农废热解液与多菌灵混配对水稻纹枯病的协同防病作用

韩 玉, 崔 凡， 王 伟， 李范洙， 沈国娟， 李熙英，2*

(1.延边大学农学院;2.延边大学长白山生物资源与功能分子教育部重点实验室：吉林 延吉 133002)

水稻纹枯病又称云纹病，是由立枯丝核菌(RhizoctoniasolaniKühn)侵染引起。该病广泛遍布于世界产稻区，常造成水稻千粒重、结实率以及产量降低，不能正常成熟，一般减产10%～30%，严重时达50%[1]。目前，水稻纹枯病的防治主要采用化学防治，但化学防治常导致“3R”问题以及环境污染、药害、人畜中毒、农田生态平衡与生物多样性的破坏等一系列社会问题[2-3]。故当下寻找一种对环境友好的防治方法迫在眉睫。

农废热解液全称农业废弃物快速热解液，是农业废弃物(秸秆、枯枝等)经快速热解气化[4]经冷凝获得的粗产物，经进一步精炼提纯得到pH值较低的淡黄色酸性透明溶液，其化学组成和性质类似于木醋液[5-6]。国内外对木醋液在植物生长发育[7-8]以及植物病害防治[9-11]等方面有较多的研究报道，但没有农废热解液对水稻纹枯病的防病作用以及对水稻产量影响的报道。本文研究了农废热解液和多菌灵混配对水稻纹枯病的协同防病作用，为减少化学农药使用量前提下防治水稻纹枯病，提高水稻产量提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1) 供试培养基： PDA培养基。

2) 供试菌种：水稻纹枯病(RhizoctoniasolaniKühn),由延边大学植物病理研究室分离鉴定并保存。

3) 农业废弃物快速热解液(简称为农废热解液)：由延边大学食品科学系提供。

4) 多菌灵：有效成分含量50%可湿性粉剂,由江苏蓝丰生物化工股份有限公司生产。

5) 供试水稻品种：吉粳81。

6) 盆栽基质：将旱田土过筛后置于120 ℃下5 h，灭菌后测得碱解氮[12]55.38 mg/g，速效磷7.5 mg/kg，速效钾21. 34 mg/kg，pH值5.8。

7) 试验地：吉林省龙井市延边农业科学研究院试验田。

1.2 方法

1.2.1 农废热解液与多菌灵混配对水稻纹枯病菌的抑菌作用

农废热解液原液中加入无菌水配成浓度为100、125、166.7、250、500及1 000 mL/L的溶液，备用。多菌灵中加入无菌水配成浓度为0.4、0.5、0.667、1.0和1.667 g/L的溶液，备用。2.5 mL/L的农废热解液中分别加入多菌灵配成多菌灵浓度为0.4、0.5、0.667、1.0和1.667 g/L的混合液，备用。

抑菌试验采用纸片法。具体方法如下：先在PDA平板中间放置已活化的直径8 mm的水稻纹枯病病菌的菌碟1片，在距离菌碟20 mm处各放置滴有60 μL不同浓度农废热解液、多菌灵以及农废热解液与多菌灵混合液的2片直径为5 mm的圆形滤纸片(2片对称)，以仅放置纹枯病病菌菌碟的为对照，每个处理重复5次培养皿，放入25 ℃恒温箱培养3 d，测纹枯病病菌菌落直径，并计算抑菌率、EC50以及EC90等。并根据Waldey法[13]来评价药剂混用的作用效果。

1.2.2 盆栽防病试验

移栽桶中装盆栽基质6 kg，将稻苗移栽到桶中(分3穴,每穴3棵，共计9棵)，进行正常管理。

水稻纹枯病菌接在10 cm已灭菌的稻杆上，25 ℃培养箱中培养7 d，备用。盆栽水稻培育60 d后接纹枯病菌的稻杆插在稻穴中央诱发水稻植株发病。

试验共设4个处理：2.5 mL/L农废热解液，1.67 g/L多菌灵，2.5 mL/L农废热解液+0.4 g/L多菌灵，2.5 mL/L农废热解液+1.67 g/L多菌灵，以清水为对照(CK)，每个处理10个桶，各处理重复3次，接菌2 d后开始每周喷洒1次，共喷3次。8月中旬调查病情，并计算病情指数和防效。病级调查标准采用9级分级标准。秋季测穴穗数、穗粒数、结实率、千粒重和每盆的产量[14]。

1.2.3 大田试验防病试验

施肥：底肥为复合肥(N：18%，P2O5：13%，K2O：15%)250 kg/hm2；分蘖肥为尿素100 kg/hm2；补肥为尿素100 kg/hm2。插秧密度为30 cm×20 cm。

试验共设5个处理：2.5 mL/L农废热解液，0.667 g/L多菌灵，1.667 g/L多菌灵，2.5 ml/L农废热解液+0.667 g/L多菌灵，2.5 mL/L农废热解液+1.667 g/L多菌灵，试验设2次重复。第1次喷雾为2016年7月5日，第2次喷雾为2016年7月28日。喷清水为对照。8月中旬调查病情，并计算病情指数和防效。秋季测平方米穗数、穗粒数、结实率、千粒重和产量[14]。

