稻稈淹水處理對高發(fā)病香蕉園土壤理化性狀及病原菌的影響

耿建建 趙艷 王蓓蓓 盧明 吳健川

摘要：采用室內模擬土壤添加稻稈后淹水的方法，通過對淹水處理期間土壤理化指標和尖孢鐮刀菌數(shù)量的測定，研究了淹水期間不同稻稈用量對連作香蕉枯萎病高發(fā)香蕉園土壤性狀和尖孢鐮刀菌數(shù)量的影響。結果表明，與對照相比，常規(guī)淹水和淹水添加稻稈處理，均能明顯降低土壤氧化還原電位（Eh）和尖孢鐮刀菌數(shù)量，提高土壤pH值、有機質含量、有效磷含量、速效鉀含量、有機酸濃度和Fe2+的濃度。處理36 d后，常規(guī)淹水、淹水添加0.5%稻稈、淹水添加1.0%稻稈、淹水添加2.0%稻稈等處理土壤中尖孢鐮刀菌數(shù)量分別比對照降低了18.62%、33.95%、39.51%、4784%。因此，對香蕉枯萎病高發(fā)蕉園，可采用稻稈還田后淹水的方法降低土壤中尖孢鐮刀菌數(shù)量。

關鍵詞：稻稈；淹水；尖孢鐮刀菌；連作香蕉園

中圖分類號： S436.68+1文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2017）03-0087-04

收稿日期：2015-12-31

基金項目：國家自然科學基金（編號：31372142、31572212）；國家重點基礎研究發(fā)展計劃（編號：2015CB150530）。

作者簡介：耿建建（1989—），男，山西洪洞人，碩士研究生，研究方向為香蕉枯萎病防治。E-mail：genggengjian@163.com。

通信作者：阮云澤，博士，教授，主要從事土壤微生物區(qū)系及香蕉枯萎病綜合防治研究。E-mail：ruanyunze1974@hainu.edu.cn。

香蕉為我國最主要的熱帶、亞熱帶水果之一，主要分布在廣東、廣西、海南、福建、云南等省區(qū)。近年來，由尖孢鐮刀菌古巴專化型（Fusarium oxysporum f. sp. cubense）侵染引起的香蕉枯萎病在廣東、海南等省大范圍暴發(fā)，并迅速蔓延至云南、廣西等省區(qū)，許多香蕉園植株發(fā)病率為10%～40%，嚴重的達90%以上，以致蕉園荒棄[1]。據(jù)不完全統(tǒng)計，截至2011年，香蕉枯萎病在廣東、海南等地影響蕉園面積達18萬hm2，海南省2013年香蕉種植面積比2010年減少約50%[2-3]。

香蕉枯萎病是一種典型的土傳病害，其病原菌腐生能力強，可長期存活于土壤中，侵染源主要來自于帶菌土壤、帶菌的吸芽及病株殘體。目前，許多化學藥劑在室內條件下能夠有效抑制香蕉枯萎病，但田間防效不理想[4]。有研究表明，香蕉枯萎病的發(fā)病情況與蕉園土壤中尖孢鐮刀菌的數(shù)量有關[5]，只有降低土壤中尖孢鐮刀菌的數(shù)量才能有效預防和降低香蕉枯萎病的發(fā)病率。因此，研究有效、快速、安全、環(huán)保的方法降低高發(fā)枯萎病香蕉園土壤中尖孢鐮刀菌的數(shù)量是預防香蕉枯萎病暴發(fā)的關鍵。

也有研究表明，淹水能夠改變土壤理化性質及生物學性質[6-7]，水稻輪作同樣能夠有效緩解香蕉枯萎病的發(fā)生[4]，但在香蕉枯萎病發(fā)病率較高的地塊，僅靠淹水或輪作水稻很難取得穩(wěn)定高效的防控效果。本試驗通過采用室內模擬土壤淹水的方法，研究不同稻稈用量對高發(fā)枯萎病香蕉園土壤中尖孢鐮刀菌數(shù)量的降低效果，并研究其對土壤理化性質的影響，為高發(fā)病連作蕉園香蕉枯萎病的防控提供理論支持。

