土壤消毒结合微生态修复对烤烟生长及其主要病害的影响
2023-03-02陈雅琼田临卿陈穗云韩庆莉张廷金
陈雅琼， 刘 海， 田临卿， 焦 健， 陈穗云， 韩庆莉， 张廷金
(1.云南省烟草公司 昆明市公司， 云南 昆明 650051； 2.云南省烟草公司 昆明市公司 宜良分公司， 云南 宜良 652100； 3.云南大学 生态与环境学院， 云南 昆明 650091； 4.西南林业大学， 云南 昆明 650224； 5. 昆明寸土农业科技有限公司， 云南 昆明 650032)
0 引言
【研究意义】红花大金元(NicotianatabacumL var.Hongda，简称红大)是风格特色鲜明的优质烤烟品种[1]，但不抗黑胫病等土传病害；加上长期大量施用农药与化肥，使得植烟田地土壤生态环境遭受破坏，由烟草疫霉(Phytophthoranicotianae)[2-3]引起的黑胫病、基生根串株霉菌(Thielaviopsisbasicola)[4]引起的根黑腐病和劳尔氏细菌(Ralstoniasolanacearum)[5]引起的青枯病等土传病害呈逐年上升趋势，给烟草种植造成巨大损失[6]。由黑胫病病原菌单独感染，黑胫病病原菌与根黑腐病、青枯病或其他病原菌复合感染均会造成典型的黑胫病样症状，烟农完全按照疫霉菌感染引起的黑胫病进行防治，效果较差，从而导致农户增加用药次数，造成防治成本高、农药残留量大及烟叶安全性差等问题[5]。研究更加高效、环保的土传病害防治方法对红大优质烟叶可持续生产具有重要意义。【前人研究进展】土壤熏蒸消毒被认为是防治土传病害最有效、最直接的方法[7]。棉隆(Dazomet)在土壤中遇湿会产生异硫氰酸甲酯等有毒气体，其能在土壤团粒间迅速扩散，杀灭其中的杂草、线虫、病原真菌和细菌[8-9]，是一种效果理想的土壤熏蒸消毒剂[10]。黄石旺等[11]研究表明，棉隆熏蒸对烟草青枯病和黑胫病的防效分别达89%和74%；秦平伟等[12]研究表明，棉隆熏蒸能有效促进烟株生长，使烟草青枯病晚发病27 d，显著降低发病率，防效在70%以上；棉隆连续2年熏蒸处理对烟株生长的促进作用更佳，对烟草青枯病具有更好的防控效果[13]。木霉菌、枯草芽孢杆菌[14]和解淀粉芽孢杆菌[14-15]等生防菌具有良好的促生作用和提高烟草抗病能力的作用，还可以改善土壤微生态环境，在烟草生产中应用越来越广泛。陈小均等[16]研究表明，木霉菌T150在同一田块连年施用对根腐病和黑胫病的平均防效在76%以上；饶清琳等[17]研究显示，哈茨木霉菌LTR-2在烟草移栽后20～60 d，对黑胫病的防效从80. 41%降至54. 77%；罗玉英等[14]筛选到3株芽孢杆菌，对烟草黑胫病田间防效分别为70.1%、63.5%和60.2%；赵芳等[15]研究发现，芽孢杆菌对根腐病和黑胫病的防效分别为50.12%和36.31%。【研究切入点】棉隆熏蒸消毒持效期较短，需要连续消毒才能获得更好的防控效果[12-13]；微生物菌剂具有较好的土传病害控制潜力，但应用效果差异较大[14-17]。前人分别开展了土壤消毒和微生物菌剂控制土传病害研究，鲜见土壤消毒结合微生物菌剂控制土传病害方面的报道。【拟解决的关键问题】采用随机区组试验研究土壤消毒结合不同组合方式微生态修复对烤烟生长和土传病害防控的影响，以期为有效减少植烟土壤有害生物，改善植烟土壤的微生态环境，促进烟草生长并有效控制烟草土传病害提供依据。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 烤烟 供试品种为红花大金元，玉溪中烟种子有限责任公司生产。
