2种类型微生物肥料对连作西瓜枯萎病的防治效果研究

王夏雯，吴绍军，孟佳丽，王信海，金 倩，王飞飞，余 翔

(江苏省农业科学院 宿迁农科所，江苏 宿迁 223800)

西瓜在我国栽培广泛，是世界上最大的西瓜生产国，占全球产量的67.7%。但是西瓜忌连作，研究证明，西瓜枯萎病是导致西瓜连作障碍严重发生的最主要诱因，该病害是由尖孢镰刀菌西瓜专化型(Fusariumoxysporumf. sp.niveum，FON)侵染引起的土传真菌性病害[1]，被称为西瓜的癌症。西瓜枯萎病已成为限制西瓜产业发展的重要因素。

化学药剂防治西瓜枯萎病不仅防治效果差，而且用药剂量大，对生态环境造成严重的影响[2-3]。采用轮作、嫁接等农业防治措施虽然对环境友好，但因为一些固有缺陷难以大面积或全方位应用[4]。近年来研究者发现，生防菌对土传病害有明显的抑制作用，且对连作土壤微生态具有较好的修复功能。生防菌可以在根际土壤定殖，抑制土壤中病原菌的繁殖，改善根际微生物多样性，从而达到抑制病害、修复土壤的效果[5-9]。目前，关于微生物肥料的研究多为使用单一产品在单一作物上的应用研究，例如针对香蕉、西瓜、棉花的枯萎病，以及番茄的青枯病等土传病害，研究者使用某一微生物肥料对其应用效果开展了独立性的试验研究，并在理论研究上取得了重要进展[10-14]。但是，以市场化的两类主要微生物肥料——微生物菌剂和微生物有机肥为研究靶标，同时比较它们在生产实际中的应用效果还鲜有报道。因此，本试验立足西瓜的生产需求，研究施用不同微生物肥料对连作西瓜生长发育、枯萎病防治及对根际土壤微生物数量的影响，筛选出适用于连作西瓜枯萎病防控的微生物肥料，为非化学手段解决西瓜连作障提供重要的理论和实践依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

1.1.1 供试材料 供试西瓜品种为迁丽1号，由江苏省农业科学院宿迁农科所设施园艺研究室提供。供试微生物肥料：T1为解淀粉芽孢杆菌B1619水分散粒剂(有效菌种解淀粉芽孢杆菌，有效活菌数1.2×108CFU/g)，由江苏省苏科农化有限公司生产；T2为宁盾1号(有效菌种枯草芽孢杆菌，有效活菌数20×108CFU/mL)，由无锡本元生物科技有限公司生产；T3为松达微生物有机肥(有效菌种枯草芽孢杆菌，有效活菌数0.2×108CFU/g)，由四川国光农资有限公司生产；T4为金菌冠微生物有机肥(有效菌种解淀粉芽孢杆菌，有效活菌数5.0×108CFU/g)，由山东金正大生态工程股份有限公司生产。

1.1.2 供试土壤 试验于2017、2018年春季在宿迁市运河湾自然农园西瓜试验基地进行。试验设施为相邻2座宽6 m、长60 m的钢架大棚，该设施田块为沙壤土。2013～2016年春茬均种植西瓜，2013年西瓜枯萎病无发生，2014年西瓜枯萎病发病较轻，发病率为13%；2015年、2016年发病较重，发病率分别为35%和67%。2017年检测该试验土壤基本性状：有机质22.3 g/kg、全氮2.497 g/kg、碱解氮258.6 mg/kg、速效磷47.4 mg/kg、速效钾236.9 mg/kg。

1.1.3 田间设计 试验西瓜地基肥施用优质腐熟有机肥1500 kg/667 m2、45%硫酸钾型复合肥30 kg/667 m2；追肥施用45%硫酸钾型复合肥15 kg/667 m2。采用早春三膜覆盖方式种植，于2月上旬穴盘育苗，3月上旬移栽，5月中下旬采收。试验根据供试微生物肥料的推荐使用剂量和施用方法设定试验处理。T1：解淀粉芽孢杆菌B1619水分散粒剂穴施后滴灌，移栽时穴施18 g/穴+移栽后20 d穴施9 g/穴；T2：宁盾1号稀释180倍液灌根，移栽时灌根8 mL/穴+移栽后20 d灌根4 mL/穴；T3：松达微生物有机肥，作基肥一次性施入150 kg/667 m2；T4：金菌冠微生物有机肥，作基肥一次性施入80 kg/667 m2；CK：空白。每小区面积36 m2，栽种西瓜40株，株距0.30 m；每处理3个重复，随机区组排列；小区间设保护行3株，棚头保护行20株。