1材料與方法

1.1試驗材料

盆栽試驗土壤取自海南省萬鐘實業(yè)有限公司香蕉種植基地，該地塊是香蕉連作5年，且枯萎病發(fā)病率大于50%，海相沉積物上發(fā)育的燥紅土。土壤基本理化性質為：pH值為616，有機質含量為15.20 g/kg，全氮含量為1.17 g/kg，全磷含量為0.75 g/kg，全鉀含量為32.06 g/kg。供試稻稈為常規(guī)秈稻D68成熟期莖稈，其總有機碳含量為 389.90 g/kg，全氮含量為5.09 g/kg，全磷含量為1.03 g/kg，全鉀含量為 14.49 g/kg。

1.2研究方法

1.2.1試驗處理

溫室培養(yǎng)試驗于2014年9月11日至10月17日在海南樂東黎族自治縣香蕉枯萎病及熱帶經(jīng)濟作物土傳病防控研究所溫室內進行，溫室中光照條件良好，白天溫度為25～35 ℃。試驗設5個處理，每個處理4次重復，具體處理方法如表1所示，每盆裝7.5 kg過2 mm篩的香蕉枯萎病發(fā)病土壤，稻稈烘干后用微型粉碎機粉碎，各處理稻稈添加量分別為0、0、37.5、75.0、150.0 g/盆，將稻稈與土壤充分混合均勻，保持淹水深度為5 cm。培養(yǎng)試驗連續(xù)進行36 d，處理[JP3]前期取樣間隔為4 d，后期間隔為6 d，淹水結束后，倒掉上層清液，待各處理土樣自然晾干后采集土壤樣品測定相關指標。

1.2.2測定項目與方法

土壤pH值、Eh值使用中國科學院南京土壤研究所QX6530智能便攜式酸度計原位測定；按常規(guī)方法[8]分析土壤理化性狀，采用重鉻酸鉀法測定土壤有機質含量，鉬銻抗比色法測定土壤有效磷含量，火焰光度法測定土壤速效鉀含量，堿解擴散法測定土壤堿解氮含量；土壤中NH4+-N、NO3--N濃度采用連續(xù)流動分析儀（Alliance-Futura，法國）測定；土壤中總有機酸濃度采用Montgomery比色法測定[9]；土壤中Fe2+濃度采用鄰菲羅啉比色法測定[8]。

土壤尖孢鐮刀菌數(shù)量采用選擇性培養(yǎng)基（K2培養(yǎng)基）涂布計數(shù)。K2培養(yǎng)基[10]：1 g K2HPO4、0.5 g MgSO4·7H2O、0.5 g KCl、0.01 g Fe-Na-EDTA、2 g L-天門冬酰胺、10 g半乳糖、16 g瓊脂，去離子水定容至900 mL，高壓滅菌后冷卻至60 ℃，加入100 mL鹽溶液（0.9 g五氯硝基苯75%可濕性粉劑、0.45 g Oxgall、0.50 g Na2B4O7·10H2O、0.30 g硫酸鏈霉素，用10%磷酸溶液調pH值至3.8±0.2）。

1.2.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析使用Excel 2007和SPSS 17.0，通過Duncan新復極差法檢驗處理間的差異性（P<0.05）。

2結果與分析

2.1稻稈淹水處理對土壤Eh值的影響

由圖1可知，與對照相比，所有淹水處理土壤Eh值均明顯降低，其中，淹水添加稻稈處理的土壤Eh值變化趨勢基本一致，且比常規(guī)淹水處理低。處理4 d后，常規(guī)淹水處理土壤Eh值降低至-66 mV，隨淹水時間延長，Eh值逐漸降低，處理30 d后無明顯變化。相比常規(guī)淹水，淹水添加稻稈能夠更加有效地降低土壤Eh值，淹水4 d后，淹水添加0.5%、1.0%、2.0%稻稈處理土壤Eh值分別降低至 -363.25、-327.25、-298.00 mV，均顯著低于常規(guī)淹水處理（P<0.05）；淹水 36 d 后，3個處理的Eh值分別為-255.75、-281.00、[JP2]-31825 mV。研究結果表明，淹水培養(yǎng)過程中，淹水并添加稻稈比常規(guī)淹水更能迅速降低土壤Eh值，且處理結束時，添加2.0%稻稈的處理效果顯著好于添加0.5%稻稈的處理效果。[JP]

[FK（W12][TPGJJ1.tif][FK）]

