菌糠木霉混配基质对黄瓜的促生作用及对根腐病的防治效果

郭现坤 柴阿丽 石延霞 谢学文 李宝聚

（中国农业科学院蔬菜花卉研究所，北京 100081）

黄瓜根腐病是由茄病镰刀菌（Fusarium solani）引起的一种根部土传病害，在温室中发生尤为严重（徐波 等，2013）。茄病镰刀菌习居于土壤中，常年连作使得该病原菌在土壤中逐渐积累，最终导致黄瓜根腐病的发生日益严重，给黄瓜生产带来严重的经济损失（Li et al.，2010）。近些年来，黄瓜生产过程中主要依靠威百亩、氯化苦、氰氨化钙等化学药剂防治根腐病（贺字典 等，2016）。化学农药的长期单一使用，不仅破坏了土壤中原有的微生态环境，而且还容易导致病原菌抗性菌株的产生（张雁南 等，2009）。另外，化学农药的长期使用对生态环境以及农产品的品质安全造成了严重威胁。木霉及其代谢物对多种植物病原菌具有很好的抑制效果，抑菌谱广，而且已有很多木霉菌株被开发为杀菌剂、生物肥料、土壤修复剂等商品化产品，在市场上广受欢迎（Szmidt，1994；Medina et al.，2009）。但是，木霉菌对植物病害的防治效果往往会受到土壤pH、盐离子浓度、温度、含水量等因素的限制（徐瑞富 等，2007）。

我国食用菌年产量高达2 000万t，占世界总产量的 80% 以上（Li，2012），已经成为继粮、棉、油、果、菜之后的第六大类农产品（Lau et al.，2003）。食用菌大量生产在取得良好经济效益的同时，往往也伴随着一些负面影响的出现。每生产1 kg食用菌即可产生大约5 kg左右的菌糠废弃物（徐瑞富 等，2007）。目前，菌糠废料的传统处理方法主要是丢弃或者焚烧，这不仅导致了大量资源的浪费，同时也会成为霉菌和害虫滋生的温床，对生态环境造成严重污染。

利用菌糠废料替代草炭来制备育苗基质是实现废料资源化利用的一条良好途径。适量菌糠废料的存在可以改善基质的理化性质，更适宜木霉菌的生长繁殖。利用菌糠木霉发酵物与栽培土混配，对黄瓜枯萎病、黄瓜立枯病有较好的防效（周巍 等，2012；高苇 等，2013）。菌糠废弃物中含有丰富的有机质和氮、磷、钾等元素，而且菌糠废料的容重较小，持水能力强，适合作为植物的育苗基质，利用香菇菌糠育苗基质培育樱桃番茄、利用双孢蘑菇菌糠育苗基质培育西葫芦和辣椒、利用菇渣复合基质培育甜椒等均取得了良好的效果（李晓强 等，2007；陈世昌 等，2011）。利用绿色木霉的菌糠发酵物，与草炭、蛭石以不同的体积比混合制备绿色防病育苗基质却鲜有研究。本试验的主要目的是制备菌糠木霉混配基质，并就其对黄瓜幼苗生长的影响及其对黄瓜根腐病的防治效果进行测定，以期为菌糠木霉育苗基质的成功制备提供数据支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试黄瓜（Cucumis sativus L.）品种为中农16号。供试菌株为绿色木霉（Trichodema viride），编号为Itr-2；茄病镰刀菌（Fusarium solani），编号为HG15060480。以上菌株均由中国农业科学院蔬菜花卉研究所菜病综防课题组保存。供试菌糠为收获4茬杏鲍菇后的菌糠废料，主要成分是棉籽壳及玉米芯，来源于北京格瑞拓普生物科技有限公司食用菌生产基地。

1.2 试验方法

1.2.1 菌糠木霉发酵物的制备 木霉菌孢子悬浮液配制：将绿色木霉菌株接种于PDA培养基上，25℃条件下培养7 d，注入适量无菌水，将孢子轻轻刷下，配制成浓度为1×108cfu·mL-1的孢子悬浮液，备用。

菌糠准备：将菌糠废料粉碎，过孔径为5 mm的筛网后充分堆沤，自然风干，之后用高压蒸汽灭菌锅在121 ℃的条件下灭菌30 min，备用。

菌糠木霉发酵物制备：将配制好的木霉菌孢子悬浮液，接种到灭菌的菌糠中（平均1 L菌糠中加入100 mL木霉菌孢子悬浮液），调节其含水量为60%，充分混匀后置于30 ℃条件下发酵15 d左右，菌糠木霉发酵物的最终孢子浓度为1×108cfu·mL-1。

1.2.2 菌糠木霉混配基质的制备及理化性质的测定

菌糠木霉混配基质由菌糠木霉发酵物与草炭、蛭石按不同的体积比（V/V）混合制成，各处理基质的配方见表1。混配基质的容重、总孔隙度、通气孔隙度、持水孔隙度等特性参照李昌伟和连兆煌（1990）的方法测定，有机质、碱解氮、速效钾、速效磷含量的测定参照《土壤农业化学分析方法》（鲁如坤，2000）。混配基质的pH利用酸度计测定仪测定。混配基质的电导率利用台式电导率仪测定。