1.2.4 农废热解液对叶片POD、CAT、SOD酶活性和叶绿素含量的影响

盆栽方法同1.2.2。盆栽20 d后叶面喷洒2.5 mL/L农废热解液,10 d喷1次,共喷3次,清水为对照(CK),各处理14桶,分蘖结束后,测叶片的POD[15]、SOD[16]和CAT[16]酶活性以及叶绿素的含量。

2 结果与分析

2.1 农废热解液与多菌灵混用对水稻纹枯病菌的抑菌作用

由图1可知，农废热解液与不同浓度多菌灵混配对水稻纹枯病菌的抑制作用均强于相同浓度多菌灵单独使用，其抑菌率分别提高了10.73%～21.03%。其中，2.5 mL/L农废热解液+0.4 g/L多菌灵混配的抑菌率比1.667 g/L多菌灵抑菌率高5.86%，并减少了多菌灵使用量76.00%；2.5 mL/L农废热解液和0.667 g/L多菌灵混配的抑菌率比1.667 g/L多菌灵抑菌率高8.05%，并减少了多菌灵使用量59.99%。说明农废热解液与多菌灵混配可明显提高多菌灵对水稻纹枯病菌的抑菌作用。

图1 2.5 mL/L的热解液和不同浓度的多菌灵配合对纹枯病的抑菌作用

根据试验结果建立的毒理方程和EC50值、EC90值见表1。

由表1可知，农废热解液的EC50值和EC90值远大于多菌灵以及农废热解液和多菌灵混配的EC50值和EC90值，其中，农废热解液和多菌灵混配的EC50值和EC90值最小。说明农废热解液与多菌灵混配对水稻纹枯病菌的抑菌作用最强，其次为多菌灵，农废热解液对水稻纹枯病病菌的抑菌作用较弱。

表1 不同处理对水稻纹枯病菌的毒力测定结果

根据增效系数(SR)公式计算得到农废热解液与各浓度多菌灵混配增效系数(SR)为10.15～10.66，远大于1.5，表明农废热解液和多菌灵混配是协同增效作用，证明了农废热解液与多菌灵混配具有显著的协同增效作用。

2.2 盆栽防病试验

由表2可知，对照的病情指数显著高于其他处理，其病情指数为25.029；不同处理间病情指数大小循序为2.5 mL/L农废热解液>1.667 g/L多菌灵>2.5 mL/L农废热解液+0.4 g/L多菌灵>2.5 mL/L农废热解液+1.667 g/L多菌灵。

由防效可见，2.5 mL/L农废热解液+1.667 g/L多菌灵防效和2.5 mL/L农废热解液+0.4 g/L多菌灵防效最高，其防效分别为92.67%和90.11%；其次为1.667 g/L多菌灵处理的防效，为83.41%； 2.5 mL/L农废热解液处理的防效较低，仅为51.64%。说明，2.5 mL/L农废热解液与0.4 g/L多菌灵混配时不仅显著减少多菌灵使用量，而且比1.667 g/L多菌灵单独使用时的防效还要高。

表2盆栽防病试验中农废热解液与多菌灵混配对水稻纹枯病的防治效果

Table2Controleffectofagriculturalwastepyrolysisliquidcombinedwithcarbendazimonricesheathblightinpotdiseasecontrolexperiment

处理名称病情指数ⅠⅡⅢ平均数防效/%热解液14.7910.7711.4912.35b51.64热解液+多菌灵/(0.4 g/L)3.142.282.172.53cd90.11热解液+多菌灵/(1.667 g/L)2.091.581.651.77d92.67多菌灵/(1.667 g/L)3.874.224.524.20c83.41CK26.1624.7024.7825.21a———

秋季测得的产量构成因素及水稻产量见表3。

由表3可知，不同处理间穴穗数没有显著性差异；2.5 mL/L热解液+1.667 g/L多菌灵处理的穗粒数显著多于对照外其他处理，与对照间无显著性差异；结实率、千粒重均显著高于对照；不同处理的结实率、千粒重均显著高于CK，其中，结实率比对照提高了7.22%～15.61%，千粒重比对照提高了6.61%～21.74%。

不同处理的水稻每桶产量显著高于对照，其中2.5 mL/L农废热解液+1.667 g/L多菌灵处理的水稻产量最高，比对照提高了32.42%；其次为2.5 mL/L农废热解液+0.4 g/L多菌灵处理的水稻产量和1.667 g/L多菌灵处理水稻产量，分别比对照增加了12.89%和10.62%； 2.5 mL/L农废热解液处理的水稻产量与对照间没有显著性差异。