1.1.2 土壤消毒剂 为98%棉隆微粒剂，南通施壮化工有限公司生产。
1.1.3 微生物菌剂 伯克霍尔德氏菌(Burkholderiasp.)、哈茨木霉菌(Trichodermaharzianum)、萎缩芽孢杆菌(Bacillusatrophicus)、枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)和解淀粉芽孢杆菌(Bacillusamyloliquefaciens)，哈茨木霉复合微生物菌剂包含哈茨木霉菌和萎缩芽孢杆菌，复合微生物菌剂-BAB包含枯草芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌，由云南绿戎生物产业开发股份有限公司提供。
1.1.4 水稻土 取自云南省昆明市宜良县古城镇南冲村(103°13′46″ E，24°56′57″ N，海拔1 579 m)2020年种植水稻的稻田，该地块连作烤烟3年以上，烟草黑胫病、根黑腐病和病毒病常年严重发生，由于病害严重，烤烟无法正常生长，烟叶严重减产。
1.2 方法
1.2.1 土壤消毒 试验区面积990 m2，分成5个区(每个区198 m2)，其中4个区消毒，1个区空白；每个区又分成3个小区，小区面积66 m2(4.4 m×15 m)。于2021年4月23日，每个小区撒施棉隆7.5 kg(37.88 g/m2)消毒后立即翻犁2遍，再铺设滴灌带，然后立即用3.5丝厚5 m宽的农用膜覆盖并滴灌3 h。消毒后覆膜14 d，于5月7日揭膜，之后将表层30 cm的土壤浇透水，于5月10日再次翻犁2遍，翻犁7 d后(5月17日)进行蔬菜种子发芽试验，能够正常出苗，再于5月26日进行膜下烟苗移栽。烟苗株行距120 cm×60 cm，植烟密度为13 890株/hm2。
1.2.2 试验设计 试验设5个处理(表1)：T1，土壤消毒，移栽时塘施水稻土30 t/hm2(3 kg/m2)；T2，土壤消毒，移栽时混合施用伯克霍尔德氏菌生物有机肥3 t/hm2+哈茨木霉复合微生物菌剂15 kg/hm2；T3，土壤消毒，移栽时混合施用水稻土30 t/hm2(3 kg/m2)+伯克霍尔德氏菌生物有机肥3 t/hm2+哈茨木霉复合微生物菌剂15 kg/hm2；T4，仅土壤消毒处理；CK，土壤不消毒，空白对照。每个处理3次重复，随机区组排列。其中，T2和T3的微生物菌剂施用分别在团棵期和旺长期进行，即团棵期用30 L/hm2的复合微生物菌剂-BAB稀释50倍灌根，旺长期用7.5 kg/hm2的哈茨木霉复合微生物菌剂间隔7～10 d叶面喷施2次。
表1 土壤消毒与微生态修复试验设计
1.2.3 指标测定
1) 农艺性状调查。在打顶后采用5点取样法调查烟株株高、茎直径、叶片数、最大叶长和最大叶宽，每点调查2株，每小区调查10株烤烟的农艺性状。
2) 烟叶产量调查。烟叶烘烤前在鲜烟叶上挂牌标记处理编号，烘烤结束后，测量烟叶百叶重和平均单叶重，计算单株产量(Y1)和单位面积产量(Y2)。
Y1=平均单叶重×有效叶片数
Y2=Y1×单位面积植烟株数
3) 病害调查。在团棵期(7月7日)第2次施用微生物菌剂和旺长期(8月16日)第3次施用微生物菌剂时分别进行1次烟草花叶病毒病和黑胫病的发生危害调查。调查各小区全部烟株，记录各级病株数。烟草花叶病毒病和黑胫病病害严重程度分级按照《烟草病虫害分级及调查方法》(GB/T 23222—2008)进行。计算病情指数并根据病情指数计算各处理对烟草主要病害的防效。
病情指数=∑(各级病株数×相应病级数)×100/总株数/9
防效=(CK病情指数-处理病情指数)/CK病情指数×100%
