生物活性有机肥“红土运”对番茄根结线虫病抑制的初步研究

东 晔，李云霞，刘 沛，胡先奇

（云南农业大学植物保护学院/云南生物资源保护与利用国家重点实验室，云南 昆明 650201）

【研究意义】番茄（Solanum lycopersicum），属于茄科番茄属，又名西红柿、番柿、洋柿子等，在国外有“金苹果”“爱情果”等美誉［1］。由于市场需求量大，在设施内番茄连作已成为常态，而连作导致番茄病害严重、产量损失大［2-3］。根结线虫（Meloidogynespp.）是世界范围内最具破坏性的植物病原物，分布广、繁殖能力较强、寄主广泛、存活能力强、危害大，可严重影响植物生长，造成严重经济损失［4］，每年全球因根结线虫造成各种农作物损失可达1 000 亿美元［5］。【前人研究进展】目前，为害我国番茄的优势种为南方根结线虫（M.incognita），其次为爪哇根结线虫（M.jawanica）和花生根结线虫（M.arenaria）［6］。我国对根结线虫的防治措施主要有农业防治、物理防治、化学防治和生物防治，主要以化学防治为主［7-8］。根结线虫病是威胁番茄生产的主要土传病害之一，多年连作导致番茄根结线虫病不断加重，严重影响番茄的产量和品质［9］。过多化学农药使用造成根结线虫的抗药性增强等问题，使根结线虫的防治形势越来越严峻［10-11］，寻找防控根结线虫病的替代技术和措施越来越受到重视。利用生物有机肥抑制根结线虫病是一种新型生物防治方法［12］。【本研究切入点】生物有机肥在促进农作物生长和防治农作物病害中，取得明显效果［12-14］。开发提高作物品质、有效抑制根结线虫为害的生物活性有机肥已成为防治技术的研究热点之一。【拟解决的关键问题】本研究通过室内测试生物活性有机肥“红土运”浸出液对根结线虫卵孵化的影响、对2 龄幼虫的致死作用，以及通过盆栽试验中“红土运”对番茄植株生长状况和根结线虫病发生的影响，初步认识生物活性有机肥“红土运”对番茄根结线虫病的抑制效果。

1 材料与方法

1.1 试验材料

基质原料：基质由珍珠岩∶腐殖土（1 ∶3）混配而成，基质配好消毒后进行育苗。土壤取自云南农业大学鸡文化博物馆旁边空闲地，盆栽试验在云南农业大学温室进行。

供试品种为白果强丰番茄。

供试生物活性有机肥为“红土运”（昆明保腾生化技术有限公司），阿维菌素1%颗粒剂（山东省绿士农药有限公司）。

用于接种的根结线虫为南方根结线虫（M.incognita），由云南农业大学线虫研究实验室提供，用空心菜扩繁，在实验室内制成卵悬浮液。

1.2 试验方法

1.2.1 室内实验 生物活性有机肥“红土运”浸出液制备：称取60、80、100 g 生物活性有机肥“红土运”，常温下于500 mL 无菌水中浸泡24 h，即得到不同浓度的浸出液。

生物活性有机肥“红土运”对根结线虫2 龄幼虫（J2）存活的影响试验：挑取约50 条J2 幼虫加入到直径为6 cm 的灭菌培养皿中，各加入5 mL 不同浓度的浸出液于28 ℃培养箱中，分别在12、24、36 h 观察线虫的存活情况，记录线虫死亡数目（以针尖触碰虫体无反应判定为死亡），计算死亡率和校正死亡率，每个处理3 次重复，以加无菌水为对照。

死亡率（%）=（线虫死亡数目/培养总数目）×100

校正死亡率（%）=〔（处理死亡率-对照死亡率）/（100-对照死亡率）〕×100

生物活性有机肥“红土运”对根结线虫卵孵化率的影响试验：在直径6 cm 的灭菌培养皿中各加入5 mL 不同浓度浸出液，再向其加入50 个左右经过表面消毒的虫卵，置于28 ℃培养箱中，每隔24 h 观察线虫卵的孵化情况，记录线虫的孵化数目，观察7 d，计算虫卵孵化率，每个处理3 次重复，以加无菌水为对照。

1.2.2 温室盆栽试验 温室试验于2019 年5—8月进行。盆栽试验采用常规苗盘育苗，育苗30 d左右选取长势一致的番茄苗移栽至直径15 cm、高18 cm 塑料盆中，盆中均装入等量的消毒壤土（红土∶腐殖土=5 ∶1），定期浇水。试验设 5 个处理：T1：80 g 生物活性有机肥“红土运”均匀拌入盆中消毒壤土（基肥80 g），T2：“红土运”40 g 作基肥、40 g 于移栽苗后表面撒施（基肥40 g+撒施40 g），T3：“红土运”80 g 表面撒施，T4：1%阿维菌素颗粒0.7 g，不施任何肥料，CK：不施加任何肥料，不施阿维菌素。每个处理常温保湿培养5 d，并接种南方根结线虫J2 幼虫约1 000 条，5 次重复。

