不同种植模式配施生物有机肥对香蕉枯萎病的防治效果研究

胡 伟，赵兰凤，张 亮，杨江舟，张 静，李华兴*

(1华南农业大学资源环境学院，广州510642;2湖南科技大学生命科学学院，湖南湘潭411201)

香蕉枯萎病是由尖孢镰刀菌古巴专化型(Fusarium oxysopoyum f.sp.cubence)引起的一种致命性土传真菌病害。系统发育学研究发现该专化型存在多种独立的进化小种［1］，其中4号生理小种(Race 4)对中国南方地区和台湾地区香蕉种植产业造成的危害最为严重［2］，约有90%的香蕉种植品种受到该生理小种的威胁［3］。风险评估结果表明，香蕉枯萎病在我国属高度危险外来物种，广东、广西、云南、福建和台湾等多省份均为其适生区，应采取有效措施防止香蕉枯萎病的传播［4］。

有研究表明，香蕉枯萎病的发生与土壤中尖孢镰刀菌数量有关，其发病程度高低则取决于根际土壤中尖孢镰刀菌数量［5］。降低土壤中病原菌数量，抑制病原菌的增殖是防治香蕉枯萎病的关键。已有报道指出，韭菜［6－7］和大蒜［8］根叶提取物能抑制多种病原菌的生长，更有研究证实在大田条件下采用香蕉－韭菜轮作模式能一定程度上抑制病原菌数量，降低香蕉枯萎病的病情指数［9］。但目前尚未有报道香蕉/韭菜，香蕉/大蒜套作模式配合生物肥施用等综合措施对土壤中尖孢镰刀菌数量水平和增殖状况以及香蕉枯萎病的病情指数的影响。因此，研究香蕉枯萎病病情指数和尖孢镰刀菌数量在不同种植模式配合生物肥施用条件下的变化规律对明确各种耕作措施防治香蕉枯萎病的效果，推广生物肥在生物防治香蕉枯萎病方面的应用，降低病原菌对香蕉产业的危害具有重要意义。本试验通过二因素完全随机区组试验研究不同耕作模式配合生物肥施用对香蕉枯萎病病情指数的影响，同时测定根际土壤中细菌数量和病原菌数量变化情况，解析细菌、病原菌数量和病情指数间的相关关系，以期为香蕉枯萎病的大田综合防治提供依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

1.1.1 供试植株 巴西香蕉(Musa AAA Cavendish subgroup)，购自广东省果树研究所，种植时6～7片叶;韭菜(Allium.tuberosum Rottler ex Spreng)、大蒜(Allium.sativum)，购自广州市天河区种子公司。

1.1.2 供试土壤 供试水稻土采自华南农业大学农场，pH值为6.16、有机质含量为9.3 g/kg、速效氮(N)含量139 mg/kg、速效磷(P)含量49.2 mg/kg、速效钾(K)含量63.5 mg/kg。

1.1.3 供试病原菌 尖孢镰刀菌古巴专化型4号生理小种(Fusarium oxysopoyum f.sp.cubence Race 4)以下简称FOC4，由华南农业大学资源环境学院姜子德教授提供，本试验室保存。

1.1.4 供试肥料与生防菌株 化肥由尿素、磷酸一铵、氯化钾按 N∶P2O5∶K2O=1∶0.5∶1.8 混合而成;生物有机肥由本试验室自行研制，将有机肥和生防菌剂按一定比例混合而成，基本性质为全氮(N)41.6 g/kg、全磷(P)7.5 g/kg、全钾(K)16.5 g/kg、有机质678.5 g/kg、pH 6.13 g/kg。

