对于枯萎病的致病机理，历来有不同的解释。其中，Melhus（1924）、Waggoner等（1954）提出堵塞说，认为棉株感病后导管被堵塞，水分不能向上移动之故。而Fahmy（1923）、Schaffnit等（1932）和Elpidina等（1935）认为，病菌对棉株产生有毒物质，并沿植株上行液流，流至各部，使原生膜透性、碳氮代谢、呼吸作用受损，各种酶系统均受影响，提出毒素说。Bishop（1983）研究发现，在适宜条件下接种枯萎菌孢子24～96h后就能发生侵染，孢子萌发后，菌丝体在根表大量生长，主要从根尖分生区和伸长区侵入，很少侵入根冠、根毛。在茎尖的成熟区以上，由于组织发育成熟，病菌难以通过内皮层而进入维管束内。病菌主要是在成熟区之前或在寄主伤根时进入维管束。黄建成（1990）从植物解剖学研究了枯萎病菌入侵途径、病菌与各器官结构的关系之后提出，菌丝的侵入主要在苗期感染下胚轴及其根系，亦可见于子叶，在根、茎中菌丝主要定殖于最初形成的次生木质部。枯萎病菌在棉苗不同生育阶段的侵入途径是不同的。无菌培养的结果，病菌可在棉株任何部位侵入，但主要在下胚轴部位，在温室培养的棉株，常在土面以下5～10mm的下胚轴，此部位因受土壤温湿度、苗株与土壤摩擦等因素的影响，容易受损，使菌丝较易在此部位侵入。下胚轴及根部的侵入。当菌丝接触下胚轴及其根系，常从破损的表皮细胞入侵滋生，并沿破损部位进入皮层，若菌丝比较多，也可从表皮细胞直接进入，表皮细胞无明显病变，菌丝进入皮层后，能在细胞内及细胞间生长，入侵的方法是径向的，菌丝常有粗、细的差异，粗的直径约为3.4μm，细的约为2.8μm，当菌丝进入中柱时，似乎不受内皮层的阻碍，若在下胚轴部位，菌丝沿着两个维管束之间的薄壁细胞到达髓部，然后向维管束的薄壁组织扩散，进入较大的孔纹及网纹导管，菌丝一旦进入维管组织的木质部，大体上就限制在较大的导管内，并向上扩展，以菌丝或分生孢子的形式，进入茎部。子叶部位的侵入。从接种病菌后的幼苗，菌丝入侵子叶，当初菌丝先在表皮上滋生，细胞变褐，部分溃烂，并扩展到邻近细胞，其后细胞胶状破毁，菌丝沿破壁毁处，深入叶肉，菌丝可从细胞间及细胞内穿过。受侵染的叶片厚度变薄，与正常叶比较，约减少102μm。根内的感染。从幼根的横切面看，菌丝可在表皮、皮层、维管组织中的薄壁组织中发现，并呈向心径向侵入，具有次生结构的根中，菌丝常限制在最初形成的次生木质部的导管中，它的纵向扩展则沿导管上升或下移，径向扩展是通过木质部射线细胞引伸。从老根的横切面看，木质部射线感病尤为严重，其壁黑褐色，离心引伸，放射状排列，壁加厚，有时具有菌丝。与射线邻近的薄壁细胞及导管，常先感病。从老根纵切面看，菌丝多集中在导管内，呈分枝状，引伸方向大致与导管主轴平行，菌丝可由一个导管经过纹孔进入另一导管，有时可看到分生孢子的存在，个别导管可看见胶状物和侵填体，呈黄褐色，有时附在导管内壁上，侵填体呈囊状，在一个导管中往往数量较多，个别有可能堵塞。茎内的感染。菌丝从根部侵入后，寄生在根部的导管及其邻近细胞内，随着导管向上输水，菌丝可向上、向下延伸，分生孢子也随水分上升而入侵茎、枝条、叶柄，并在这些部位的导管及其邻近细胞中萌发滋长。最初感染枯萎病的棉株，一般在茎秆外部形态上无特殊表现，稍后的生长，其节间比正常的缩短。从横断面可看到靠近髓部的木质部变黑褐色，若感染黄萎病，则可扩展到整个木质部，这是区别黄萎病及枯萎病的方法之一。在现蕾期前后，进行病株茎的解剖，其菌丝的定殖部位，与根基本相同，即定殖于最初形成的次生木质部中，并有大量的孢子及菌丝存在，有些孢子在导管及其邻近的细胞内萌发，初期即可见菌丝从一个细胞伸入另一细胞。菌丝是不断向邻近细胞入侵，木质部的射线细胞往往感病严重，并存有孢子，可能与其横向感染有关。叶的感染。棉花枯萎病在子叶期即表现病状，可分为黄色网纹型、紫红型、黄化型和急性青枯型，但以黄化型为基本性状，表现为叶子黄色兼有大块变色枯焦斑，最后叶子脱落。苗期从一些叶的横切片中，可看到一些菌丝在栅栏组织及海绵组织中滋长，可在细胞内或细胞间穿行，具有菌丝的细胞，叶绿体相对减少，壁加厚，表皮细胞也受损。后来在该部位呈黄色网纹状及大块枯焦斑。入秋后叶的横切面观察，叶柄的维管束可呈现黑色，细胞壁加厚，导管中可看见菌丝的存在，但不普遍，如具菌丝，多为扭曲或分枝状。当枯萎病菌侵入棉株体内后，因菌丝及孢子的大量繁殖而堵塞了棉株的导管；或者刺激邻近的薄壁细胞产生凝胶体和树胶等胶状物质或侵填体（tylose）而填塞导管；也可能是病菌入侵后，产生果胶酶，使棉株细胞中的胶状物质和细胞壁中的果胶物质被水解，引起组织解体而堵塞导管。导管被堵塞后，机械地阻碍了水分和养分在棉株体内的正常运输，加上地上部的蒸腾作用和呼吸作用旺盛，使水分失去平衡而导致棉株萎蔫。袁红旭等（2002）观察到接种枯萎病菌后棉苗病株茎内大小导管内有数目不等的菌丝体。少的每个导管内1～2根菌丝体，多的可充满整个导管。病菌菌丝多沿导管纵向生长，也能看到菌丝穿过导管壁横向生长进入薄壁细胞或其他导管，导管周围的薄壁细胞中同样存在菌丝，但韧皮部中未发现菌丝体。被侵染的导管数目依发病情况变化而变化，发病严重的感病品种显著高于抗病品种。受侵导管及周围薄壁细胞常发生褐变，这种现象在导管有大量菌丝时很常见，但也能观察到变褐的维管束中并没有菌丝的现象。在病害发展的早期没有明显的褐变现象，只有在病害进一步发展、植株有明显的症状出现时，褐变才大量出现。引起褐变的物质不仅横向扩展而且可随导管汁液纵向扩展。发病棉苗茎部产生填充物充塞导管，这种现象所有品种都存在，未接种的对照中没有观察到填充物。填充物有两种类型：一种为球状物；另一种为胶状物，用酸性品红染色时胶状物为橘红色，球状物为鲜红色；用番红染色时胶状物为鲜红色，而球状物为淡红色；用苏丹Ⅲ染色胶状物为橘红色，球状物无色；用10%三氯化铁染色，两种侵填物均不显色。由此可见，两种侵填物成分不同，但都不是单宁类物质，胶状物可能是脂类。此外，病菌粗毒素诱导的棉苗维管束褐变和导管堵塞现象与发病植株维管束的变化情况基本相同。堵塞导管的填充物也有两种类型：球状和胶状。两种填充物对染料的颜色反应与发病植株中的两种填充物相同。毒素处理后，处理根苗叶柄也存在维管束褐变和导管堵塞反应，而且发生较茎部为早。但试验观测到病株内由菌丝及填充物堵塞的导管仅是一小部分，即使是发病严重的植株被堵塞的导管也只是总导管的1/10。黄建成（1990）的研究结果指出，在现蕾前期调查统计感枯萎病植株维管束的1879个导管中，含菌丝有104个，在此范围内，其他细胞具菌丝可达40个，但有些材料的其他细胞，不含菌丝，具有感病性状。感病的导管和其他细胞的壁均变黑、加厚，其厚度为5.67～8.5μm，而正常壁的厚度为3.4～5.6μm，仅增厚约在3.5μm；具侵填体的导管数占总导管数的0.68%，其比例较小，在未观察的材料略有增加，但增幅不大。这说明单纯的导管堵塞论并不能完全解释病株萎蔫过程。早在1954年，Waggoner的研究报告指出，木质部导管堵塞可以引起水分运输障碍，但并不能完全切断水分流动，使棉株对水分输导功能全部丧失。Talboys（1964）指出，正常的木质部导管的潜在输水能力已远远超过棉株的总需水量，如果把茎部维管柱切去1/2，植株并不萎蔫。尽管如此，导管的堵塞总要在一定程度上影响到水分的输导。不少病原菌能产生可以扩散和转移的、对植物有毒的活性化合物，而导致对某些植物的病害。不少学者认为，棉花枯萎病菌入侵棉株后，引起导管的阻塞，只是导致棉株萎蔫的部分原因。更重要的是棉株体内产生某些有毒物质，使寄主细胞中毒死亡。病原菌对寄主产生有毒物质，早在19世纪末便有人提出。其后，进行了广泛的研究，并取得了较大的进展。在棉花方面，Brand早在1919便指出，棉株枯萎性状的发生，除导管堵塞外，还可能由于植物组织中毒。据国内外报道，当枯萎病菌侵染棉株后，分泌出对寄主有毒的物质，主要有类萜、酚类、糖甙及其衍生物。有的病原菌能分泌出多种的多糖水解酶，不仅可使寄主细胞壁降解，细胞分离，菌丝得以乘机而入；而且使寄主根部受伤，吸水力下降。有的病原菌可分泌出两种水解酶——蛋白酶和酯酶，它们可分解寄主细胞的膜蛋白和膜脂类物质，使细胞膜透性增大，散失水分加快，而引起萎蔫。棉花枯萎病菌的致病毒素是由枯萎病菌产生的镰孢菌酸（Fusaric acid，FA），又称萎蔫酸。它是一种非特异性的活体毒素（Vivotoxin），其学名为5-丁基吡啶-2羧酸（5-N-butylpiocolinic acid）（Keen，1972）。由于它的毒害作用，使寄主的保卫系统受到破坏，因而感病棉株的叶片出现网纹、皱缩或枯死；细胞原生质对水分的溶透性以及整个棉株的水分平衡受到破坏；多酚氧化物被抑制，从而产生明显的病理变化。Ganmann（1958）认为，萎蔫素一方面降低了细胞的保水能力，造成棉株失水；另一方面也破坏了原生质膜的渗透性，损坏了植株细胞膜的功能。仇元等（1963）发现，用枯萎病菌的培养滤液处理棉苗可以导致萎蔫。张献龙等（1993）将鄂棉14品种的3～4叶期切根苗插入盛有不同培养天数获得的毒素液中，以水和理查液处理为对照；进行室内观察。3天后，仅培养30天及40天获得的毒素液使幼苗萎蔫，其他处理（10天、15天、20天、25天）轻度萎蔫，培养5天的病菌产生的毒素液及两对照处理下的幼苗无萎蔫迹象。5天后，各毒素处理均使幼苗完全干枯，仅理查液和水处理下的幼苗叶片仍保持正常，这说明，毒素液确对幼苗有严重致萎作用，且随着病菌培养天数增加，其滤液的毒性增强。吴小月等（1993）也有类似的报道。他们用不同浓度枯萎病菌毒素提取液浸苗，稀释到1/4浓度的提取液对不同抗病品种致萎作用差异最明显。