含木醋液水溶肥对小麦根腐病的防治效果研究

刘苹，李庆凯，李燕，张玉凤，赵海军，林海涛，沈玉文，宋效宗，刘开昌

（1．山东省农业科学院农业资源与环境研究所/农业农村部黄淮海平原农业环境重点实验室/山东省环保肥料工程技术研究中心，山东 济南 250100；2．山东农业工程学院，山东 济南 250100；3．山东省农业科学院，山东 济南 250100）

小麦根腐病是在小麦整个生育期间均可发生的一种重要病害，由镰孢菌属（Fusarium spp．）、麦根腐离蠕孢菌（Bipolaris sorokiniana）、禾顶囊壳菌（Gaeumannomyces graminis）等多种土壤病原菌单独或复合侵染引起，可侵染小麦根系、茎秆基部，加速叶片衰老，引起植株倒伏，严重时造成枯白穗，一般可导致小麦减产20% ～30%，有时甚至达50%以上，严重影响小麦产量［1，2］。近年来，受耕种模式、不合理施肥和气候等因素的影响，小麦根腐病的发生越来越普遍，给我国小麦生产造成巨大损失。化学防治该病虽然效果较为明显，但是也带来许多负面影响，如超量使用会破坏土壤中有益微生物种群、所含重金属可污染环境、影响粮食质量安全等［3，4］。因此，安全无污染的生防产品和抗病肥料产品的研制越来越受到关注［5-9］。

木醋液是将木材及木材加工剩余物碳化或干馏过程中产生的烟气，经冷凝回收分离获得的有机混合物。木醋液成分复杂，含有酸、醇、酚、酯、羰基类及呋喃类等多种有机成分，还有胺类、甲胺、吡啶等少量碱类物质及Ca、Mg、Na、Fe等微量元素，具有促进植物生长、抑菌、水质净化、防腐等多种作用，是一种潜在的新型植物肥料［10］。前期研究结果表明，0．6%木醋液对小麦根腐病3种主要致病菌具有显著抑制作用，抑制率在80%以上，且不影响小麦生长［11］。由于单独木醋溶液很难获得肥料登记证，不能以肥料产品的形式进入市场，所以本试验将木醋液制作成符合含腐植酸（大量元素）水溶肥标准的肥料，与具有抗病功能的市售水溶肥产品和纯木醋液进行比较，研究含木醋液水溶肥的小麦根腐病防效及对土壤酶活性、土壤养分含量、小麦生长和产量的影响，以期为其田间应用提供理论依据，并提供有效防控小麦根腐病的肥料产品。

1 材料与方法

1．1 供试材料

供试小麦品种为济麦22号。供试水溶肥为含腐植酸水溶肥（北京禾瑞丰源生物科技有限公司）、小麦专用水溶肥（河南省强生农业科技发展有限公司）、浓缩木醋精华液（东营润益生物科技有限公司）、含木醋液水溶肥（自制）。供试病原菌禾谷镰孢菌（Fusarium graminearum）由山东省农业科学院植物保护研究所提供。

1．2 试验设计

采用盆栽试验方法，共设5个处理，分别为CK：不施肥；处理1：含腐植酸水溶肥；处理2：小麦专用水溶肥；处理3：木醋液；处理4：含木醋液水溶肥。每个处理5个重复。具体如表1。

表1 施肥处理

取小麦-花生轮作大田表层土壤，过2 mm筛，按照甲醛∶土＝1∶500（体积/质量）的比例将甲醛加入到土壤中，翻匀后用塑料薄膜盖好，灭菌5 d。将底肥与灭菌土混匀后，装盆，每盆14 kg。底肥施用量为尿素6．4 g/盆，重过磷酸钙3．9 g/盆，硫酸钾2．5 g/盆。每盆浇水约2 L，待表层土壤略干后播种，20粒/盆，麦粒均匀分布，然后覆一层干土。

用小麦粒扩繁禾谷镰孢菌，于孕穗期按照3%（w/w）的比例接种到小麦根部土壤中。具体方法为：控制土壤相对含水量为60% ～70%，将小麦根部周围深度5 cm的土壤小心挖出（使小麦根毛露出），与长满根腐病病原菌的小麦粒充分混匀后，回填到盆中。为避免阳光直射影响病原菌生长，用黑色塑料袋遮住接菌土壤。7 d后进行施肥处理，再过7 d进行第二次施肥。小麦播种时间为2017年10月9日，接菌时间为2018年4月16日。

1．3 测定项目及方法

于小麦成熟期，分别调查各处理小麦根腐病的发病情况，计算病情指数和相对防效［7］。同时测定小麦植株地上部干重、根干重、株高、穗粒数、千粒重及产量等指标。用土钻取各处理小麦根部（0 ～10 cm）土壤，测定脲酶、中性磷酸酶、蔗糖酶活性和碱解氮、有效磷、有效钾含量。

病情分级标准［7］：0级，根部无病斑；1级，根部有褐色斑点，占根部的1%～10%；3级，少数根部变褐色，晕斑占根部的11% ～25%；5级，多数根部变灰黄色，晕斑占根部的26% ～50%；7级，全部根变灰黄色且腐烂，晕斑占根部的50%以上。