生防菌株为利福平标记解淀粉芽孢杆菌(AF11b，B.amyloliquefaciens)，由本试验室筛选、分离并鉴定，对病原菌FOC4有较强的拮抗能力。

1.2 试验设计

试验于2011年4月1日至8月1日于华南农业大学资源环境学院实验基地微型小区内进行。试验由2种肥料品种(A1化肥;A2生物有机肥)和3种种植模式(B1香蕉单作;B2香蕉/韭菜套作;B3香蕉/大蒜套作)构成二因子完全随机区组试验，共6个处理:1)化肥+香蕉单作(A1B1);2)化肥+香蕉/韭菜套作(A1B2);3)化肥 +香蕉/大蒜套作(A1B3);4)生物有机肥+香蕉单作(A2B1);5)生物有机肥+香蕉/韭菜套作(A2B2);6)生物有机肥+香蕉/大蒜套作(A2B3)。每处理4次重复。试验区共有24个独立小区，每小区面积为100 cm×100 cm;各小区由水泥抹墙分隔，相互间不透水、不透肥;每小区各有一独立排水通道;小区内填装50 cm高水稻土层，同时接种病原菌FOC4，接种后土壤中病原菌数量约为103cfu/g干土。

各处理按图1进行分布，香蕉苗、大蒜种子和韭菜种子同时种植，种植密度为，香蕉每小区5株，中间及四周各1株，间距40 cm，大蒜和韭菜每株上下间隔均为10 cm布满整个小区，种植90 d后收割韭菜和大蒜，保留香蕉继续生长。从种植前一个星期第1次施肥，之后每隔1个月施用肥料1次，每次施用量为生物有机肥处理每株施用500 g生物有机肥，化肥处理按等价格原则(每种肥料为近6个月内市场价平均值)施用。

1.3 样品采集与测定

1.3.1 植株生长状况测定 从香蕉苗移植第1 d开始每隔30 d测定每株香蕉的株高、茎围和叶宽。测定方法:株高，从假茎基部到新叶根部的高度;茎围，假茎的周长;叶宽，完全展开的第一片新叶最宽处。

图1 二因素完全随机区组试验分布图Fig.1 Layout of the complete stochastic region design of the two factors

1.3.2 根际土壤中细菌尖孢镰刀菌数量测定 根际土壤取样:香蕉移植后，于每月第一天采集根际土样，将根系挖出，抖落大土块，收集附着在根系上的土壤作为根际土壤，每个小区取5个点混合均匀待测，细菌数量测定采用稀释平板法［10］。参考Komada的选择性培养基［11］进行尖孢镰刀菌(Fusarium oxysopoyum)筛选，采样方法和测定方法同根际土壤中细菌数量测定。

1.3.3 病情指数的统计 香蕉移植后每天观察香蕉植株发病情况，移植后第71 d时发现部分处理中植株老叶开始黄化枯萎，之后每隔10 d记录各处理每株香蕉黄化枯萎叶片和正常叶片数并计算病情等级。香蕉植株病情等级划分和病情指数和防治率计算方法参考相关文献［12］。

1.4 数据分析

试验数据用Excel2003和SPSS16.0软件处理，差异显著性采用Duncun’s新复极差法分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对香蕉植株生长的影响

从表1中可以看出，在发病前(香蕉移栽后60 d，各处理均未发现香蕉枯萎病发病症状)，不同处理条件下的香蕉植株株高、茎围和叶宽之间无显著差异，这表明等价格的化肥和生物有机肥在供肥能力上无明显差异，不同种植模式对香蕉植株生长的影响也无显著差异。发病中期(移栽后第90 d，全部处理均已发现病株)，施用生物肥的各处理植株株高、茎围和叶宽等指标均高于化肥处理，其中株高和茎围差异不显著，叶宽差异显著，主要是因为化肥处理受病原菌的侵染程度较高，病变植株新叶出现矮化症状，导致新展开的叶片宽度变窄。受香蕉枯萎病影响，各处理植株生长速度出现差异，主要体现在施用生物肥的3个处理株高、茎围和叶宽等指标的增长率远高于化肥处理，其中，A2B2处理表现尤为突出，其株高、茎围和叶宽的增长率较A1B2处理分别高出12.42%、22.77%和32.26%。

