枯草芽孢桿菌對馬鈴薯黑痣病和黃萎病的防效及對土壤酶活性的影響

武建華，呂文霞，劉廣晶，胡 俊*，孫彥敏，劉智慧

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010019；2.內(nèi)蒙古中加農(nóng)業(yè)生物科技有限公司，內(nèi)蒙古 四子王旗 011800）

近些年，隨著國家對馬鈴薯主糧化程度不斷推進(jìn)，種植馬鈴薯的效益逐年遞增，極大地激發(fā)了農(nóng)民種植馬鈴薯的積極性，促使馬鈴薯的種植規(guī)模不斷擴(kuò)大，致使連作年限加長[1]，土壤化感作用日趨明顯。馬鈴薯連作使得土壤根際微生物發(fā)生定向變化，馬鈴薯根系分泌物對病原菌產(chǎn)生刺激作用和對有益微生物產(chǎn)生抑制，致使根際微生態(tài)系統(tǒng)失衡，土傳病害日趨嚴(yán)重，從而導(dǎo)致馬鈴薯的品質(zhì)和產(chǎn)量下降[2]。對連作4 年馬鈴薯的土壤分析發(fā)現(xiàn)，馬鈴薯病株根圍土壤中放線菌含量少于健株土壤中放線菌數(shù)量，鐮刀菌數(shù)量顯著提高[3]。劉建國等[4]研究發(fā)現(xiàn)，連作5～10 年的棉花，土壤酶活性顯著降低。土壤微生物是土壤生態(tài)系統(tǒng)中重要的組成部分，對土壤中有機(jī)物的分解和合成、營養(yǎng)元素的循環(huán)、固氮作用等土壤生理生化反應(yīng)起到極其重要的作用[5]。

枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）作為一種生防菌劑，不僅能夠?qū)Σ≡a(chǎn)生抑制作用，同時也能夠促進(jìn)馬鈴薯生長，提高馬鈴薯自身抗性，有效防治馬鈴薯黑痣病[6]、枯萎病[7]等病害。本試驗研究枯草芽孢桿菌菌劑的應(yīng)用方法和對馬鈴薯黑痣病和黃萎病的防治效果及對土壤酶活性的影響，為生產(chǎn)中合理應(yīng)用枯草芽孢桿菌菌劑提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試種薯

馬鈴薯種薯為‘費烏瑞它’原種。

1.2 供試病原菌

立枯絲核菌（Rhizoctonia solani）、大麗輪枝菌（Verticillium dahliae），由內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)植物病理學(xué)實驗室分離、鑒定、保存。

1.3 供試藥劑與肥料

枯草芽孢桿菌可濕性粉劑（有效菌10 億/g，德強(qiáng)生物股份有限公司）、純羊糞有機(jī)肥、尿素（N ≥46.4%）、馬鈴薯專用復(fù)合肥（N + P2O5+K2O ≥48%）、硫酸鉀型馬鈴薯專用復(fù)合肥（N∶P∶K=20∶0∶24 ≥44%）、3%中生菌素可濕性粉劑（福建省福建凱立生物制品有限公司）、70%甲基硫菌靈可濕性粉劑（江蘇藍(lán)豐生物化工股份有限公司）。

1.4 試驗設(shè)計與方法

試驗2017 年實施，試驗地位于烏蘭察布市四子王旗，為馬鈴薯種植重茬地。每小區(qū)30 m2（長10 m，寬3 m），共設(shè)7 個處理，每處理設(shè)3 次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。每小區(qū)施馬鈴薯專用復(fù)合肥2.3 kg。株距20 cm，行距70 cm，高壟栽培。于5月20 日種植，6 月10 日進(jìn)行培土，培土?xí)r每小區(qū)施1.2 kg的硫酸鉀型馬鈴薯專用復(fù)合肥，7月20日，于馬鈴薯發(fā)棵期時每小區(qū)施0.45 kg尿素。常規(guī)管理。

