防治棉花苗期兩種根腐類病害的種衣劑研制

劉夢麗, 李 進, 張軍高, 周小云, 杜鵬程, 王 莉,翟夢華, 郭慶元, 雷 斌

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，烏魯木齊 830052；2.新疆農(nóng)業(yè)科學院核技術(shù)生物技術(shù)研究所，烏魯木齊 830091)

0 引 言

【研究意義】棉花是世界上重要的經(jīng)濟作物之一[1]。近年來，新疆棉花生產(chǎn)過程中，由于病蟲害的影響，每年造成20%左右產(chǎn)量損失，已成為影響新疆棉花產(chǎn)量和質(zhì)量的重要因素[2]。尤其以立枯病(RhizoctoniasolaniK.)及紅腐病(Fusariumverticillioidesspp.)為主的棉花苗期根腐類病害愈加嚴重，是造成棉花田間缺苗斷壟的主要因素。加強棉花苗期病害的高效防治技術(shù)及產(chǎn)品研究，對促進棉花提質(zhì)增效和農(nóng)藥減施增效具有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】種衣劑包衣處理具有防病治蟲、保苗助長、降低農(nóng)藥污染等作用[3-5]，且對復合發(fā)生的土傳病害防治效果尤為顯著[6]。萎銹靈是琥珀酸脫氫酶抑制劑類(SDHIs)殺菌劑，對棉花立枯病、黃萎病有很好效果，能滲入萌芽的種子而殺死種子內(nèi)的病菌，并對植物生長有刺激作用[7,8]，并可使小麥增產(chǎn)，適用于棉花、蔬菜等作物的種子處理[9]?？┚媸且环N低毒高效持效期長的新型殺菌劑，常用于種子處理，可防治大部分種子帶菌及土壤傳染的真菌病害[10,11]，在土壤中穩(wěn)定性好，能在種子及幼苗根際形成保護區(qū)，防止病菌入侵，被EPA評為零風險產(chǎn)品[12]。以咯菌腈為主要成分的種衣劑登記產(chǎn)品有27個，其中5個防治對象為棉花立枯病。以萎銹靈為主要成分的種衣劑登記產(chǎn)品14個?！颈狙芯壳腥朦c】目前對棉花苗期根腐類病害的種衣劑研究較少，而萎銹靈、咯菌腈兩種殺菌劑是用于制備種衣劑的很好藥劑，兩者分別具有觸殺和保護作用，結(jié)合后能達到預防和治療的作用，但是目前尚無二者復配產(chǎn)品。研制有效防治棉花苗期立枯病、紅腐病兩根腐類病害的種衣劑?！緮M解決的關(guān)鍵問題】研究萎銹靈、咯菌腈兩種殺菌劑復配組合，并分析二者各自濃度、復配比例。研制出抑菌效果好、對棉花生長無副作用且有促生、增產(chǎn)效果的種衣劑，對有效防治棉花苗期根腐類病害及推動新疆棉區(qū)農(nóng)藥減施提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

1.1.1 供試菌株及品種

供試菌株為棉立枯絲核菌及擬輪枝鐮孢霉，均由新疆農(nóng)業(yè)大學植物病理實驗室分離自棉花立枯病及紅腐病病樣，經(jīng)DNA分子鑒定后，4℃冰箱保存；供試品種為新陸早57號，由新疆承天種業(yè)科技股份有限公司提供。

1.1.2 供試種衣劑原藥及助劑

供試原藥為98.6%萎銹靈原藥，96.2%咯菌腈原藥，均購自廣東廣康生化科技股份有限公司；供試助劑包括：潤濕分散劑為二異辛酯磺酸鹽、聚羧酸鹽份及磷酸酯，防凍劑為乙二醇，增稠劑為硅酸鎂鋁，防腐劑為苯甲酸鈉，消泡劑為聚二甲基硅氧烷，警戒色為堿性玫瑰精，成膜劑為0.1%羧甲基纖維素鈉，微肥包括硫酸鋅、磷酸二氫銨、黃腐酸，植物生長調(diào)節(jié)劑為蕓苔素內(nèi)酯；供試市售種衣劑為20%甲枯·福美雙，購自新疆錦華農(nóng)藥有限公司。

