海藻渣對西瓜枯萎病的防治效果及對幼苗生長和生理特性的影響

海 飛，張佳佳，王素平，張志剛，何穎悅

（1.河南農業職業學院 河南中牟 451450； 2.河南豫藝種業科技發展有限公司 鄭州 450000）

西瓜為世界十大果品之一，被譽為“盛夏之王”，因果肉甘甜多汁、營養豐富而深受消費者喜愛。我國西瓜種植面積和產量常年居世界首位，西瓜產業在提高我國農民收入、促進農村經濟方面發揮著重要作用[1]。西瓜枯萎病又稱死秧病，是一種常見的西瓜病害，是由西瓜專化型的鐮孢屬尖孢鐮刀菌侵染引發的真菌土傳病害，土壤和種子為主要傳播媒介，在西瓜各生長期均可侵染，可嚴重降低西瓜的產量和品質，已成為制約西瓜產業可持續發展的主要因素之一[2]。目前，生產中防治西瓜枯萎病的措施主要有培育抗病品種、砧木嫁接、輪作換茬、噴施化學農藥、施用微生物肥料等，但以上措施各具弊端。培育抗病品種是一種理想的方法，但是病原菌容易發生變異，且抗病品種選育周期較長[3]；砧木嫁接是一種有效的方法，但砧木選擇不當會降低西瓜的風味和品質[4]；輪作換茬雖然是一種有效的措施，但是會影響到市場和種植戶的收益，難以大規模實施[5]；噴施化學農藥會使致病菌產生抗藥性，同時也會造成環境污染和果實農藥殘留[6]；施用微生物肥料是一種新興的防治作物病害的方法，可以通過添加拮抗菌和改善作物土壤的微生物群落來達到防治土傳病害的目的，但是微生物肥料品種繁多，施入土壤后的效果差異較大，防治效果有待提高，高效的拮抗菌仍待開發[7]。

海藻渣是海藻加工過程中產生的廢棄物，由于海藻的有效營養成分無法被完全提取出來，因此海藻渣中含有蛋白質、甘露醇、海藻酸、氨基酸、果膠和大量礦質元素等豐富的營養成分，目前已在食品、化工、環境等領域得到應用[8]。近年來，海藻渣在對土壤性質和作物生長影響方面的研究有所增多，且其具有改善土壤狀況、促進作物增產、提升作物品質等優勢和潛質。郝大志等[9]研究指出，質量分數為1%的海藻渣復配微生物菌劑對黃瓜幼苗有顯著促生作用；黃瑩等[10]研究指出，添加不同比例海藻渣均可以顯著提高甜椒葉片的SPAD 值，且添加量為8%時植株根系的鮮質量和根冠比均最大，且產量最高。但是目前海藻渣在作物土傳病害防治應用方面的研究較少，尤其是對西瓜枯萎病的防治效果尚未見研究報道。因此，筆者以西瓜品種豫藝國豫二號為試驗材料，通過盆栽試驗，研究不同用量的海藻渣對西瓜枯萎病的防治效果及對幼苗生長和生理特性的影響，以期為西瓜枯萎病的安全和高效防控提供參考，也為海藻渣的資源化利用探索一條新途徑。

1 材料與方法

1.1 材料

供試西瓜品種為豫藝國豫二號，由河南豫藝種業科技發展有限公司選育。西瓜枯萎病1 號生理小種，由河南省農業科學院植物保護研究所提供。海藻渣為泡葉藻進行活性物質提取后的殘渣，原料購自青島匯福林海洋生物科技有限公司，經過堆漚腐熟風干而成，其化學性質：pH 值為7.79，氮（N）含量（w，后同）為22.5 g·kg-1，磷（P）含量為3.4 g·kg-1，鉀（K）含量為16.4 g·kg-1，有機質含量為194.5 g·kg-1。育苗基質為V草炭∶V蛭石∶V珍珠巖=2∶1∶1，栽培基質為V土∶V沙∶V蛭石∶V草炭=3∶3∶1∶3，均購自湘暉農業技術開發有限公司。

1.2 病原菌孢子懸浮液的制備

將西瓜枯萎病病原菌放置于PDA 培養基表面，置于28 ℃培養箱中培養3 d，將于菌落邊緣挑取的菌落放置于PD 培養基中，再于28 ℃、200 r·min-1條件下振蕩培養7 d，用8 層紗布過濾發酵液，獲得孢子懸浮液。用血球計數板檢測孢子數，并將孢子懸浮液濃度調整為5×106CFU·mL-1。