1.2 测定项目与方法

1.2.1 西瓜植株生长发育及产量、品质调查 分别于西瓜移栽后第20天(伸蔓期)、第35天(开花期)、第50天(果实膨大期)，测定植株的主蔓长度、主茎粗、叶面积、主蔓叶片数、叶片叶绿素含量(SPAD值)、植株鲜重(除果实)，植株鲜重在105 ℃下杀青，80 ℃下烘至恒重后测定植株干重。叶面积于伸蔓期测定植株第5张真叶，开花和成熟期分别测定开花节位和坐果节位叶片，叶面积=叶长×叶宽×0.7(校正系数)。叶片SPAD值定位叶片与上同。于西瓜移栽后第65天测定单瓜重、小区产量、中心/边缘可溶性固形物含量等指标。

1.2.2 土壤微生物及西瓜枯萎病菌数量调查 分别于西瓜移栽后第35天和第65天采集土壤样品。各处理分别连续取5株植株根际20 cm耕层土壤，立即过1 mm筛，置于低温保温箱中带回实验室，暂存于-4 ℃冰箱中用于土壤微生物数量测定。采用稀释平板法测定土壤细菌、真菌、放线菌、尖孢镰刀菌数量。土壤细菌数量测定采用牛肉膏蛋白胨培养基，真菌数量测定采用马丁氏培养基，放线菌数量测定采用改良高氏一号培养基[15]，尖孢镰刀菌数量采用Komada[16]的选择性培养基。

1.2.3 西瓜枯萎病发病情况调查 分别于西瓜移栽后第50天(坐果中期)、第65天(成熟期)调查各处理西瓜的发病情况。西瓜枯萎病病情分级标准见表1，病情指数按以下公式计算：

病情指数=∑(各级发病株数×病情级数)/(调查总株数×最高级数)×100

表1 西瓜枯萎病病情分级标准

1.2.4 不同微生物肥料西瓜枯萎病防效比较 根据1.2.3各处理西瓜枯萎病发病情况调查结果，计算供试药剂不同施药量、不同施药方式防治效果，防治效果的计算公式如下：

防治效果/%=(对照病情指数-处理病情指数)/对照病情指数×100%

应用SPSS 20.0软件Duncan’s新复极差法进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同微生物肥料对连作西瓜生长发育的影响

从表2可以看出，微生物肥料均对西瓜生长有显著促进作用，但作用时间和强弱略有不同。在时间上，微生物菌剂比微生物有机肥的促生效果表现早，T1和T2于伸蔓期与对照的差异显著，T1伸蔓期的主蔓长、茎粗、叶面积、叶片数分别比对照提高了24.2%、16.7%、42.0%、12.6%，而微生物有机肥T3、T4于开花期与对照差异显著。总体来看，微生物肥料对主蔓长、茎粗、叶面积3个指标的影响最显著，T1、T2对植株生长的促进作用在伸蔓期和开花期优势明显，成熟期与T3、T4的差距逐渐缩小。

表2 不同微生物肥料对连作西瓜生长指标的影响

注： 表中数据为平均值，同列数据后的小写字母表示各处理间在0.05水平上的差异显著性，字母相同则差异不显著，不同则显著。下同。

2.2 不同微生物肥料对连作西瓜产量品质的影响

从表3可以看出，与对照相比，微生物肥料处理的T1、T2、T4对西瓜产量、品质有显著的提升作用，T3与对照差异不显著。T1～T4处理较对照的单瓜重分别提高了42.9%、33.3%、-4.8%、19.0%；增产率分别为43.9%、35.7%、-1.8%、16.5%；中心糖度分别提高了44.9%、38.5%、2.6%、6.4%。结果显示，微生物菌剂处理的T1、T2较微生物有机肥处理的T3、T4对连作西瓜产量和品质的促进作用显著。

表3 不同微生物肥料对连作西瓜产量、品质的影响

2.3 不同微生物肥料对连作西瓜枯萎病的防治效果

从表4可以看出，连作西瓜枯萎病在西瓜坐果中期开始发生，移栽后第50天对照的病情指数达到11.3%，在4个处理中仅T3处理发病，病情指数为8.8%；坐果中期之后各处理均逐渐出现病株，且病情指数随成熟度的提高迅速上升，移栽后第65天调查发现，T1处理的病情指数最低，为23.1%。综合不同微生物肥料的防治效果发现，微生物菌剂T1、T2处理的防效较好，分别达到66.4%、60.0%，微生物有机肥T4的防效为36.4%，而T3与对照无显著差异。结果说明，2种微生物肥料对西瓜枯萎病的防治效果差异较大，本试验以微生物菌剂T1的防效最好。