1.2 方 法

1.2.1 萎銹靈、咯菌腈復配種衣劑制備

優(yōu)選供試萎銹靈濃度為5.4%(質(zhì)量分數(shù)，下同)、7.2%、9.0%；咯菌腈濃度為0.8%、0.9%、1.0%、1.1%，將兩種藥劑不同濃度進行兩兩復配，得到混合藥劑。將植物生長調(diào)節(jié)劑溶于蒸餾水中，配制成2 500倍液的蕓苔素內(nèi)酯水溶液備用；助劑包括潤濕分散劑二異辛酯磺酸鹽1.2%、聚羧酸鹽1.2%及磷酸酯1.6%，混合后加入不同濃度配比的萎銹靈、咯菌腈攪拌均勻；再依次加入硫酸鋅2.0%、磷酸二氫銨0.1%、黃腐酸0.1%、乙二醇4.0%、消泡劑1.6%混勻，余量用2 500倍液的蕓苔素內(nèi)酯水溶液補足至100%，倒入高速剪切乳化機中高速剪切15～20 min；將物流倒入砂磨機中，加入成膜劑2%、防腐劑0.5%、增稠劑0.2%，開啟砂磨機砂磨40～50 min，檢測粒徑大小，D90<5 μm，過濾后倒入反應容器中，使用酸堿調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)pH 6～7，使用增稠劑調(diào)節(jié)粘度至200～600 mPa·s(25℃)，獲得成品外觀為紅色可流動、略粘稠的液體。表1

表1 不同濃度萎銹靈與咯菌腈復配對兩種病原菌的聯(lián)合作用

1.2.2 種衣劑原藥濃度篩選

采用含藥培養(yǎng)基菌絲生長速率法。將供試菌株在PSA平面培養(yǎng)基上活化，25℃恒溫培養(yǎng)3 d[13]。將各不同濃度的復配藥劑吸取1 mL加入到49 mL的滅菌冷卻至45℃的PSA中，將此培養(yǎng)基倒入3個滅菌培養(yǎng)皿中，制成含藥培養(yǎng)基，在超凈工作臺上分裝至培養(yǎng)皿中。待培養(yǎng)基凝固且表面干燥后，用直徑相同的打孔器打菌餅(直徑5 mm)，分別放置于每個處理培養(yǎng)基中間位置，菌絲面向下。以不加農(nóng)藥處理作為對照(CK)，25℃恒溫培養(yǎng)，待對照處理菌落長滿培養(yǎng)皿后，采用十字交叉法測量各重復菌落直徑[14]，統(tǒng)計抑菌半徑以及對照菌落與每一處理菌落半徑的差值，計算抑制率并進行數(shù)據(jù)處理分析。

菌落抑制率=(對照菌落半徑-處理菌落半徑)/對照菌落半徑×100%。

1.2.3 包衣棉種活力指標測定

種子發(fā)芽率與發(fā)芽勢反應種子發(fā)芽的速度及整齊度，種子發(fā)芽指數(shù)結(jié)合了每日發(fā)芽數(shù)目，速度及整齊度3個因素，種子活力指數(shù)反映了種子發(fā)芽速度及生長量大小[15]。綜合發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、鮮重及活力指數(shù)等5項指標，全面反映種子萌發(fā)情況。挑選健康飽滿、大小均勻的棉花種子，將上述種衣劑按藥種質(zhì)量比 1∶100進行包衣處理后自然陰干，備用。取棉種50粒均勻置于3層在蒸餾水中充分浸泡24 h的發(fā)芽紙上，每個處理重復 3 次，用密封袋封口放入人工氣候箱中進行發(fā)芽試驗。測定指標分別為發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、發(fā)芽速率。

發(fā)芽指數(shù)=∑(每天發(fā)芽種子數(shù)/發(fā)芽天數(shù))；

活力指數(shù)=發(fā)芽指數(shù)×幼根的重量；

發(fā)芽速率=∑(每天發(fā)芽種子數(shù)×發(fā)芽天數(shù))/發(fā)芽率。

1.2.4 包衣后棉苗農(nóng)藝性狀測定

取包衣棉種，播種于塑料發(fā)芽盒中，基質(zhì)選用蛭石與砂子(v∶v=1∶1)的混合基質(zhì)，置于光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，(L∶D=12∶12，(27±1)℃，70%～75%RH)，每處理重復3次。于第7 d統(tǒng)計種子發(fā)芽數(shù)，并計算其出苗率，第14 d每個處理隨機采取10株樣本，測定其株高、莖粗、根長、干鮮重等農(nóng)藝性狀。

