沼液对不同植物病原菌的抑制效果研究进展

刘继红，尹 芳，杨 斌，王昌梅，赵兴玲，吴 凯，柳 静，杨 红，刘士清，张无敌

（云南师范大学能源与环境科学学院，昆明 650500）

随着农业生产集约化和规模化步伐的加快，农作物病虫害的传播变得愈发严重，已严重阻碍了粮食产量的增加，加剧了全球食物短缺的紧张形势［1-3］。目前，防治农作物病虫害、杀灭植物病原菌最有效的方法是施用化学农药，且多年来主要以高毒难降解的化学农药为主。由于人类对化学农药的长期和过度施用，已经给生态环境带来了一系列严重问题［4，5］，同时也带来了其他方面问题［6-10］：①全世界每年因农药中毒者达100万人，死亡2万人；②动物中毒及其产品被污染；③病虫害的抗药性增强，农药施用量增加，导致生产成本增加、产品品质降低；④蜜蜂中毒和植物授粉率降低，直接导致作物减产；⑤地表水和地下水被污染；⑥野生动植物受到危害。在发展中国家，杀虫剂和杀菌剂的用量特别大，占农药的80%以上，对生态环境造成的危害极其显著。

目前人类面临的严峻环境和生态问题，世界各国开始倡导开发“绿色农药”来替代化学农药，经过众多研究，沼液作为病虫害的防治剂或抑制剂能够有效地调和这一矛盾，使用这种 “农药”，既不会对生态环境带来污染，也不会产生病虫害的抗性等问题。沼液是人畜粪便、秸秆、垃圾等有机废弃物经过厌氧发酵产沼气后的残留液，其速效营养能力强，养分可利用率高，能迅速被作物吸收利用，提高作物的产量和品质。另外沼液中含有氨基酸、腐殖酸、抗生素、微量元素等具有抑菌效果的活性物质，因此具有较好的防病、抑菌、抗逆作用，是一种优质的有机液体肥料，在农业上的应用有着较长的时间，使用沼液替代化肥和农药，可减少20%以上的化肥和农药施用量［11，12］。众多研究表明，沼液作为农作物病害的防治剂可以有效解决化肥和化学农药施用对环境产生恶劣影响这一问题，具有巨大的开发潜力。

1 沼液防治植物病害的种类

近年来，沼液对植物病原菌的抑制作用虽有不少报道，但是由于沼液的成分受发酵原料、沼气工程的工艺等因素的影响，不同沼液的特性有很大差异，因此沼液对植物病害的防治效果的结论并不完全一致［13］。目前沼液对农作物、蔬菜、水果及景观植物等30种植物将近60种病害都具有一定的防治效果［14-43］，统计结果见表 1。

2 研究现状

目前，针对沼液抑制病原菌方面已有不少研究。不同原料发酵、不同发酵条件、不同沼液浓度、对沼液的不同处理等针对不同的植物病原菌都会产生不同的抑菌效果。

2.1 不同原料发酵沼液对植物病原菌抑制效果的影响

采用不同发酵原料产生的沼液对不同植物病原菌抑制效果不同［14-22］，相关研究见表2。由表2可以看出，不同的发酵原料产生的沼液对不同植物病原菌的抑制效果不同，且不同发酵原料产生的沼液抑菌效果之间存在显著差异性。总的来说，以植物为发酵原料优于以动物粪便为发酵原料产生的沼液的抑菌水平，这可能与原料本身所携带的厌氧微生物和其代谢产生的活性物质有着密切联系，也可能某些植物类发酵原料自身就含有抑菌的活性成分。

表1 沼液防治的植物病害种类［14-43］

2.2 不同发酵条件的沼液对病原菌抑制效果的影响

不同的发酵条件产生的沼液对植物病原菌有不同的抑制效果，相关研究结果见表3。由表3可知，不同发酵温度、不同发酵运行年限产生沼液的抑菌效果之间无显著差异；发酵后期抑菌效果较发酵前、中期更好，可能发酵时间越长，沼液中的厌氧微生物越多，其代谢产生的活性物质越多；pH呈微酸性的沼液抑菌效果强于微碱性的沼液。所以不同发酵时段、不同pH沼液的抑菌效果差异显著。

2.3 不同沼液浓度对不同的植物病原菌抑菌效果的影响

通过对正常发酵体系产生的原沼液进行不同浓度梯度的稀释，研究不同浓度的沼液对植物病原菌的抑制效果的影响，相关研究结果见表4。由表4可以看出，随着原沼液浓度的增大，抑菌效果逐渐增强；反之，随着原沼液稀释倍数的增大，抑菌效果逐渐减弱。