在这一浓度下，浸苗当天各品种均未出现萎蔫现象；第二天感病品种徐州1818开始出现轻度萎蔫；第三天感病品种萎蔫率达到最大，为94.4%，而3个抗病品种萎蔫率均只有5.6%；第四、第五天不同抗病品种间萎蔫率仍差异显著；第六天3个感病品种全部萎蔫，而抗病品种最大萎蔫率仅38.9%。由此可见，棉花品种的抗病力不同，棉苗对病菌毒素提取液的萎蔫反应也不一样。王贺祥等（1988）的研究发现，陆地棉不同品种对FA的抗性与它们在生产中表现出的对枯萎病的抗性相一致，证明FA是枯萎菌导致棉花萎蔫的重要致病因子。李成葆等（1990）用不同浓度的单一镰孢菌酸纯品处理具有不同抗性的棉花品种的种子后发现，感病品种鄂荆92和冀棉11号对镰孢菌酸很敏感，棉籽的萌发率、百苗鲜重都降低，棉苗萎蔫率、电导率增加，气孔阻力增高，蒸腾速率下降。而感病品种中棉12号和中5173对镰孢菌酸的敏感性差。所以，他们认为，当棉株根系吸收的镰孢菌酸运输到叶片后，具有半透性的原生质膜被破坏，叶片蒸腾所失水分大于根系所吸收的水分，破坏了体内的水分平衡，而导致棉株萎蔫。品种对FA的抗性与它在田间抗病性的表现呈正相关。易海艳等（2011）采用不同浓度的枯萎病原菌培养滤液对幼苗进行1h浸泡培养，结果表明，无论是新陆早16号不同抗感品系或新海21号不同抗感品系，病原菌培养滤液浓度不同、处理后时间不同，其病指均不同；随着处理后时间的延长和处理浓度的增加，病指大都呈增加趋势。而且在同一浓度下同一品种的抗感品系病指也存在较大的差异，均表现为在同一浓度下，其抗病转化品系的病指比原感病品种明显降低，且在100%浓度下棉花的抗感品种都呈现严重的萎蔫症状，而对照在观察期内始终不表现任何症状（表3-1）。品系镰刀菌酸培养滤液（%）处理后36h处理后72h处理后108h发病率（%）病指发病率（%）病指发病率（%）病指抗感抗感抗感抗感抗感抗感新陆早16号2531.641.77.914.610.525.02.610.410.533.36.618.85081.8100.031.845.891.7100.061.768.6100.0100.065.979.6100100.0100.039.670.8100.0100.072.975.0100.0100.095.8100.00（ck）0.00.00.00.00.00.00.00.00.00.00.00.0新海21号258.333.32.116.78.348.32.125.016.751.74.225.05081.890.022.737.5100.0100.047.760.0100.0100.047.779.6100.075.0100.027.152.1100.0100.070.875.0100.0100.091.7100.00（ck）0.00.00.00.00.00.00.00.00.00.00.00.0表3-1 病原菌培养滤液对新陆早16号和新海21号不同抗感品系的致萎作用镰孢菌酸除可增加植物细胞电解质的渗漏、改变细胞壁的透性外，还能和铁、铜、锰等金属离子螯合，造成植物对可被利用元素的缺乏（Wood，1972；Wilson等，1978；Barna等，1983）。也有的研究表明，镰孢菌酸还能降低光合作用效率，抑制琥珀酸氧化酶及线粒体中细胞色素氧化酶，破坏植物体中的碳、氮代谢等。所以，不少学者认为，枯萎病菌产生的镰孢菌酸的数量和致病力的强弱呈正相关。Chakrabarti（1979）用一个致病力强的菌株和一个致病力中等的菌株进行比较时发现，致病力强的菌株所产生的镰孢菌酸比致病力中等的菌株所产生的镰孢菌酸多2倍。当然，也有学者认为，病原菌致病力的强弱与各菌种产生的镰孢菌酸的数量没有直接关系。王贺祥（1984）用来自全国各地主产棉区的30个枯萎镰孢菌株分析指出，各菌株所产生的镰孢菌酸的数量，没有规律性；各生理型与镰孢菌酸的产量间也无相关性。枯萎病菌分泌的酶类是否参与萎蔫病害的致病过程，多年来一直存在争论。Kumar等（1979）对棉花枯萎病菌在体外及接种后棉花植株中各种果胶酶的变化做了研究发现，病菌毒力与所产生的endo-PG（内切多聚半乳糖醛酸酶）量有相关性，无毒力菌株体外培养时和未接种的健康棉花植株内都不含有endo-PG。Suresh等（1984）从棉花枯萎菌中提纯endo-PG，发现cndo-PG有3种同工酶，这3种同工酶之间在等电点和分子量上有差异，且3种同工酶之间诱导萎蔫的能力不同，共同作用可以造成100%萎蔫，及下胚轴壁的黑褐化。Endo-PG参与致萎的一些机理已有一些研究，Cooper等（1980）认为，病菌侵染时分泌的endo-PG降解寄主细胞壁并从纹孔膜处产生果胶胶体，这些胶体物堵塞了受侵染的木质部导管，使水分的上升运动受阻，从而使植株发生萎蔫。为进一步肯定或否定endo-PG对棉花枯萎致病的作用，郜会荣（1990）利用紫外诱变方法获得了枯萎病的内切多聚半乳糖醛酸酶（Endo-PG）的缺失突变株（PGmⅠ为endo-PG完全缺陷菌株，而PGmⅡ菌株还有微量的endo-PG产生，但它们和母菌株相比差别是十分显著的），用突变株和野生菌株接种棉苗，发现突变株的致萎能力远远低于野生菌株。两周棉苗用母菌株接种时，快速萎蔫的棉苗可达26%～70%，用PGmⅠ接种的只有2%～4%，用母菌株接种，两天根表就满布菌丝，根表变褐色，根下部的维管束以外的组织发生软化烂掉，这种严重损伤的根可达40%～100%；PGmⅠ接种的棉苗，2～3天后根部也能布满菌丝，但根表变褐且颜色浅，3～4天后即有大量新的不定根长出，这些新发出的白色新根，发生软化和腐烂的根仅占6%～10%；PGmⅡ接种后，棉苗根部变化与PGmⅠ接种的相似，但发生软化或腐烂的比例较高，达10%～20%。在测定的病指方面，PGmⅠ接种后的病指高于PGmⅡ接种的，但这种差异在统计学分析上并不显著，而这两个突变菌株的病指都显著低于母菌株（表3-2）。可以看出，突变菌株PGmⅠ产生endo-PG能力完全丧失，致病力也大大降低；PGmⅡ菌株虽有微弱的endo-PG活力，而这种微弱的endo-PG活性可能在一定程度上对病菌的致病过程起一定作用，但这微弱的酶活性却不足以使菌株像母菌株接种那样达到高的病指。说明endo-PG参与了枯萎病菌的致病过程。Endo-PG主要通过降解植物细胞壁的果胶聚合物，使果胶胶体物质堵塞导管，影响棉株的水分运输，造成萎蔫。棉花枯萎菌的致病过程是酶和毒素协同作用的结果。菌株病指重复A重复B平均病指差异显著性*母菌株53.656.054.8aPGmⅡ22.419.621.0bPGmⅠ8.816.012.4bc表3-2 各菌株接种棉苗一个月后病指的比较由于寄主与病原菌之间的关系极为复杂，综合因素构成了棉花的凋萎。水分运输被阻塞或枯萎病原菌产生某种毒素可能只是导致棉株萎蔫的主要原因，有些因素的作用尚有待于进一步研究证实。棉花对枯萎病菌的抗性是一个非常复杂的系统性问题。它涉及寄主（棉花）、病原菌、环境以及它们各自内部的生理代谢变化和相互作用。就寄主来讲，其抗病性可以分为组织结构抗性、生理生化抗性和生态抗性3个方面。但这3个方面的抗性又都可以归结到抗病基因上，即无论是组织结构抗性还是生理生化抗性和生态抗性都是由寄主的抗病基因所决定的。组织结构抗性是以物理的屏障阻止病菌的侵入和扩展。生化抗性是以植株体内所固有的或受到病菌侵染后新合成的抗生性化学物质对病菌的抑制作用。生态抗病性是指棉花根系所处土壤环境中，微生物和棉花根系分泌物对枯萎病菌侵染的影响。这3种类型的抗病性综合起来就决定了棉花是抗病的、耐病的、还是感病的。寄主植株的器官组织结构在抗病性中的作用占有重要的位置。若根、茎表皮细胞厚，根、茎木质部结构坚实，导管腔、木质纤维素腔直径较大，并且有多列髓和较厚细胞壁的棉花品种，均不利于枯萎病菌的侵入。所有品种的根、茎结构都是相同的，均具有初生保护组织的表皮，形状较大。排列较紧密，位于表皮与中柱之间的皮层，由维管束和髓、髓射线组织构成的中柱组织。由于棉花枯萎病系维管束病害，因此，与维管束、髓射线所存在的结构空间或关系密切。解剖测定已经明确，品种抗病性与维管束组织结构有直接关系。前苏联的一些学者研究认为，抗病品种基部具有坚实的木质部和含有大量淀粉贮藏物的多列髓射线，同时木质部的细胞间隙较小，细胞壁较厚。Bugbee（1970）的研究也认为，抗性品系的木质部导管比感病品系形成的多。对髓射线的研究各学者的意见较统一，即髓射线越多抗萎蔫病越强。这是因为在髓射线细胞中有一类称为类黄酮贮藏细胞（Flavarol-storing cell）的特殊细胞，这些细胞散布在髓线中，能阻止菌丝在各导管之间的扩展（Mace等，1981）。王正芬（1984）报道，棉花在6～7片真叶期，枯萎病的病指与茎导管细胞数之间有较强的正相关性。但对3～4片真叶期幼苗的研究却表明，病指与导管细胞数量的相关性很差。贺运春（1984）观察到棉株导管中的枯萎病菌菌丝壁由胞壁和胞膜两层组成，其厚度分别为0.14μm和0.10μm。枯萎病菌菌丝沿寄主导管壁生长时，菌丝细胞壁与导管壁紧密接触，在接触的菌丝细胞壁上产生顶端膨大、扁平、基部粗壮、不具有细胞壁的吸胞，并伸入寄主导管壁内。在菌丝的同一部位有时可以产生并排的两个相同的吸泡。在产生吸泡的菌丝部位，菌丝细胞加厚，厚度可达0.22μm。棉株导管中的枯萎菌丝无色，有分隔和分枝，并着生有小型分生孢子，但未见大型分生孢子及厚垣孢子。Shi等（1992）利用组织化学方法，检测了继发性受阻导管和相邻不受阻导管的交联细胞的超微结构后发现，表现出细胞质成分及活性的增加，接触细胞能够产生脂类物质及其他化合物，所形成的分泌物通过纹孔进入导管。