沼液對不同植物病原菌的抑制效果研究進展

劉繼紅，尹 芳，楊 斌，王昌梅，趙興玲，吳 凱，柳 靜，楊 紅，劉士清，張無敵

（云南師范大學能源與環境科學學院，昆明 650500）

隨著農業生產集約化和規模化步伐的加快，農作物病蟲害的傳播變得愈發嚴重，已嚴重阻礙了糧食產量的增加，加劇了全球食物短缺的緊張形勢［1-3］。目前，防治農作物病蟲害、殺滅植物病原菌最有效的方法是施用化學農藥，且多年來主要以高毒難降解的化學農藥為主。由于人類對化學農藥的長期和過度施用，已經給生態環境帶來了一系列嚴重問題［4，5］，同時也帶來了其他方面問題［6-10］：①全世界每年因農藥中毒者達100萬人，死亡2萬人；②動物中毒及其產品被污染；③病蟲害的抗藥性增強，農藥施用量增加，導致生產成本增加、產品品質降低；④蜜蜂中毒和植物授粉率降低，直接導致作物減產；⑤地表水和地下水被污染；⑥野生動植物受到危害。在發展中國家，殺蟲劑和殺菌劑的用量特別大，占農藥的80%以上，對生態環境造成的危害極其顯著。

目前人類面臨的嚴峻環境和生態問題，世界各國開始倡導開發“綠色農藥”來替代化學農藥，經過眾多研究，沼液作為病蟲害的防治劑或抑制劑能夠有效地調和這一矛盾，使用這種 “農藥”，既不會對生態環境帶來污染，也不會產生病蟲害的抗性等問題。沼液是人畜糞便、秸稈、垃圾等有機廢棄物經過厭氧發酵產沼氣后的殘留液，其速效營養能力強，養分可利用率高，能迅速被作物吸收利用，提高作物的產量和品質。另外沼液中含有氨基酸、腐殖酸、抗生素、微量元素等具有抑菌效果的活性物質，因此具有較好的防病、抑菌、抗逆作用，是一種優質的有機液體肥料，在農業上的應用有著較長的時間，使用沼液替代化肥和農藥，可減少20%以上的化肥和農藥施用量［11，12］。眾多研究表明，沼液作為農作物病害的防治劑可以有效解決化肥和化學農藥施用對環境產生惡劣影響這一問題，具有巨大的開發潛力。

1 沼液防治植物病害的種類

近年來，沼液對植物病原菌的抑制作用雖有不少報道，但是由于沼液的成分受發酵原料、沼氣工程的工藝等因素的影響，不同沼液的特性有很大差異，因此沼液對植物病害的防治效果的結論并不完全一致［13］。目前沼液對農作物、蔬菜、水果及景觀植物等30種植物將近60種病害都具有一定的防治效果［14-43］，統計結果見表 1。

2 研究現狀

目前，針對沼液抑制病原菌方面已有不少研究。不同原料發酵、不同發酵條件、不同沼液濃度、對沼液的不同處理等針對不同的植物病原菌都會產生不同的抑菌效果。

2.1 不同原料發酵沼液對植物病原菌抑制效果的影響

采用不同發酵原料產生的沼液對不同植物病原菌抑制效果不同［14-22］，相關研究見表2。由表2可以看出，不同的發酵原料產生的沼液對不同植物病原菌的抑制效果不同，且不同發酵原料產生的沼液抑菌效果之間存在顯著差異性。總的來說，以植物為發酵原料優于以動物糞便為發酵原料產生的沼液的抑菌水平，這可能與原料本身所攜帶的厭氧微生物和其代謝產生的活性物質有著密切聯系，也可能某些植物類發酵原料自身就含有抑菌的活性成分。

表1 沼液防治的植物病害種類［14-43］

2.2 不同發酵條件的沼液對病原菌抑制效果的影響

不同的發酵條件產生的沼液對植物病原菌有不同的抑制效果，相關研究結果見表3。由表3可知，不同發酵溫度、不同發酵運行年限產生沼液的抑菌效果之間無顯著差異；發酵后期抑菌效果較發酵前、中期更好，可能發酵時間越長，沼液中的厭氧微生物越多，其代謝產生的活性物質越多；pH呈微酸性的沼液抑菌效果強于微堿性的沼液。所以不同發酵時段、不同pH沼液的抑菌效果差異顯著。

2.3 不同沼液濃度對不同的植物病原菌抑菌效果的影響

通過對正常發酵體系產生的原沼液進行不同濃度梯度的稀釋，研究不同濃度的沼液對植物病原菌的抑制效果的影響，相關研究結果見表4。由表4可以看出，隨著原沼液濃度的增大，抑菌效果逐漸增強；反之，隨著原沼液稀釋倍數的增大，抑菌效果逐漸減弱。