1.2.3 项目测定（1）根结线虫病的分级标准：在接种根结线虫后，对发病番茄植株进行根结调查。根结线虫病分为0、1、2、3、4、5 级，并与根结率相对应［15］。0 级，没有根结；1 级，轻微感染，仅有少量小根结，根结率＜3%；2级，根结明显，根结率＜25%；3 级，根结率为25%～50%；4 级，根结率为50%～75%；5 级，根结率＞75%。根结指数：指根系中的根结数占整个根系数的比例；根坏死率：指根系中坏死、褐变以及腐烂部分所占的比例。

病情指数（%）=Σ（病级数值×相应级别的植株数）/（调查总株数×最高病级）×100

防治效果（%）=〔（对照根结指数-处理根结指数）/对照根结指数〕×100

（2）番茄定植50 d 后，测量番茄的株高和茎粗，每个处理测5 株，3 次重复。

试验数据采用Microsoft Excel 2010 和IBM SPSS Statistics 23 软件进行统计分析。

2 结果和分析

2.1 生物活性有机肥“红土运”对根结线虫死亡率的影响

不同浓度的“红土运”浸出液对根结线虫J2都有致死作用。由表1 可知，在处理12、24、36 h 时，不同浓度浸出液处理的南方根结线虫J2 死亡率与对照差异显著；120 g/L 浸出液处理死亡率低于160、200 g/L 浸出液处理死亡率，且差异显著，160、200 g/L 浸出液处理在各时间点的死亡率没有显著差异。在处理12 h 时，120、160、200 g/L浸出液与对照相比的校正死亡率分别为29.6%、46.8%和44.8%；在处理24 h 时，120、160、200 g/L 浸出液的校正死亡率分别为48.2%、65.7%和74.8%，在处理36 h 时，120、160、200 g/L 浸出液的校正死亡率分别为62.6%、79.6%和84.5%。生物活性有机肥“红土运”在不同浓度下对南方根结线虫J2 均有较强的致死作用，其中160、200 g/L 浸出液对南方根结线虫J2 的致死作用较强。

表1 生物活性有机肥“红土运”对根结线虫死亡率的影响Table 1 Effects of bio-active organic fertilizer “Hongtu-yun” on the mortalities of root-knot nematodes

2.2 生物活性有机肥“红土运”浸出液对根结线虫卵孵化的影响

不同浓度生物活性有机肥“红土运”浸出液能抑制南方根结线虫卵的孵化。从图1 可以看出，不同浓度浸出液处理根结线虫卵7 d，卵孵化率显著低于对照，表明该浸出液可抑制南方根结线虫卵的孵化。生物活性有机肥“红土运”120、160、200 g/L 浸出液处理的虫卵孵化率分别比对照（65.3%）降低59.3%、62.6%和62.6%，各处理间的虫卵孵化率无显著差异。

图1 培养7 d 后生物活性有机肥“红土运”浸出液对根结线虫卵孵化率的影响Fig.1 Effects of leachates of bio-active organic fertilizer “Hongtu-Yun” on hatching rate of root-knot nematode eggs after 7d incubation

2.3 生物活性有机肥“红土运”对番茄根结线虫病发生的影响

番茄定植50 d 后发现，对照番茄根结线虫病发生严重，与其他处理根结线虫病发生程度存在显著差异（表2）。对照番茄的病情指数达95.00，根坏死率达37.5%；T1 处理病情指数达18.75，根坏死率达到15.0%，抑制效果达到80.3%；T2 处理病情指数达到50.00，根坏死率达到12.5%，抑制效果达到47.4%；T3 处理病情指数达到41.25，根坏死率达到20.0%，抑制效果达到56.6%；T4 处理病情指数达到11.25，根坏死率达到22.5%，抑制效果达到88.2%。从各处理间比较来看，T1 与T4 处理的抑制效果分别为80.3%、88.2%，与T3 和T2 处理没有显著差异，T1 处理的抑制效果（80.3%）显著高于T3 处理（56.6%）和T2 处理（47.4%）；T3 和T2 处理间的抑制效果差异不显著。番茄成熟后，对照中番茄植株的根腐坏最为严重，根坏死率达37.5%，与T4处理没有显著差异，但显著高于各施肥处理；施肥处理间根坏死率没有显著差异，T2 处理的根腐坏最轻，根坏死率为12.5%，T1、T3 处理分别为15.0%和20.0%；T4 处理的根坏死率和其他处理都没有显著差异，根坏死率为22.5%。说明使用生物活性有机肥“红土运”的各处理对根结线虫病具有良好的抑制效果，使用方式合理可能达到较为理想的效果，如移栽前作基肥拌入土壤中（80 g 生物活性有机肥“红土运”均匀拌入盆中消毒壤土），且可以有效降低植株根系腐烂程度。