分泌物覆盖导管壁，并且以变态物形式沉积在导管腔，无定形泡状结构聚合在一起，形状、大小不一，导管逐渐被分泌物所包埋覆盖，累积的分泌物完全堵塞了导管腔。在抗病品种中，随着导管腔的分泌物积累以及管壁的增厚，被膜更集中，抗病品种中接触细胞中这种更集中的分泌物活性导致了屏障的形成，从而阻止了导管内病菌的扩展。雷江荣等（2010）利用农杆菌介导法将克隆自拟南芥的抗病基因SNC 1转入棉花中，接种棉花枯萎病菌后，和非转基因棉相比，转基因棉的抗病性得到提高，是非转基因棉的2倍左右。通过石蜡切片技术研究发现，具有抗病性的转SNC 1基因棉花和非转基因棉花均有导管堵塞现象，即形成胼胝体和侵填体等物质，只是转基因棉花的堵塞程度较严重，并且转基因棉花韧皮部细胞排列整齐，细胞间隙小。另外，受体抗病品种“中35”和受体感病品种“军棉1号”相比，它发生茎导管堵塞现象也多于感病品种。表明在棉花枯萎病菌侵染和其代谢物刺激下抗病品种堵塞导管的能力强，是品种抗病机制之一（图3-1，图3-2）。图3-1 棉株根茎木质部石蜡横向切片（胼胝质）图3-2 棉株根茎木质部导管石蜡切片（×255）（侵填体）维管束组织以外的细胞与抗枯萎病性也有一定的关系。史金瑞（1986）对枯萎病抗、感棉花品种根部早期侵染的组织和细胞进行观察发现，侵染菌丝在高抗的亚洲棉品种（石系亚）上局限在表皮细胞及外围1～2层皮层细胞中，而陆地棉中植86-1（抗）、徐州142（感）和高感的海岛棉品种中，菌丝能在皮层中扩展，并能进入中柱。研究中还发现，亚洲棉石系亚的根部表皮层外有一层物质，在菌丝与表皮细胞接触处这层物质被消解之后才能进行侵染，而在其他几个供试的陆地棉、海岛棉中则无此现象。石系亚对棉枯萎病表现较强的抗病性，可能与其表皮层外这层物质有关。棉花抗枯萎病的生理生化机制是个比较复杂的问题，枯萎病菌侵染棉花后，棉株体内的生化物质和生理代谢均会发生变化，反映了棉株抗、感病性的内在原因。抗病性是植物的遗传潜能，其表现受寄主与病原的相互作用和环境条件的共同影响。根据“基因对基因”假说，植物抗病性是植物本身所具有的抗性基因（Resistance Genes）和与之相对应的侵染病原物所具有的无毒基因（Avirulencegenes）结合时所表现出来的（Hammond等，1997）。不同的植株对同一病原物，同一植株对不同种的病原物可具有不同的抗病性（鲁明波等，1998；Heath，2000）。因此，植物不同的抗病性反映在植物生理上就表现出一系列复杂的生理生化变化，包括植物细胞内活性氧的积累与清除、抗病信号的产生与转导、防卫反应的表达与调控等。在这一复杂过程中，一些相关酶类起着很重要的调控作用，如超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD），过氧化氢酶（Catalase，CAT）和过氧化物酶（Peroxidase，POD）等。许多研究都表明，植物病害的发生与这些酶活性变化有着密切关系，并且非亲和性互作（抗病反应）和亲和性互作（感病反应）两者在SOD等酶活性变化方面有着显著不同。近年来研究发现，植物受到病原物侵染后，与抗病性有关的一些主动防卫反应，包括细胞过敏性坏死、植保素、酚类、醌类物质等次生产物的合成、寄主细胞壁的加强和修饰（如木质素的积累）等。寄主的主动防卫反应常与苯丙氨酸解氨酶（Phenylalanine Ammonialyas，PAL）、多酚氧化酶（Polyphenoloxidas，PPO）及POD活性密切相关。（1）活性氧清除酶类近十几年来，活性氧（Reactive Oxygen Species，ROS）因在生物体内广泛存在并具有多种生理功能而引起人们的极大关注。通常所指的ROS仅指氧自由基，如超氧阴离子（O-2）、过氧化氢（H2O2）、羟基自由基（·OH）等。ROS通常被认为是植物正常代谢过程中的有毒副产物，随着对其研究的深入，发现其在植物与病原物互作的防卫反应中具有重要作用。首先，ROS具有直接的抗微生物功能，其存在本身就可对病原菌造成伤害；其次，ROS还可以触发植物受侵染点的细胞死亡导致过敏性坏死反应（HR）；再次，ROS还参与细胞壁木质化及富含羟脯酸的糖蛋白的交联，这有利于抵御病原菌侵染；另外，ROS很可能作为第二信使调控抗病相关基因的表达，并启动植物抗毒素合成基因的转录。但是，当植物体内ROS积累过多，就是ROS与其清除酶类之间的动态平衡被打破时，植物就会受到伤害（膜脂过氧化和膜差别透性丧失）。因此，植物在长期的进化过程中，在利用氧的同时也形成了一系列清除活性氧为害的机制，这些机制中有些是通过酶促反应实现的，有些则是由非酶物质如抗坏血酸、维生素E、β-胡萝卜素等来实现的。为了早日弄清植物的抗病机制，许多病理学家就活性氧清除酶活性的变化与植物抗病性之间的关系进行了大量的研究，但目前仍未得到一致结论。不过，研究不同抗病品种感病后棉花体内的防御酶活性变化，有利于探明棉花抗病性机制。①POD 过氧化物酶（POD）及其同工酶在植物机体防御体系中起重要作用。POD不仅参与了木质素的聚合过程，也是细胞内重要的内源活性氧清除剂，因此，POD活性与植物抗病性有着密切的关系。目前，植物抗感病品种POD活性变化与抗病性间的关系观点不一。一种观点认为，植物感病后，抗感品种POD活性均升高，并且抗病品种POD活性比感病品种增加幅度快。Joseph等（1998）的研究结果表明，抗病品种的POD活性较感病品种高，而且在病原菌侵染的早期阶段，其POD活性会迅速升高，从而限制了病原菌的扩展。在棉花上沈其益等（1978）报道，POD与棉花对枯萎病的抗性有关。田秀明等（1991）的研究结果表明，在人工接种枯萎菌后，抗病品种和感病品种POD的活性都显著加强，但感病品种POD同工酶的反应比抗病品种强烈得多，而且感病品种比抗病品种多1～2条酶带，且颜色较深。无论是抗病品种还是感病品种，单株病指越高，POD同工酶带数越多，颜色也越深。从海岛棉、亚洲棉和陆地棉三大棉种接菌后POD同工酶谱来看，也同样有以上趋势。胡小月等（1993）指出，苗、蕾期，在未感病的情况下，抗、感病品种间POD酶带无显著差异；在感病情况下，蕾期不同抗性品种POD酶带数均增加，而且酶带颜色加深，说明病害发生后，抗、感品种酶活性均加强，植株体内代谢旺盛，但不同品种间POD酶带存在差异。在健株中，供试品种均具有P5、P6、P7、P8、P9、P11 6条酶带，感病后抗病品种增加P1、P2、P3、P4、P10、P12、P13 7条酶带，比感病品种鄂荆1号增加4条（图3-3）。不同抗枯萎病类型品种和同一品种内感病株和健株POD活性变化不尽一致（图3-4）。由图3-4可以看出，同一品种（系）内感病株和健株比较，健株叶片内POD的变化幅度很小（差值6个单位），曲线变化比较平稳，而感病株POD变化幅度较大（差值69个单位），曲线表现陡直。对于不同抗病类型的品种（系）来看，感病品种叶片内POD活性的变化幅度最大（差值64个单位），耐病品种次之（差值45个单位），抗病品种变幅最小（差值5个单位）。由此说明，品种的抗病性能越差，过氧化物酶活性的变化幅度也越大。抗病基因SNC 1来自拟南芥。雷江荣等（2010）应用农杆菌介导法将SNC 1基因转入中35和军棉1号两个品种，通过选择鉴定育成转基因棉中35和军棉1号。对转基因中35和军棉1号及其相应授体品种（对照）接种枯萎病菌后，转入SNC 1基因的中35，POD酶活性呈逐渐增强的趋势，明显高于对照中35，并且在接菌第4天达到峰值，由14.706U/（mg·min）迅速增加至76.18U/（mg·min），是对照7.234 U/（mg·min）的10倍多，而后随着时间增加酶活性下降。而转基因军棉1号同样在接菌第4天达到峰值，其POD酶活性变化趋势与转基因中35相同，但仅接菌当天酶活性高于对照军棉1号，随后低于对照军棉1号，并且酶活性变化不大（图3-5）。图3-3 不同抗性品种间健株与病株蕾期叶片POD酶带图3-4 同一品种感病株和健株POD活性变化（李妙等，1995）图3-5 棉株叶片接菌后过氧化物酶活性测定分析POD广泛存在于植物体内的不同细胞定位，这些不同细胞定位的POD在植物抗病性中可能有不同的作用。有研究表明，受病原菌侵染或诱发物处理后，可导致植物叶片细胞间隙POD活性的增加，且与植物抗病性抗性有关。细胞壁中存在着丰富的POD，有人观察到在经诱发处理并产生有系统诱导抗性的植物叶片中结合于细胞壁上的POD活性明显上升，这些POD参与木质素在细胞壁上的沉积，从而与系统诱导抗性的产生相关。（Hammerschmidt等，1982；Ye等，1990）。宋凤鸣等（1997）观察到接种枯萎病菌后第8天的棉苗叶片和根茎部组织中的总可溶性POD、胞内POD和细胞间隙POD活性（表3-3）。由表3-3可知，未接种病菌的棉苗组织中3类可溶性POD活性抗病品种均高于感病品种，但根茎部组织中的总可溶性POD和胞内POD活性差异不明显；枯萎病菌侵染后，3类可溶性POD活性均有明显的提高，其中，胞间POD活性增加最大。这说明POD在棉花对枯萎病的抗病性中起到重要作用。品种处理过氧化物酶活性[△OD179/（mgpro·min）]叶片组织根茎组织总POD胞内POD胞间POD总POD胞内POD胞间POD中棉所12（抗病）不接种30.8121.3125.008.697.4818.47接种70.1332.14145.0038.0321.6439.806037（感病）不接种25.2716.3519.707.907.5010.89接种47.4434.6735.0028.2421.2624.26表3-3 枯萎病侵染后棉苗叶和根茎组织中总可溶性POD、胞内POD和细胞间隙POD活性②SOD 超氧化物歧化酶（SOD）是植物细胞内防御酶系统的重要成员之一，它的生理作用是歧化O-2产生H2O2和O2，在植物与病原物互作过程中，植物体内SOD活性发生变化，不同的植物病害系统或不同的互作类型其SOD活性变化是不同的。