生物活性有機肥“紅土運”對番茄根結線蟲病抑制的初步研究

東 曄，李云霞，劉 沛，胡先奇

（云南農業大學植物保護學院/云南生物資源保護與利用國家重點實驗室，云南 昆明 650201）

【研究意義】番茄（Solanum lycopersicum），屬于茄科番茄屬，又名西紅柿、番柿、洋柿子等，在國外有“金蘋果”“愛情果”等美譽［1］。由于市場需求量大，在設施內番茄連作已成為常態，而連作導致番茄病害嚴重、產量損失大［2-3］。根結線蟲（Meloidogynespp.）是世界范圍內最具破壞性的植物病原物，分布廣、繁殖能力較強、寄主廣泛、存活能力強、危害大，可嚴重影響植物生長，造成嚴重經濟損失［4］，每年全球因根結線蟲造成各種農作物損失可達1 000 億美元［5］。【前人研究進展】目前，為害我國番茄的優勢種為南方根結線蟲（M.incognita），其次為爪哇根結線蟲（M.jawanica）和花生根結線蟲（M.arenaria）［6］。我國對根結線蟲的防治措施主要有農業防治、物理防治、化學防治和生物防治，主要以化學防治為主［7-8］。根結線蟲病是威脅番茄生產的主要土傳病害之一，多年連作導致番茄根結線蟲病不斷加重，嚴重影響番茄的產量和品質［9］。過多化學農藥使用造成根結線蟲的抗藥性增強等問題，使根結線蟲的防治形勢越來越嚴峻［10-11］，尋找防控根結線蟲病的替代技術和措施越來越受到重視。利用生物有機肥抑制根結線蟲病是一種新型生物防治方法［12］。【本研究切入點】生物有機肥在促進農作物生長和防治農作物病害中，取得明顯效果［12-14］。開發提高作物品質、有效抑制根結線蟲為害的生物活性有機肥已成為防治技術的研究熱點之一。【擬解決的關鍵問題】本研究通過室內測試生物活性有機肥“紅土運”浸出液對根結線蟲卵孵化的影響、對2 齡幼蟲的致死作用，以及通過盆栽試驗中“紅土運”對番茄植株生長狀況和根結線蟲病發生的影響，初步認識生物活性有機肥“紅土運”對番茄根結線蟲病的抑制效果。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

基質原料：基質由珍珠巖∶腐殖土（1 ∶3）混配而成，基質配好消毒后進行育苗。土壤取自云南農業大學雞文化博物館旁邊空閑地，盆栽試驗在云南農業大學溫室進行。

供試品種為白果強豐番茄。

供試生物活性有機肥為“紅土運”（昆明保騰生化技術有限公司），阿維菌素1%顆粒劑（山東省綠士農藥有限公司）。

用于接種的根結線蟲為南方根結線蟲（M.incognita），由云南農業大學線蟲研究實驗室提供，用空心菜擴繁，在實驗室內制成卵懸浮液。

1.2 試驗方法

1.2.1 室內實驗 生物活性有機肥“紅土運”浸出液制備：稱取60、80、100 g 生物活性有機肥“紅土運”，常溫下于500 mL 無菌水中浸泡24 h，即得到不同濃度的浸出液。

生物活性有機肥“紅土運”對根結線蟲2 齡幼蟲（J2）存活的影響試驗：挑取約50 條J2 幼蟲加入到直徑為6 cm 的滅菌培養皿中，各加入5 mL 不同濃度的浸出液于28 ℃培養箱中，分別在12、24、36 h 觀察線蟲的存活情況，記錄線蟲死亡數目（以針尖觸碰蟲體無反應判定為死亡），計算死亡率和校正死亡率，每個處理3 次重復，以加無菌水為對照。

死亡率（%）=（線蟲死亡數目/培養總數目）×100

校正死亡率（%）=〔（處理死亡率-對照死亡率）/（100-對照死亡率）〕×100

生物活性有機肥“紅土運”對根結線蟲卵孵化率的影響試驗：在直徑6 cm 的滅菌培養皿中各加入5 mL 不同濃度浸出液，再向其加入50 個左右經過表面消毒的蟲卵，置于28 ℃培養箱中，每隔24 h 觀察線蟲卵的孵化情況，記錄線蟲的孵化數目，觀察7 d，計算蟲卵孵化率，每個處理3 次重復，以加無菌水為對照。

1.2.2 溫室盆栽試驗 溫室試驗于2019 年5—8月進行。盆栽試驗采用常規苗盤育苗，育苗30 d左右選取長勢一致的番茄苗移栽至直徑15 cm、高18 cm 塑料盆中，盆中均裝入等量的消毒壤土（紅土∶腐殖土=5 ∶1），定期澆水。試驗設 5 個處理：T1：80 g 生物活性有機肥“紅土運”均勻拌入盆中消毒壤土（基肥80 g），T2：“紅土運”40 g 作基肥、40 g 于移栽苗后表面撒施（基肥40 g+撒施40 g），T3：“紅土運”80 g 表面撒施，T4：1%阿維菌素顆粒0.7 g，不施任何肥料，CK：不施加任何肥料，不施阿維菌素。每個處理常溫保濕培養5 d，并接種南方根結線蟲J2 幼蟲約1 000 條，5 次重復。