表1 不同处理对香蕉植株株高、茎围和叶宽的影响Table 1 Influences of different treatments on plant height，stem thickness and leaf width of plants of banana

2.2 不同处理对香蕉枯萎病病情指数的影响

不同肥料品种和种植方式对香蕉枯萎病病情指数的影响存在差异。从图2中可以看出，当香蕉苗移栽71 d时，配施化肥的3个处理(A1B1、A1B2和A1B3)均发现发病植株，而配施生物肥的处理植株生长正常，无发病症状;随后4次病情指数调查数据表明配施化肥处理的发病程度全部高于同时期相同种植方式配施生物肥处理;到香蕉移植后第121 d时，因施肥差异而造成的防病率最高达到34.1%(A1B2和A2B2)，在单作模式下，防病率也能达到30.5%(A1B1和A2B1)。和香蕉单作相比，配施化肥时，套作模式可以较好地降低香蕉病情指数，配施生物肥时，香蕉/韭菜套作也表现出较好的防病效果。到香蕉移植后第121 d时，因种植方式差异而造成的防病率最高达到34.1%(A2B1和A2B2)。套作模式配施生物肥能进一步降低病情指数，到香蕉移栽后第121 d时，香蕉/大蒜套作配施生物肥处理(A2B3)的病情指数为46.25，和香蕉单作配施化肥相比防病率分别达到了54.2%和37.3%。

图2 不同处理对香蕉枯萎病病情指数的影响Fig.2 Influences of different treatments on the disease severity index of banana

2.3 不同处理对香蕉根际土壤中细菌数量的影响

香蕉植株移栽121 d时，采用稀释平板计数法分析各小区根际土壤中可培养细菌数量。由图3可知，肥料品种对根际土壤中可培养细菌的数量影响极为显著，采用相同种植模式的处理，在施用化肥的根际土壤中，其可培养细菌数量远低于施用生物肥，差异均达到1个数量级。施用生物肥时，不同种植模式的3个处理间(A2B1，A2B2和A2B3)根际土壤中可培养细菌数量存在显著差异，其中以A2B2处理最高，达到9.65×108cfu/g干土，分别较A2B3和A2B1高出28.8%和54.9%;施用化肥时，不同种植模式的3个处理间(A1B1，A1B2和A1B3)根际土壤可培养细菌数量无显著差异。

方差分析结果(表2)表明，不同肥料品种(F=867.44＞F0.01)、不同种植模式(F=45.63＞F0.01)以及肥料品种和不同种植模式互作效应(F=49.64＞F0.01)差异均达到极显著水平，其中A2(生物有机肥)配合B2(香蕉/韭菜套作)能取得最高可培养细菌数量。

图3 不同处理对香蕉根际土壤细菌数量的影响Fig.3 Influences of different treatments on number of culturable bacteria in rhizosphere soil

2.4 不同处理根际土壤中尖孢镰刀菌数量的动态变化

在整个试验期间，各处理根际土壤中尖孢镰刀菌数量均呈现出逐步上升趋势，但随不同种植模式和施肥种类而异。从图4可以看出，肥料品种对尖孢镰刀菌数量的变化影响较大，施用生物有机肥的3个处理根际土壤中尖孢镰刀菌数量从最初的每克干土103cfu上升到104cfu，而同时间段的化肥处理则超过了105cfu，这表明与施用化肥相比，施用生物肥能降低土壤中尖孢镰刀菌数量和增殖速度。种植模式对根际中尖孢镰刀菌也有显著的影响，套作模式下根际土壤中尖孢镰刀菌数量要低于单作模式，其中又以香蕉/韭菜套作模式下尖孢镰刀菌数量最低。在本试验各处理中，香蕉/韭菜套作配施生物肥处理(A2B2)对根际土壤中尖孢镰刀菌的抑制作用最为明显，尖孢镰刀菌数量除了在5月1日至6月1日期间有缓慢增殖外，后期基本上稳定在每克干土2.5×104cfu左右，再无明显增殖。