表4 不同微生物肥料对连作西瓜枯萎病的防治效果

2.4 不同微生物肥料对连作西瓜根际土壤微生物数量及尖孢镰刀菌数量的影响

土壤中可培养微生物数量(图1～图3)显示：施用不同微生物肥料对连作西瓜根际土壤细菌数量有显著影响，且不同处理均为成熟期显著低于开花期。表现为T1的细菌数量最高，开花期和成熟期分别为59×105和29×105CFU/g；T2、T4、T3次之；对照开花期和成熟期分别为27×105和20×105CFU/g。不同处理间连作西瓜根际土壤真菌数量差异较细菌小，但各处理成熟期比开花期的真菌数量均有大幅度增加。开花期T1、T2的真菌数量略小于对照，T3、T4与对照差异不显著；成熟期T1、T3的真菌数量显著低于对照处理，T2、T4与对照无显著差异。T1在开花期和成熟期真菌数量分别为10×103和32×103CFU/g，较对照分别降低23%和为22%。各个时期不同处理间连作西瓜根际土壤放线菌数量差异较小。

尖孢镰刀菌的分离培养结果(图4)显示：连作西瓜根际土壤样品中尖孢镰刀菌数量从开花期到成熟期呈上升趋势，不同微生物肥料处理下根际土壤尖孢镰刀菌数量发生显著变化。T1处理开花期的尖孢镰刀菌数量最低，为7×102CFU/g，成熟期为10×102CFU/g，增加幅度最小。CK与T3的数值相当，且成熟期较开花期增加幅度最大。这表明供试微生物肥料对连作西瓜根际土壤尖孢镰刀菌数量的抑制作用差异较大。

图1 不同微生物肥料对连作西瓜根际土壤细菌数量的影响

图2 不同微生物肥料对连作西瓜根际土壤真菌数量的影响

图3 不同微生物肥料对连作西瓜根际土壤放线菌数量的影响

图4 不同微生物肥料对连作西瓜根际土壤尖孢镰刀菌数量的影响

3 讨论

微生物肥料多以枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)、解淀粉芽孢杆菌(Bacillusamyloliquefaciens)等生防芽孢杆菌为常用菌种,此类拮抗菌具有抑制多种植物病原菌的能力，为非致病细菌，对人畜无害，对环境友好[17]。乔俊卿等[18]报道解淀粉芽孢杆菌B1619在番茄根部具有较强的定植能力，促进植株生长，对番茄枯萎病有较好的防治效果。杨威等[19]发现宁盾对辣椒根围土壤细菌多样性及养分结构产生影响，对防治辣椒土传病害有较好的效果。康萍芝等[20]研究表明：金菌冠微生物有机肥对压砂西瓜具有促生防病的功能，改变了土壤微生物区系结构。本研究发现，供试的4种微生物肥料对连作西瓜生长发育起到了不同程度的促进作用，但从产量、品质提升和对枯萎病的防效看，2种微生物菌剂的作用效果更加显著。成熟期调查发现，微生物菌剂处理西瓜枯萎病病情指数显著低于对照，其产量、品质也显著提高，而微生物有机肥虽对植株生长有一定促进，但成熟期枯萎病致死植株占比大，并未对西瓜产量和品质产生明显影响。

前人研究认为连续种植同一种作物，会导致土壤微生物生态平衡降低，病原菌在土壤中大量积累，细菌等有利于作物生长的微生物数目明显减少，而不利于作物生长的真菌数量逐渐增加[21]。本研究发现，连作西瓜根部微生物数量开花期和成熟期差异明显，细菌和真菌数量的变化幅度大于放线菌。施用不同微生物肥料可以不同程度地抑制细菌数量的降低和真菌数量的增加，具有优化根际微生物环境的作用，这与前人的研究结果一致。其中，微生物菌剂B1619的施用效果最好，开花期、成熟期西瓜的根际细菌数量分别是对照的2.2、1.5倍，致病菌尖孢镰刀菌数量也得到了显著降低。

综合本研究结果，微生物有机肥作为新型微生物复合肥料[22]，虽然对改善土壤理化性状，促进西瓜生长、提高产量品质、增强抗病性有一定作用[23-24]，但在本试验条件下对多年连作西瓜的病害防控效果相对较弱。而供试微生物菌剂较微生物有机肥更有效的控制了连作西瓜枯萎病的发生，可能是微生物菌剂集中施用在植株根部，有利于生防菌在根际定殖，建立起对根系的保护屏障，从而更有效地抑制了枯萎病菌的侵染。