2.2稻稈淹水處理對土壤基本理化性狀的影響

由表2可知，與對照相比，相同淹水時間處理后，常規(guī)淹水及淹水添加稻稈處理均能顯著引起土壤pH值、有機質含量、有效磷含量、速效鉀含量的變化。常規(guī)淹水及淹水添加稻稈各處理土壤pH值分別比對照提高了0.66、0.92、0.84、102，且淹水結束后，添加2.0%稻稈的處理土壤各測定指標均顯著高于常規(guī)淹水處理（P<0.05），表明不同稻稈用量淹水條件下改變土壤pH值、有機質含量、堿解氮含量、有效磷含量、速效鉀含量的效果不同。

2.3稻稈淹水處理對土壤中NH4+-N、NO3--N濃度的影響

如圖2所示，試驗期間對照土壤中NH4+-N濃度變化差異不明顯。常規(guī)淹水處理16 d時，NH4+-N濃度降至最低，比對照降低了36.57%，而后又緩慢上升。淹水處理4 d時，添加0.5%、1.0%、2.0%稻稈各處理NH4+-N濃度比對照分別降低了80.95%、78.87%、89.29%，隨后緩慢上升。由圖3可知，試驗期間對照土壤中NO3--N濃度有下降趨勢。常規(guī)淹水及淹水添加稻稈處理土壤中NO3--N濃度均降低，但添加稻稈處理降低的幅度較常規(guī)淹水大。處理結束時，淹水添加0.5%、1.0%、2.0%稻稈各處理土壤中NO3--N濃度無顯著差異（P>0.05），分別比對照處理降低了6847%、70.64%、68.92%。試驗結果表明，淹水處理結束時，不同稻稈用量處理間NH4+-N、NO3--N濃度無顯著差異[CM（25]（P>0.05），但添加稻稈處理NH4+-N、NO3-N濃度均顯[CM）]

[TPGJJ2.tif][FK）]

著于常規(guī)淹水處理（P<0.05）。

2.4稻稈淹水處理對土壤有機酸濃度的影響

圖4顯示試驗期間各處理土壤中有機酸濃度的變化趨勢[CM（25]。由圖4可知， 常規(guī)淹水及淹水添加稻稈處理土壤中有機[CM）]

[TPGJJ3.tif][FK）]

酸濃度均高于對照處理，且處理期間稻稈添加量為2.0%時，土壤中有機酸濃度均顯著高于其他處理（P<0.05）。處理 12 d，稻稈添

加量為1.0%和2.0%時土壤中有機酸濃度均達到最大值，分別為3.52、5.26 cmol/kg。隨著淹水時間的延長，添加稻稈處理土壤中有機酸濃度逐漸下降。在整個淹水期間，常規(guī)淹水及添加 0.5%、1.0%、2.0%稻稈各處理土壤中有機酸平均濃度分別為 0.33、0.83、1.41、2.62 cmol/kg。結果表明，淹水處理期間，添加稻稈量為2.0%時土壤有機酸濃度均顯著高于添加稻稈量為0.5%和1.0%的處理（P<005），說明不同稻稈用量對淹水條件下土壤有機酸濃度有一定的影響。

[TPGJJ4.tif][FK）]

2.5稻稈淹水處理對土壤中Fe2+濃度的影響

由圖5可知，試驗期間各淹水處理的土壤中Fe2+濃度呈逐漸上升趨勢，且淹水添加稻稈處理的土壤中Fe2+濃度顯著高于常規(guī)淹水處理（P<0.05）。試驗期間，對照中Fe2+濃度較低，平均濃度為0.37 cmol/kg。淹水處理36 d后，與對照相比，常規(guī)淹水及淹水添加稻稈量為0.5%、1.0%、2.0%的各處理土壤中Fe2+濃度分別增加了295.24%、704.76%、83714%、826.67%。試驗結果表明，土壤中Fe2+濃度隨淹水時間延長而逐漸積累，且添加稻稈處理的土壤中Fe2+濃度顯著高于常規(guī)淹水處理（P<0.05）。

2.6稻稈淹水處理對土壤中尖孢鐮刀菌數(shù)量的影響

圖6為淹水結束（36 d）時，各處理對土壤中尖孢鐮刀菌數(shù)量的影響。由圖6可知，試驗結束時，常規(guī)淹水及添加稻稈量為0.5%、1.0%、2.0%的各處理中尖孢鐮刀菌數(shù)量均顯著低于對照處理（P<0.05），分別降低了18.62%、3395%、3951%、47.84%，[JP2]且淹水添加稻稈各處理土壤中尖孢鐮刀菌數(shù)量顯著低于常規(guī)淹水處理（P<0.05）。結果表明，同一淹水時[CM（25]間、相同淹水深度條件下，添加稻稈處理土壤中尖孢鐮刀菌數(shù)量顯著低于常規(guī)淹水處理（P<0.05），且稻稈添加量為2.0%時，土壤中尖孢鐮刀菌數(shù)量下降最為顯著，這表明淹水添加稻稈處理能有效降低土壤中尖孢鐮刀菌數(shù)量。[JP]