表2 不同原料发酵沼液对不同植物病原菌的抑制效果

表3 不同发酵条件的沼液对不同病原菌的抑制效果

2.4 沼液的不同处理对不同病原菌抑制效果的影响

通过对正常发酵后的沼液进行不同的处理，如，通过化学试剂调节沼液的pH、对沼液进行不同温度的处理、把正常发酵后的沼液进行不同时间的存放，研究不同处理后的沼液对植物病原菌抑制效果的影响。

张汉敏等［16］、陶秀萍等［21］、李文涛等［29］、赵恭文等［30］研究发现5种处理产生的沼液对植物病原菌均存在抑菌作用，抑菌效果强弱依次是不作处理沼液、菌体溶液、离心上清液、无菌膜滤液、沼液灭菌。张汉敏等［16］、李顺鹏等［31］报道了不同 pH 处理的沼液对不同植物病原菌的抑制作用，pH偏酸性或者偏碱性的沼液对三七镰刀菌有显著的抑制效果。 有学者对沼液进行不同温度处理发现其对植物病原菌的抑制效果随着处理温度的增加抑菌效果逐渐减弱［24，32］。另外也有学者报道沼液存放时间越长其抑菌效果越差［33-35］。 尹芳等［36］发现，紫茎泽兰汁液和紫茎泽兰沼液的比例为1∶1时对植物病原菌的抑菌效果最好，达80%以上。刘艳如等［37］试验发现，乙酸乙酯萃取剂萃取出的萘并［1，2-d］咪唑，是一种很强的杀菌剂。曹云等［38］发现沼液中的铵和腐殖酸对辣椒疫霉菌具有较强的抑菌效果。

表4 不同沼液浓度对不同植物病原菌的抑制效果

2.5 利用沼液与农药复配，不同的复配比对不同的植物病原菌抑制效果的影响

通过将化学农药和原沼液对植物病原菌的抑制效果进行对比，采取化学农药与沼液复配的方式，观察复配前后对植物病原菌抑菌效果的影响，研究结果见表5。由表5可看出，不少学者［39-43］都有过相关研究。结果表明，复配液中沼液含量越高，活性成分含量越大，对植物病原菌的抑制效果越好。

从现有研究可以看出，虽然沼液可以抑制植物病害，但由于沼液含水率高，不方便存储和运输，且其中的活性物质含量也较低，因此在防治植物病害上并没有得到普遍使用。

表5 沼液与化学农药不同复配比对不同植物病原菌的抑制效果

3 结论与展望

1）通过发酵原料沼液对植物病原菌的抑制效果的研究分析，可以看出不同的沼液对植物病原菌有不同的抑制效果。但是总体来看，以植物为发酵原料的沼液对植物病原菌的抑制效果优于以动物粪便为发酵原料的沼液，可能是由于植物自身携带有抑菌活性物质。

2）不同发酵条件的沼液对病原菌的抑制效果不同。pH呈微酸性的沼液抑菌效果强于微碱性的沼液；发酵时间越长，抑菌效果越好。

3）较多研究者通过对原沼液进行稀释的方法来寻找对植物病原菌有较好抑制效果的沼液最适浓度，研究结果表明，原沼液浓度越高，沼液中的厌氧微生物数量及活性物质含量越大，沼液的抑菌效果越好。

4）通过分析较多研究，发现不同的沼液处理会对病原菌产生不同的抑制效果。①对沼液处理的温度越高，沼液中厌氧微生物及活性物质会逐渐失活，导致抑菌效果越差；②沼液存放时间越长，沼液中厌氧微生物活性越低，活性物质逐渐流失，则抑菌效果越差；③由于抑菌过程中沼液中微生物与病原菌间的竞争机制也是抑菌的主要部分，所以抑菌效果强弱排序是不作处理沼液、菌体溶液、离心上清液、无菌膜滤液、沼液灭菌。

由于沼液本身含水率在95%以上，不便于运输和储存，且其中的活性物质含量较少，因此还未能得到普遍利用。因此沼液的高值化浓缩就显得尤为重要，在原沼液的基础上对沼液进行萃取、分离、浓缩，浓缩后的沼液不但便于运输和储存，还将为沼气工程带来可观的经济效益，为沼液的综合使用注入新的活力；同时浓缩后的沼液活性物质含量增大，可以增强沼液防治植物病害的效果，为进一步开发防治植物病害的生物农药提供广阔的前景。