植物受到病害侵染后，SOD活性会升高，说明病害的侵染产生的O-2会激发植株体内SOD合成酶基因的表达，表现为SOD活性上升。而感病品种的酶活性低于抗病品种可能是因为感病品种受到病原物侵染后积累的O-2过多造成受害植株SOD防御酶体系崩溃，导致SOD活性降低。至于接种后感病品种SOD活性快速上升而高于对照，可能是因为这种高水平的酶活性可以清除植物—病原物亲和性互作产生的超氧阴离子，使感病品种受到病原物侵染后不发生过敏性反应，病原物可以在寄主内扩展，从而表现为感病。在棉花上，吴小月等（1993）报道，超氧化物歧化酶在健株中均仅有3条酶带：P4、P7和P11。感病后，抗、感病品种增加的酶带数均较多，其中，抗病品种酶带数又多于感病品种。酶带P12在抗病品种中颜色较深，而在感病品种鄂荆1号中却难以见到（图3-6）。在棉花发病高峰期，不同抗病类型品种中，感病类型SOD活性最高，耐病品种次之，抗病类型表现最低。这说明SOD活性与品种在田间感病的程度存在着内在相关关系（表3-4）。对SOD活性与田间病指进行相关分析得出，相关系数r=0.9802。图3-6 不同抗病品种间病株和健株蕾期叶片SOD酶带抗病类型品种名称SOD活性[mg/（pro·min）]抗病中棉所1226.65石抗15524.17石30856.99石310423.79邯32212.77平均值18.87耐病冀8913535.13美861531.47美861639.16冀92.6134.66平均值35.11表3-4 不同抗病类型棉花品种（系）的SOD指标比较（李妙等，1995）抗病类型品种名称SOD活性[mg/（pro·min）]感病邯89s9347.43冀92.10363.22选148142.83选155148.35平均值50.46表3-4 不同抗病类型棉花品种（系）的SOD指标比较（李妙等，1995）（续）-1受病原物侵染后植物体内SOD等保护酶活性的变化在亲和性互作引起的感病反应中SOD酶活性升高，且与病害症状的表现有关，但在非亲和性互作引起的抗病反应中，SOD酶活性无明显变化甚至下降。宋凤鸣等（1999）研究结果指出，健康棉苗中，抗病品种和感病品种间SOD酶活性无明显差异，试验期间酶活性无显著变化；枯萎病菌接种后棉苗组织中SOD酶活性明显升高。感病品种6037在接种病菌后3天时SOD酶活性就显著高于对照，此后呈直线上升，而抗病中棉所12的SOD酶活性在接种病菌后7天才开始上升。雷江荣等（2010）报道，转SCN 1抗病基因中35品种接菌后，在病程早期SOD随时间的增长酶活性增高，与棉花枯萎病抗性呈正相关，抗病品种的酶活高于感病品种；SOD在接菌后第2～6天酶活性达到最高值，其酶活性高低以及达到峰值时间的迟早与棉花对枯萎病的抗性密切相关，活性高、峰值到来得早有利于抗病性的充分发挥。植物受病菌侵染后可选择性地刺激SOD同工酶活性的变化，如亲和性锈菌侵染后菜豆组织中Mn-SOD酶活性大幅度增加，而非亲和性锈菌侵染后Cu、Zn-SOD酶活性明显提高（Montalbin等，1986）。受TMV侵染的烟草叶片中SOD酶活性的增加主要来自于Cu，Zn-SOD（Buonario等，1987）。宋凤鸣等（1999）研究的结果证明，枯萎病菌侵染后棉苗组织中POD酶活性的升高主要是由Cu、Zn-SOD活性的增加引起的（表3-5，表3-6）。叶片组织根茎部组织SOD活性[U/（mg·min）]抑制率（%）SOD活性[U/（mg·min）]抑制率（%）酶粗提液75.4080.63KCN0.01mmol/L74.601.0079.431.490.10mmol/L60.6819.5271.9019.950.20mmol/L40.4840.3162.5022.490.50mmol/L15.3779.0242.1747.701.00mmol/L6.2891.0719.4675.87氯仿乙醇（1∶2）70.935.9067.3416.48表3-5 KCN和氯仿对棉花SOD活性的抑制[U/（mg·min）]品种处理叶片组织根茎部组织总SODCu，ZnSODMnSOD总SODCu，ZnSODMnSOD中棉所12（抗病）不接种35.1833.281.9020.0017.202.80接种39.7037.302.992.8322.835.006037（感病）不接种30.8834.272.3124.2220.903.45接种60.8956.674.2850.2743.656.95表3-6 枯萎病菌接种后7天棉苗组织中总SOD，Cu，Zn-SOD和Mn-SON活性③CAT 在多种植物—病原物互作系统中都有H2O2的积累。过氧化氢酶（CAT）是植物细胞内重要的活性氧清除剂，其生理作用是将H2O2还原为H2O和O2。CAT活性升高或H2O2含量降低意味着活性氧对植物细胞伤害程度的降低。还有研究表明，植物体内H2O2可作为扩散的信号或作为在水杨酸（SA）介导的系统获得性抗性（SAR）信号转导过程中的第二信使，诱导邻近细胞或邻近组织防卫机制的启动。因此，维持植物体内H2O2的正常水平将是植物抗病反应所必需的，CAT在活性氧的清除和维持活性氧的正常水平过程中起着重要作用。在植物与病原物互作中，CAT活性发生变化，并影响植株体内活性氧的积累，最终影响到植物的抗病反应。一般地，植物感染病原菌后CAT活性降低，或抗病品种（非亲和性互作）活性降低，而感病品种（亲和性互作）活性升高。在棉花上，宋凤鸣等（1999）报道，健康棉苗中，两个供试品种组织中CAT酶活性无明显差异；接种枯萎病菌后，棉苗组织中CAT酶活性显著增加，与抗病品种中棉所12相比，感病品种6037的CAT酶活性上升早而显著。雷江荣等（2010）的研究结果指出，采用农杆菌介导法将来自拟南芥的抗病基因SNC 1转入中35和军棉1号两品种后，在受到棉花枯萎病菌侵染后，CAT的酶活性变化非常平缓，并呈现逐渐下降的趋势。而对照（受体品种）中35和军棉1号的CAT酶活性变化十分显著，尤其是军棉1号，随接菌后取样天数的增加，CAT酶活性呈逐渐降低的趋势，由14.989 U/（mg·min）迅速下降到0.865U/（mg·min），这期间相差14倍（表3-7和图3-7）。图3-7 棉株叶片接菌后过氧化氢酶活性测定分析第0天第2天第4天第6天第8天转基因中351.167±0.0291.012±0.0250.868±0.0210.663±0.0160.415±0.010转基因军棉1号2.1217±0.0531.835±0.0451.061±0.0260.645±0.0160.407±0.010表3-7 棉株叶片接菌后过氧化氢酶活性测定分析第0天第2天第4天第6天第8天中35对照5.769±0.1444.086±0.1022.188±0.0541.597±0.0390.611±0.015军棉1号对照14.989±0.3749.504±0.2374.820±0.1201.946±0.0480.866±0.021表3-7 棉株叶片接菌后过氧化氢酶活性测定分析（续）-1（2）抗病反应次生代谢酶类植物次生代谢产物（Secondary Metabolites）是指植物体中一大类并非生长发育所必需的小分子有机化合物，其产生和分布通常具有种属、器官、组织和生长发育的特异性；抗生作用是植物次生代谢的一个重要生理功能，也可视为自然选择的结果，参与植物防御的次生物质很多，包括酚类、植保素、木质素和其他一些次生代谢物。与这些次生代谢有关的主要酶类是多酚氧化酶（PPO）和苯丙氨酸解氨酶（PAL）。①PAL PAL是植物苯丙烷类次生代谢途径总路第一步关键酶，是苯丙烷类代谢途径的关键酶和限速酶，它催化苯丙氨酸脱氨基后产生肉桂酸并最终转化为木质素，因此，它是与细胞内木质素生成和沉积有关的防御酶。当病菌入侵时，细胞受到刺激后启动PAL系统产生木质素并沉积在细胞壁周围，将病原物限制在一定的细胞范围内阻止其进一步扩散为害。自从1964年Minamiawkd和Uritain首次发现植物感病后PAL活性增强以来，陆续有许多研究证明植物受到不同病原体感染后PAL活性均有升高的现象。因为PAL活性的升高往往与植保素、木质素等抗性物质的产生和积累呈正相关。王敬之等（1982）提出，把PAL活性作为植物抗病的生理指标加以研究。在棉花上，冯洁等（1990）研究了棉花抗、感品种感染枯萎病后体内PAL的动态变化。结果表明，在根内，无论抗、感品种接菌后的PAL活性都始终高于未接菌的对照。抗病品种86-1、陕1155在接菌后24h，经病原菌的诱导出现一个酶活性峰，而感病品种在接菌后36h才出现PAL活性峰，比抗病品种晚12h。抗病品种的相对酶活值也明显高于感病品种，其幅度是感病品种的1.38～2倍（图3-8）。在叶片内，抗病品种在接种枯萎菌后分别于12h和24h出现了PAL活性峰（86-1在接种后36h又出现了一个相等的峰）。感病品种于接种后36h才出现PAL活性峰，晚于抗病品种（图3-9），并且相对酶活值也低于抗病品种。根与叶内的PAL活性加以比较，根内PAL活性显著高于叶内PAL活性，前者是后者的3～4倍，这可能是根与病原物的作用更直接的缘故。图3-8 抗、感品种接菌后根内PAL活性峰的相对酶活值图3-9 抗、感品种接菌后叶内PAL活动峰的相对酶活值袁章虎等（1995）报道，接种枯萎病菌后抗病品种的PAL活性迅速提高，并很快在24h到最高峰。