1.3 数据统计与分析
采用Excel 2010和SPSS 19.0进行数据统计与分析。
2 结果与分析
2.1 不同处理烟株的农艺性状
从表2可知，T1～T4烟株的株高、茎直径、叶片数、最大叶长、最大叶宽和最大叶面积均极显著高于CK。除CK外，株高，各处理为72.46～84.00 cm，为T3>T4>T2>T1，T1极显著低于T3和T4，T2、T3与T4差异不显著。茎直径，各处理为3.28～3.50 cm，为T2>T3>T4>T1，T2显著高于T1，与T3、T4差异不显著，T1与T3、T4差异不显著。叶片数，各处理为19.50～21.13片，为T2>T3>T4>T1，T2和T3极显著高于T1，T2、T3与T4差异不显著，T4与T1差异不显著。最大叶长，各处理为69.78～74.83 cm，为T4>T2>T3>T1，T1显著低于T4，与T2、T3差异不显著，T2、T3与T4差异不显著。最大叶宽，各处理为26.59～28.80 cm，为T2>T3>T4>T1，T2极显著高于T1，与T3和T4差异不显著，T3显著高于T1，与T4差异不显著，T1与T4差异不显著。最大叶面积，各处理为1 176.34～1 341.42 cm2，为T2>T4>T3>T1，T1极显著低于T2、T4和T3，T2、T3和T4间差异不显著。
表2 不同处理烟株的农艺性状
2.2 烟草花叶病毒病和黑胫病的病情指数和防效
从表3可知，团棵期和旺长期T1～T4的烟草花叶病毒病和黑胫病的病情指数均极显著低于CK。
表3 不同处理烟草花叶病毒病与黑胫病的病情指数和防效
2.2.1 烟草花叶病毒病 团棵期，各处理烟草花叶病毒病病情指数为0.28～1.67，防效为68.04%～94.55%，病情指数为T1
2.2.2 烟草黑胫病 团棵期，各处理烟草黑胫病的病情指数为0.00～0.30，防效为61.64%～100.00%，病情指数为T2
2.3 烟叶产量
从表4可知，T1～T4的百叶重、平均单叶重、单株产量和理论产量均极显著高于CK。百叶重，各处理为1 009.36～1 075.37 g；平均单叶重，各处理为10.09～10.75 g；单株产量，各处理为196.76～227.15 g；单位面积产量，各处理为2 422.03～2 905.84 kg/hm2。百叶重、平均单叶重、单株产量和理论产量均为T2>T3>T4>T1，百叶重、平均单叶重T2与T3间差异不显著，但均极显著高于T1，显著高于T4，T1与T4间差异不显著；单株产量T2与T3间差异不显著，但均极显著高于T1，显著高于T4，T1显著低于T4；单位面积产量T2与T3间差异不显著，T2极显著高于T4和T1，T3极显著高于T1和显著高于T4，T1显著低于T4。
表4 不同处理烟叶的产量
3 讨论
棉隆是一种高效、低毒、无残留的广谱性土壤熏蒸消毒剂。研究结果表明，用棉隆熏蒸消毒土壤能够极显著提高烟株各项农艺性状，极显著降低烟草黑胫病病情指数，提高烟株抗黑胫病能力，极显著提高烟叶产量，与黄石旺等[11-13]的研究结果一致；用棉隆熏蒸消毒土壤能够极显著降低团棵期烟草花叶病毒病病情指数，提高烟株抗烟草花叶病毒病能力，之前类似研究鲜见文献报道。
消毒后添加水稻土较仅消毒能显著降低烟株株高、最大叶长和最大叶面积，说明水稻土中可能存在对烤烟生长不利的物质或微生物；消毒后施用有益微生物菌剂，能进一步提高烟株茎直径、叶片数、最大叶宽和最大叶面积，说明消毒后施用有益微生物菌剂可以改善土壤微生态环境，具有良好的促生作用。
