生物土壤添加剂对黄瓜根系分泌物的影响

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黄瓜是容易发生连作障碍的蔬菜种类之一。根系分泌物的毒害作用是引起连作障碍的原因之一[1],因此,在生长过程中减少或改变根系分泌物的产生,将有助于缓解连作障碍导致的土传病害。利用菇渣培养的拮抗木霉制剂与腐熟的合成有机物一起合成生物土壤添加剂,可以从改良土壤、促进养分吸收、抑制土传病害、分解或转化自毒物质、诱导抗性物质等方面,减缓连作障碍的发生。许多研究表明,根系分泌物与土传病害的发生有关[2-5],本试验研究了生物土壤添加剂应用后根系分泌物的变化情况,为合理利用生物土壤添加剂防病提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 材 料

供试黄瓜品种:津研4号,市售。

病原菌:尖孢镰刀菌( Fusarium oxysporum f. sp.Cucumerinum )由天津市植物保护研究所蔬菜病害室分离保存。

1.2 方 法

1.2.1 黄瓜根系分泌物的收集 采用穴盘播种,每穴1粒,种子用无菌水冲洗3 次,然后在55 ℃的温水中搅拌至恒温浸种10 h ,在25 ℃恒温箱内催芽,待胚根长约0. 5 cm 时,分别播种于盛有灭菌蛭石、泥炭土及生物土壤添加剂混合的50 孔穴盘中。待所有试验用苗第2 片真叶展开时,洗净根部,冲洗后,移至灭菌穴盘内,放入含有5 L 蒸馏水的培养槽中通气培养2 d 后收集培养液,将收集的培养液用布氏漏斗粗过滤3 遍,再用0.45 μm膜过滤后,取收集液200 mL,将滤液冷藏备用。

1.2.2 种子发芽试验 将饱满的黄瓜种子浸渍在根系分泌物中8 h,取出后每皿放20粒,用浸液将滤纸浸润,置于皿底,重复3次,以灭菌水处理为对照,室温下培养72 h调查种子发芽数,计算发芽率,以及测量发芽种子的下胚轴长度。

1.2.3 培养基的制备 将收集的根系分泌物与融化后冷却至50 ℃左右的PDA培养基按1∶9混匀,制成平板。试验处理为:A,菇渣浸提液;B,菇渣浸提液+根系分泌物;C,木屑;D,木屑+根系分泌物;E,生物土壤添加剂浸提液;F,生物土壤添加剂浸提液+根系分泌物; G,灭菌水;H,根系分泌物。每处理重复3次,平皿中央接入活化培养的黄瓜枯萎病镰刀菌5 mm菌片,置于25 ℃恒温培养箱内培养4 d 后调查菌落半径增加值,计算不同处理的抑菌率。

1.2.4 根系分泌物对黄瓜主要土传病菌的影响 培养基制备及调查同1.2.3。试验处理为: 生物土壤添加剂根系分泌物,对照为无菌水。每处理重复3次,平皿中央分别接入活化培养的黄瓜枯萎病镰刀菌、立枯丝核菌、腐霉菌及核盘菌,菌片直径5 mm,置于25 ℃恒温培养箱内培养48 h后调查菌落半径增加值,计算不同处理的抑菌率。

2 结果与分析

2.1 生物土壤添加剂处理的根系分泌物对种子发芽的影响

图1表明,生物土壤添加剂处理根系分泌物较对照田园土的根系分泌物种子发芽率提高5.33%,较枯萎病菌处理提高27.42%,略低于清水对照处理。生物土壤添加剂浸提液的处理具有明显促进种子萌发作用。图2显示根系分泌物对黄瓜种子生长势的影响,具体表现为对下胚轴生长的影响,生物土壤添加剂浸提液具有同样的促进下胚轴伸长作用,生物土壤添加剂根系分泌物对下胚轴伸长仅次于清水对照处理,显着好于常规根系分泌物及枯萎病菌处理。由此可见,生物土壤添加剂能够消解根系分泌物的抑制作用。

2.2 根系分泌物对黄瓜枯萎病菌的影响

室内抑菌作用表明,生物土壤添加剂浸提液对枯萎病菌具有显着的抑制作用,与根系分泌物混合后的抑制率仍可达97.3%,根系分泌物对枯萎病菌无抑制作用。菇渣的提取液同样具有较强的抑菌作用,与根系分泌物混和,抑菌效果可达89%,木屑的提取液及木屑与根系分泌物混合物的抑菌效果均在85%以上。生物土壤添加剂及其组分处理的根系分泌物均对黄瓜枯萎病菌有很好的抑制作用。