而感病品种的PAL活性则相对上升较慢，在36h才达到最高峰。其峰值也比抗病品种低得多，前者最高峰值为5.68U/（g·h），而后者仅4.12 U/（g·h）。这说明品种的抗病性不仅与接种枯萎病菌后其PAL活性峰的高低有关，而且还与PAL活性上升的速度有关。转抗病基因SNC 1棉花中35和军棉1号酶活性均高于对照，在受病原菌感染后叶片内会立即产生反应，PAL活性开始迅速上升，接种后第4天时达到高峰，是此时对照的2倍。对照（受体品种）棉叶片内反应比较迟钝、缓慢，PAL酶活性初始时的变化很小，直到接种后6天才有所提高，且全过程变化幅度也较小（表3-8）。总之，棉株在受到枯萎菌侵害后能够在很短的时间内迅速提高PAL活性，从而合成较多的抗生性物质，抑制病菌在棉株体内的萌发和扩散，使棉株表现抗病性。反之，如果病菌顺利地在寄主体内萌发、定殖和扩散，就使棉株表现感病。[U/（g·h）]品种第0天第2天第2天第2天第2天转基因中353.485±0.0874.685±0.1176.007±0.1515.837±0.1454.835±0.120转基因军棉1号2.072±0.0513.887±0.0974.723±0.1184.091±0.1023.905±0.097中35（对照）2.838±0.0703.255±0.0813.885±0.0974.011±0.1003.778±0.094军棉1号（对照）1.928±0.0482.005±0.0502.394±0.0592.622±0.0642.210±0.055表3-8 棉株叶片接菌后苯丙氨酸解氨酶活性测定分析大量研究表明，多酚氧化酶（PPO）主要参与酚类氧化为醌以及木质素前体的聚合作用，与植物抗病密切相关。病原菌侵染能诱导植物体内PPO活性升高，促进酚类化合物在受侵染部位的合成和积累，大量的酚可由多酚氧化酶氧化成醌，醌类化合物能钝化病原物的呼吸酶，阻碍病原物的生长，醌的次生反应所产生的黑色素的痂可阻止感染的扩散；酚类化合物是细胞形成木质素的前体，可形成木质素，促进细胞壁和组织的木质化，以抵抗病原的侵染。在人工接种枯萎病菌后，感病品种PPO活性的初期受到一定的抑制。直到48～72h才超过对照，而抗病品种PPO活性从24h就明显增强并超过对照（袁章虎等，1995；宁凤鸣等，1997）。这说明抗病品种在受到病菌的侵害时，能迅速以高活性的PPO配合体内的免疫系统形成抗病反应。从而使枯萎病的发展受到抑制，相反，感病品种在受到病菌的侵害时，体内的PPO活性被病菌所抑制，不能产生抗病生理功能。在研究转抗病基因SNC 1棉接种枯萎病菌后酶活性变化时，雷江荣等（2010）发现，接种当天，不管是转基因还是非转基因棉（受体）PPO酶活性没有明显变化，只在接菌1天后，才有明显差异。从图3-10可以看出，转基因中35的PPO酶活性较对照中35的酶活性显著增高，并且在第4天接近峰值，由276.571U/（mg·min）迅速增加至1019.020U/（mg·min），是此时对照的2倍。转基因军棉1号的PPO酶活性比对照军棉1号（受体）略有增加，在第6天出现高峰，对照军棉1号PPO酶活性变化不明显。图3-10 棉株叶片接枯萎病菌后多酚氧化物酶活性测定分析从总体上看，抗病品种和感病品种在接种枯萎病菌后都相继出现不同程度的PPO活性高峰。其区别是抗病品种出现的早，峰值高，而感病品种出现的晚，峰值低，抗病品种的PPO活性不受病菌的抑制，而感病品种则在受侵染的初期受到一定的抑制。研究棉花感病后防御酶活性变化，有助于深入研究棉花抗病机理，为培育和筛选抗病品种提供理论基础。棉花的抗病生理生化机制很复杂，植物体内正常情况下保护酶系处于平衡状态下，而受病原物侵染后活性大大改变。这表明棉花体内保护酶系都是在与病原物的互作中，主要是经病原物诱导而起抗病作用的。因而，在病原物侵染初期测定保护酶活性的相对变化可以作为一个选育指标；而正常棉株酶活性的高低也可作为品种筛选的指标之一。故研究棉花抗感品种接种病原物前后几种酶系的活性变化，优化酶系统选择指标，建立综合选择指标体系，将会提高选择准确性，提高育种效率，同时也将推动与棉花对该病原物抗性有关的其他生理生化指标的研究。而且，可以将防御酶活性的检测作为棉花抗病性鉴定的一个辅助手段。在染病的植物中，糖不仅是植物各类代谢的基础，而且也可以作为病菌的营养。糖代谢能为蛋白质、脂肪、核酸及次生代谢提供碳骨架和能量来源。陈其煐等（1990）以采自河南、湖北、辽宁、江苏、新疆等棉区棉花枯萎菌对具抗枯萎病性的陆地棉品种86-1、陕1155，感病品种岱15、徐州142和鲁棉1号接菌，鉴定品种对枯萎病菌的抗病性及其与含糖量的关系。试验结果表明，含糖量愈高，感病愈重；含糖量愈低，抗病性愈强，其分界值还原糖含量约为样品干重的12%，水溶性总糖为样品干重的15%（表3-9）。棉花枯萎病是一种高糖病害。品种含糖量（%）（干重）抗、感枯萎病表现*还原糖水溶性糖病指反应型鲁棉一号15.12117.8535.07S（感）岱字棉1513.24917.2234.62S徐州14212.11015.2129.44S陕115512.01713.739.69R8618.95812.377.92R（抗）表3-9 不同棉品种苗期含糖水平与抗枯萎病性表现冯洁等（1991）报道，抗病品种（86-1、陕1155）和感病品种（岱字棉15、徐州142）接菌后，果糖、蔗糖含量均为上升趋势。接菌后抗、感病品种在葡萄糖、核糖含量上存在差异，前者接菌后葡萄糖、核糖含量明显上升，分别为26.8%～58.6%和11%～26.9%，后者则下降，分别为-40%～-27.6%和-57.9%～-22.2%（图3-11）。图3-11 棉花叶内糖分含量变化吴小月等（1993）和宋凤鸣等（1996）的研究结果也表明，感病品种棉苗体内的含糖量高于抗病品种（表3-10，表3-11）。品种泗棉2号岱红岱盐棉488618311中棉所12子叶0.4330.4040.3870.2970.2620.259蕾期叶片0.7580.7430.5750.6400.6130.515抗病性SSMRRRR表3-10 不同抗性的陆地棉品种间可溶性糖含量比较（吴小月等，1993）品种处理叶片中葡萄糖含量（mg/g鲜重）根茎部中葡萄糖含量（mg/g鲜重）总糖可溶性糖还原糖总糖可溶性糖还原糖中棉所12（抗病）不接种17.599.332.577.974.141.98接种25.5213.315.5718.5410.432.646037（感病）不接种16.2010.922.7710.004.452.44接种24.8214.827.1520.7110.344.07表3-11 棉苗组织中糖含量的变化（宋凤鸣等，1996）受病原物侵染后，植物体内可溶性酚类物质会大量积累，大量的酚类物质通过延缓入侵病原物的生长而在植物抗病性中起作用。细胞壁上存在大量的酚类物质，这些不溶性胞壁结合酚及细胞壁的快速木质化与植物抗病性有密切关系。棉花体内含有丰富的酚类（主要是多元酚）物质，随着棉苗生长其酚类物质含量增加，同时，可提高对病害的抗性。多酚类物质在棉花抗病性具有重要的作用。刘发敏等（1993）报道，在不接枯萎病菌的条件下，棉花中多酚类含量是感病品种高于抗病品种，但抗、感病品种的多酚类含量都是随着生育期进程由低到高。抗病品种86-1在1叶期为1.41%，开花期为2.99%；感病品种鲁棉1号在1叶期为3.25%，开花期为4.02%。鲁棉1号在各生育期均高于86-1。但在接枯萎病菌的条件下，86-1多酚类含量几乎是直线上升，1叶期为1.62%，开花期为4.38%，开花期为1叶期的2.7倍。鲁棉1号相反，多酚类含量从1～3叶期下降较大，以后下降减缓。1叶期为3.65%，开花期为2.91%，开花期仅为1叶期的4/5。86-1和鲁棉1号相比，从5叶期开始，86-1高于鲁棉1号，到开花期为鲁棉1号的1.5倍。袁章虎等（1995）指出，各品种无论是抗病的还是感病的，接种枯萎菌后体内多酚的含量都有明显提高。抗、感病品种主要差异有以下两点：一是抗病品种多酚的累积高峰出现的早；二是抗病品种在接菌后多酚增加的灵敏量比感病品种高许多。这表明品种所固有的组成性多酚含量是品种间的差异，在一定范围内与抗病性没有关系，而棉株遭受枯萎萎菌侵染后所合成的多酚类物质才是抗病性增强的根本所在。病原物侵染后，植物体内常有大量酚类物质的积累，这些酚类物质主要由苯丙烷类代谢途径合成，其中，绿原酸和阿魏酸是主要的酚类物质。作为苯丙烷类代谢途径的主要产物，在受病菌侵染或诱发物处理后，植物体内绿原酸和阿魏酸的积累是一种常见的现象。在一些植物的抗病反应中绿原酸含量增加快，发生早，而感病反应中则相反。在绿原酸方面，冯洁等（1990）试验结果表明，不同抗病类型品种接种后绿原酸含量存在差异。抗病品种中棉所12、86-1在接菌后24h绿原酸含量迅速上升，最高含量0.47～0.51mg/g干重，48h后又迅速下降，以后又有所回升。感病品种岱字棉15、豫棉1号在接菌初期（24～72h）绿原酸含量始终低于未接菌的对照，直到96h才迅速增加，最大含量为0.49～0.55mg/g干重。在接菌初期感病品种体内酚类植保素积累很慢，到后期含量虽然超过了抗病品种，但已错过了杀伤病菌的时机。抗病品种则不然，在接菌初期绿原酸含量就迅速积累，对病菌的侵入起到阻止和杀伤作用。可见接种枯萎菌后，抗、感品种都可以产生酚类植保素——绿原酸，关键在于产生的量和速度不同。宋凤鸣等（1996）的研究结果也表现了这种特点。Friend等（1973）研究表明，绿原酸可抑制某些病原菌的生长和产孢。