N、P、K元素对苹果炭疽叶枯病菌的影响

谭子祎，张 华，辛海波，

(1.河北农业大学，河北 保定071001；2.北京市园林科学研究院，北京 100102；3.绿化植物育种北京市重点实验室，北京 100102)

0 引言

苹果是我国产量较高的水果之一，极大地提高了我国农民的收入。但从2011年起，炭疽叶枯病菌陆续出现在全国各地的苹果产地，致使果树叶片脱落，长势变缓，严重影响了苹果产量和质量[1]。

苹果炭疽叶枯病是一种由真菌引起的发生在苹果树上的新病害[2]。目前已经发现可以引起苹果炭疽叶枯病菌的有围小丛壳菌(Glomerellacingulata)、尖孢炭疽菌(C.acutatum)、喀斯特炭疽菌(C.karstii)、果生刺盘孢(C.fructicola)、隐秘刺盘孢(C.aenigma)、暹罗刺盘孢(C.siamense)和胶孢刺盘孢(C.gloeosporioides)[3-6]。其病原菌传播速度快、发病迅猛。该菌所引起的苹果叶枯病，发病初期症状表现为叶片有黑褐色不规则小斑点，稍微凹陷。发病后期时病斑变为灰白色[7]。高温高湿是苹果炭疽叶枯病菌生长的最适条件，连续的阴雨高温天气时，感染病菌的叶片1～2 d就会变黑直至坏死[8]。

目前已有很多针对苹果炭疽叶枯病的防治方法。

一是及时清理果园。冬季及时清理病果，及时修剪病枝坏叶，防止污染进一步扩散。雨季要格外注意，在果园覆盖薄膜以防止下雨时地面带菌雨水飞溅到果树上感染果树。

二是加强栽培管理。因为高温高湿是苹果炭疽叶枯病菌生长的最适条件，所以应降低果园湿度，增加果园透气透光度，合理施肥[9]。

三是药剂处理。韩文启等[10]的研究表明，防治效果最好是波尔多液，可以作为保护剂；溴菌腈的杀菌效果最好。由于炭疽叶枯病发病危害很大，一旦发病便十分严重，发病快、危害面积广、危害程度逐年加重，给生产造成巨大损失[11]。人们在防治此病时几乎把所有的化学杀菌剂混合使用，并且还缩短防治间隔周期。这种饱和的防治方法，虽然在短期内能取得明显效果，但这必定会使苹果炭疽叶枯病菌产生抗药性。因此，就需要一种简单、安全的方法来防治苹果炭疽叶枯病。

N、P、K元素在苹果生长发育中发挥着重要作用，是必不可少的养分[12]。而且元素与各种病害之间也有着千丝万缕的联系。马宏彪[13]的研究表明，N、K元素之间的均衡对苹果腐烂病的发生有着重要的影响，缺钾富氮是腐烂病发生的重要原因之一。

本研究以苹果为对象，分离苹果炭疽叶枯病菌，并使用含N、P、K元素的化学药剂进行研究，可以作为防治苹果炭疽叶枯病的一种有益补充，减少化学农药的使用量，进而降低对环境的污染。采用菌丝生长速率测定方法，深入研究N、P、K元素对苹果炭疽叶枯病菌的影响，以期能找到有效预防和制止苹果炭疽叶枯病发生和蔓延的办法。

1 材料与方法

1.1 研究材料

N元素选用NaNO3，P元素选用NaH2PO4，K元素选用KCl，详细信息如表1所示。

表1 供试药剂名称、剂型和厂家信息Tab.1 Test drug name，dosage form and manufacturer information

1.2 研究方法

1.2.1 PDA培养基及平板的制备

(1)半量PDA的制作：称取100 g、1 cm3左右的马铃薯小块放入锅中。在锅中加水1 000 mL、葡萄糖10 g、琼脂17 g，煮15～20 min后纱布过滤，蒸馏水定容至1000 mL[14]。

(2)分别对培养基进行7个不同浓度NaNO3、NaH2PO4、KCl的处理。NaNO3浓度为1、2、5、10、15、20和23 g/L。NaH2PO4的浓度为1.0、2.0、2.8、3.3、3.8、4.2和4.6 g/L。KCl的浓度为2、5、10、15、20、26和37 g/L。

