= [∑（各级病株（块茎）数× 代表值）/（调查总株（块茎）数×最高级代表值）] ×100

防效（%）=（对照的病情指数-处理的病情指数）/对照的病情指数×100

1.7 土壤酶活性测定方法

土壤脲酶测定采用苯酚钠-次氯酸钠比色法；土壤蔗糖酶采用3,5-二硝基水杨酸比色法；土壤过氧化氢酶采用高锰酸钾滴定法；土壤磷酸酶使用土壤磷酸酶试剂盒[10]。

表1 试验处理及方法Table 1 Experimental treatment and methods

表2 马铃薯病害病情分级标准Table 2 Classification standard of soil borne diseases of potato

1.8 统计分析

使用Microsoft Excel 2007软件作图，SPSS 17.0软件进行单因素随机区组方差分析，显著水平P＜0.05。

2 结果与分析

2.1 枯草芽孢杆菌对马铃薯株高的影响

由图1 可知，枯草芽孢杆菌各处理对马铃薯植株生长有明显的促进作用。KG、KYG、KB 3 个处理马铃薯苗期的株高均显著高于CK，其余处理与对照差异不显著。KB 处理的马铃薯发棵期株高与CK 有显著差异，其余处理的株高除KHB 外均高于对照，但无显著差异。

2.2 枯草芽孢杆菌对马铃薯黑痣病的防治效果

苗期调查结果表明，枯草芽孢杆菌各处理对马铃薯地下茎黑痣病的防效为38.73%～57.36%。KYG 处理的防效最高，达到57.36%。发棵期对马铃薯匍匐茎黑痣病的调查结果表明，KHB 和KYG处理的防效最好，分别为45.44%和40.00%，其次YG 处理的防效为36.11%，与CK 差异显著。成熟期对马铃薯块茎黑痣病的调查结果表明，所有处理对马铃薯块茎黑痣病均有较好的防效，与对照差异显著，但各处理间差异不显著，其中KYG 处理的防效最高，为63.65%（表3）。

图1 枯草芽孢杆菌处理对马铃薯株高的影响Figure 1 Effect of B. subtilis on potato plant height

表3 枯草芽孢杆菌对马铃薯黑痣病的防治效果Table 3 Control of potato black scurf by B. subtilis

表4 枯草芽孢杆菌对马铃薯黄萎病的防效及产量的影响Table 4 Effects of B. subtilis on Verticillium wilt and yield of potato

2.3 枯草芽孢杆菌对马铃薯黄萎病的防效及产量的影响

由表4 可知，各处理对马铃薯黄萎病防治效果显著。其中KHB 处理的防效最高，为38.72%。KYG、KB、HB 处理间防效差异不显著，分别为31.90%、25.49%和23.67%。

所有处理产量均高于对照。其中KHB、KYG处理的产量分别为2 390 和2 338 kg/667m2，增产20.00%以上。但KB 和YG 处理的产量与CK 差异不显著。

2.4 枯草芽孢杆菌对马铃薯根围土壤酶活性的影响

2.4.1 枯草芽孢杆菌对马铃薯根围土壤脲酶活性的影响

由图2 可知，各种处理的土壤脲酶活性随马铃薯生育期的变化幅度不大。总体上先升高后降低，呈抛物线型。土壤脲酶在发棵期和块茎膨大期达到最大值，在成熟期最低。其中KYG 处理的土壤脲酶活性增速最快。

由图3可看出，马铃薯苗期，各处理间土壤脲酶活性与CK 无显著差异。发棵期和块茎膨大期，YG、KYG、KB处理的土壤脲酶活性均高于CK且差异显著，其中KYG处理的土壤脲酶活性最高。成熟期各处理的土壤脲酶活性均高于对照，但只有KYG、KB处理的土壤脲酶活性与CK有显著差异。

图2 各处理土壤脲酶活性在马铃薯生长期的变化Figure 2 Changes in soil urease activity under various treatments at different potato growth stages

图3 枯草芽孢杆菌各处理对土壤脲酶活性影响的比较Figure 3 Comparison of effects of B.subtilis on soil urease activity

2.4.2 枯草芽孢杆菌对马铃薯根围土壤蔗糖酶活性的影响

由图4 看出，在马铃薯整个生长期，各处理的土壤蔗糖酶活性大体上呈先升高后降低的趋势。土塘蔗糖酶活性从苗期到发棵期增长缓慢。发棵期到块茎膨大期增加较快，其中HB、KB、KHB 处理增加的速率最大。块茎膨大期到成熟期，土壤蔗糖酶活性开始递减。

由图5 看出，马铃薯苗期，YG、KYG、KB 处理的土壤蔗糖酶活性最高，但与CK无显著差异。在发棵期，除KYG 处理的土壤蔗糖酶活性与CK有显著差异外，其余处理均与CK 无显著差异。在块茎膨大期，只有KB 处理的土壤蔗糖酶活性与CK 有显著差异。在马铃薯成熟期，枯草芽孢杆菌处理的土壤蔗糖酶活性均与CK 有显著差异。HB 处理的土壤蔗糖酶活性在马铃薯整个生长期均最低，与CK 相比差异不显著。KHB 处理的土壤蔗糖酶活性均低于KB 处理，但二者差异不显著。由此可知，化学药剂对土壤蔗糖酶活性有抑制作用。