阿魏酸虽然无直接的杀菌活性，但它是木质素的前体，其含量的增加可为木质素合成提供更多的底物，促进木质素的积累，导致细胞壁的木质化，从而在植物抗病性中起了间接作用。冯洁等（1990）研究结果表明，抗病品种中棉所12、86-1在接菌后48h均出现了一个阿魏酸增加峰，显著高于对照水平，最大量可达4.27～6.68mg/g干重，86-1在接菌后96h又出现一个增加峰，含量可达5.01mg/g干重。而感染病品种岱字棉15、豫棉1号在接菌后24～72h，阿魏酸含量始终低于未接菌的对照，直到96h才略高于对照，最大量为2.17～3.48mg/g干重。接菌后阿魏酸含量的变化与棉花抗枯萎病性呈正相关。宋凤鸣等（1996）报道，在不接种枯萎病菌条件下，抗、感品种棉苗体内阿魏酸含量明显差异，但接菌后，抗病品种棉苗体内阿魏酸含量的增加幅度更大（表3-12）。处理中棉所12（抗病品种）6037（感病品种）接种后7天接种后11天接种后15天接种后11天接种后15天不接枯萎病菌0.5820.5450.7520.5720.692接枯萎病菌1.3021.7592.1130.8031.201表3-12 棉苗根茎部组织中阿魏酸的含量（OD350/gDW-ml）由于病原真菌和细菌感染，在受损害的植物细胞内或细胞周围高浓度地积累植保素，这些小分子化合物许多是黄酮类化合物。黄酮类化合物以糖苷的形式广泛分布在植物界。它们的合成和转化可能彼此独立地加以调节。刘发敏等（1993）指出，在不接枯萎病菌的条件下，抗、感病品种黄酮类含量随着生育期进程变化较大。抗病品种86-1每克干重在一叶期为10.5473mg，三叶期是高峰为14.0084mg，开花期为9.3064mg；感病品种鲁棉1号每克干重在一叶期为9.3272mg，现蕾期为高峰是12.5100mg，开花期为11.6401mg，86-1在1～3叶期高于鲁棉1号，其余各期都低于鲁棉1号。在接菌的条件下，86-1黄酮类含量每克干重在一叶期为10.7138mg，到五叶期降到最低点为7.2778mg，然后急剧上升，开花期为12.2706mg，曲线呈现“V”字形。鲁棉1号黄酮类含量每克干重在一叶期为9.8407mg，三叶期达到高峰为11.5603mg，现蕾期为10.2887mg，开花期为10.446mg，变化较平缓，曲线略呈“S”形。86-1和鲁棉1号相比，在三叶期和五叶期86-1黄酮类含量低于鲁棉1号外，其余各生育期都高于鲁棉1号（图3-12）。宋凤鸣等（1996）也报道了类似的研究结果。接种枯萎病菌的抗病品种棉苗叶片和根茎部组织中黄酮类物质含量略高于感病品种，枯萎病病菌侵染后，棉苗组织中黄酮类物质含量明显提高，抗病品种棉苗组织中黄酮类物质含量的增加幅度略大（表3-13）。品种处理叶片组织根茎部组织中棉所12号（抗病）不接枯萎病2.041.212.12接枯萎病3.622.643.546037（感病）不接枯萎病1.691.091.68接枯萎病3.031.802.70表3-13 棉苗组织中黄酮类物质的含量（OD509/g·ml min）图3-12 棉花不同生育时期黄酮类含量的变化植物细胞壁上存在着众多的酚类物质。在一些植物病害系统中已经证实植物受侵后组织中不溶性胞壁结合酚类物质在其对抗病性中起重要作用。Glazener等（1982）认为不溶性胞壁结合的简单酚类物质可能参与植物的某些防卫反应过程，且与抗病性有关。Nieman等（1991）和Bonello等（1993）报道，胞壁结合的复杂酚聚合物主要是木质素，其含量的增加，表明细胞壁的木质化，因而在植物抗病性中起到作用。宋凤鸣等（1997，2001）研究结果表明：①抗病品种棉苗组织中胞壁结合的简单酚、酚聚合物及黄酮醇含量高于感病品种棉苗组织中的含量。根茎部组织中胞壁结合酚含量相对较高；②枯萎病菌侵染后棉苗组织中不溶性胞壁结合酚含量有明显的提高（表3-14）。因此认为，受枯萎病菌侵染后棉苗组织中可溶性酚及不溶性胞壁结合酚的积累与棉苗对枯萎病的抗性有关。品种处理叶片组织根茎部组织简单酚复杂酚聚合物黄酮醇简单酚复杂酚聚合物黄酮醇中棉所12号（抗病）不接枯萎病菌0.1900.1132.890.3150.2384.72接枯萎病菌0.3640.1964.810.5610.4357.506037（感病）不接枯萎病菌0.1570.0882.610.2990.1984.20接枯萎病菌0.2440.1443.530.4290.3386.31表3-14 棉苗接种后11天时单位干细胞壁组织[m（DW）]中不溶性胞壁结合酚类物质的含量儿茶素（Catechin）是棉花植株中最主要的多元酚（Howell等1976），随着棉苗生长，组织中儿茶素的含量增加，同时也提高对立枯病的抗性（Hunter等，1974）。在离体条件下，儿茶素可抑制立枯病菌（Rhizoctonia solani）和黄萎病菌（Verticillium dahilae）的菌丝生长及黄萎病菌的产孢（Howell等，1976；Hunter等，1974）；而且儿茶素或其氧化产物可使立枯病菌的多聚半乳糖醛酸酶（Polygalacturonase，PG）失活（Hunter等，1974，1978）。因此，Hunter认为儿茶素可通过抑制真菌生长和PC活性而在棉花抗病性中起重要作用。宋凤鸣等（1996，1998）就儿茶素对棉枯萎病菌的影响以及在棉花抗枯萎病中的作用进行了研究。研究结果指出，抗病品种棉苗组织中儿茶素的含量较高，受侵后其含量明显增加，而感病品种棉苗受侵后儿茶素仅有少量增加（表3-15）；纯培养条件下儿茶素对枯萎病菌菌丝生长、产孢及孢子萌发具有明显的抑制作用（表3-16）；棉苗组织中酚类物质对PG和PL活性有抑制作用，而且证明这种抑制作用主要是由儿茶素引起的（表3-17，表3-18），其抑制作用的强弱与棉苗组织中的儿茶素含量呈显著的正相关。总之，儿茶素通过对病菌生长、产孢和其胞壁降解酶（如PG、PL等）的抑制而阻止病菌在棉花体内的侵入、繁殖和扩展，从而提高棉花对枯萎病菌侵入和扩展能力，由此在棉花抗病性中起作用。品种处理叶片组织根茎部组织中棉所12号（抗病）不接枯萎病菌0.5170.582接枯萎病菌1.4521.172不接枯萎病菌0.6790.706接枯萎病菌1.7681.6056037（感病）不接枯萎病菌0.4050.528接枯萎病菌0.8520.771表3-15 棉苗组织中儿茶素的含量（mg/g 鲜重）儿茶素浓度（mg/ml）菌落直径（cm）菌丝干重（mg）C+S（1）C+NaPP（2）C+SC+NaPP产孢量（%）（×107/ml）孢子萌发（%）0.14.073.47307220757.995.350.053.703.17273199646.790.380.103.773.37257197584.477.680.503.432.67210177553.267.371.002.371.3711384130.551.802.001.120.7797611.433.58EC501.341.121.151.180.791.36表3-16 离体条件下儿茶素对棉花枯萎病菌的影响品种处理对PG的抑制作用*（%）对PL的抑制作用（%）叶片组织根茎部组织叶片组织根茎部组织中棉所12不接枯萎病菌30.3423.0819.5518.91接枯萎病菌54.1855.3451.7548.62不接枯萎病菌24.3819.2016.0712.77接枯萎病菌42.7645.3835.4543.57表3-17 棉苗组织提取液中酚类物质对多聚半乳糖醛酸酶和果胶裂解酶活性的抑制作用处理PG活性PG（μgglucose/mgprot·h）PL活性PL（△OD550/mgprot·h）对照CK50%926.3091.0含儿茶素部分抽提液673.00（27.32%）*40.3（55.71%）其余部分抽提液874.00（5.62%）86.7（4.76%）表3-18 组织提取液经TLC后含儿茶素部分硅胶抽提液及其余部分硅胶抽提液对多聚半乳糖醛酸酶和果胶裂解酶活性的影响棉酚是棉花体内主要的酚类物质，在离体条件下，棉酚可抑制黄萎病菌和枯萎病菌某些专化型的菌丝生长和产孢（Bell，1967；Davis，1964），棉花受病原菌侵染后，其体内棉酚含量有明显的增加，因而推测，棉酚及单宁在棉花抗病性中起到作用（Bell，1967；魏守军等，1992；沈其益等，1992；Harrison等，1982）。魏守军等（1992）观察到在棉花受到枯萎菌侵染后，棉酚在棉株木质部和叶柄维管束导管细胞内大量累积（图3-13），并且抗病品种中棉所12和86-1中，染病后根系游离棉酚含量分别提高112%和96%；而感病品种冀棉11号和鄂荆92中，染病后根系游离棉酚含量只分别提高8%和4.8%。宋凤鸣等（1997）也观察到在未接种枯萎病菌的健康棉苗中，抗病品种的游离棉酚含量均显著高于感病品种相应组织中的含量，根茎组织内的含量又高于叶片；接种棉枯萎病菌引起发病并导致棉苗组织中游离棉酚含量明显提高，抗病品种增长显著高于感病品种。图3-13 棉株茎与叶柄横切片图棉花枯萎病是重要的土传病害，枯萎菌由根系直接侵入，根系细胞壁是它需要克服的第一道防线。蛋白质是病原菌赖以生存的重要营养来源，寄主植物细胞壁蛋白质含量十分丰富，一些蛋白质组分（如天冬氨酸、谷氨酸等）经过脱氨后的碳骨架可以直接进入病原菌的代谢系统，合成病菌所需要的蛋白质，因此，对寄主细胞内蛋白质组成成分的氨基酸进行研究的重要意义是显而易见的。冯洁等（1991，1994，1995）在这方面做了较系统的研究，取得了具有科学意义的研究结果。