千慧敏，許 儀，裴劍鋒，薛立新，劉歡歡，李 銘，周 揚(yáng)，蔣士君*

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)，河南 鄭州 450002； 2.河南省煙草公司 濟(jì)源市公司，河南 濟(jì)源 454650)

增施炭肥對白菜制種田接茬煙草土傳病害的防治效果及作用機(jī)制分析

千慧敏1，許 儀2，裴劍鋒1，薛立新2，劉歡歡1，李 銘1，周 揚(yáng)1，蔣士君1*

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)，河南 鄭州 450002； 2.河南省煙草公司 濟(jì)源市公司，河南 濟(jì)源 454650)

前期調(diào)查發(fā)現(xiàn)，濟(jì)源白菜制種接茬煙田的土壤健康狀況較差，接茬種植的煙株發(fā)育差且根莖病害較重。為了探索對接茬煙草土壤健康的修復(fù)技術(shù)，通過田間小區(qū)試驗(yàn)分析了施用生態(tài)炭肥對白菜制種田接茬煙草土傳病害的防治效果及其作用機(jī)制。結(jié)果表明，施用生態(tài)炭肥能極顯著降低煙草根結(jié)線蟲病、黑脛病和根黑腐病的發(fā)病率和病情指數(shù)(P<0.01)。其中，液體生態(tài)炭肥(M-20,300 kg/hm2)對3種病害的防效達(dá)到74.23%～78.26%；固態(tài)生態(tài)炭肥(EC-40,300 kg/hm2)與液態(tài)生態(tài)炭肥(M-20,300 kg/hm2)混用對3種病害的防效達(dá)到77.32%～86.36%。2個(gè)生態(tài)炭肥處理均能提高煙株的株高、有效葉數(shù)、最大葉葉面積，且固液混用的促進(jìn)效果優(yōu)于液體生態(tài)炭肥。土樣微生態(tài)學(xué)分析表明，生態(tài)炭肥處理能有效提高團(tuán)棵期和成熟期土壤有機(jī)質(zhì)含量，細(xì)菌數(shù)量，土壤蔗糖酶、淀粉酶及纖維素酶活性。總之，對白菜制種田接茬煙草增施生態(tài)炭肥，能夠快速修復(fù)土壤健康、改善植物發(fā)育、有效防控土傳病害，是一項(xiàng)具有較大應(yīng)用潛力的實(shí)用技術(shù)。

生態(tài)炭肥； 白菜制種田； 煙草； 土傳病害； 防治效果

煙草黑脛病、根結(jié)線蟲病、根黑腐病均是制約煙草生產(chǎn)的重要土傳病害。土傳病害的發(fā)生與病原物的傳播特性、氣候條件、連作栽培及品種的抗性等多種因素密切相關(guān)。近年來因煙草連作、肥料和農(nóng)藥的大量使用，煙田土壤健康持續(xù)惡化，根莖病害在局部煙區(qū)發(fā)生嚴(yán)重[1-3]。目前生產(chǎn)上對煙草土傳病害的防治以化學(xué)防治為主，但對環(huán)境的副作用大，且易導(dǎo)致抗藥性[4]，因此，綠色安全的生物防治和生態(tài)防治是未來的發(fā)展方向[5]。

生物質(zhì)炭具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、比表面積大、孔隙豐富、C/N高、吸附性強(qiáng)等特點(diǎn)[6]，施入土壤后可以改善土壤理化性質(zhì)、提高土壤有機(jī)質(zhì)含量等。木醋液作為一種液態(tài)生態(tài)炭肥，因含有多種有機(jī)營養(yǎng)及微量元素，具有促進(jìn)植物生長、提高作物產(chǎn)量[7-8]、增加微生物數(shù)量[9-10]、修復(fù)土壤等作用。董娟等[11]、胡春花等[12]研究發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)炭和木醋液處理可以改善植物的生長發(fā)育。李維蛟等[13]研究表明，木醋液和木醋液配劑對石榴根結(jié)線蟲病有較好的防治效果。增施生態(tài)炭肥能快速修復(fù)土壤健康，并對煙草青枯病[14]和小麥根腐病[15]有顯著的防效。