病菌采用土壤接種法。將立枯絲核菌、大麗輪枝菌在麥麩培養(yǎng)基上25 ℃下擴(kuò)大培養(yǎng)28 d 后，掏出、晾干，測得大麗輪枝菌孢子量為2.4×108個/g，立枯絲核菌產(chǎn)生菌核。2 種菌劑混勻等量接種于種薯周圍。

試驗共設(shè)7個處理，如表1。

1.5 調(diào)查及采樣

采用對角線5 點取樣法，在馬鈴薯苗期、發(fā)棵期調(diào)查株高；苗期、發(fā)棵期和成熟期調(diào)查黑痣病病情；塊莖膨大期調(diào)查黃萎病病情。分別在苗期、發(fā)棵期、塊莖膨大期和成熟期根圍0～5 cm 取土樣，過孔徑2 mm 篩，自然風(fēng)干后存放于4 ℃冰箱中待用。馬鈴薯病害病情分級標(biāo)準(zhǔn)見表2。

1.6 計算公式

病情指數(shù)= [∑（各級病株（塊莖）數(shù)× 代表值）/（調(diào)查總株（塊莖）數(shù)×最高級代表值）] ×100

防效（%）=（對照的病情指數(shù)-處理的病情指數(shù)）/對照的病情指數(shù)×100

1.7 土壤酶活性測定方法

土壤脲酶測定采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法；土壤蔗糖酶采用3,5-二硝基水楊酸比色法；土壤過氧化氫酶采用高錳酸鉀滴定法；土壤磷酸酶使用土壤磷酸酶試劑盒[10]。

表1 試驗處理及方法Table 1 Experimental treatment and methods

表2 馬鈴薯病害病情分級標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Classification standard of soil borne diseases of potato

1.8 統(tǒng)計分析

使用Microsoft Excel 2007軟件作圖，SPSS 17.0軟件進(jìn)行單因素隨機(jī)區(qū)組方差分析，顯著水平P＜0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 枯草芽孢桿菌對馬鈴薯株高的影響

由圖1 可知，枯草芽孢桿菌各處理對馬鈴薯植株生長有明顯的促進(jìn)作用。KG、KYG、KB 3 個處理馬鈴薯苗期的株高均顯著高于CK，其余處理與對照差異不顯著。KB 處理的馬鈴薯發(fā)棵期株高與CK 有顯著差異，其余處理的株高除KHB 外均高于對照，但無顯著差異。

2.2 枯草芽孢桿菌對馬鈴薯黑痣病的防治效果

苗期調(diào)查結(jié)果表明，枯草芽孢桿菌各處理對馬鈴薯地下莖黑痣病的防效為38.73%～57.36%。KYG 處理的防效最高，達(dá)到57.36%。發(fā)棵期對馬鈴薯匍匐莖黑痣病的調(diào)查結(jié)果表明，KHB 和KYG處理的防效最好，分別為45.44%和40.00%，其次YG 處理的防效為36.11%，與CK 差異顯著。成熟期對馬鈴薯塊莖黑痣病的調(diào)查結(jié)果表明，所有處理對馬鈴薯塊莖黑痣病均有較好的防效，與對照差異顯著，但各處理間差異不顯著，其中KYG 處理的防效最高，為63.65%（表3）。

圖1 枯草芽孢桿菌處理對馬鈴薯株高的影響Figure 1 Effect of B. subtilis on potato plant height

表3 枯草芽孢桿菌對馬鈴薯黑痣病的防治效果Table 3 Control of potato black scurf by B. subtilis

表4 枯草芽孢桿菌對馬鈴薯黃萎病的防效及產(chǎn)量的影響Table 4 Effects of B. subtilis on Verticillium wilt and yield of potato

2.3 枯草芽孢桿菌對馬鈴薯黃萎病的防效及產(chǎn)量的影響

由表4 可知，各處理對馬鈴薯黃萎病防治效果顯著。其中KHB 處理的防效最高，為38.72%。KYG、KB、HB 處理間防效差異不顯著，分別為31.90%、25.49%和23.67%。

所有處理產(chǎn)量均高于對照。其中KHB、KYG處理的產(chǎn)量分別為2 390 和2 338 kg/667m2，增產(chǎn)20.00%以上。但KB 和YG 處理的產(chǎn)量與CK 差異不顯著。