(3)灭菌：在0.103 MPa、121 ℃条件下高压蒸汽灭菌20 min。

(4)打开超净台紫外线照射30 min，关闭超净台紫光灯。在无菌条件下，将培养基晃匀后倒入无菌培养皿中。每浓度处理做3次重复，标记好元素种类和浓度。

1.2.2 影响研究

(1)待培养皿凝固后用直径5 mm的打孔器打取炭疽叶枯病菌的菌饼外缘生长力旺盛部分，接种在培养基上，每皿接一个菌饼，25 ℃恒温培养。接菌后标好浓度、病菌、时间，以便日后观察、测量数据。

(2)分别在第1天、第3天、第5天、第7天、第9天时测量菌落直径。

(3)在N浓度(5 g/L)确定的情况下，分别添加不同浓度的K和P，测量第9天时的菌落直径。

1.3 数据分析

研究结果采用Microsoft Excel 2019绘图和SPSS Statistics 19.0进行描述分析，用LSD方法进行多重比较，显著水平均为P<0.05。

2 结果分析

2.1 N元素对苹果炭疽叶枯病菌的影响

以第5天测量所得数据为例，结合SPSS 19.0软件进行分析，结果如表2所示。

由表2可知，CK与1、2、10、15和20 g/L处理无显著性差异，只与浓度为5和23 g/L的处理有显著性差异。5和23 g/L的K处理均有抑制作用，抑制率分别为29.49%和17.74%。浓度为2和15 g/L的处理有促进病菌生长的作用。1、5、10、20和23 g/L处理有不用程度抑制病菌生长的作用。5与23 g/L的处理无显著性差异，与其他处理有显著性差异。1、10、20和23 g/L的处理之间无显著性差异。

用第1天、第3天、第5天、第7天和第9天测量所得数据进行分析，结果如图1所示。

图1 N元素对苹果炭疽病菌的影响Fig.1 Effect of N on Colletotrichum gloeosporioides

从图1中可以看出，苹果炭疽叶枯病菌在浓度为5 g/L的N元素条件下生长的最慢，抑制效果最好。第1天、第3天时只有5和23 g/L浓度处理的苹果炭疽叶枯病菌的菌落直径比对照中菌落直径生长的要小。第5天时，除了2和15 g/L浓度的处理中菌落直径比对照组(CK)的菌落直径大之外，其他浓度的处理对病菌均有不同的抑制作用。第7天时，对照组(CK)的苹果炭疽叶枯病菌长势最好，各个浓度下的N元素对病菌都有抑制作用。第9天时，5 g/L的N元素条件下病菌几乎停止生长，且研究中所有N元素处理对苹果炭疽叶枯病菌都有不同的抑制作用。

2.2 P元素对苹果炭疽叶枯病菌的影响

以第5天测量加入P元素所得数据为例，结合SPSS 19.0软件进行分析，结果如表3所示。

表3 P元素对苹果炭疽叶枯病菌的影响Tab.3 Effect of P on Colletotrichum gloeosporioides

由表3可知，CK与其他处理之间无显著性差异。P元素浓度为1.0和3.8 g/L处理对病菌有轻微抑制作用，两者之间无显著性差异，抑制率分别为2.56%和2.14%。浓度为2.0、2.8、3.3、4.2和4.6 g/L处理对病菌的生长有促进作用，之间也无显著性差异。

用第1天、第3天、第5天、第7天和第9天测量加入P元素的处理所得数据进行分析，结果如图2所示。

图2 P元素对苹果炭疽病菌的影响Fig.2 Effect of P on Colletotrichum gloeosporioides

由图2可知，P元素对炭疽叶枯病菌生长的影响很小。第1天时，只有1.0和2.8 g/L处理对病菌生长有抑制作用。第3天时，只有浓度为1 g/L处理有抑制作用。第5天时，浓度为1.0和3.8 g/L处理对病菌有不明显的抑制作用。第7天、第9天时，除了4.6 g/L处理对病菌没有抑制作用外，其他浓度对病菌都有不同程度的抑制作用。