病情指数 ＝Σ（各级发病数×各级代表值）/（调查总株数×最高级别代表值）×100；

相对防效（%）＝（对照病情指数-处理病情指数）/对照病情指数×100。

土壤酶活性的测定参照关松荫［12］的方法：采用苯酚钠比色法测定脲酶活性，磷酸苯二钠比色法测定中性磷酸酶活性，水杨酸比色法测定蔗糖酶活性。土壤速效养分含量测定参照鲍士旦［13］的方法：碱解扩散法测定碱解氮含量，钼酸铵显色法测定有效磷含量，火焰光度法测定有效钾含量。

1．4 数据处理与分析

试验数据采用Microsoft Excel 2007和SPSS 17．0软件进行处理，用Duncan’s新复极差法进行差异显著性检验（P＜0．05）。

2 结果与分析

2．1 不同施肥处理的小麦根腐病防效

由表2可以看出，4个施肥处理均降低小麦根腐病的发病程度，病情指数均显著低于CK，含木醋液水溶肥处理的病情指数最低，显著低于两个市售水溶肥和木醋液处理。不同处理对小麦根腐病均有一定的防治效果，含木醋液水溶肥对病原菌的抑制效果最好，相对防效达51．62%，其次为木醋液处理，两个市售水溶肥产品对病原菌的抑制效果相近，相对防效在29．00%左右。

表2 不同处理下小麦根腐病的发病情况

2．2 不同施肥处理对小麦根部土壤酶活性和速效养分的影响

由表3可以看出，与CK相比，不同施肥处理均显著提高小麦根部土壤脲酶、中性磷酸酶和蔗糖酶活性，以含木醋液水溶肥的效果最好，分别增加9．24%、51．03%、5．44%，对中性磷酸酶活性的促进作用最为明显，显著高于含腐植酸水溶肥和小麦专用水溶肥处理。脲酶和蔗糖酶活性在4个施肥处理之间的差异没有达到显著水平。

表3 不同处理下小麦根部土壤酶活性和速效养分含量

不同施肥处理均显著增加小麦根部土壤碱解氮、有效磷和有效钾含量，以含木醋液水溶肥的效果最好，分别比对照增加20．95%、55．72%、29．69%，有效磷和有效钾含量均显著高于小麦专用水溶肥处理。

2．3 不同施肥处理对小麦生长及产量的影响

从表4可以看出，不同施肥处理均在一定程度上促进小麦生长。各处理株高和穗粒数与CK处理均差异不显著。含木醋液水溶肥处理地上部干重、根干重、千粒重和产量均显著高于CK，分别增加28．43%、35．00%、16．38%和28．83%；木醋液处理的根干重显著高于CK。含腐植酸水溶肥处理比CK增产19．61%，小麦专用水溶肥处理比CK增产11．00%。含木醋液水溶肥与两种市售产品相比较，比含腐植酸水溶肥增产7．71%，比小麦专用水溶肥增产16．06%，产量显著高于后者。

表4 不同处理下小麦农艺性状与产量指标

3 讨论与结论

含腐植酸水溶肥是一种含有腐植酸类物质的新型肥料，也是一种多功能肥料。现有研究表明，含腐植酸水溶肥可大幅提高土壤中溶磷、溶钾、固氮菌的生物活性及数量，改良土壤结构、培肥地力、促进根系发达，使作物生长迅速、长势健壮，还可以提高作物品质、减少作物的生理病害［14-16］。本研究采用的两种市售产品均为含腐植酸水溶肥，在小麦孕穗期连续灌根施用两次均显著提高了土壤中蔗糖酶、中性磷酸酶和脲酶活性，显著增加土壤碱解氮、有效磷和有效钾含量，对小麦根腐病有一定的防治效果，同时提高了小麦地上部和根系生物量、千粒重，对小麦有一定的增产作用。

适宜浓度的木醋液单独或与有机肥料或其他改良剂配合使用，明显提高土壤中养分转化相关酶的活性，增加土壤速效养分含量，增强植物对病害的抗性，提高作物产量［17-20］。关于木醋液在小麦上的应用效果报道较少［21，22］。本研究结果表明自制含木醋液水溶肥在小麦上具有良好的应用前景，对小麦根腐病有较好的防治效果，综合效应优于两种市售水溶肥和纯木醋液。其原因可能为：首先，成分复杂的木醋液改变了病原菌细胞膜的通透性，抑制禾谷镰孢菌分裂的速度或蛋白质的合成，导致蛋白质、碳水化合物、Na+和K+的渗出或者新陈代谢紊乱，从而表现出对小麦根腐病害一定的抑制作用［23］；第二，显著提高土壤蔗糖酶、磷酸酶和脲酶活性，土壤酶活性的提高促使土壤中大分子有机化合物降解为糖类、氨基酸、可溶性有机碳、氮等小分子化合物，为微生物发育提供载体或基质，从而促进了微生物的数量和活性的增加［24］；第三，施肥后由于木醋液的调节作用及土壤速效养分含量的增加促进了小麦根系生长和生物量、千粒重的提高。

自制含木醋液水溶肥与两种市售产品及纯木醋液相比，对小麦根腐病的防治效果、改良土壤和增产作用最为明显，对小麦根腐病的防效可达50%以上，产量显著增加。本研究结果为通过施肥防治小麦根腐病提供了新的途径和产品支撑。含木醋液水溶肥的田间具体应用方法和效果，如施肥量、施肥方式、施肥时期、施用次数、对小麦根腐病的田间防效和增产率等还有待进一步研究。