1.3 試驗設計

試驗于2020 年3 月在河南農業職業學院試驗基地智能化溫室內進行，采用規格為54 cm×28 cm的穴盤進行育苗。試驗設置5 個處理，即根據向栽培基質中施用不同質量分數的海藻渣，T1：加入海藻渣10 g·kg-1，即施用1%海藻渣；T2：加入海藻渣20 g·kg-1，即施用2%海藻渣；T3：加入海藻渣30 g·kg-1，即施用3%海藻渣；T4：加入海藻渣40 g·kg-1，即施用4%海藻渣；T5：加入海藻渣50 g·kg-1，即施用5%海藻渣；CK：不施用海藻渣，混勻備用。待西瓜幼苗長出3 葉1 心時，選取大小和長勢均較為一致的幼苗進行盆栽定植。花盆選用15 cm×25 cm 規格，每盆施用栽培基質3.0 kg，每盆定植1 株，緩苗6 d。待緩苗結束后，參照耿麗華等[11]的方法進行病原菌接種，每盆注入1 mL 5×106CFU·mL-1的孢子懸浮液。各處理均為30 株幼苗，3 次重復，隨機區組設計。試驗期間采用常規水肥管理和病蟲害防治，不使用藥劑防治枯萎病。

1.4 指標測定

1.4.1 抗病性指標 于接種后10 d 開始調查統計西瓜枯萎病的發生情況，每3 d 統計1 次，共統計5次。參照Chu 等[12]的方法，將西瓜枯萎病分為5 個級別：0 級，植株正常生長；1 級，植株葉部萎蔫面積不超過總面積的1/4；2 級，植株葉部萎蔫面積不超過總面積的1/2；3 級，植株葉部萎蔫面積不超過總面積的3/4；4 級，植株萎蔫死亡。參照宗兆鋒等[13]的方法計算出枯萎病病情指數、防治效果，公式如下：

1.4.2 幼苗生長、生理指標 接種后20 d 測定西瓜幼苗的生長指標和生理指標，各處理按隨機取樣法選取西瓜植株5 株，各指標均重復測定3 次，取平均值。用直尺測定幼苗的株高和根長；用游標卡尺測定地面以上1 cm 處的直徑即為莖粗。將植株洗凈，用電子天平測定植株的鮮質量，然后于65 ℃烘干并測定干質量。于08：30－11：00，選取植株最大完全展開功能葉，測定光合作用指標。采用CIRAS-3 便攜式植物光合作用測定儀測定葉片的凈光合速率（Pn）、氣孔導度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）、蒸騰速率（Tr）。采用便攜式葉綠素測定儀測定SPAD 含量。用電子天平稱取0.2 g 西瓜植株新鮮的葉片，測定西瓜幼苗葉片抗氧化酶活性。參照關松萌[14]的方法，采用抑制NBT 光還原比色法測定超氧化物歧化酶（SOD）活性、采用愈創木酚法測定過氧化物酶（POD）活性、采用紫外分光光度法測定氧化氫酶（CAT）活性、采用苯丙氨酸比色法測定苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性。參照楊曉婉等[15]的方法，采用高效液相色譜法測定葉片水楊酸（SA）、茉莉酸（JA）、脫落酸（ABA）和吲哚乙酸（IAA）含量。

1.5 統計分析

試驗數據采用Excel 軟件進行處理，采用SPSS20.0 軟件進行統計分析，處理間差異顯著性的檢驗使用單因素方差分析法，處理間多重比較使用Duncan’s 法。

2 結果與分析

2.1 不同用量海藻渣對西瓜枯萎病防治效果的影響

由表1 可知，未施用海藻渣的對照組，病情指數高達80.40，而不同用量海藻渣的處理T1、T2、T3、T4、T5 的病情指數分別為38.46、32.73、28.48、21.42、24.68，均顯著低于CK，且對西瓜枯萎病的防治效果分別為52.16%、59.29%、64.58%、73.36%、69.30%，其中，以處理T4 的病情指數最低，防治效果最高。表明施用海藻渣可以提高西瓜枯萎病的防治效果，且以施用4%海藻渣的防治效果最佳。