表1 不同菌糠木霉混配基质的体积配比

1.2.3 菌糠木霉混配基质对黄瓜幼苗生长及生理指标的影响 菌糠木霉混配基质的育苗试验于2014年8月在中国农业科学院蔬菜花卉研究所实验温室进行。黄瓜种子先催芽，选发芽长度一致的种子分别播种到育苗钵中，3次重复，每个重复30株苗。播种45 d后，测定各处理黄瓜幼苗的茎粗、株高、侧根数、第1片真叶叶面积、植株地上部和地下部的鲜质量、干质量、叶绿素含量以及根系活力等指标。植株的根系活力采用TTC法测定（萧浪涛和王三根，2005），叶绿素含量使用便携式叶绿素测定仪测定。

1.2.4 菌糠木霉混配基质对黄瓜根腐病的防治效果

菌糠木霉混配基质的防效试验于2014年10月在中国农业科学院蔬菜花卉研究所实验温室进行。防效试验选取对黄瓜幼苗生长具有显著促进作用的混配基质 T7、T8、T9、T11。

茄病镰刀菌孢子悬浮液配制：将茄病镰刀菌菌株接种于PDA培养基上，25 ℃条件下培养7 d，注入适量无菌水，将孢子轻轻刷下，配制成浓度为1×108cfu·mL-1的孢子悬浮液。采用拌土接种法接种于混配基质T7、T8、T9、T11以及药剂对照和清水对照中，使病原菌的终浓度为1×107cfu·mL-1。按1 m3基质加入70%甲基硫菌灵可湿性粉剂80 g的比例拌入普通基质中作为对照药剂。清水对照中无木霉菌糠发酵物，无药剂，只接种病原菌菌悬液。空白对照接种等体积的无菌水。每处理3次重复，每个重复30株苗。

黄瓜根腐病病情指数调查及防效计算：接种病原菌后10、15 d及30 d对黄瓜根腐病的发生情况进行调查。

黄瓜根腐病的分级标准：0级，植株生长良好；1级，胚轴或子叶上出现轻微症状，但生长正常；2级，胚轴或子叶上出现明显的坏死斑，或1片子叶黄化，生长受到一定影响；3级，坏死斑引起局部性萎蔫，或1片子叶枯死，或生长僵化；4级，整体萎蔫，倒伏枯死。按照如下公式计算病情指数及防效。

1.3 统计分析

采用Excel 2000和SPSS 20.0软件进行数据处理及统计分析。利用SPSS 20.0中的Duncan新复极差法对试验数据进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同配方基质的理化性质

菌糠木霉发酵物与草炭、蛭石等基质混合后，随着混配基质中菌糠木霉发酵物所占比例的增加，基质的容重呈现下降的趋势。除T1、T2和T4处理外，其余各处理的基质容重介于0.20～0.33 g·mL-1之间，符合育苗基质对容重的基本要求（表2）。另外，基质的总孔隙度、电导率及N、P、K的有效含量随着基质中木霉菌糠发酵物所占比例的增加呈增加的趋势。其中，混配基质T7、T9和T11处理的容重、总孔隙度、pH等理化性质与对照（黄瓜生产中常见基质）相差不大，符合黄瓜幼苗生长所需。

表2 菌糠木霉混配基质的理化性质

2.2 不同配方基质对黄瓜幼苗生长指标的影响

苗期相同的管理条件下，菌糠木霉混配基质培育的黄瓜幼苗长势优于对照。播种45 d后，除T3处理外，菌糠木霉混配基质处理的壮苗指数均高于对照（表3）。其中，混配基质T7处理的壮苗指数最高，达到0.635 2，显著高于对照。结果表明，菌糠木霉发酵物的存在可以对黄瓜幼苗的生长起到壮苗作用。

株高和茎粗是直接反映黄瓜幼苗生长强弱的重要指标，且茎粗在一定程度上还可以反映幼苗生长的健壮程度。T6、T7、T8、T10处理的株高及茎粗均显著大于对照（表3）。混配基质T4、T7、T8、T9、T11处理的侧根数较多，显著高于对照。混配基质T7、T10、T12处理第1片真叶的叶面积较大，显著高于对照。T7处理可以显著促进黄瓜幼苗地上部或地下部的干质量和鲜质量。综合来看，所有混配基质处理中T7表现最好，其株高、茎粗、叶面积、侧根数、地上部干质量和地下部干质量分别为对照的117%、127%、171%、170%、189%和237%。