1.2.5 主成分分析評價種衣劑功效

對抑菌率、發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、鮮重、活力指數(shù)、出苗率、株高、主根長、莖粗、鮮重和干重等12項指標進行主成分分析，將原來單一的指標重新組合成幾組新的互無相關(guān)的綜合變量，再根據(jù)綜合得分評價不同濃度萎·咯種衣劑對兩種病原菌抑菌作用及對棉花生長的影響。

1.2.6 種衣劑防病效果驗證

經(jīng)主成分分析綜合評價，獲得對兩種病原菌有顯著抑制效果且對棉種、棉苗安全性較高的復配濃度為基礎(chǔ)，挑選健康飽滿、大小均勻的棉花種子，將獲得的較優(yōu)種衣劑按藥種質(zhì)量比1∶100進行包衣處理后自然陰干，進行室內(nèi)防病效果驗證、田間防病效果驗證及田間產(chǎn)量比較。

室內(nèi)防病效果驗證。將營養(yǎng)土經(jīng)高壓蒸汽滅菌鍋滅菌后，置于烘箱內(nèi)120℃烘干。接菌采用土壤拌菌法，將擬輪枝鐮孢霉配制成107的菌懸液接入無菌營養(yǎng)土拌勻；將立枯絲核菌在PDA培養(yǎng)基上培養(yǎng)4 d后作為接種體接入無菌營養(yǎng)土中攪拌均勻。將接菌土裝入營養(yǎng)缽內(nèi)，每盆播種10粒，播種深度為3 cm。以未包衣為CK，市售種衣劑包衣為CK1，共5個處理，每個處理4次重復，置于置于溫度為25℃、12 h光暗交替，相對濕度為70%～80%的人工氣候箱中培養(yǎng)。

田間防病效果驗證。田間試驗于新疆瑪納斯縣試驗地開展。棉種包衣后共5個處理，每個處理4次重復，共20個小區(qū)，采用隨機排列，機采棉種植模式(株距13 cm，行距10 cm，膜寬230 cm)播種，播種后田間管理與大田管理一致。棉花立枯病及紅腐病的分級標準參照周揚[16]的方法，依據(jù)病害的分級標準在播種后15 d分別調(diào)查田間發(fā)病率、病情指數(shù)及防病效果，計算公式：

發(fā)病率=發(fā)病株數(shù)/調(diào)查總株數(shù)×100%；

病情指數(shù)=∑(病情級別的代表數(shù)值×各病情級別的植株數(shù))/(最高病級代表值×調(diào)查總株數(shù))×100；

防病效果=(對照病情指數(shù)-處理病情指數(shù))/對照病情指數(shù)×100%。

1.2.7 田間產(chǎn)量比較

在棉花吐絮期進行測產(chǎn)，按對角線取樣法，每小區(qū)調(diào)查(230×100)cm2，分別調(diào)查并計算單株有效鈴、單鈴重、株數(shù)及產(chǎn)量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用 Microsoft Excel 2010 軟件進行數(shù)據(jù)處理和作圖，SPSS 20.0 軟件進行方差分析和Duncan多重比較(P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種衣劑配方對兩種病原菌抑菌力比較

研究表明，不同濃度配比的萎銹靈·咯菌腈種衣劑對2種棉花根腐類病害致病菌均有顯著性抑菌效果(P<0.05)；與其他配比相比，ZYJ-1、ZYJ-7、ZYJ-10復配濃度組合對立枯絲核菌及擬輪枝鐮孢霉抑制效果較好，其中，ZYJ-7對兩種病原菌抑菌率分別達到83.04%及83.77%，其次為ZYJ-1，抑菌率分別為82.8%及82.47%，ZYJ-10抑菌率分別為81.82%及81.14%。表1

2.2 種衣劑包衣對棉種發(fā)芽的影響

研究表明，種衣劑包衣棉種與未包衣棉種(CK)的發(fā)芽率在P<0.05水平上無顯著差異，其發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、鮮重及活力指數(shù)均有顯著差異；包衣后棉種各項發(fā)芽指標均高于未包衣棉種，萎·咯部分復配濃度種衣劑略高于市售種衣劑(CK1)；ZYJ-7復配濃度組合對棉種發(fā)芽的影響最高，其包衣后棉種發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、鮮重及活力指數(shù)分別比未包衣CK高4.2%、11.6%、15.9%、31.4%及69.6%，比市售種衣劑包衣CK1高2.1%、5.5%、6.3%、9.4%及14.8%。萎·咯種衣劑包衣處理對棉種萌發(fā)的各項指標影響較大，且能夠在一定程度上促進棉種萌發(fā)及生長。表2