1.2.3 項目測定（1）根結線蟲病的分級標準：在接種根結線蟲后，對發病番茄植株進行根結調查。根結線蟲病分為0、1、2、3、4、5 級，并與根結率相對應［15］。0 級，沒有根結；1 級，輕微感染，僅有少量小根結，根結率＜3%；2級，根結明顯，根結率＜25%；3 級，根結率為25%～50%；4 級，根結率為50%～75%；5 級，根結率＞75%。根結指數：指根系中的根結數占整個根系數的比例；根壞死率：指根系中壞死、褐變以及腐爛部分所占的比例。

病情指數（%）=Σ（病級數值×相應級別的植株數）/（調查總株數×最高病級）×100

防治效果（%）=〔（對照根結指數-處理根結指數）/對照根結指數〕×100

（2）番茄定植50 d 后，測量番茄的株高和莖粗，每個處理測5 株，3 次重復。

試驗數據采用Microsoft Excel 2010 和IBM SPSS Statistics 23 軟件進行統計分析。

2 結果和分析

2.1 生物活性有機肥“紅土運”對根結線蟲死亡率的影響

不同濃度的“紅土運”浸出液對根結線蟲J2都有致死作用。由表1 可知，在處理12、24、36 h 時，不同濃度浸出液處理的南方根結線蟲J2 死亡率與對照差異顯著；120 g/L 浸出液處理死亡率低于160、200 g/L 浸出液處理死亡率，且差異顯著，160、200 g/L 浸出液處理在各時間點的死亡率沒有顯著差異。在處理12 h 時，120、160、200 g/L浸出液與對照相比的校正死亡率分別為29.6%、46.8%和44.8%；在處理24 h 時，120、160、200 g/L 浸出液的校正死亡率分別為48.2%、65.7%和74.8%，在處理36 h 時，120、160、200 g/L 浸出液的校正死亡率分別為62.6%、79.6%和84.5%。生物活性有機肥“紅土運”在不同濃度下對南方根結線蟲J2 均有較強的致死作用，其中160、200 g/L 浸出液對南方根結線蟲J2 的致死作用較強。

表1 生物活性有機肥“紅土運”對根結線蟲死亡率的影響Table 1 Effects of bio-active organic fertilizer “Hongtu-yun” on the mortalities of root-knot nematodes

2.2 生物活性有機肥“紅土運”浸出液對根結線蟲卵孵化的影響

不同濃度生物活性有機肥“紅土運”浸出液能抑制南方根結線蟲卵的孵化。從圖1 可以看出，不同濃度浸出液處理根結線蟲卵7 d，卵孵化率顯著低于對照，表明該浸出液可抑制南方根結線蟲卵的孵化。生物活性有機肥“紅土運”120、160、200 g/L 浸出液處理的蟲卵孵化率分別比對照（65.3%）降低59.3%、62.6%和62.6%，各處理間的蟲卵孵化率無顯著差異。

圖1 培養7 d 后生物活性有機肥“紅土運”浸出液對根結線蟲卵孵化率的影響Fig.1 Effects of leachates of bio-active organic fertilizer “Hongtu-Yun” on hatching rate of root-knot nematode eggs after 7d incubation

2.3 生物活性有機肥“紅土運”對番茄根結線蟲病發生的影響

番茄定植50 d 后發現，對照番茄根結線蟲病發生嚴重，與其他處理根結線蟲病發生程度存在顯著差異（表2）。對照番茄的病情指數達95.00，根壞死率達37.5%；T1 處理病情指數達18.75，根壞死率達到15.0%，抑制效果達到80.3%；T2 處理病情指數達到50.00，根壞死率達到12.5%，抑制效果達到47.4%；T3 處理病情指數達到41.25，根壞死率達到20.0%，抑制效果達到56.6%；T4 處理病情指數達到11.25，根壞死率達到22.5%，抑制效果達到88.2%。從各處理間比較來看，T1 與T4 處理的抑制效果分別為80.3%、88.2%，與T3 和T2 處理沒有顯著差異，T1 處理的抑制效果（80.3%）顯著高于T3 處理（56.6%）和T2 處理（47.4%）；T3 和T2 處理間的抑制效果差異不顯著。番茄成熟后，對照中番茄植株的根腐壞最為嚴重，根壞死率達37.5%，與T4處理沒有顯著差異，但顯著高于各施肥處理；施肥處理間根壞死率沒有顯著差異，T2 處理的根腐壞最輕，根壞死率為12.5%，T1、T3 處理分別為15.0%和20.0%；T4 處理的根壞死率和其他處理都沒有顯著差異，根壞死率為22.5%。說明使用生物活性有機肥“紅土運”的各處理對根結線蟲病具有良好的抑制效果，使用方式合理可能達到較為理想的效果，如移栽前作基肥拌入土壤中（80 g 生物活性有機肥“紅土運”均勻拌入盆中消毒壤土），且可以有效降低植株根系腐爛程度。