2.3 不同配方基质对黄瓜幼苗生理指标的影响

叶绿素是植物进行光合作用不可或缺的重要物质，叶绿素含量的高低直接反映植株的生长状况，因此常被作为衡量基质养分供应能力的一个重要指标。T4、T6、T7、T8、T9、T11、T12处理的叶绿素含量与对照无显著差异（表4），说明这7种基质能够满足黄瓜幼苗生长的基本需求。T4、T7、T11处理的根系活力分别为1.41、1.55、1.35 mg·g-1·h-1，显著高于对照的 1.24 mg·g-1·h-1，其中T7处理对根系活力的促进作用为对照的1.25倍。

表3 菌糠木霉混配基质对黄瓜幼苗生长指标的影响

表4 菌糠木霉混配基质对黄瓜幼苗生理指标的影响

综合来看，菌糠木霉混配基质T7、T8、T9、T11对黄瓜幼苗的茎粗、株高、侧根数、植株地上部、地下部鲜质量和干质量均有明显的促进作用（表3），且其对黄瓜幼苗叶绿素含量及根系活力也有明显的促进作用（表4）。因此，选择基质T7、T8、T9、T11用于检测其对黄瓜根腐病的防治效果。

2.4 不同配方基质对黄瓜根腐病的防治效果

菌糠木霉混配基质对黄瓜根腐病具有很好的防治效果（表5）。混配基质T7、T9、T11在接种后30 d的防效分别为88.56%、78.34%、82.31%，均显著高于对照药剂甲基硫菌灵的防效，混配基质T8的防效与对照药剂相当。防效最好的混配基质为T7处理，接种病原菌后10、15、30 d对黄瓜根腐病的防效分别为91.97%、84.62%、88.56%，其防效一直维持在80%以上。

表5 菌糠木霉混配基质对黄瓜根腐病的定点防效

3 结论与讨论

目前蔬菜育苗基质以草炭为主要成分，而草炭属于自然界中的不可再生资源，储量有限，且受湿地保护的制约，采挖受到限制（Carlile，1999）。另一方面，由于食用菌生产量逐年增加，产生大量的菌糠废料，处理不当就可能对生态环境造成破坏，所以菌糠废料的再利用已经成为众多学者的研究热点。已有研究表明，利用处理后的菌糠废料代替部分草炭可以促进黄瓜幼苗的生长并且可以起到抑制病原菌的作用，用菌糠废料为主料与蛭石、草炭以一定比例混配后制备菌糠育苗基质，可以显著促进番茄幼苗的生长（何东波，2008；王子崇和杨红丽，2008）。本试验结果发现，菌糠废料可以部分替代草炭用于制备育苗基质，但是菌糠废料含量过高则不利于黄瓜幼苗的生长，这与过量菌糠的加入破坏了其合适的碳氮比有关。适量添加一些草炭、蛭石等物质，有助于改善基质的pH、孔隙度、容重、电导率等理化性质，使其更加适宜黄瓜幼苗的生长，同时也有利于生防木霉菌的存活与繁殖。这与高苇等（2013）在菌糠木霉发酵物对黄瓜枯萎病的防治研究中得到的结论一致。木霉菌的存在除了可以直接对病原菌起到抑制作用外，其产生的代谢物能够促进植物的生长、降低植株幼苗死亡率、提高作物产量等（Viterbo et al.，2010）。

混配基质中添加适量菌糠木霉发酵物可以对黄瓜根腐病起到很好的防治效果，本试验结果表明，接种30 d后，混配基质T7、T9、T11对黄瓜根腐病的防效均显著高于对照药剂甲基硫菌灵。菌糠除了能够改善基质的理化性质、促进植物生长、增强植株的抗病能力外，还能够改善木霉菌的生存环境，使其更好地生长和繁殖（Buswell，1994；周巍等，2012）。基质中加入适量菌糠对仙人掌茎腐病的防效达到40%～50%（Choi et al.，2007）。另外，木霉菌可以诱导植株产生系统抗性，产生木霉素、多肽类抗生素等抑菌物质，也可以对抑制病害起到增效作用（Dennis & Webster，1971）。但是，菌糠木霉发酵物较好的防治效果是使有益微生物的量保持在一定水平，菌糠木霉发酵物在基质中所占比例过多或者过少，对黄瓜根腐病的防治均不能达到理想的状态，这与菌糠木霉发酵物过多或不足容易破坏基质的碳氮比，从而影响植株生长有关（周巍等，2012）。

综合考虑基质对黄瓜幼苗壮苗指数、根系活力等指标的影响以及对黄瓜根腐病的防治效果，菌糠木霉混配基质T7（菌糠木霉∶草炭∶蛭石=1 V∶1 V∶1 V）最有利于黄瓜幼苗的生长。

将菌糠木霉发酵物替代部分草炭用于育苗基质的制备，不但改善了环境条件，使菌糠废料变废为宝，为菌糠废料带来的环境污染问题的解决指明了新的方向，而且降低了育苗基质的制备成本，为日益紧缺的草炭资源找到了廉价的替代品，同时也为生产中日益严重的黄瓜根腐病的绿色防控提供了新的方向，具有显著的生态及经济效益。