2.3 根系分泌物对黄瓜立枯丝核菌、腐霉菌等土传病菌的影响

由图4可以看出,生物土壤添加剂处理后,黄瓜根系分泌物对立枯丝核菌抑制作用最明显,达50%以上,对黄瓜枯萎病和菌核病也有一些抑制作用,对腐霉菌的抑制作用较差。对照处理的根系分泌物对几种病原菌无抑制作用,对一些病原菌如枯萎病反而有促进作用。

3 讨 论

单一作物的连续种植,形成了特殊的土壤环境,作物根系分泌物和植株残茬腐解物给病原菌提供了丰富的营养和寄主,长期适宜的温度和环境,使病原菌具有良好的繁殖条件,从而使得病原菌数量不断增加,致使病害蔓延。利用工农业废弃物结合拮抗菌配制的生物土壤添加剂对黄瓜连作障碍具有明显的缓解作用。以适量生物土壤添加剂为基质收集的根系分泌物较常规根系分泌物对黄瓜种子发芽的影响小,对种子生长势的影响同样较小。生物土壤添加剂根系分泌物对黄瓜立枯病的抑菌作用较强,同时对枯萎病镰刀菌、菌核病等土传病菌也有抑制作用。生物土壤添加剂浸提液能明显促进种子萌发,促进种子下胚轴的伸长,对枯萎病菌有很强的抑制作用。研究表明,生物土壤添加剂能够消解根系分泌物的抑制作用,促进植株提早出苗及生长。

根系分泌物作为微生物的营养源,随着连作年限的增加,根系分泌物中的某些有毒物质提供了病原菌的营养,促进了病原菌的繁殖,减弱或消除了某些有益菌的拮抗作用,使有害菌增殖,结果表现为发病率高,土传病害严重。吴凤芝[6]认为,连作条件下黄瓜的根系分泌物可以有效促进黄瓜枯萎菌菌丝的生长,在作物连作条件下,根系分泌物的产生是根际环境的核心问题。邹丽芸[7]在研究西瓜自毒作用中发现,西瓜根系分泌物中大多数是酚类物质,是西瓜产生自毒作用的主要原因。黄奔立[8]报道了茄根系分泌物对大丽轮枝菌及菌核病菌的生长和孢子萌发有明显的促进作用,对灰葡萄孢的影响较小。田永强[9]研究发现,根系分泌物中的确有一种或几种物质能够对枯萎病菌起作用;不同抗性材料的根系分泌物对病原菌作出的反应不同, 抗病材料的反应强于感病材料;在菌丝体侵入到根的皮层细胞时, 抗病品种中出现的细胞增厚, 感染细胞溶解死亡的现象多于感病品种。韩雪[10]报道了黄瓜对枯萎病等土传病害的抗性与根系分泌物对病原菌的作用有密切关系。生物土壤添加剂将有益微生物菌株与发酵肥有机结合的一种土壤调理剂,从改善土壤养分,促进养分吸收,抑制土传病害分解或转化自毒物质,诱导抗性物质等方面,减缓连作障碍的发生。生物土壤添加剂对根系分泌物的作用可能有拮抗菌株的降解作用,也可能是生物土壤添加剂浸提液中的一些化合物对根系分泌物中某些成分起作用,还需进一步研究。

参考文献:

[1] 郝永娟,魏军,刘春艳,等.生物土壤添加剂减轻黄瓜连作障碍的微生物效应[J].华北农学报,2009(4):231-234.

[2] 郝永娟,王万立,刘春艳,等.设施蔬菜土传病害的综合调控及防治进展[J].天津农业科学,2006(1):31-34.

[3] 杨丽丽,郑伟.设施蔬菜栽培连作障碍分析及综合防治[J].山西农业科学,2012(8):815-818.

[4] 李勇,黄小芳,丁万隆.根系分泌物及其对植物根际土壤为生态环境的影响[J].华北农学报,2008(S1):182-186.

[5] 刘博,吴凤芝,包静.西瓜根系分泌物对西瓜种子萌发及幼苗根系活力的影响[J].北方园艺,2008(11):39-42.

[6] 吴凤芝,孟立君,文景芝.黄瓜根系分泌物对枯萎病菌菌丝生长的影响[J].中国蔬菜,2002(5):26-27.

[7] 邹丽芸,喻景权.西瓜植株水浸提物对西瓜种子萌发的影响[J].浙江农业科学,2004(4):181-182.

[8] 黄奔立,朱键鑫,许云东.茄根分泌物及其浸提液对3种土传病原菌的促进作用[J].江苏农业学报,2005,21(4):301-305.

[9] 田永强,张作刚,张正. 根系分泌物对西瓜枯萎病菌的影响[J].山西农业大学学报:自然科学版,2008,28(4):436-438.

[10] 韩雪,吴凤芝,潘凯.根系分泌物与土传病害关系之研究综述[J].中国农学通报,2006,22(2):316-318.