2.4 枯草芽孢桿菌對馬鈴薯根圍土壤酶活性的影響

2.4.1 枯草芽孢桿菌對馬鈴薯根圍土壤脲酶活性的影響

由圖2 可知，各種處理的土壤脲酶活性隨馬鈴薯生育期的變化幅度不大。總體上先升高后降低，呈拋物線型。土壤脲酶在發(fā)棵期和塊莖膨大期達(dá)到最大值，在成熟期最低。其中KYG 處理的土壤脲酶活性增速最快。

由圖3可看出，馬鈴薯苗期，各處理間土壤脲酶活性與CK 無顯著差異。發(fā)棵期和塊莖膨大期，YG、KYG、KB處理的土壤脲酶活性均高于CK且差異顯著，其中KYG處理的土壤脲酶活性最高。成熟期各處理的土壤脲酶活性均高于對照，但只有KYG、KB處理的土壤脲酶活性與CK有顯著差異。

圖2 各處理土壤脲酶活性在馬鈴薯生長期的變化Figure 2 Changes in soil urease activity under various treatments at different potato growth stages

圖3 枯草芽孢桿菌各處理對土壤脲酶活性影響的比較Figure 3 Comparison of effects of B.subtilis on soil urease activity

2.4.2 枯草芽孢桿菌對馬鈴薯根圍土壤蔗糖酶活性的影響

由圖4 看出，在馬鈴薯整個生長期，各處理的土壤蔗糖酶活性大體上呈先升高后降低的趨勢。土塘蔗糖酶活性從苗期到發(fā)棵期增長緩慢。發(fā)棵期到塊莖膨大期增加較快，其中HB、KB、KHB 處理增加的速率最大。塊莖膨大期到成熟期，土壤蔗糖酶活性開始遞減。

由圖5 看出，馬鈴薯苗期，YG、KYG、KB 處理的土壤蔗糖酶活性最高，但與CK無顯著差異。在發(fā)棵期，除KYG 處理的土壤蔗糖酶活性與CK有顯著差異外，其余處理均與CK 無顯著差異。在塊莖膨大期，只有KB 處理的土壤蔗糖酶活性與CK 有顯著差異。在馬鈴薯成熟期，枯草芽孢桿菌處理的土壤蔗糖酶活性均與CK 有顯著差異。HB 處理的土壤蔗糖酶活性在馬鈴薯整個生長期均最低，與CK 相比差異不顯著。KHB 處理的土壤蔗糖酶活性均低于KB 處理，但二者差異不顯著。由此可知，化學(xué)藥劑對土壤蔗糖酶活性有抑制作用。

圖4 各處理土壤蔗糖酶活性在馬鈴薯生長期的變化Figure 4 Changes in soil sucrase activity under various treatments at different potato growth stages

圖5 枯草芽孢桿菌各處理對土壤蔗糖酶活性影響的比較Figure 5 Comparison of effects of B.subtilis on soil sucrase activity

2.4.3 枯草芽孢桿菌對馬鈴薯根圍土壤過氧化氫酶活性的影響

由圖6 可看出，土壤過氧化氫酶活性隨馬鈴薯生長呈拋物線型變化。過氧化氫酶活性在苗期至發(fā)棵期顯著增加，從發(fā)棵期至塊莖膨大期變化不大，保持平穩(wěn)，從膨大期至成熟期呈下降趨勢。

由圖7 可知，在馬鈴薯整個生育期，YG、KYG 處理的土壤過氧化氫酶活性最高，除塊莖膨大期KYG 處理外與CK 均有顯著差異。其余處理的過氧化氫酶活性與CK 相比沒有顯著差異。因此，有機(jī)肥是土壤過氧化氫酶升高的關(guān)鍵因素，而枯草芽孢桿菌的作用不大。

2.4.4 枯草芽孢桿菌對馬鈴薯根圍土壤磷酸酶活性的影響

由圖8 可看出，YG、KG、KYG 處理的土壤磷酸酶活性在馬鈴薯苗期到發(fā)棵期增加速度最快，在發(fā)棵期至塊莖膨大期開始緩慢降低，到成熟期土壤磷酸酶活性下降速度加快。CK、HB、KHB處理的土壤磷酸酶活性在整個馬鈴薯生長期變化不大，但總體呈先升高后降低的變化趨勢。