表2 不同原料發酵沼液對不同植物病原菌的抑制效果

表3 不同發酵條件的沼液對不同病原菌的抑制效果

2.4 沼液的不同處理對不同病原菌抑制效果的影響

通過對正常發酵后的沼液進行不同的處理，如，通過化學試劑調節沼液的pH、對沼液進行不同溫度的處理、把正常發酵后的沼液進行不同時間的存放，研究不同處理后的沼液對植物病原菌抑制效果的影響。

張漢敏等［16］、陶秀萍等［21］、李文濤等［29］、趙恭文等［30］研究發現5種處理產生的沼液對植物病原菌均存在抑菌作用，抑菌效果強弱依次是不作處理沼液、菌體溶液、離心上清液、無菌膜濾液、沼液滅菌。張漢敏等［16］、李順鵬等［31］報道了不同 pH 處理的沼液對不同植物病原菌的抑制作用，pH偏酸性或者偏堿性的沼液對三七鐮刀菌有顯著的抑制效果。 有學者對沼液進行不同溫度處理發現其對植物病原菌的抑制效果隨著處理溫度的增加抑菌效果逐漸減弱［24，32］。另外也有學者報道沼液存放時間越長其抑菌效果越差［33-35］。 尹芳等［36］發現，紫莖澤蘭汁液和紫莖澤蘭沼液的比例為1∶1時對植物病原菌的抑菌效果最好，達80%以上。劉艷如等［37］試驗發現，乙酸乙酯萃取劑萃取出的萘并［1，2-d］咪唑，是一種很強的殺菌劑。曹云等［38］發現沼液中的銨和腐殖酸對辣椒疫霉菌具有較強的抑菌效果。

表4 不同沼液濃度對不同植物病原菌的抑制效果

2.5 利用沼液與農藥復配，不同的復配比對不同的植物病原菌抑制效果的影響

通過將化學農藥和原沼液對植物病原菌的抑制效果進行對比，采取化學農藥與沼液復配的方式，觀察復配前后對植物病原菌抑菌效果的影響，研究結果見表5。由表5可看出，不少學者［39-43］都有過相關研究。結果表明，復配液中沼液含量越高，活性成分含量越大，對植物病原菌的抑制效果越好。

從現有研究可以看出，雖然沼液可以抑制植物病害，但由于沼液含水率高，不方便存儲和運輸，且其中的活性物質含量也較低，因此在防治植物病害上并沒有得到普遍使用。

表5 沼液與化學農藥不同復配比對不同植物病原菌的抑制效果

3 結論與展望

1）通過發酵原料沼液對植物病原菌的抑制效果的研究分析，可以看出不同的沼液對植物病原菌有不同的抑制效果。但是總體來看，以植物為發酵原料的沼液對植物病原菌的抑制效果優于以動物糞便為發酵原料的沼液，可能是由于植物自身攜帶有抑菌活性物質。

2）不同發酵條件的沼液對病原菌的抑制效果不同。pH呈微酸性的沼液抑菌效果強于微堿性的沼液；發酵時間越長，抑菌效果越好。

3）較多研究者通過對原沼液進行稀釋的方法來尋找對植物病原菌有較好抑制效果的沼液最適濃度，研究結果表明，原沼液濃度越高，沼液中的厭氧微生物數量及活性物質含量越大，沼液的抑菌效果越好。

4）通過分析較多研究，發現不同的沼液處理會對病原菌產生不同的抑制效果。①對沼液處理的溫度越高，沼液中厭氧微生物及活性物質會逐漸失活，導致抑菌效果越差；②沼液存放時間越長，沼液中厭氧微生物活性越低，活性物質逐漸流失，則抑菌效果越差；③由于抑菌過程中沼液中微生物與病原菌間的競爭機制也是抑菌的主要部分，所以抑菌效果強弱排序是不作處理沼液、菌體溶液、離心上清液、無菌膜濾液、沼液滅菌。

由于沼液本身含水率在95%以上，不便于運輸和儲存，且其中的活性物質含量較少，因此還未能得到普遍利用。因此沼液的高值化濃縮就顯得尤為重要，在原沼液的基礎上對沼液進行萃取、分離、濃縮，濃縮后的沼液不但便于運輸和儲存，還將為沼氣工程帶來可觀的經濟效益，為沼液的綜合使用注入新的活力；同時濃縮后的沼液活性物質含量增大，可以增強沼液防治植物病害的效果，為進一步開發防治植物病害的生物農藥提供廣闊的前景。