2.3 K元素对苹果炭疽叶枯病菌的影响

以第5天测量加入K元素的处理所得数据为例，结合SPSS 19.0软件进行分析，结果如表4所示。

表4 K元素对苹果炭疽叶枯病菌的影响Tab.4 Effect of K on Colletotrichum gloeosporioides

由表4可知，CK只与浓度为5 g/L处理之间有显著性差异。只有浓度为37 g/L处理对苹果炭疽叶枯病菌的生长有一定抑制作用，抑制率为5.13%。浓度为2、5、10、15、20和26 g/L处理对苹果炭疽叶枯病菌的生长有一定促进作用，之间也无显著性差异。

用第1天、第3天、第5天、第7天和第9天测量加入K元素处理所得数据进行分析，结果如图3所示。

图3 K元素对苹果炭疽病菌的影响Fig.3 Effect of K on Colletotrichum gloeosporioides

由图3可得，第1天到第3天时添加了不同浓度K元素处理对苹果炭疽叶枯病菌的生长都有促进作用。第5天时，只有K元素浓度为37 g/L时，菌落繁殖面积低于对照组。第7天到第9天时，不同浓度K元素的处理对病菌都有不同抑制生长的作用。

2.4 N、P、K元素组合对苹果炭疽叶枯病菌的影响

上述研究结果表明，5 g/L的N元素对病菌抑制效果最好，所以选用5 g/L的N元素分别和不同浓度的P、K元素对病菌进行综合处理。采用第5天病菌生长情况进行分析，结果如图4和图5所示。

图4 N、P元素对苹果炭疽病菌的综合影响Fig.4 Comprehensive effects of N and P on Colletotrichum gloeosporioides

图5 N、K元素对苹果炭疽病菌的综合影响Fig.5 Comprehensive effects of N and K on Colletotrichum gloeosporioides

3 结论与讨论

3.1 结论

通过用不同浓度的N、P、K元素处理炭疽叶枯病菌，来研究N、P、K元素与苹果浓度与病菌生长之间的关系。

(1)当N元素浓度为5 g/L时，病菌生长速度最为缓慢，抑制效果最好，抑制率高达29.49%。20和23 g/L浓度下的N元素对病菌也有较为乐观的抑制效果。随时间的推移，研究中所有N元素处理对苹果炭疽叶枯病菌都有不同的抑制作用。

(2)P元素对苹果炭疽叶枯病菌的生长影响不是十分明显，只有当P元素为1.0和3.8 g/L浓度时，有轻微的抑制作用，抑制率分别为2.56%和2.14%。

(3)K元素对于病菌的生长大多有促进作用，促进生长效果最明显的是5 g/L浓度的处理。只有浓度为37 g/L的处理有抑制作用，抑制率为5.13%。可再次试验加大K元素浓度找出抑制苹果炭疽叶枯病菌效果最好的一个浓度范围，并应用于生产中。

(4)随时间的推移，研究中所有N、K元素处理最后对苹果炭疽叶枯病菌都有不同的抑制作用。

3.2 讨论

总的来说，N元素对苹果炭疽叶枯病菌的抑制作用最明显。同理，其他研究也表明，氮肥摄入过少会增加植株染病率，如番茄植株在氮营养摄入有限的条件下更易感染尖镰孢菌[15]。低氮情况也会影响拟南芥表达诱导抗体的能力[16-17]。缺氮条件下的葡萄植株对灰霉病菌的抵抗力也大大降低[18]。水稻施穗肥时含N量40%比含N量20%纹枯病的发病率要低[19]。

P、K元素与苹果炭疽叶枯病菌的关系并不是浓度越高，抑制效果越好。如丘艳等[20]的研究表明，磷肥的过度施用反而引起病害的发生。相反，氮肥的增加使小麦全蚀病菌的病情得到改善。说明适当增加氮肥，科学配比肥料，是控制病害的有效措施[21]。温国昌等[22]的研究表明，在氮肥含量一致的情况下，钾肥含量对玉米褐斑病情影响不大。但也出现随着钾肥的增加，病菌感染率也增加的趋势。这些结论与本研究得出的结论不谋而合。所以在之后苹果生产中，可以选择控制肥料中N、P、K含量的比例，来控制苹果炭疽叶枯病菌的发病情况。