（1）棉花根、叶内的蛋白质含量在感染枯萎病菌后，叶内蛋白质含量，抗病品种接菌后36h以前的蛋白质含量都低于未接菌的对照，36h后则高于对照的水平，表现为先低后高；而感病品种则恰恰相反，出现先高后低的现象。在根内，抗病品种接菌后24h始终保持低于对照品种中蛋白质的水平，直到36h后才有所上升。而感病品种接菌后蛋白质浓度均高于对照。另外，达到高峰时的蛋白质含量感病品种高于抗病品种。（2）棉花细胞壁氨基酸含量用不同致病力的棉花枯萎病菌7号和3号小种接种棉花，对抗、感品种根部细胞壁氨基酸含量进行分析。结果表明，感病品种在接种7号小种后，根内细胞壁氨基酸含量增加了32.3%，抗病品种增加了4.4%；接种3号小种后抗病品种氨基酸含量下降了14%，感病品种上升了19.8%（图3-14）。感病品种受枯萎菌诱导后细胞壁氨基酸的积累明显高于抗病品种，为枯萎病菌的生长提供了较多的氮源，易与枯萎菌建立寄生关系，这表明细胞壁氨基酸含量与棉花对枯萎病的抗性具有一定的相关性。（3）棉花细胞壁富含羟脯氨基酸糖蛋白含量脯氨酸是一种非常重要的氨基酸，它经过羟化形成的羟基脯氨酸，是细胞壁伸展蛋白的原料。有些研究结果表明，细胞壁富含羟脯氨酸糖蛋白的积累与植物抗病性关系密切（Mayad，1986；Benhamou，1990）。冯洁等（1995）研究结果表明，不同品种间细胞壁富含羟脯氨酸糖蛋白（HRGP）的积累量存在差异，抗病品种细胞壁内HRGP含量明显高于感病品种。棉花叶内的HYP（羟脯氨酸）含量与其他氨基酸相比含量最低，只占总量的1.0%～1.2%。根内细胞壁HYP与其他氨基酸相比含量最高，占氨基酸总量的19.1%～19.6%，是其他氨基酸的2～10倍。根内HYP含量大约是叶内的10倍，这可能是由于根与病原菌直接接触，长期作用进化的结果。根内HYP的高含量对棉花自身抵抗病菌侵染有利。在棉花细胞壁HRGP含量增加及细胞壁木质素沉积与抗枯萎病性的关系上，接种枯萎病菌后根、叶内细胞壁木质素沉积与HYP含量变化规律相似，抗病品种86-1接种7号、3号小种后，细胞壁木质素的累积量均高于感病品种邯14，枯萎菌7号小种诱导后细胞壁的木质化程度比接种3号小种要高（表3-19）。可见，HRGP含量及细胞壁木质化程度与棉花抗枯萎病性呈正相关。图3-14 接种枯萎病菌对棉花根内细胞壁氨基酸含量的影响处理861（抗病）邯14（感病）根叶根叶木质素增长率（%）木质素增长率（%）木质素增长率（%）木质素增长率（%）健株2.882.402.802.477号小种3.5623.62.6811.73.2415.72.673.13号小种3.2613.22.566.73.079.62.553.2表3-19 不同处理对细胞壁木质素沉积的影响至于HRGP在抗病反应中的作用机制主有以下3方面（宋凤鸣，1992）。（1）作为凝集素的作用许多植物凝集素是糖蛋白，其中，有一些就是HRGP。这种具凝集活性的HRGP定位于能与病原菌相互作用的位点，HRGP可能与病原菌相互作用并把病原菌固定在细胞壁中，从而阻止病原菌的侵入或在细胞间的扩散。HRGP还在寄主—病原菌相互作用的专化性识别机制中起到重要作用。（2）作为木质素的沉积位点寄主与病原菌相互作用中，细胞壁在病原菌侵染后的木质化是寄主抗病反应的特性之一。木质素的形成与苯丙氨酸代谢形成的松柏醇有关，松柏醇的脱氢多聚物（DHP）与HRGP结合形成一种对酸稳定的复合物。在初生壁的木质化过程中，由松柏醇产生的甲基化醌与HRGP之间形成共价交错连接，从而导致了木质素在细胞壁中的沉积。（3）作为结构屏障的作用高等植物细胞壁中，HRGP填充在纤维素骨架的间隙中，又与细胞壁的其他成分共价结合形成更为致密、不可穿透的结构屏障。而且，HRGP具有结构性多聚物的功能，从而提高了细胞壁的强度。在侵染穿透过程中，病原物分泌的纤维素酶、半纤维素酶和蛋白酶等都能分解纤维素、半纤维素等细胞壁成分。但这些酶不能分辨HRGP，而且HRGP包围在纤维素和半纤维素的周围，从而把病原物分泌的酶与其底物分开，使纤维素和半纤维素等胞壁物质免受分解。继续保持细胞的正常结构，阻止病原物的侵入。但目前尚没有这方面的直接证据。病原菌的侵染可破坏寄主植物体内活性氧产生与清除之间的动态平衡，引起活性氧（主要是超氧阴离子O-2和过氧化氢H2O2）的积累，同时激活脂氧合酶（Lipoxygenase，LOX）基因的表达，LOX酶活性升高。活性氧和LOX酶通过非酶促和酶促方式直接攻击膜系统中的不饱和脂肪酸，启动膜脂过氧化的发生。活性氧的积累及膜脂过氧化的发生直接与植物的过敏性抗病反应有关，因而被认为是植物抗病防卫反应的组成部分之一。活性氧及膜脂过氧化的产物在植物抗病防卫反应中起的主要作用是：①对入侵病菌的抑制；②诱导植保素合成、细胞壁木质化及富含羟脯氨酸糖蛋白的沉积；③与信号传递有关并激活植物防卫反应相关基因的表达。宋凤鸣等（2001）研究结果表明，未接种枯萎病菌的健康棉苗中，抗病品种中棉所12棉苗的活性氧水平略高于感病品种6037，接种病菌后，棉苗叶片和根茎组织的活性氧水平显著升高，中棉所12的活性氧积累早，积累水平高于6037（表3-20）。健康棉苗的茎与根组织中LOX酶活性，在抗与感病品种间无明显差异，接种枯萎病菌后，2个供试品种棉苗组织中LOX酶活性有明显的升高，但表现不同的变化动态。抗病品种中棉所12接种后茎与根组织中，LOX酶活性快速增加，在接种后5～8天达最高，之后缓慢下降。感病品种6037棉苗接种后茎与根组织中，LOX酶活性增加缓慢，8天后才有较大幅度的增加，而后逐步下降。处理O-2产生速率（μmolO-2/t（gFW·min）H2O2积累（μmolH2O2/gFW）3天7天3天7天中棉所12（抗病）不接枯萎病菌0.320±0.0050.381±0.037103.9±4.486.3±8.8接枯萎病菌0.922±0.0351.086±0.066163.0±3.5159.6±4.56037（感病）不接枯萎病菌0188±0.0010.253±0.00661.5±7.852.9±4.6接枯萎病菌0.336±0.0180.725±0.00685.6±3.1127.5±5.3表3-20 枯萎病菌接种后棉苗茎与根组织中活性氧的积累丙二醛（MDA）是膜脂过氧化产物，未接种枯萎病菌的健康棉苗的茎与根组织中，MDA含量在抗与感病品种间无显著差异，但枯萎病菌接种后，棉苗组织中MDA的含量有明显的增加，抗病品种中棉所12棉苗MDA的含量在接种后3天就明显增加，此后直线上升，而感病品种6037棉苗中MDA的含量在接种后7才开始积累，增加速度相对较慢。接种枯萎病菌后，抗病品种棉株体内膜系统中，不饱和脂肪酸含量下降明显，而感病品种无显著变化。膜脂过氧化产物丙二醛（MDA）含量上升，膜系统中，不饱和脂肪酸含量下降，表明有膜脂过氧化的发生（宋凤鸣等，2001）。上述这些结果说明，枯萎病菌侵染后棉苗体内活性氧的积累、LOX酶活性的上升以及由此引起的腆脂过氧化，可能在棉苗对枯萎病的抗性中起作用。棉株感枯萎病后显示的病症是由于一系列不正常的生化和生理活动的结果。脂肪酸是细胞质膜的主要组织成分，具有极重要的生物功能，棉花叶片中的脂肪酸主要由两种饱和脂肪酸和3种不饱和脂肪酸所组成。感染枯萎病棉株叶片中亚麻酸含量下降，而油酸和亚油酸含量增加，总的来看是不饱和成分降低，这说明叶片膜脂中脂肪酸的组成分发生了变化、加之其他生理代谢的影响，导致病株呈现皱缩（宋晓轩等，1992）。郭金城等（1990）测定结果指出，子叶中油酸和亚麻酸含量与品种的抗枯萎病性有一定的相关性。品种的抗病性越强，其子叶中油酸含量越高。高抗枯萎病品种52-128子叶中油酸含量比感病品种鄂沙28高16.99%，表明品种的抗病性与子叶中油酸含量呈正相关；而子叶中亚麻酸含量与品种抗病性呈负相关趋势，子叶中亚麻酸含量越低，其品种的抗病性越强。高抗枯萎病品种52-128子叶中亚麻酸的含量比感病鄂沙28低10.55%。枯萎病对棉株光合作用和呼吸作用有明显的影响。丁钟荣等（1988）测定结果表明，无论感病品种还是抗病品种，感病植株的光合作用均显著降低。感病品种的光合强度降低了37.2%，总光合强度降低30.5%；抗病品种的光合强度降低28.5%，总光合强度降低21.3%。说明感病植株生长矮化和产量降低都与光合下降有关。净光合速率表明叶片吸收固定二氧化碳的能力，受叶龄影响较大，反映在主茎叶上即是受不同叶位的影响。健株叶片的净光合速率最大值均出现在第五叶位叶片，而病株叶片则无此规律，这是由于其各叶位叶片发病程度和发病时间的不同所致。相同叶位的主茎叶片的净光合速率，病株均明显低于健株。病株叶片的净光合速率平均比健叶下降了58.7%～62.8%。这表明，病叶的同化二氧化碳能力大为降低。棉株感病后呼吸强度均明显下降，抗病品种下降更甚。抗病品种的病株呼吸强度比健株下降23.7%，而感病品种的病株只比健株下降13.1%。气孔是二氧化碳和水气进出叶片的通道，气孔导度表明气体通过气孔传导的能力，直接影响着气体交换的进程。棉花感染了枯萎病后，各主茎叶位叶片的气孔导度明显降低，病叶的气孔导度分别比健叶的平均降低了64.4%～88.7%。因此，影响叶片水气的交换能力，使蒸腾速率下降，病叶的蒸腾速率分别比健叶减少46.7%～68.2%（宋晓轩等，1992）。丁钟荣等（1988）报道，感枯萎病植株的叶片蒸腾强度、叶水势和细胞汁浓度分别比健株下降22.48%～30.91%、14.75%～11.81%和13.43%～18.11%，而下降幅度蒸腾强度和细胞汁浓度抗病品种明显高于感病品种，叶水势，则反之。Nain （1985）报道，棉株感染枯萎病后，蒸腾作用的强度发生变化，并受到抑制。对离体叶片的蒸腾作用进行测定发现，充分展现症状的叶片其蒸腾强度要比健康叶片低1/2～2/3；同时，叶片中的水分含量也低约1/2。