表2 肥料品种与种植模式二因素试验的方差分析Table 2 Variance analysis of the planting model and type of fertilizer

图4 不同处理根际土中尖孢镰刀菌数量动态变化Fig.4 Effects of different treatments on number of Fusarium oxysporum in rhizosphere soil

2.5 香蕉枯萎病病情指数与根际细菌数量及尖孢镰刀菌数量相关关系分析

以各处理6月1日、7月1日和8月1日3次测定的根际土壤中尖孢镰刀菌数量、细菌数量和相应病情指数为依据进行相关分析(表4)，结果表明，根际土壤中可培养细菌数量和香蕉枯萎病病情指数间无显著相关关系，但与尖孢镰刀菌数量极显著负相关关系;根际土壤中尖孢镰刀菌数量与病情指数呈极显著正相关关系。这表明，通过合理的套作配施生物肥处理提高根际土壤中的可培养细菌数量，可有效控制根际中尖孢镰刀菌的数量，并通过降低尖孢镰刀菌的数量来控制香蕉枯萎病的发生。

表4 细菌、尖孢镰刀菌数量和病情指数等指标之间的相关关系Table 4 Correlation coefficients between number of culturable bacteria，number of Fusarium oxysporum and disease severity index

3 讨论

生物有机肥富含有机质，速效氮、磷、钾等无机养分及各种有机营养物质，添加了病原拮抗菌株的生物有机肥除对植物病害表现出较好的防效外，还能为作物的生长提供必需养分，保证植株的正常生长。在本试验中，在香蕉发病前期，施用生物有机肥的各处理株高、茎围和叶宽等指标与施用化肥处理相比，无显著差异，而在发病中期，各指标则均高于化肥处理，其中叶宽表现出显著差异，这与何欣等人［13］的研究结果相似。另外，香蕉植株病前和病中株高、茎围和叶宽等指标的增长率数据也表明，施用生物有机肥能减轻病害程度，降低病害对植株正常生长的影响，尤其是在结合香蕉/韭菜套作模式时效果更为显著。

同一作物或同一科作物长期连作极易形成连作障碍，造成生物多样性匮乏，生物群落结构改变，加快土传病害病原菌的繁殖，增加病害发生的风险［14］。以广东省香蕉主产区为例，因长年大面积种植巴西蕉等单一品种，从1998年起，香蕉枯萎病每年约以20%的速度扩展，严重威胁到香蕉产业的发展［15］。通过与病原菌非寄主植物的轮作或间作，可有效改善土壤微生物环境，抑制病原菌数量［16］，降低因连作障碍引发土传病害的风险。本试验结果表明，采用香蕉/韭菜套作时，香蕉枯萎病病情指数远低于香蕉单作模式，通过对比两者根际土壤中可培养细菌数量和病原菌数量，可以认为香蕉在与韭菜套作时增加了土壤中可培养细菌数量，降低尖孢镰刀菌的数量。这一结果可能与韭菜能促进土壤中细菌的生长，抑制真菌和放线菌的生长［17］有关。大蒜对根际微生物的生长有着较为明显的促进作用，细菌、真菌和放线菌数量均能较快地增长［18］。在本试验中，采用香蕉大蒜套作模式配施生物肥可促进根际土壤中可培养细菌数量显著上升，但对根际中的尖孢镰刀菌数量抑制作用稍弱于香蕉/韭菜套作模式。

田间条件下，施用生物有机肥对防治植物土传病害有着较为显著的效果。陈芳［19］等人的研究表明，施用生物有机肥能有效防治田间条件下根结线虫对甜瓜的危害;Kupper等［20］采用生物有机肥防治柑橘黑斑病也取得了较好的效果;本研究的小区试验结果表明，在单作条件下施用生物有机肥对香蕉枯萎病的防治率可达30.5%，在配合香蕉/韭菜套作模式时防治率增加至54.2%，表明香蕉/韭菜套作配施生物有机肥防治香蕉枯萎病的效果显著。

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