海藻渣对西瓜枯萎病的防治效果及对幼苗生长和生理特性的影响

海 飞，张佳佳，王素平，张志刚，何颖悦

（1.河南农业职业学院 河南中牟 451450； 2.河南豫艺种业科技发展有限公司 郑州 450000）

西瓜为世界十大果品之一，被誉为“盛夏之王”，因果肉甘甜多汁、营养丰富而深受消费者喜爱。我国西瓜种植面积和产量常年居世界首位，西瓜产业在提高我国农民收入、促进农村经济方面发挥着重要作用[1]。西瓜枯萎病又称死秧病，是一种常见的西瓜病害，是由西瓜专化型的镰孢属尖孢镰刀菌侵染引发的真菌土传病害，土壤和种子为主要传播媒介，在西瓜各生长期均可侵染，可严重降低西瓜的产量和品质，已成为制约西瓜产业可持续发展的主要因素之一[2]。目前，生产中防治西瓜枯萎病的措施主要有培育抗病品种、砧木嫁接、轮作换茬、喷施化学农药、施用微生物肥料等，但以上措施各具弊端。培育抗病品种是一种理想的方法，但是病原菌容易发生变异，且抗病品种选育周期较长[3]；砧木嫁接是一种有效的方法，但砧木选择不当会降低西瓜的风味和品质[4]；轮作换茬虽然是一种有效的措施，但是会影响到市场和种植户的收益，难以大规模实施[5]；喷施化学农药会使致病菌产生抗药性，同时也会造成环境污染和果实农药残留[6]；施用微生物肥料是一种新兴的防治作物病害的方法，可以通过添加拮抗菌和改善作物土壤的微生物群落来达到防治土传病害的目的，但是微生物肥料品种繁多，施入土壤后的效果差异较大，防治效果有待提高，高效的拮抗菌仍待开发[7]。

海藻渣是海藻加工过程中产生的废弃物，由于海藻的有效营养成分无法被完全提取出来，因此海藻渣中含有蛋白质、甘露醇、海藻酸、氨基酸、果胶和大量矿质元素等丰富的营养成分，目前已在食品、化工、环境等领域得到应用[8]。近年来，海藻渣在对土壤性质和作物生长影响方面的研究有所增多，且其具有改善土壤状况、促进作物增产、提升作物品质等优势和潜质。郝大志等[9]研究指出，质量分数为1%的海藻渣复配微生物菌剂对黄瓜幼苗有显著促生作用；黄莹等[10]研究指出，添加不同比例海藻渣均可以显著提高甜椒叶片的SPAD 值，且添加量为8%时植株根系的鲜质量和根冠比均最大，且产量最高。但是目前海藻渣在作物土传病害防治应用方面的研究较少，尤其是对西瓜枯萎病的防治效果尚未见研究报道。因此，笔者以西瓜品种豫艺国豫二号为试验材料，通过盆栽试验，研究不同用量的海藻渣对西瓜枯萎病的防治效果及对幼苗生长和生理特性的影响，以期为西瓜枯萎病的安全和高效防控提供参考，也为海藻渣的资源化利用探索一条新途径。

1 材料与方法

1.1 材料

供试西瓜品种为豫艺国豫二号，由河南豫艺种业科技发展有限公司选育。西瓜枯萎病1 号生理小种，由河南省农业科学院植物保护研究所提供。海藻渣为泡叶藻进行活性物质提取后的残渣，原料购自青岛汇福林海洋生物科技有限公司，经过堆沤腐熟风干而成，其化学性质：pH 值为7.79，氮（N）含量（w，后同）为22.5 g·kg-1，磷（P）含量为3.4 g·kg-1，钾（K）含量为16.4 g·kg-1，有机质含量为194.5 g·kg-1。育苗基质为V草炭∶V蛭石∶V珍珠岩=2∶1∶1，栽培基质为V土∶V沙∶V蛭石∶V草炭=3∶3∶1∶3，均购自湘晖农业技术开发有限公司。

1.2 病原菌孢子悬浮液的制备

将西瓜枯萎病病原菌放置于PDA 培养基表面，置于28 ℃培养箱中培养3 d，将于菌落边缘挑取的菌落放置于PD 培养基中，再于28 ℃、200 r·min-1条件下振荡培养7 d，用8 层纱布过滤发酵液，获得孢子悬浮液。用血球计数板检测孢子数，并将孢子悬浮液浓度调整为5×106CFU·mL-1。