表1 不同用量海藻渣對西瓜枯萎病防治效果的影響

2.2 不同用量海藻渣對西瓜光合作用的影響

由表2 可知，未施用海藻渣的對照組，其Pn、Gs、Ci、Tr和SPAD 值均低于不同用量海藻渣的處理組。處理T4 的Pn最大，較CK 增加61.83%，且顯著高于其他處理，處理T5 和T3 間差異不顯著，且均顯著高于處理T2 和T1；處理T4 的Gs最大，較CK 顯著增加340.00%，其次分別為處理T5、T3、T2、T1；各處理間的Ci、Tr、SPAD 值表現規律較為相似，均以處理T4 最大，且顯著高于其他處理，其次為處理T5、T3、T2、T1，且處理T3 與T2 間差異均不顯著。表明施用海藻渣可以降低枯萎病對西瓜光合作用產生的影響，提高西瓜光合作用能力，對西瓜植株生長具有促進作用，且以施用4%海藻渣的效果最明顯。

表2 不同用量海藻渣對西瓜光合作用的影響

2.3 不同用量海藻渣對西瓜幼苗生長的影響

由表3 可知，未施用海藻渣的對照組，株高、莖粗、根長、鮮質量和干質量均顯著低于不同用量海藻渣處理組。與CK 相比，處理T1、T2、T3、T4、T5的株高分別增長5.25%、15.85%、24.17%、27.94%、24.86%；莖粗分別增長7.17%、9.63%、21.11%、30.53%、24.18%；根長分別增長14.90%、18.48%、30.72%、55.31%、31.87%；鮮質量分別增加18.89%、27.14%、28.19%、44.68%、35.38%；干質量分別增加16.36%、29.01%、40.74%、58.95%、44.14%，其中，處理T4 的生長指標均為最優。表明施用海藻渣可以促進西瓜幼苗的生長，且以施用4%海藻渣的促生作用最明顯。

表3 不同用量海藻渣對西瓜幼苗生長的影響

2.4 不同用量海藻渣對西瓜幼苗葉片抗氧化酶活性的影響

由表4 可知，未施用海藻渣的對照組，幼苗葉片SOD、POD、CAT、PAL 活性均顯著低于不同用量海藻渣的處理組。其中，處理T4 的SOD、POD、CAT、PAL 活性均為最大，且均顯著高于其他處理，分別較CK 增加75.48%、72.44%、73.62%、69.33%，隨著海藻渣施用量的繼續增加，各酶活性均先增加后不同程度降低，均在T4 處理施用量時達最大值。表明施用海藻渣可以提高西瓜幼苗葉片的抗氧化酶活性，增強對枯萎病的抗性，且以施用4%海藻渣的效果最明顯。

表4 不同用量海藻渣對西瓜幼苗葉片抗氧化酶活性的影響

2.5 不同用量海藻渣對西瓜幼苗葉片激素含量的影響

由表5 可知，不同用量海藻渣處理的葉片SA含量均顯著高于CK，且隨著海藻渣用量的增加，SA 含量逐漸增加；不同用量海藻渣處理的葉片JA和IAA 含量均顯著高于CK，且隨著海藻渣用量的增加，均表現出先增加后降低的趨勢。不同用量海藻渣處理的葉片ABA 含量均顯著低于CK，且隨著海藻渣用量的增加，ABA 含量表現出逐漸降低的趨勢。表明施用海藻渣可以提高西瓜幼苗葉片部分生長類激素含量，且以施用4%海藻渣的效果最好。

表5 不同用量海藻渣對西瓜幼苗葉片激素含量的影響

3 討論與結論

國內外已有較多關于海藻渣綜合利用的研究[16-17]，但是利用海藻渣防治作物病害的研究較少。郭曉冬等[18]研究指出，海藻提取物可以對番茄花葉病毒起到很好的鈍化效果，可以有效預防花葉病毒的侵染。筆者的研究結果表明，與CK 相比，施用海藻渣處理均可以顯著降低西瓜枯萎病的病情指數，提高西瓜枯萎病的防治效果，且以施用4%海藻渣處理效果最佳，病情指數低至21.42，防治效果高達73.36%。分析原因可能是海藻渣中含有大量的蛋白質、甘露醇、海藻酸、氨基酸、果膠和礦質元素等營養成分，可促進植株生長發育，從而一定程度上提高了抗病性；此外，海藻渣施入土壤后可以改善土壤微生物群落結構，降低真菌數量，從而抑制土傳病害的發生[19]。