表2 生物活性有機肥“紅土運”對番茄根結線蟲病發生的影響Table 2 Effect of bio-active organic fertilizer “Hongtu-Yun” on infection of tomato root-knot nematode

2.4 生物活性有機肥“紅土運”對番茄植株長勢的影響

株高和莖粗是反映番茄植株長勢強弱的重要指標。由表3 可知，生物活性有機肥“紅土運”對番茄植株的株高和莖粗都有不同程度促進作用。其中T3 處理對番茄植株株高和莖粗的增長量最為明顯，增長率分別為76.4%、21.3%，與CK、T4 處理間差異顯著。T2、T1 處理與T4、CK間也存在顯著性差異，其株高和莖粗的增長率分別為74.5%和11.7%、62.4%和15.9%。說明生物有機肥“紅土運”對番茄生長有促進作用。

表3 不同生物有機肥處理對番茄植株長勢的影響Table 3 Effects of different bio-organic fertilizer treatments on the growth of tomato plants

2.5 生物活性有機肥“紅土運”對番茄植株地上部分生物量的影響

番茄植株地上部分生物量是反映番茄植株營養狀況的重要指標。由圖2 可知，施肥處理的平均單株莖葉鮮重明顯與CK、T4 處理具有顯著差異。CK 和阿維菌素處理的地上部分生物量沒有顯著差異，其平均單株莖葉鮮重分別為15.6、18.0 g。其中T2 處理的平均單株莖葉鮮重最重、為36.7 g，T3、T2 和T1 處理的平均單株莖葉鮮重比CK 分別高96.8%、135.3%和57.8%，因此生物活性有機肥“紅土運”對番茄地上部分的生物量具有明顯促進作用。

圖2 不同生物有機肥處理對溫室番茄植株 地上部分生物量的影響Fig.2 Effects of different bio-organic fertilizer treatments on aboveground biomass of tomato plants

3 討論

生物有機肥是在有機、無機復合肥基礎上接種有效微生物而產生的一種肥料，既能在作物生長前期快速提供作物一定的速效養分［16］。生物有機肥在防治香蕉枯萎病［17］、西瓜枯萎病［18］和辣椒疫霉［19］等表現較好，應用生物有機肥防治根結線蟲病有報道，如Saser［5］將紫堇科植物作為綠肥施入土壤中，發現不但可以減輕番茄根結線蟲病的發病程度，還可以促進番茄生長、增收增長；Zaki 等［20］研究表明，2 種熒光假單孢菌Pseudomonas fluorescens，vizGRP3 和PRS9 與 有機肥、無機肥相結合來防治番茄根結線蟲，不但能夠防治根結線蟲病，還能明顯提高番茄的地上、地下生物量；陳芳等［21］將芽孢桿菌X5（Bacillussp.X5）與硫基復合肥混合制成生物活性有機肥用于防治甜瓜根結線蟲，最高防效可達81.1%；曾立等［22］研究表明，多粘芽孢桿菌KM2501-發酵液具有較強的殺線活性，48 h 可對南方2 齡幼蟲的校正死亡率高達93.7%，溫室盆栽實驗表明可有效抑制根結線蟲的發生和發展，且持效期長，同時促進番茄植株健壯生長、提高產量、改善番茄果實品質。

“紅土運”是一種新型生物活性有機肥，主要功能成分為印諫、菌絲蛋白、微生物發酵拮抗菌、固氮解磷解鉀菌和生化黃腐酸等。周銀麗等［23］研究表明，生物有機肥“紅土運”對石榴根際可培養微生物影響顯著，用量為0.3 kg/株的處理使石榴根際細菌、真菌、放線菌、芽孢桿菌的數量都顯著提高，可作為較好的生物肥料。本研究目前僅限于室內和溫室試驗，初步驗證了生物活性肥“紅土運”對番茄根結線蟲病具有良好的抑制效果，下一步將開展相應田間試驗，檢驗田間自然條件下“紅土運”對番茄根結線蟲病的抑制作用和效果，為探析生物活性有機肥“紅土運”對番茄根結線蟲病的抑制機理及建立番茄根結線蟲病防控的替代技術奠定基礎。

4 結論

生物活性有機肥“紅土運”不同濃度處理對南方根結線蟲二齡幼蟲致死率為64.7%～85.3%，能抑制卵孵化，孵化率僅為2.67%～6.00%。生物活性有機肥“紅土運”的不同施肥方式對根結線蟲的抑制效果不同，相對防效為47.4%～80.3%，可有效減輕根系壞死率同時促進植株生長。因此，生物活性有機肥“紅土運”對番茄根結線蟲病有良好抑制作用，本研究結果可為生物活性有機肥“紅土運”的推廣和番茄的安全優質生產提供理論依據。