表3 盆栽防病区的水稻产量构成因素及产量

2.3 大田防病试验

由表4可知，对照的病情指数显著高于其他处理，其病情指数为29.66；不同处理间病情指数大小顺序为2.5 mL/L农废热解液>0.667 g/L多菌灵>1.667 g/L多菌灵和2.5 mL/L农废热解液+0.667 g /L多菌灵(它们间无显著性差异)>2.5 mL/L农废热解液+1.667 g/L多菌灵。

由防效可以看出，2.5 mL/L农废热解液+1.667 g/L多菌灵处理的防效最高，其防效为84.83%；其次为2.5 mL/L农废热解液+0.667 g/L多菌灵处理和1.667 g/L多菌灵处理的防效，其防效分别为82.54%和82.84%，且它们之间没有显著性差异；再次为0.667 g/L多菌灵处理，其防效为62.24%；2.5 mL/L农废热解液的防效最低，其防效为40.47%。说明2.5 mL/L农废热解液与0.667 g/L多菌灵混配时不仅显著减少多菌灵使用量，且与1.667 g/L多菌灵单独使用时的防效基本一致。

表4 大田防病试验中农废热解液与多菌灵混配对水稻纹枯病的防治效果

由表5可知，每平方米穗数在不同处理间没有显著性差异；2.5 mL/L热解液+1.667 g/L多菌灵和2.5 mL/L热解液+0.667 g/L多菌灵处理穗粒数除热解液外显著多于其他处理；不同处理的结实率显著高于CK，不同处理的千粒重除热解液外均显著高于CK，其中结实率比对照提高了3.37%～8.55%，千粒重比对照提高了0.43%～4.52%。

不同处理的水稻产量显著高于对照，其中，2.5 mL/L农废热解液+1.667 g/L多菌灵处理的水稻产量最高，比对照增产21.37%；其次为2.5 mL/L农废热解液+0.667 g/L多菌灵处理的水稻产量，比对照增产19.38%；再次为1.667 g/L多菌灵处理的水稻产量，比对照增加了11.09%；0.667 g/L多菌灵和2.5 mL/L农废热解液处理的水稻产量比对照分别增产了9.29%和9.15%。

表5 大田防病区水稻产量构成因素及产量

2.4 农废热解液对水稻叶片POD、CAT、SOD酶活性和叶绿素含量的影响

水稻叶片POD、CAT、SOD酶活活性和叶绿素含量测量结果见表6。

由表6可知,喷洒2.5 mL/L农废热解液的水稻叶片CAT、SOD和POD酶活性及叶绿素含量均比对照高,分别比对照提高了5.81%、27.81%、94.84%和9.6%。

表6 水稻叶片的POD、CAT、SOD酶活和叶绿素含量

3 讨论与结论

本试验中农废热解液与不同浓度多菌灵混配对水稻纹枯病菌的抑菌作用均强于相同浓度多菌灵单独使用，其抑菌率分别提高了10.73%和21.03%。农废热解液与不同浓度多菌灵混配增效系数(SR)为10.15～10.66，远大于1.5，混配后的EC50值和EC90值远小于农废热解液和多菌灵单剂的EC50值和EC90值。表明农废热解液与多菌灵混配具有明显的协同增效作用，这与杨彪等研究结果[13]相吻合。

盆栽防病试验和大田防病试验结果表明，2.5 mL/L农废热解液与0.4 g/L多菌灵混配或0.667 g/L多菌灵混配时分别减少了多菌灵使用量76.00%和59.99%，还提高了多菌灵对水稻纹枯病的防效。这进一步说明农废热解液与多菌灵的协同增效作用和减农药作用。这与沈国娟等[17]在农废热解液与银法利混配防治辣椒疫病试验中得到的结果相吻合。

前人研究结果表明，木醋液在适宜的浓度下能促进水稻种子发芽、稻苗和稻株生长，并且提高根系发育和水稻产量[18-19]。在盆栽和大田试验中，2.5 mL/L农废热解液+1.667 g/L多菌灵混配水稻产量最高，比对照分别提高了32.42%和21.37%；盆栽试验中，2.5 mL/L农废热解液+0.4 g/L多菌灵混配的水稻产量比对照提高了12.89%；大田防病试验中，2.5 mL/L农废热解液+0.667 g/L多菌灵混配的水稻产量比对照提高了19.38%。

不同处理的水稻产量构成因素中各处理的结实率显著高于对照，千粒重除热解液外均显著高于对照。从中可知，农废热解液和多菌灵混配对防治水稻纹枯病，增加水稻产量方面的贡献主要表现在与结实率和千粒重增加有关。

关于农废热解液的抑菌防病作用机制方面还没有相关报道。有研究表明[20]，很多外来物可以诱导植物抗病性。本文中，喷洒2.5 mL/L农废热解液的水稻叶片中CAT、SOD和POD的酶活性以及叶绿素含量均比对照高,比对照分别提高了5.81%、27.81%、94.84%和9.6%，这可能是农废热解液提高水稻抗纹枯病的主要原因之一。

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