李松偉等[20]研究表明，配施海藻肥可以提高煙葉的凈光合速率、氣孔導度、蒸騰速率，增強煙葉光合作用的效果明顯。馮敬濤等[21]研究指出，噴施海藻提取物可以提高蘋果葉片的凈光合速率、氣孔導度、胞間CO2濃度和蒸騰速率，增加葉綠素a 含量，且較噴施水楊酸和脫落酸處理的效果更具優勢。筆者的研究結果表明，施用海藻渣可以顯著提高西瓜葉片凈光合速率、氣孔導度、胞間CO2濃度和蒸騰速率，顯著增加葉綠素含量，這與上述研究結果相一致。

沈虹等[22]研究指出，基質中配施海藻渣可顯著提高菠菜的根鮮質量和根干質量。郝大志等[9]研究表明，海藻渣與芽孢桿菌菌劑復配效果顯著優于單獨使用芽孢桿菌菌劑，可顯著提高黃瓜幼苗的葉面積、根長、全株鮮質量。筆者的研究結果表明，與CK 相比，施用海藻渣的處理均可以顯著增加西瓜幼苗的株高、莖粗、根長、鮮質量和干質量，且施用4%海藻渣處理的以上指標值均最大。這是由于海藻渣中含有大量營養成分，可以增加土壤養分含量，直接促進西瓜植株生長；另一方面，施入海藻渣增加了西瓜葉片的葉綠素含量，增強了西瓜的光合能力，促進光合產物生成，光合產物增加可以進一步促進葉片生長；此外，海藻渣中含有植物內源激素，可以對西瓜根系生長產生積極的刺激作用，促進根系的生長發育，而良好的根系可以增強吸收養分和水分的能力，從而有利于植株地上部生長。

植物在受到病原菌侵染時，體內的抗性氧化酶防御體系會自動啟動，抗性氧化酶可以降低由病原菌侵染而導致寄主積累的過量的活性氧，以降低病原菌侵染產生的逆境脅迫。在該防御體系中，SOD、POD、CAT 主要作用是清除活性氧，PAL 主要作用是產生抗病性物質[23]。吳媛媛等[24]研究表明，灰霉菌侵染后藍莓體內的ROS 迅速積累，SOD、CAT、APX、GR 相互協調，清除過量的ROS。楊德翠[25]研究指出，牡丹對紅斑病抗性的強弱可以用SOD、POD、CAT 和PPO 活性的變化來進行衡量。LI 等[26]研究指出，經過芽孢桿菌處理后，番茄體內的POD、PPO 活性顯著提高，明顯增強了對青枯病病原菌的防效。筆者的研究結果表明，施用海藻渣可以顯著提高西瓜幼苗葉片的SOD、POD、CAT、PAL 活性，且以施用4%海藻渣的效果最明顯。施用海藻渣可以提高西瓜幼苗葉片的抗氧化酶活性，增強對枯萎病的抗性。

植物內源激素可以獨自或相互協調地參與植物生長發育的調控，對植物的生長發育具有重要的調節作用。Shukla 等[27]研究指出，海藻提取物中的某些成分可以激活病原體中有關分子模式，并啟動或誘導系統發生抗性反應，因此海藻提取物可以作為一種生物刺激素應用于農業。姚全勝等[28]研究指出，接種細菌性角斑病病菌后，杧果葉片的內源激素含量發生明顯變化，ABA 和GA 含量急速下降。何紅等[29]研究表明，辣椒內生菌BS-2 菌株通過提高白菜葉片中SA、JA、IAA 含量，降低ABA 含量，從而對白菜炭疽病起到較好的防治效果。筆者的研究結果表明，施用海藻渣可以提高西瓜幼苗葉片SA、JA、IAA 含量，并降低ABA 含量，且以施用4%海藻渣的效果最好。施用海藻渣有利于提高西瓜幼苗葉片生長類激素含量，促進西瓜幼苗的生長。

綜上所述，海藻渣對西瓜枯萎病具有良好的防治效果，可以提高西瓜光合作用能力，促進西瓜幼苗的生長，提高西瓜幼苗葉片的抗氧化酶活性以及增加生長類激素含量，且以施用4%海藻渣的效果最好。