3結論與討論

由尖孢鐮刀菌古巴轉化型（Fusarium oxysporum f. sp. cubense）引起的香蕉枯萎病，對我國香蕉產(chǎn)業(yè)發(fā)展已造成嚴重威脅，目前，我國香蕉生產(chǎn)上主要是通過種苗檢疫、栽培管理、化學防治、生物防治、抗性育種等方法來抑制香蕉枯萎病的擴大蔓延[11]，但這些措施都無法在短時間內快速恢復高發(fā)病香蕉園的種植。有研究發(fā)現(xiàn)，淹水并添加有機物料創(chuàng)造的強還原條件可以有效、快速地改善土壤結構，抑制或殺死土壤中的病原微生物[12-13]，對控制土傳病害的發(fā)生有很好的效果。

本研究采用常規(guī)淹水及淹水添加稻稈處理方法，發(fā)現(xiàn)海南省西南部香蕉枯萎病高發(fā)病蕉園土壤Eh值、pH值、有機質含量、有效磷含量、速效鉀含量等呈現(xiàn)規(guī)律性變化趨勢。處理期間，添加稻稈淹水能夠有效降低土壤Eh值，且不同稻稈添加量各處理的Eh值變化趨勢一致。處理結束后，土壤pH值、有機質含量、有效磷含量、速效鉀含量、堿解氮含量等基本性狀均高于對照處理，這與顧志光等的研究結果[14]一致，通過不同秸稈用量和不同淹水時間處理均能降低土壤氧化還原電位，提高土壤有機質含量、有效磷含量、速效鉀含量。試驗期間，對照處理中NH4+-N濃度無明顯變化，淹水添加稻稈各處理中NH4+-N濃度迅速下降，而后緩慢上升，金相燦等研究發(fā)現(xiàn)較長時間淹水造成的厭氧條件導致土壤中有機氮被氨化[15]，而NH4+-N的積累有利于土壤抑病性的形成[16]。淹水添加稻稈條件下，各處理中NO3--N濃度均明顯下降，這與楊敏芳等的研究結果[16]一致，表明土壤中添加有機物料能夠降低其NO3--N含量。

有研究表明，當尖孢鐮刀菌引起的香蕉枯萎病發(fā)病土壤中病原菌濃度較高時，僅靠淹水處理并不能有效降低尖孢鐮刀菌數(shù)量[17-19]。本試驗結果表明，淹水期間不同稻稈添加量處理土壤中有機酸、Fe2+出現(xiàn)一定量的累積，且處理36 d后，淹水添加稻稈處理對尖孢鐮刀菌的抑制效果顯著好于常規(guī)淹水處理，其中稻稈添加量為0.5%、1.0%、2.0%的處理中尖孢鐮刀菌數(shù)量分別比對照降低了33.95%、39.51%、4784%。黃新琦等也研究發(fā)現(xiàn)，土壤淹水及添加高量秸稈處理條件下土壤中尖孢鐮刀菌數(shù)量僅為處理前的2.88%[20]。這可能是由于淹水添加稻稈形成的還原條件，導致土壤中Fe2+、有機酸濃度升高，而Fe2+、有機酸能夠抑制土壤病原菌數(shù)量[21-24]，同時，淹水條件下土壤硫酸根等離子被還原過程中產(chǎn)生的H2S等物質，也能夠抑制土壤病原菌的數(shù)量和活性[25]。辛侃等也研究發(fā)現(xiàn)，水稻輪作聯(lián)合稻稈添加比未添加物料輪作水稻處理，尖孢鐮刀菌數(shù)量下降了36.2%，且下茬香蕉枯萎病發(fā)病率降低了50%[26]。

本研究發(fā)現(xiàn)，短期淹水添加稻稈能夠有效降低高發(fā)病香蕉園土壤中尖孢鐮刀菌數(shù)量，當?shù)径捥砑恿繛?.0%時，降低效果最明顯，為了進一步研究本試驗結果在大田生產(chǎn)中的適用性，一些田間應用的機制還有待深入研究。

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