1.3 试验设计

试验于2020 年3 月在河南农业职业学院试验基地智能化温室内进行，采用规格为54 cm×28 cm的穴盘进行育苗。试验设置5 个处理，即根据向栽培基质中施用不同质量分数的海藻渣，T1：加入海藻渣10 g·kg-1，即施用1%海藻渣；T2：加入海藻渣20 g·kg-1，即施用2%海藻渣；T3：加入海藻渣30 g·kg-1，即施用3%海藻渣；T4：加入海藻渣40 g·kg-1，即施用4%海藻渣；T5：加入海藻渣50 g·kg-1，即施用5%海藻渣；CK：不施用海藻渣，混匀备用。待西瓜幼苗长出3 叶1 心时，选取大小和长势均较为一致的幼苗进行盆栽定植。花盆选用15 cm×25 cm 规格，每盆施用栽培基质3.0 kg，每盆定植1 株，缓苗6 d。待缓苗结束后，参照耿丽华等[11]的方法进行病原菌接种，每盆注入1 mL 5×106CFU·mL-1的孢子悬浮液。各处理均为30 株幼苗，3 次重复，随机区组设计。试验期间采用常规水肥管理和病虫害防治，不使用药剂防治枯萎病。

1.4 指标测定

1.4.1 抗病性指标 于接种后10 d 开始调查统计西瓜枯萎病的发生情况，每3 d 统计1 次，共统计5次。参照Chu 等[12]的方法，将西瓜枯萎病分为5 个级别：0 级，植株正常生长；1 级，植株叶部萎蔫面积不超过总面积的1/4；2 级，植株叶部萎蔫面积不超过总面积的1/2；3 级，植株叶部萎蔫面积不超过总面积的3/4；4 级，植株萎蔫死亡。参照宗兆锋等[13]的方法计算出枯萎病病情指数、防治效果，公式如下：

1.4.2 幼苗生长、生理指标 接种后20 d 测定西瓜幼苗的生长指标和生理指标，各处理按随机取样法选取西瓜植株5 株，各指标均重复测定3 次，取平均值。用直尺测定幼苗的株高和根长；用游标卡尺测定地面以上1 cm 处的直径即为茎粗。将植株洗净，用电子天平测定植株的鲜质量，然后于65 ℃烘干并测定干质量。于08：30－11：00，选取植株最大完全展开功能叶，测定光合作用指标。采用CIRAS-3 便携式植物光合作用测定仪测定叶片的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）、蒸腾速率（Tr）。采用便携式叶绿素测定仪测定SPAD 含量。用电子天平称取0.2 g 西瓜植株新鲜的叶片，测定西瓜幼苗叶片抗氧化酶活性。参照关松萌[14]的方法，采用抑制NBT 光还原比色法测定超氧化物歧化酶（SOD）活性、采用愈创木酚法测定过氧化物酶（POD）活性、采用紫外分光光度法测定氧化氢酶（CAT）活性、采用苯丙氨酸比色法测定苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性。参照杨晓婉等[15]的方法，采用高效液相色谱法测定叶片水杨酸（SA）、茉莉酸（JA）、脱落酸（ABA）和吲哚乙酸（IAA）含量。

1.5 统计分析

试验数据采用Excel 软件进行处理，采用SPSS20.0 软件进行统计分析，处理间差异显著性的检验使用单因素方差分析法，处理间多重比较使用Duncan’s 法。

2 结果与分析

2.1 不同用量海藻渣对西瓜枯萎病防治效果的影响

由表1 可知，未施用海藻渣的对照组，病情指数高达80.40，而不同用量海藻渣的处理T1、T2、T3、T4、T5 的病情指数分别为38.46、32.73、28.48、21.42、24.68，均显著低于CK，且对西瓜枯萎病的防治效果分别为52.16%、59.29%、64.58%、73.36%、69.30%，其中，以处理T4 的病情指数最低，防治效果最高。表明施用海藻渣可以提高西瓜枯萎病的防治效果，且以施用4%海藻渣的防治效果最佳。