河南省濟(jì)源山地?zé)焻^(qū)因環(huán)境條件特殊、耕地資源制約，煙草連作、白菜制種田接茬種植煙草比較普遍。筆者前期調(diào)查發(fā)現(xiàn)，濟(jì)源白菜制種田接茬煙草的土壤處于亞健康狀態(tài)，煙株發(fā)育較差、根莖病害相對嚴(yán)重，然而目前國內(nèi)尚無關(guān)于白菜制種田接茬煙草土壤改良技術(shù)的報(bào)道。因此，通過田間試驗(yàn)，探索增施生物質(zhì)炭能否提高白菜制種田接茬煙草的抗土傳病害能力，并分析其對土壤健康的修復(fù)機(jī)制，為研發(fā)針對性的防治技術(shù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試煙草品種為中煙100，供試固態(tài)生態(tài)炭肥(型號EC-40)和液態(tài)生態(tài)炭肥(型號M-20)均由河南益禾利科農(nóng)業(yè)科技有限公司提供。

試驗(yàn)于2014年在河南省濟(jì)源市王屋鄉(xiāng)茶房村煙田(連續(xù)白菜制種田接茬種植煙草3 a)進(jìn)行，6月初移栽煙苗。共設(shè)置3個(gè)處理，處理A：液態(tài)生態(tài)炭肥M-20 300 kg/hm2，移栽時(shí)對水稀釋100倍，隨定根水一次性澆窩；處理B：固態(tài)生態(tài)炭肥EC-40 300 kg/hm2，移栽時(shí)穴施，另取M-20 300 kg/hm2，移栽時(shí)對水稀釋100倍，隨定根水一次性澆窩；常規(guī)對照(CK)：不使用生態(tài)炭肥。4次重復(fù)，共12個(gè)小區(qū)，每小區(qū)0.03 hm2，隨機(jī)區(qū)組排列。各處理其他農(nóng)事操作按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)要求進(jìn)行。

1.2 煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查

于成熟期采用5點(diǎn)取樣法，每點(diǎn)調(diào)查10株，測量煙草的株高、有效葉數(shù)和最大葉的長與寬[16]。

1.3 根莖病害調(diào)查

煙草根莖病害分級參照國家標(biāo)準(zhǔn)[17]進(jìn)行。調(diào)查統(tǒng)計(jì)煙草根結(jié)線蟲病、黑脛病和根黑腐病的發(fā)病率及病情指數(shù)，并計(jì)算防效。計(jì)算公式如下：

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

病情指數(shù)=Σ(各級發(fā)病株數(shù)×各級代表值)/(調(diào)查總株數(shù)×最高級別代表值)×100

相對防效=(對照病情指數(shù)-處理病情指數(shù))/對照病情指數(shù)×100%。

1.4 土壤健康狀況分析

分別于團(tuán)棵期和成熟期以5點(diǎn)取樣法采集土樣，自然風(fēng)干、研碎、過篩后備用。土壤有機(jī)質(zhì)測定采用重鉻酸鉀法[18]，土壤可培養(yǎng)細(xì)菌測定采用TSA固體培養(yǎng)基-稀釋平板法[19]，土壤蔗糖酶、淀粉酶、纖維素酶活性的測定采用3,5-二硝基水楊酸比色法[20]。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2007和SPSS 17.0軟件進(jìn)行處理，用Duncan氏新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生態(tài)炭肥處理對煙草主要根莖病害的影響