由圖9 可知，在馬鈴薯苗期和塊莖膨大期，各處理的土壤磷酸酶活性與對照無顯著差異。在發(fā)棵期，KG、KYG 處理的土壤磷酸酶活性均與CK 有顯著差異，但其二者之間沒有顯著差異。在成熟期，只有KG 處理的土壤磷酸酶活性與CK 有顯著差異，其余處理均沒有顯著差異。

圖6 各處理土壤過氧化氫酶活性在馬鈴薯生長期的變化Figure 6 Changes in soil catalase activity under various treatments at different potato growth stages

圖7 枯草芽孢桿菌各處理對土壤過氧化氫酶活性影響的比較Figure 7 Comparison of effects of B. subtilis on soil catalase activity

圖8 各處理土壤磷酸酶活性在馬鈴薯生長期的變化Figure 8 Change in soil phosphatase activity under various treatments at different potato growth stages

圖9 枯草芽孢桿菌各處理對土壤磷酸酶活性影響的比較Figure 9 Comparison of effects of B. subtilis on soil phosphatase activity

3 討 論

枯草芽孢桿菌對馬鈴薯苗期植株生長具有促進(jìn)作用，并且能夠有效防治馬鈴薯黑痣病和黃萎病，對馬鈴薯塊莖黑痣病的防效為44.22%～63.65%，對黃萎病的防效為22.16%～38.72%。其中枯草芽孢桿菌與有機(jī)肥混合溝施處理效果最佳，對馬鈴薯植株生長的促進(jìn)作用最為明顯，對馬鈴薯黑痣病和黃萎病防效分別達(dá)到了63.65%和31.90%，增產(chǎn)20.00%。有機(jī)肥能夠提高土壤中有機(jī)質(zhì)的含量，為枯草芽孢桿菌繁殖和代謝提供場所與營養(yǎng)物質(zhì)。枯草芽孢桿菌數(shù)量與菌活力的增加，產(chǎn)生抗菌活性物質(zhì)，如脂肽類抗生素、蛋白類抗菌物質(zhì)等[11]，對病原菌產(chǎn)生抑制作用，并誘導(dǎo)植株產(chǎn)生防衛(wèi)反應(yīng)[12]，增強(qiáng)馬鈴薯的抗病性。

試驗結(jié)果表明，土壤脲酶、蔗糖酶、過氧化氫酶和磷酸酶的活性變化趨勢均呈拋物線型，在馬鈴薯發(fā)棵期或塊莖膨大期達(dá)到最大值。與對照和化學(xué)藥劑拌種處理相比，枯草芽孢桿菌能夠顯著增加馬鈴薯根圍土壤脲酶、蔗糖酶和磷酸酶的活性，化學(xué)藥劑對土壤蔗糖酶活性有抑制作用，而有機(jī)肥可以明顯提高土壤過氧化氫酶活性。也有研究表明，土壤過氧化氫酶活性與土壤有機(jī)質(zhì)有顯著相關(guān)性[13]。所有處理中，枯草芽孢桿菌與有機(jī)肥混合溝施處理的土壤酶活性整體最高。可能是枯草芽孢桿菌的代謝、促進(jìn)馬鈴薯根系生長和有機(jī)質(zhì)提升、土壤結(jié)構(gòu)改善相互作用的結(jié)果。許多專家指出，土壤酶活性作為土壤肥力的評價指標(biāo)是完全可能和可行的[14]。陳恩鳳等[15]認(rèn)為，土壤酶活性可以作為土壤肥力的輔助指標(biāo)。

綜上所述，建議在生產(chǎn)實踐中，將枯草芽孢桿菌與有機(jī)肥混合施用，不僅能促進(jìn)馬鈴薯生長，增加土壤酶活性，增加產(chǎn)量，同時對馬鈴薯黑痣病、黃萎病有較好的防效。