表1 不同用量海藻渣对西瓜枯萎病防治效果的影响

2.2 不同用量海藻渣对西瓜光合作用的影响

由表2 可知，未施用海藻渣的对照组，其Pn、Gs、Ci、Tr和SPAD 值均低于不同用量海藻渣的处理组。处理T4 的Pn最大，较CK 增加61.83%，且显著高于其他处理，处理T5 和T3 间差异不显著，且均显著高于处理T2 和T1；处理T4 的Gs最大，较CK 显著增加340.00%，其次分别为处理T5、T3、T2、T1；各处理间的Ci、Tr、SPAD 值表现规律较为相似，均以处理T4 最大，且显著高于其他处理，其次为处理T5、T3、T2、T1，且处理T3 与T2 间差异均不显著。表明施用海藻渣可以降低枯萎病对西瓜光合作用产生的影响，提高西瓜光合作用能力，对西瓜植株生长具有促进作用，且以施用4%海藻渣的效果最明显。

表2 不同用量海藻渣对西瓜光合作用的影响

2.3 不同用量海藻渣对西瓜幼苗生长的影响

由表3 可知，未施用海藻渣的对照组，株高、茎粗、根长、鲜质量和干质量均显著低于不同用量海藻渣处理组。与CK 相比，处理T1、T2、T3、T4、T5的株高分别增长5.25%、15.85%、24.17%、27.94%、24.86%；茎粗分别增长7.17%、9.63%、21.11%、30.53%、24.18%；根长分别增长14.90%、18.48%、30.72%、55.31%、31.87%；鲜质量分别增加18.89%、27.14%、28.19%、44.68%、35.38%；干质量分别增加16.36%、29.01%、40.74%、58.95%、44.14%，其中，处理T4 的生长指标均为最优。表明施用海藻渣可以促进西瓜幼苗的生长，且以施用4%海藻渣的促生作用最明显。

表3 不同用量海藻渣对西瓜幼苗生长的影响

2.4 不同用量海藻渣对西瓜幼苗叶片抗氧化酶活性的影响

由表4 可知，未施用海藻渣的对照组，幼苗叶片SOD、POD、CAT、PAL 活性均显著低于不同用量海藻渣的处理组。其中，处理T4 的SOD、POD、CAT、PAL 活性均为最大，且均显著高于其他处理，分别较CK 增加75.48%、72.44%、73.62%、69.33%，随着海藻渣施用量的继续增加，各酶活性均先增加后不同程度降低，均在T4 处理施用量时达最大值。表明施用海藻渣可以提高西瓜幼苗叶片的抗氧化酶活性，增强对枯萎病的抗性，且以施用4%海藻渣的效果最明显。

表4 不同用量海藻渣对西瓜幼苗叶片抗氧化酶活性的影响

2.5 不同用量海藻渣对西瓜幼苗叶片激素含量的影响

由表5 可知，不同用量海藻渣处理的叶片SA含量均显著高于CK，且随着海藻渣用量的增加，SA 含量逐渐增加；不同用量海藻渣处理的叶片JA和IAA 含量均显著高于CK，且随着海藻渣用量的增加，均表现出先增加后降低的趋势。不同用量海藻渣处理的叶片ABA 含量均显著低于CK，且随着海藻渣用量的增加，ABA 含量表现出逐渐降低的趋势。表明施用海藻渣可以提高西瓜幼苗叶片部分生长类激素含量，且以施用4%海藻渣的效果最好。

表5 不同用量海藻渣对西瓜幼苗叶片激素含量的影响

3 讨论与结论

国内外已有较多关于海藻渣综合利用的研究[16-17]，但是利用海藻渣防治作物病害的研究较少。郭晓冬等[18]研究指出，海藻提取物可以对番茄花叶病毒起到很好的钝化效果，可以有效预防花叶病毒的侵染。笔者的研究结果表明，与CK 相比，施用海藻渣处理均可以显著降低西瓜枯萎病的病情指数，提高西瓜枯萎病的防治效果，且以施用4%海藻渣处理效果最佳，病情指数低至21.42，防治效果高达73.36%。分析原因可能是海藻渣中含有大量的蛋白质、甘露醇、海藻酸、氨基酸、果胶和矿质元素等营养成分，可促进植株生长发育，从而一定程度上提高了抗病性；此外，海藻渣施入土壤后可以改善土壤微生物群落结构，降低真菌数量，从而抑制土传病害的发生[19]。