由表1可知，煙田施用生態(tài)炭肥能有效降低煙草根結(jié)線蟲病、黑脛病和根黑腐病的發(fā)病率和病情指數(shù)，防效顯著。統(tǒng)計(jì)分析表明，2個(gè)生態(tài)炭肥處理3種病害的發(fā)病率和病情指數(shù)與對照差異都達(dá)到了極顯著水平(P<0.01)，處理A和處理B防效無顯著差異(P>0.05)。處理A對這3種病害的防效均達(dá)到了74.23%以上，其中對煙草根結(jié)線蟲病的防效最高，為78.26%；處理B對這3種病害的防效則達(dá)到了77.32%以上，對煙草根黑腐病的防效最高，為86.36%，其次是煙草根結(jié)線蟲病，防效為84.06%。

表1 不同生態(tài)炭肥處理對煙草根莖病害的防治效果

注:同一指標(biāo)不同處理標(biāo)注不同小、大寫字母分別表示差異達(dá)到0.05、0.01顯著水平，下同。

2.2 不同生態(tài)炭肥處理對煙草農(nóng)藝性狀的影響

由表2可知，生態(tài)炭肥處理煙草的株高、有效葉數(shù)、最大葉葉長、葉寬和葉面積均大于常規(guī)對照，且處理B對煙株農(nóng)藝性狀的促進(jìn)效果優(yōu)于處理A。相較于對照，處理A煙株的株高、有效葉數(shù)、最大葉葉長、葉寬、葉面積分別提高了9.50 cm、1.84片/株、1.45 cm、4.78 cm、255.11 cm2，處理B分別提高了7.95 cm、2.49片/株、3.98 cm、8.88 cm、516.21 cm2，統(tǒng)計(jì)分析表明，2個(gè)處理的株高、葉片數(shù)、最大葉葉面積與對照間都有顯著性差異(P<0.05)。

表2 不同生態(tài)炭肥處理對煙草農(nóng)藝性狀的影響

2.3 不同生態(tài)炭肥處理煙田土壤健康狀況分析

2.3.1 不同處理對煙田土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響 圖1表明，煙田增施生態(tài)炭肥能提高土壤有機(jī)質(zhì)含量。與對照相比，團(tuán)棵期，處理A和處理B的土壤有機(jī)質(zhì)含量分別提高了37.02%、32.54%，成熟期分別提高了13.20%、71.60%，統(tǒng)計(jì)分析表明，2個(gè)處理相較于對照在團(tuán)棵期均差異顯著(P<0.05)，在成熟期僅處理B差異達(dá)到了極顯著水平(P<0.01)。

同一時(shí)間不同處理標(biāo)注不同小、大寫字母分別表示差異

2.3.2 不同處理對煙田土壤細(xì)菌數(shù)量的影響 圖2表明，煙田中增施生態(tài)炭肥能提高土壤細(xì)菌數(shù)量，且處理B提升效果優(yōu)于處理A。與對照相比，團(tuán)棵期，處理A和處理B的土壤細(xì)菌數(shù)量分別提高13.68%、68.13%，成熟期分別提高了13.65%、27.02%，且處理B相較于對照在團(tuán)棵期和成熟期差異都達(dá)到了極顯著水平(P<0.01)。

圖2 不同生態(tài)炭肥處理對土壤細(xì)菌數(shù)量的影響

2.3.3 不同處理對煙田土壤酶活性的影響 圖3—5表明，處理A和處理B各時(shí)期均能提高土壤蔗糖酶、淀粉酶和纖維素酶活性，其中對蔗糖酶和淀粉酶活性提高效果優(yōu)于纖維素酶。與對照相比，團(tuán)棵期，處理A僅蔗糖酶活性有顯著性差異(P<0.05)，處理B蔗糖酶和淀粉酶活性差異都達(dá)到極顯著水平(P<0.01)；成熟期，處理A和處理B淀粉酶活性均有極顯著差異(P<0.01)，處理B纖維素酶活性差異達(dá)到了顯著水平(P<0.05)。