图4 各处理土壤蔗糖酶活性在马铃薯生长期的变化Figure 4 Changes in soil sucrase activity under various treatments at different potato growth stages

图5 枯草芽孢杆菌各处理对土壤蔗糖酶活性影响的比较Figure 5 Comparison of effects of B.subtilis on soil sucrase activity

2.4.3 枯草芽孢杆菌对马铃薯根围土壤过氧化氢酶活性的影响

由图6 可看出，土壤过氧化氢酶活性随马铃薯生长呈抛物线型变化。过氧化氢酶活性在苗期至发棵期显著增加，从发棵期至块茎膨大期变化不大，保持平稳，从膨大期至成熟期呈下降趋势。

由图7 可知，在马铃薯整个生育期，YG、KYG 处理的土壤过氧化氢酶活性最高，除块茎膨大期KYG 处理外与CK 均有显著差异。其余处理的过氧化氢酶活性与CK 相比没有显著差异。因此，有机肥是土壤过氧化氢酶升高的关键因素，而枯草芽孢杆菌的作用不大。

2.4.4 枯草芽孢杆菌对马铃薯根围土壤磷酸酶活性的影响

由图8 可看出，YG、KG、KYG 处理的土壤磷酸酶活性在马铃薯苗期到发棵期增加速度最快，在发棵期至块茎膨大期开始缓慢降低，到成熟期土壤磷酸酶活性下降速度加快。CK、HB、KHB处理的土壤磷酸酶活性在整个马铃薯生长期变化不大，但总体呈先升高后降低的变化趋势。

由图9 可知，在马铃薯苗期和块茎膨大期，各处理的土壤磷酸酶活性与对照无显著差异。在发棵期，KG、KYG 处理的土壤磷酸酶活性均与CK 有显著差异，但其二者之间没有显著差异。在成熟期，只有KG 处理的土壤磷酸酶活性与CK 有显著差异，其余处理均没有显著差异。

图6 各处理土壤过氧化氢酶活性在马铃薯生长期的变化Figure 6 Changes in soil catalase activity under various treatments at different potato growth stages

图7 枯草芽孢杆菌各处理对土壤过氧化氢酶活性影响的比较Figure 7 Comparison of effects of B. subtilis on soil catalase activity

图8 各处理土壤磷酸酶活性在马铃薯生长期的变化Figure 8 Change in soil phosphatase activity under various treatments at different potato growth stages

图9 枯草芽孢杆菌各处理对土壤磷酸酶活性影响的比较Figure 9 Comparison of effects of B. subtilis on soil phosphatase activity

3 讨 论

枯草芽孢杆菌对马铃薯苗期植株生长具有促进作用，并且能够有效防治马铃薯黑痣病和黄萎病，对马铃薯块茎黑痣病的防效为44.22%～63.65%，对黄萎病的防效为22.16%～38.72%。其中枯草芽孢杆菌与有机肥混合沟施处理效果最佳，对马铃薯植株生长的促进作用最为明显，对马铃薯黑痣病和黄萎病防效分别达到了63.65%和31.90%，增产20.00%。有机肥能够提高土壤中有机质的含量，为枯草芽孢杆菌繁殖和代谢提供场所与营养物质。枯草芽孢杆菌数量与菌活力的增加，产生抗菌活性物质，如脂肽类抗生素、蛋白类抗菌物质等[11]，对病原菌产生抑制作用，并诱导植株产生防卫反应[12]，增强马铃薯的抗病性。

试验结果表明，土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和磷酸酶的活性变化趋势均呈抛物线型，在马铃薯发棵期或块茎膨大期达到最大值。与对照和化学药剂拌种处理相比，枯草芽孢杆菌能够显著增加马铃薯根围土壤脲酶、蔗糖酶和磷酸酶的活性，化学药剂对土壤蔗糖酶活性有抑制作用，而有机肥可以明显提高土壤过氧化氢酶活性。也有研究表明，土壤过氧化氢酶活性与土壤有机质有显著相关性[13]。所有处理中，枯草芽孢杆菌与有机肥混合沟施处理的土壤酶活性整体最高。可能是枯草芽孢杆菌的代谢、促进马铃薯根系生长和有机质提升、土壤结构改善相互作用的结果。许多专家指出，土壤酶活性作为土壤肥力的评价指标是完全可能和可行的[14]。陈恩凤等[15]认为，土壤酶活性可以作为土壤肥力的辅助指标。

综上所述，建议在生产实践中，将枯草芽孢杆菌与有机肥混合施用，不仅能促进马铃薯生长，增加土壤酶活性，增加产量，同时对马铃薯黑痣病、黄萎病有较好的防效。