李松伟等[20]研究表明，配施海藻肥可以提高烟叶的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率，增强烟叶光合作用的效果明显。冯敬涛等[21]研究指出，喷施海藻提取物可以提高苹果叶片的净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率，增加叶绿素a 含量，且较喷施水杨酸和脱落酸处理的效果更具优势。笔者的研究结果表明，施用海藻渣可以显著提高西瓜叶片净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率，显著增加叶绿素含量，这与上述研究结果相一致。

沈虹等[22]研究指出，基质中配施海藻渣可显著提高菠菜的根鲜质量和根干质量。郝大志等[9]研究表明，海藻渣与芽孢杆菌菌剂复配效果显著优于单独使用芽孢杆菌菌剂，可显著提高黄瓜幼苗的叶面积、根长、全株鲜质量。笔者的研究结果表明，与CK 相比，施用海藻渣的处理均可以显著增加西瓜幼苗的株高、茎粗、根长、鲜质量和干质量，且施用4%海藻渣处理的以上指标值均最大。这是由于海藻渣中含有大量营养成分，可以增加土壤养分含量，直接促进西瓜植株生长；另一方面，施入海藻渣增加了西瓜叶片的叶绿素含量，增强了西瓜的光合能力，促进光合产物生成，光合产物增加可以进一步促进叶片生长；此外，海藻渣中含有植物内源激素，可以对西瓜根系生长产生积极的刺激作用，促进根系的生长发育，而良好的根系可以增强吸收养分和水分的能力，从而有利于植株地上部生长。

植物在受到病原菌侵染时，体内的抗性氧化酶防御体系会自动启动，抗性氧化酶可以降低由病原菌侵染而导致寄主积累的过量的活性氧，以降低病原菌侵染产生的逆境胁迫。在该防御体系中，SOD、POD、CAT 主要作用是清除活性氧，PAL 主要作用是产生抗病性物质[23]。吴媛媛等[24]研究表明，灰霉菌侵染后蓝莓体内的ROS 迅速积累，SOD、CAT、APX、GR 相互协调，清除过量的ROS。杨德翠[25]研究指出，牡丹对红斑病抗性的强弱可以用SOD、POD、CAT 和PPO 活性的变化来进行衡量。LI 等[26]研究指出，经过芽孢杆菌处理后，番茄体内的POD、PPO 活性显著提高，明显增强了对青枯病病原菌的防效。笔者的研究结果表明，施用海藻渣可以显著提高西瓜幼苗叶片的SOD、POD、CAT、PAL 活性，且以施用4%海藻渣的效果最明显。施用海藻渣可以提高西瓜幼苗叶片的抗氧化酶活性，增强对枯萎病的抗性。

植物内源激素可以独自或相互协调地参与植物生长发育的调控，对植物的生长发育具有重要的调节作用。Shukla 等[27]研究指出，海藻提取物中的某些成分可以激活病原体中有关分子模式，并启动或诱导系统发生抗性反应，因此海藻提取物可以作为一种生物刺激素应用于农业。姚全胜等[28]研究指出，接种细菌性角斑病病菌后，杧果叶片的内源激素含量发生明显变化，ABA 和GA 含量急速下降。何红等[29]研究表明，辣椒内生菌BS-2 菌株通过提高白菜叶片中SA、JA、IAA 含量，降低ABA 含量，从而对白菜炭疽病起到较好的防治效果。笔者的研究结果表明，施用海藻渣可以提高西瓜幼苗叶片SA、JA、IAA 含量，并降低ABA 含量，且以施用4%海藻渣的效果最好。施用海藻渣有利于提高西瓜幼苗叶片生长类激素含量，促进西瓜幼苗的生长。

综上所述，海藻渣对西瓜枯萎病具有良好的防治效果，可以提高西瓜光合作用能力，促进西瓜幼苗的生长，提高西瓜幼苗叶片的抗氧化酶活性以及增加生长类激素含量，且以施用4%海藻渣的效果最好。