表2 生物活性有机肥“红土运”对番茄根结线虫病发生的影响Table 2 Effect of bio-active organic fertilizer “Hongtu-Yun” on infection of tomato root-knot nematode

2.4 生物活性有机肥“红土运”对番茄植株长势的影响

株高和茎粗是反映番茄植株长势强弱的重要指标。由表3 可知，生物活性有机肥“红土运”对番茄植株的株高和茎粗都有不同程度促进作用。其中T3 处理对番茄植株株高和茎粗的增长量最为明显，增长率分别为76.4%、21.3%，与CK、T4 处理间差异显著。T2、T1 处理与T4、CK间也存在显著性差异，其株高和茎粗的增长率分别为74.5%和11.7%、62.4%和15.9%。说明生物有机肥“红土运”对番茄生长有促进作用。

表3 不同生物有机肥处理对番茄植株长势的影响Table 3 Effects of different bio-organic fertilizer treatments on the growth of tomato plants

2.5 生物活性有机肥“红土运”对番茄植株地上部分生物量的影响

番茄植株地上部分生物量是反映番茄植株营养状况的重要指标。由图2 可知，施肥处理的平均单株茎叶鲜重明显与CK、T4 处理具有显著差异。CK 和阿维菌素处理的地上部分生物量没有显著差异，其平均单株茎叶鲜重分别为15.6、18.0 g。其中T2 处理的平均单株茎叶鲜重最重、为36.7 g，T3、T2 和T1 处理的平均单株茎叶鲜重比CK 分别高96.8%、135.3%和57.8%，因此生物活性有机肥“红土运”对番茄地上部分的生物量具有明显促进作用。

图2 不同生物有机肥处理对温室番茄植株 地上部分生物量的影响Fig.2 Effects of different bio-organic fertilizer treatments on aboveground biomass of tomato plants

3 讨论

生物有机肥是在有机、无机复合肥基础上接种有效微生物而产生的一种肥料，既能在作物生长前期快速提供作物一定的速效养分［16］。生物有机肥在防治香蕉枯萎病［17］、西瓜枯萎病［18］和辣椒疫霉［19］等表现较好，应用生物有机肥防治根结线虫病有报道，如Saser［5］将紫堇科植物作为绿肥施入土壤中，发现不但可以减轻番茄根结线虫病的发病程度，还可以促进番茄生长、增收增长；Zaki 等［20］研究表明，2 种荧光假单孢菌Pseudomonas fluorescens，vizGRP3 和PRS9 与 有机肥、无机肥相结合来防治番茄根结线虫，不但能够防治根结线虫病，还能明显提高番茄的地上、地下生物量；陈芳等［21］将芽孢杆菌X5（Bacillussp.X5）与硫基复合肥混合制成生物活性有机肥用于防治甜瓜根结线虫，最高防效可达81.1%；曾立等［22］研究表明，多粘芽孢杆菌KM2501-发酵液具有较强的杀线活性，48 h 可对南方2 龄幼虫的校正死亡率高达93.7%，温室盆栽实验表明可有效抑制根结线虫的发生和发展，且持效期长，同时促进番茄植株健壮生长、提高产量、改善番茄果实品质。

“红土运”是一种新型生物活性有机肥，主要功能成分为印谏、菌丝蛋白、微生物发酵拮抗菌、固氮解磷解钾菌和生化黄腐酸等。周银丽等［23］研究表明，生物有机肥“红土运”对石榴根际可培养微生物影响显著，用量为0.3 kg/株的处理使石榴根际细菌、真菌、放线菌、芽孢杆菌的数量都显著提高，可作为较好的生物肥料。本研究目前仅限于室内和温室试验，初步验证了生物活性肥“红土运”对番茄根结线虫病具有良好的抑制效果，下一步将开展相应田间试验，检验田间自然条件下“红土运”对番茄根结线虫病的抑制作用和效果，为探析生物活性有机肥“红土运”对番茄根结线虫病的抑制机理及建立番茄根结线虫病防控的替代技术奠定基础。

4 结论

生物活性有机肥“红土运”不同浓度处理对南方根结线虫二龄幼虫致死率为64.7%～85.3%，能抑制卵孵化，孵化率仅为2.67%～6.00%。生物活性有机肥“红土运”的不同施肥方式对根结线虫的抑制效果不同，相对防效为47.4%～80.3%，可有效减轻根系坏死率同时促进植株生长。因此，生物活性有机肥“红土运”对番茄根结线虫病有良好抑制作用，本研究结果可为生物活性有机肥“红土运”的推广和番茄的安全优质生产提供理论依据。