表2 復配種衣劑下棉種發(fā)芽變化

2.3 種衣劑包衣對棉苗農(nóng)藝性狀的影響

研究表明，播種7 d后，與未包衣對照相比，種衣劑包衣處理后的棉種發(fā)芽率在P<0.05水平上顯著高于未包衣棉種，ZYJ-7出苗率比CK1高出6.24%，其他濃度萎·咯種衣劑包衣的出苗率均低于CK1。播種14 d后，與CK相比，不同濃度種衣劑包衣處理均可促進棉苗生長，其中，ZYJ-8包衣后的棉苗株高最高，分別較CK、CK1高出24.14%、18.54%；種衣劑包衣處理棉苗根系最高增長22.91%；不同濃度種衣劑包衣處理棉苗莖粗及干物質(zhì)積累量與CK相比在P<0.05水平上無顯著差異。不同濃度萎·咯種衣劑包衣均能不同程度地提高棉苗的生長量，與市售種衣劑CK1相比，ZYJ-7包衣的棉苗生長量高于其他參試濃度種衣劑，ZYJ-7復配濃度中的化學成分可以快速溶解到土壤中，并被棉苗根系有效吸收，促進棉苗生長。表3

表3 不同種衣劑配方下棉苗農(nóng)藝性狀變化

2.4 藥劑抑菌率及棉苗生長量綜合評價

研究表明，通過降維法將原來單一變量重新簡化成4個綜合指標，主成分1～4特征值貢獻率分別為39.84、21.77、15.47、9.64，累計貢獻率為92.08%，其他因子貢獻率忽略不計。通過主成分因子載荷矩陣可知：主成分1在種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、胚根重、活力指數(shù)、紅腐抑菌率及立枯抑菌率上表現(xiàn)出較高的載荷量；主成分2在棉苗莖粗、植株干鮮重上表現(xiàn)出較高的載荷量；主成分3在棉苗莖粗、鮮重及干重上表現(xiàn)出較高載荷量。ZYJ-1、ZYJ-7及ZYJ-10，綜合得分較高，以萎銹靈：咯菌腈復配配比為5.4∶0.8、7.2∶1.0、9.0∶0.9(質(zhì)量分數(shù))在抑菌率、發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、鮮重、活力指數(shù)、出苗率、株高、主根長、莖粗、鮮重、干重等指標上表現(xiàn)較好，并利用此3種配比進行棉苗防病及促產(chǎn)效果比較；其中ZYJ-7綜合得分最高，優(yōu)于市售種衣劑20%甲枯·福美雙，未包衣CK綜合得分最低，ZYJ-7濃度配比的種衣劑在棉苗促生效果上最佳。表4～6

表4 主成分特征值及綜合得分系數(shù)

表5 主成分初始因子載荷矩陣

表6 各處理主成分綜合得分及排序

2.5 不同復配濃度種衣劑的防病效果

研究表明，盆栽棉苗接種病原菌后，未包衣棉苗發(fā)病率較高，立枯病發(fā)病率達到81.25%，紅腐病發(fā)病率為72.92%；經(jīng)不同種衣劑包衣處理后對兩病均有不同程度的防治效果，ZYJ-7包衣處理后對兩病防治效果最好，對立枯病防效為87.19%，對紅腐病防效為88.30%，且優(yōu)于市售種衣劑CK1對兩病的防治效果。表7

表7 種衣劑對室內(nèi)盆栽棉花立枯病及紅腐病的防治效果

與未包衣CK相比，種衣劑包衣處理后，棉田立枯病及紅腐病發(fā)病率及病情指數(shù)明顯降低。ZYJ-7包衣處理后防效優(yōu)于CK1，對棉花立枯病防治效果達到75.79%，對棉花紅腐病防效達到66.3%，而CK1對棉花立枯病防效為64.74%，對棉花紅腐病防效為60.87%，但ZYJ-1及ZYJ-10防效略低于CK1。表8