消毒后分别施用水稻土和有益微生物菌剂，能够显著提高团棵期烟株抗烟草花叶病毒病能力，说明水稻土和微生物菌剂分别施用具有良好的土壤微生态改善作用，抑制移栽到团棵期土壤中烟草花叶病毒对烟株的侵染；到旺长期，消毒后分别施用水稻土和有益微生物菌剂，对烟草花叶病毒病防效的提高作用与仅消毒的差异不显著，可能是烟草花叶病毒在生长后期主要通过烟叶摩擦传播，施用在根部的水稻土、微生物菌剂对烟草花叶病毒的传播控制作用较弱所致。消毒后混合施用水稻土和有益微生物菌剂，对烟株花叶病毒病防效与仅消毒的差异不显著，说明水稻土中微生物和有益微生物菌剂会相互拮抗或竞争，导致二者的作用均未完全发挥。
消毒后添加水稻土与仅消毒相比，能提高团棵期抗烟草黑胫病能力，且显著降低旺长期抗烟草黑胫病能力，说明水稻土中可能存在诱发烟草黑胫病的物质或病原菌，前期烟草黑胫病防效的提高，是由于烟草黑胫病发病初期，病株零星出现，随机性较大造成；消毒后施用有益微生物菌剂，能够进一步显著提高团棵期和旺长期抗烟草黑胫病能力，说明消毒后施用有益微生物菌剂具有良好的土壤微生态改善作用，能够在消毒的基础上显著抑制烟草黑胫病病原菌的侵染；消毒后混合施用水稻土和有益微生物菌剂，烟株抗烟草黑胫病能力显著下降，不仅有益微生物的作用未能发挥，土壤消毒的作用也受到影响，进一步证实水稻土中微生物和有益微生物菌剂相互拮抗，可能存在诱发烟草黑胫病的物质或病原菌的猜测。
消毒后添加水稻土会显著降低烟叶产量，消毒后施用有益微生物菌剂，能进一步显著提高烟叶产量，消毒后混合施用水稻土和微生物菌剂对烟叶产量的提高作用不如单独施用微生物菌剂，说明水稻土会干扰微生物菌剂的作用，使得微生物菌剂对烟叶产量的提高作用被消减。
4 结论
棉隆熏蒸消毒后施用有益微生物菌剂(T2)烟株的茎直径、叶片数、最大叶宽和最大叶面积均最高，分别为3.50 cm、21.13片、28.80 cm和1 341.42 cm2，但与仅消毒(T4)无显著差异。消毒后添加水稻土(T1)烟株的株高和最大叶面积极显著低于仅消毒处理，最大叶长显著低于仅消毒处理，茎直径、叶片数和最大叶宽与仅消毒处理差异不显著。团棵期，T1和T2的烟草花叶病毒病病情指数分别为0.28和0.41，极显著低于T4，防效分别为94.55%和92.19%，极显著高于T4，分别比T4高24.66百分点和22.30百分点；消毒后添加水稻土和复合微生物菌剂(T3)的烟草花叶病毒病病情指数和防效分别为1.67和68.04%，与T4无显著差异。T1、T2和T3对烟草黑胫病的防效分别为78.46%、100%和75.72%，极显著高于T4，分别比T4高16.82百分点、38.36百分点和14.08百分点。旺长期，T1、T2和T3对烟草花叶病毒病的防效分别为35.53%、40.38%和38.41%，分别比T4高2.63百分点、7.48百分点和5.51百分点，三者间无显著差异。T2对烟草黑胫病的防效为90.75%，极显著高于T4，比T4高17.34百分点；T1和T3对烟草黑胫病的防效分别为63.82%、43.03%，极显著低于T4，分别比T4下降9.59百分点、30.38百分点。消毒处理区(T1～T4)烟株的百叶重、平均单叶重、单株产量和单位面积产量均极显著高于CK。T2的百叶重、平均单叶重、单株产量和单位面积产量均为最高，分别为1 075.37 g、10.75 g、227.15 g和2 905.84 kg/hm2，其中，百叶重、单株产量、单位面积产量均显著高于T4。
综上所述，用棉隆熏蒸消毒土壤能够显著提高烟株多项农艺性状和产量，显著提高烟株抗烟草花叶病、黑胫病能力；消毒后施用有益微生物菌剂，能有效改善土壤微生态环境，促进烟株生长，显著提高烟株抗烟草黑胫病能力和前期抗烟草花叶病毒病能力，显著提高烟叶产量。