圖3 不同生態(tài)炭肥處理對土壤蔗糖酶活性的影響

圖4 不同生態(tài)炭肥處理對土壤淀粉酶活性的影響

圖5 不同生態(tài)炭肥處理對土壤纖維素酶活性的影響

3 結(jié)論與討論

本研究表明，增施生態(tài)炭肥能有效防治白菜制種田接茬煙草的根結(jié)線蟲病、黑脛病和根黑腐病，顯著改善煙株的主要農(nóng)藝性狀，促進(jìn)煙株生長發(fā)育。其作用機(jī)制包括有效提高煙田土壤有機(jī)質(zhì)含量，增加土壤細(xì)菌數(shù)量，提高土壤淀粉酶、蔗糖酶及纖維素酶活性等。在上述與土壤健康相關(guān)的重要指標(biāo)中，土壤微生物多樣性對土壤質(zhì)量最為敏感[21]，土壤酶是土壤生物學(xué)活性的重要組成部分，是土壤微生物活性的綜合表現(xiàn)，其活性在一定程度上反映土壤肥力、物質(zhì)轉(zhuǎn)化、環(huán)境變化和土壤各種生物化學(xué)過程的動向和強(qiáng)度[22]。因此，對白菜制種接茬煙田增施生態(tài)炭肥能有效改善土壤亞健康狀態(tài)，使之有利于促進(jìn)煙草的健康發(fā)育，值得進(jìn)一步示范推廣。

試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，白菜制種田接茬煙草團(tuán)棵期的土壤有機(jī)質(zhì)含量、蔗糖酶和纖維素酶活性均高于成熟期，這可能與前茬白菜的根系分泌物殘存以及根際微生物殘存有關(guān)，盡管這些來自前作的有機(jī)營養(yǎng)和微生物在一定程度上有利于土壤健康的恢復(fù)，但它們?nèi)菀妆挥晁苋?，因而不能滿足煙草全生育期健康發(fā)育的需求。

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Control Effect of Biochar-based Fertilizer on Chinese Cabbage Follow-up Tobacco Soil-borne Diseases and Its Mechanism

QIAN Huimin1，XU Yi2，PEI Jianfeng1，XUE Lixin2，LIU Huanhuan1，LI Ming1，ZHOU Yang1，JIANG Shijun1*

(1.Agricultural University of Henan,Zhengzhou 450002,China; 2.Henan Jiyuan Tobacco Companies,Jiyuan 454650,China)

The previous investigations found that the Chinese cabbage follow-up tobacco soil was poor,resulting in worse botany characters and more serious root diseases.In order to explore method for follow-up tobacco soil health remediation,the field trial was carried out to assess the control effect of biochar-based fertilizers on soil-borne diseases of follow-up tobacco and to analyze its mechanism.The result showed that application of biochar could significantly decrease the incidence and disease indexes of tobacco root-knot nematode,black shank and black root rot(P<0.01).The relative control effect on the three diseases of the liquid biochar(M-20,300 kg/ha) was 74.23%—78.26%,and that of the mixture of solid biochar(EC-40，300 kg/ha)with liquid biochar(M-20,300 kg/ha) was 77.32%—86.36%.Both of the two biochar-based fertilizer treatments could improve the plant height,number of productive leaves,and the biggest leaf area.Meanwhile,the mixture was better than the liquid biochar.Microecological analysis of the soil samples indicated that the biochar could effectively increase bacterial number,organic matter content,activities of soil invertase,amylase and cellulase.In general,application of biochar on Chinese cabbage follow-up tobacco could quickly remediate soil health,improve plant development and effectively control tobacco soil-borne diseases,which is a practical method with great potential.

biochar; Chinese cabbage seed field; tobacco; soil-borne diseases; control effect

2016-04-26

河南省煙草公司科技項(xiàng)目(HYKJ201312)

千慧敏(1990-)，女，河南焦作人，在讀碩士研究生，研究方向：煙草分子植物病理學(xué)。 E-mail：qianhuimin90@sina.com

*通訊作者：蔣士君(1964-)，男，河南鄭州人，副教授，主要從事煙草病理學(xué)研究。

S435.72

A

1004-3268(2016)10-0076-04