生物土壤添加剂减轻黄瓜连作障碍的机制初探?

生物土壤添加剂减轻黄瓜连作障碍的机制初探?

黄瓜连作障碍的主要症状为根系生长受到抑制，吸收养分能力减弱，枯萎病等土传病害严重发生。导致黄瓜连作障碍的原因主要是土壤养分供应失衡，土壤中病原微生物、根结线虫增多，根系残茬及病原微生物产生的有毒物质积累。尽管连作障碍产生的原因很多，但主要原因来自土壤，其中微生物种群结构失衡是导致作物减产、土壤质量下降的主要原因之一。将丛枝菌根真菌，作为缓解连作障碍的有益菌株，利用筛选的合成有机物或菇渣为营养，与培养好的拮抗木霉制剂一起合成生物土壤添加剂，结合太阳能消毒土壤，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。本研究组配制的生物土壤添加剂已在盆栽黄瓜和连作温室内应用，表现较好的抑菌防病作用。有必要对生物土壤添加剂克服黄瓜连作障碍的防病机制，特别是土壤微生物群落变化和诱导抗病性进行系统深入全面的研究。明确其促进植株生长，抑菌防病的机制，为合理利用生物土壤添加剂减轻连作障碍提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试生物土壤添加剂（Biologic soil amendment BSA）为天津市农业科学院植保所研制的一种由有机物、无机物及生防木霉菌和VA菌剂组成的混合物。生物土壤添加剂中含有机发酵肥60%以上，木霉菌剂的孢子数达106cfu/g，VA菌剂孢子20个/g，具有改良土壤，抑制病害的作用。木霉菌剂（Tr9801）为菇渣培养物含量为107cfu/g。黄瓜品种：津春2号，经25℃催芽露白后挑选发芽一致的种子播于营养钵内。供试土壤采自天津郊区北辰区日光温室，每年春秋两茬黄瓜，黄瓜枯萎病等土传病害严重发生的连作9年的重茬土。供试病原菌：黄瓜枯萎病菌（Fusarium oxysporum f.sp.cucumerinum），天津市农业科学院植保所病害研究室保存。将F.oxysporum用PDA液体培养基25℃ 培养1周后，血球计数板镜检，将孢子悬浮液调整为106cfu/ml，备用。

1.2 试验方法? 基金项目：天津市科技攻关培育项目（05YFGPNC02900）。

生物土壤添加剂分别按1%、3%、5%与土壤搅拌混匀，每营养钵装土400g，以不加添加物的连作土为空白对照。用枯萎病菌的孢子悬浮液浸泡已催芽的黄瓜种子30s，每钵3粒种子，每处理12盆，3次重复。播种后7天、14天、21天、28天调查黄瓜根际土壤微生物数量及区系。取根部样品，自来水强力冲洗后，用滤纸吸干，装入保鲜袋，放入-20℃低温冰箱中保存。

1.3 分析方法

土壤中微生物的分离采用土壤稀释分离法。土壤和根际真菌、放线菌、细菌分别以10-3， 10-5，10-7的稀释浓度，分别采用马丁氏培养基、改良高氏一号培养基和牛肉膏蛋白胨培养基进行分离。在26℃，28℃，30℃培养箱内培养6天、8天、10天，统计平板上的菌落数。对优势菌属进行鉴定并用平板对峙培养法测定对黄瓜枯萎病菌抑菌作用。

不同处理根系的酶活性测定，过氧化物酶POD活性的测定，采用愈创木酚法；多酚氧化酶PPO活性的测定，参照朱广廉的方法，采用邻苯二酚为底物，测定525 nm处的OD值，以每分钟OD值变化0.001为1个酶活单位U；根系脱氢酶采用TTC法。根系酚类物质含量的测定参照Folin 试剂比色法。

2 结果与分析

2.1 土壤微生物的活性变化

施用生物土壤添加剂后各种微生物数量明显上升，各处理间真菌数量变化不大，细菌数量明显增加。随施着用量增加，根际微生物总量呈上升趋势，细菌数量增多，放线菌的数量也呈上升状态。细菌和放线菌数量较对照增幅较大，真菌变化相对较小。

各处理土壤细菌的优势菌株主要为假单胞菌属和芽孢杆菌属的不同菌株。枯草芽孢杆菌、假单胞菌可以拮抗黄瓜尖镰孢菌（Fusarium oxysporum），可减少土壤中的病原菌。真菌主要为半知菌类，是土壤中常见的类群，不同处理产生的真菌类群主要为木霉菌，其次是青霉菌、毛霉属、根霉属、镰孢霉属及曲霉属，其他菌属所占比例较少。优势菌中的青霉、木霉和毛霉对黄瓜枯萎病菌有不同程度的抑菌作用。土壤放线菌主要为链霉菌，其中优势菌为黄孢类群、灰褐类群、白孢类群及粉孢类群，放线菌大多可以分泌抗生素抑制病原真菌，添加剂处理中黄孢类群、灰褐类群较对照增加，并且这两类菌株对黄瓜枯萎病镰刀菌有较强的抑制作用。

2.2 根系酶活性变化

在接种后第7天达到酶活性高峰，随着病原菌的侵染，POD酶活性下降，生物土壤添加剂的各处理显著高于对照。根系PPO活性随着添加剂施用量的增加呈现上升，在接菌后7天出现明显的酶活高峰，之后各处理逐渐下降，添加剂各处理的酶活性一直高于仅接枯萎病菌的对照。根系脱氢酶的活性随着施用量的增加其活性增强，随着病菌的侵入各处理的根系活力均有所下降。

植株根系防御酶系POD酶及PPO酶活性变化与生物土壤添加剂的抗病性有直接关系，即抗病性越强，其植株内这两种酶的活性越高。酶活性含量越高，变幅越小，其抗性越强。生物土壤添加剂的应用显著提高了根系脱氢酶的活性。增强了根主动吸收的能力，有利于植株的生长。

2.3 根系酚类物质含量的变化

在病原菌的侵入期至潜育期总酚含量逐渐下降，但施用添加剂处理其酚类含量始终高于对照，这可有效阻止病原菌的入侵，植株开始发病时，根系酚类物质含量显著增加。酚类化合物是由植物体内自身合成的一些具有抗菌作用的次生代谢物质。酚类物质在植株体内的含量会受到外源病菌的侵入而发生相应的变化。与启动自身防御体系有关，以此来抵抗病原菌的侵害。

生物土壤添加剂防病机制复杂，还有待进一步研究。既有土壤微生物的调节作用，又有添加物的诱导抗病性。生物土壤添加剂对连作障碍的防治作用可归为：①土壤中有益微生物对土传病原菌的拮抗作用增强。②土壤添加剂中含有丰富的营养物质及多种微量元素，可以补充作物生长的需要，促进根系的发育，增强植株的抗病性。③施用添加剂后，改善了土壤微生物的营养条件，提高了土壤微生物多样性，从生态水平上缓解了连作的发生。④生物土壤添加剂具有诱导抗病性，可以诱导植株体内与抗病有关的POD酶、PPO酶及根系脱氢酶的活性，提高植株体内抗病物质酚类化合物的含量。⑤生物土壤添加剂中的一些有机物对土传病原菌具有抑制作用。