表8 種衣劑對田間棉花根腐類病害的防治效果

2.6 不同復配濃度種衣劑對棉花產(chǎn)量的影響

研究表明，不同濃度種衣劑包衣對棉花產(chǎn)量構(gòu)成因素均有一定影響。其中，各處理單株有效鈴及單位面積株數(shù)無顯著差異，但經(jīng)種衣劑包衣后棉花單株有效鈴及畝株數(shù)均略高于未包衣CK；從各處理單鈴重比較可以看出，萎銹靈·咯菌腈復配能使單鈴重增大，顯著高于未包衣處理，略高于市售種衣劑20%甲枯·福美雙；經(jīng)實測產(chǎn)量，以未包衣CK為參照，種衣劑包衣處理均能不同程度地提高產(chǎn)量，ZYJ-1、ZYJ-7、ZYJ-10、CK1增產(chǎn)率分別達到4.19%、9.11%、3.20%、7.14%。表9

表9 不同濃度種衣劑處理下棉花產(chǎn)量變化

3 討 論

棉花立枯病、紅腐病是新疆棉區(qū)主要的兩種苗期根部病害，利用種子包衣處理技術(shù)是防治土傳病害的重要方法之一[6]。種子包衣處理對棉種發(fā)芽及棉苗長勢具有促進作用，對棉花爛種，爛苗有較好的防治作用，且對農(nóng)田環(huán)境影響較小[17,18]，但當復配組合濃度不合適時，可對作物發(fā)芽生長產(chǎn)生抑制作用[19]。試驗中，萎銹靈·咯菌腈復配種衣劑對立枯絲核菌及擬輪枝鐮孢霉均有一定的抑制作用，且用該種衣劑包衣后，對棉苗株高、主根長、鮮重、干物質(zhì)的量及棉種發(fā)芽均有不同程度的影響，但對棉苗莖粗、棉種活力指數(shù)及胚根重影響不顯著。研究結(jié)果與姜干明[20]、胡鵬[17]等研究種衣劑對棉花幼苗生長的影響結(jié)論基本一致。

咯菌腈作為一種非內(nèi)吸性的廣譜殺菌劑，能抑制葡萄糖磷?；嘘P(guān)的轉(zhuǎn)移，導致病原菌死亡，Weems等[21]研究發(fā)現(xiàn)，采用咯菌腈與精甲霜靈、嘧菌酯、甲基硫菌靈等藥劑復配組合對由菜豆鐮刀菌(Fusariumvirguliforme)引起的猝死綜合征(SDS)有較好的防效。師勇強等[22]研究表明，萎銹靈作為一種選擇性內(nèi)吸殺菌劑，對棉花立枯病防效較明顯且對棉苗生長無毒害作用。上述兩種藥劑常用于制備種衣劑，而種衣劑具有農(nóng)藥用量少、效果好、低毒、環(huán)保等優(yōu)點，是農(nóng)藥減施的一項重要措施，兩種藥劑復配種衣劑前景廣闊，有待深入研究和應用。

基于目前作物生產(chǎn)上種衣劑包衣種子普及率高、面積廣、用量大等原因，可能會導致病原菌產(chǎn)生抗藥性[23,24]，為了延緩立枯絲核菌及擬輪枝鐮孢霉抗藥性的形成及發(fā)展，試驗通過藥劑濃度篩選及對包衣棉花促生、增產(chǎn)效果，以驗證8.2%萎·咯種衣劑防效及其安全性，尚未進一步確定種衣劑各項技術(shù)指標，未來將明確該種衣劑粘度、懸浮率、包衣均勻度、脫落率、熱貯及冷貯穩(wěn)定性等技術(shù)指標，以提高8.2%萎·咯懸浮種衣劑的懸浮穩(wěn)定性，進一步明確8.2%萎·咯種衣劑應用效果，。

4 結(jié) 論

12種不同濃度萎銹靈、咯菌腈復配種衣劑對立枯絲核菌及擬輪枝鐮孢霉均有一定的抑制效果；采用該復配種衣劑及1種市售種衣劑處理棉花種子，萎·咯復配種衣劑及20%甲·福懸浮種衣劑對棉花幼苗的生長均無抑制作用，萎銹靈和咯菌腈配比為7.2∶1.0抑菌及促生作用最好，且優(yōu)于常用市售種衣劑20%甲枯·福美雙；7.2∶1.0配比種衣劑對棉花立枯病及紅腐病有效且能夠提高棉花產(chǎn)量。