温度是维持正常新陈代谢的重要因素之一。宋晓轩等（1992）测定结果表明，感染枯萎病后，各节位主茎病叶叶片的叶温均高于健叶，最多能高出5.5℃；健叶叶温比其周围环境的气温低2.51～3.13℃，叶温与气温温差较大，而病叶的叶温与气温温差较小，最多相差-1.29～1.24℃，负值说明叶温超过了气温，最高可超出2℃。这种差异与棉株发病程度有直接关系，对病叶外表健康的部分和发病部分的测量，坏死组织部分的温度要比绿色组织部分的温度高。在幼茎和幼铃上也表现了同一规律。在棉株体内糖、氮代谢方面，病株的硝态氮含量显著减少。感病品种硝态氮含量比健株减少1/2；抗病品种减少1/3。感病株可溶性蛋白质含量显著降低（图3-15）。可溶性糖含量感病植株比健株减少一半左右。同样，抗病品种比感病品种高出1/3以上（丁钟荣等，1988）。张海娜等（2011）报道，感病株体内可溶性糖含量高于正常株（图3-16）。表明抗病品种的营养积累要比感病品种优越得多。图3-15 可溶性蛋白质含量的变化（张海娜等，2011）图3-16 可溶性糖含量的变化（张海娜等，2011）已有的研究结果表明，根际微生物和棉际分泌物等生态因素与植物抗病性有密切关系。植物的分泌物主要包括糖、氨基酸、蛋白质、维生素、有机酸、无机离子等。这些分泌物中的某些物质能在抵御病菌侵入中起作用。显然植物的分泌物中存在着某些物质，由于它们的存在使植物体本身具有抗病的潜在活性，这是植物体自身防御作用的机理之一。冯洁等（1991）研究了棉花抗、感品种的病、健株根分泌物中氨基酸及糖分含量的变化及其对枯萎菌孢子萌发的影响。结果表明，抗病品种健株根分泌物中，含有7～8种氨基酸，总量分别为1.40nmol和1.33nmol。感病品种根分泌物中，含有1～4种氨基酸，总量分别为0.43nmol和1.02nmol。接种枯萎菌后，棉花抗、感品种根分泌物中，氨基酸种类均达到17种，抗病品种根分泌物中，氨基酸总量为152.40～160.30nmol。感病品种为216.10～239.98nmol。感病品种根分泌物中氨基酸总量明显高于抗病品种。丙氨酸（Ala）在氨基酸总量中所占的比例最大，其次是谷氨酸 （Glu）和缬氨酸（Val），三者之和在氨基酸总量中所占的比例抗病品种为60%～75%，感病品种为59%～64%。天冬氨酸（Asp）和谷氨酸（Glu）是植物及病原物体内代谢的重要氮化物。感病品种接菌后根分泌物中，这两种氨基酸的含量比抗病品种高，这可能对病原菌利用它们构建体内其他重要化合物是有利的。枯萎菌孢子在抗病健株根分泌物中，萌发率在22.4%～26.3%，接近清水对照，没有刺激孢子萌发的作用，在感病健株根分泌物中，孢子萌发率在34.9%～57.7%，比对照高10.2～33个百分点，说明感病品种健株根分泌物可刺激孢子萌发。接枯萎病菌后，抗、感品种根分泌物均可刺激孢子萌发，萌发率在65.4%～72.0%，比对照高40.7%～47.3%。孢子在不同氨基酸溶液中萌发，在Gly.Ala、Ser、Ghl中，孢子萌发百分率最高（61.0%～74.5%），其次是Asp、Phe，Thr、Pro、Val、Cys萌发率在30.2%～58.4%，也具有刺激孢子萌发的作用，在Arg、Met、Leu中，萌发率接近清水对照（22.6%～27.7%），只有His具有抑制孢子萌发的作用（17.2%）。棉苗健株根分泌物中，总糖含量很低，用薄层层析法检测不到果糖和葡萄糖。接菌后总糖含量与健株相比有大幅度增加，并可检测到果糖和葡萄糖。抗病品种的果糖含量分别为23.70%～25.7%和2.69%～3.02%；而感病品种果糖和葡萄糖的含量分别为25.20%～25.60%和1.82%～1.92%。抗病品种的葡萄糖含量略高于感病品种（冯洁等，1991）。由于棉花根分泌物的成分非常复杂，其作用在土壤中又受其他诸多因素的影响，进一步研究这一问题，对探明枯萎病生态抗性机制是必要的。棉枯萎病菌主要存活于土壤并从根部侵入，根际则是病菌侵入根系的必然通道。而根际微生物是一个极其庞大的群体，其区系各成员对病菌的反应也各不相同，有些表现为抑制作用（包括营养竞争、拮抗、寄生、捕食等），有些表现为促进作用（包括促进萌发，促进生长，协助侵入等），有些则表现关系不大，根际微生物区系的组成不同，对病菌总的反应也就不同。因此，弄清根际微生物的区系组成（包括种类、种数、优势种等），对于抗病机制的研究及生物防治都具有十分重要的理论意义，对于开发土壤微生物资源也有较为重要的作用。李洪连等（1990、1991、1992）对棉花抗、感枯萎病品种根际微生物种类、数量及其抑菌作用进了研究。研究结果指出：①棉花抗、感枯萎病品种根际微生物数量存在着明显差异。抗病品种根际微生物数量显著多于感病品种，其中，又以根际真菌数量更为明显，两类品种之间的差异达到极显著水平，两类品种之内无明显的差异。在根际细菌数量方面，根际放线菌数量，均为抗病品种的数量多于感病品种。这个结果表明，棉花品种对枯萎病的抗性与根际微生物数量之间存在着密切的关系，抗性愈强，根际微生物群体数量愈大（表3-21）。②棉花抗、感枯萎病品种根际真菌区系组成十分复杂，且差异十分明显。抗、感病品种的各类真菌中，以青霉属（Penicillum）、曲霉属（Aspergillus）、镰刀菌属（Fusarium）等种数较多。不同的棉花品种其根际真菌属数、种数、种类及优势种均不相同，每个品种都有自己独特的根际真菌区系组成。一般来说，抗病品种根际真菌种数较多，抗病品种86-1和豫棉7号分别共分离出19属35种和14属30种根际真菌，其根际真菌优势种多为曲霉（Aspergillusspp.）、青霉（Penicillumspp）、疣孢漆斑菌（Myrithecium verracaria），而感病品种冀棉7号和河南69分别共分离出14属30种和13属27种根际真菌，其优势种则为粉红粘帚霉（Gliocladium roseum）、双胞镰刀菌（Pusarium dimerum）、黑根霉（Rhizopus nigicans）等。播期品种生育期真菌平均值及差异比较放线菌平均值及差异比较细菌平均值及差异比较春播861（抗病）冀棉7号（抗病）河南69（感病）鲁棉1号（感病）2～3叶期11.886～7叶期28.34现蕾期13.152～3叶期12.566～7叶期23.95现蕾期13.002～3叶期6.036～7叶期6.99现蕾期6.362～3叶期7.496～7叶期5.36现蕾期5.6017.79aA16.50aA6.46bB6.15bB7.6323.3228.846.2813.4412.444.4913.3010.873.7910.367.9619.93aA10.72bB9.55bB7.37bB13.2719.39102.134.2312.8092.022.986.4656.936.0514.2759.2744.93aA36.36abAB22.12cB26.53bcB表3-21 棉花抗、感枯萎病品种根际微生物数量（106个/克土）播期品种生育期真菌平均值及差异比较放线菌平均值及差异比较细菌平均值及差异比较夏播861（抗病）冀棉7号（抗病）河南69（感病）鲁棉1号（感病）2～3叶期22.556～7叶期27.11现蕾期36.392～3叶期18.376～7叶期29.07现蕾期28.172～3叶期10.146～7叶期15.88现蕾期19.842～3叶期8.666～7叶期9.44现蕾期13.7328.68aA25.20aA15.59bB10.61bB13.6914.7016.508.7012.8912.034.146.065.624.944.624.4714.96aA11.21bB5.27cC4.68cC21.7478.45141.658.4751.5998.0612.1537.8590.936.4254.3993.0780.61aA52.71bB46.98bB51.29bB表3-21 棉花抗、感枯萎病品种根际微生物数量（106个/克土）（续）-1棉花抗、感枯萎病品种在相同条件下根际微生物种类和数量明显不同，其原因可能是由抗、感品种根系分泌物和脱落物的不同而导致的。如果根际内微生物数量较多，就会对枯萎病菌的侵入产生较大的抑制作用，使病菌难以侵入，从而使棉株表现为抗病。当然，这种影响除决定于根际微生物的数量外，还与微生物的种类及对枯萎病菌的抑菌作用强弱有关。综上所述，棉花枯萎病的抗病机制是一个非常复杂的问题，涉及的因素众多。如果强调某一方面的作用，难免有一定的局限性。抗病、耐病和感病品种不仅在受到病原物侵入前就存在差异，而且更重要的是染病后抗性与其产生抗性机制的速度和程度的差异。如果将有关联的作用有机地联系起来，开展综合研究，可能更有助于深入地认识棉花对枯萎病的抗病机制。

高粱叶螨又名高粱红蜘蛛，俗称火蜘蛛、红砂火龙等，属真螨目（Acariforms），叶螨科（Tetranychidae）。在我国，高粱叶螨有多种，主要有截形叶螨（Tetranychus truncatesEhara）、朱砂叶螨（Tetranychus cinnabarinusBoisduval）和二斑叶螨（Tetranychus urticaeKoch）。世界温暖地区均有发生报道。我国各高粱产区都有不同程度的发生，以干旱年份发生较重。高粱叶螨以成螨、若螨先在下部叶片为害，群集于高粱叶背刺吸汁液，受害叶片出现失绿斑点，不能进行正常的光合作用。叶螨逐渐在叶片蔓延，扩展到整株叶背、叶面和茎秆，受害叶片呈红褐色或黄褐色，枯死。严重发生时，虫口密度大，布满整个植株，呈火烧状，严重影响高粱产量，甚至绝收。图3-93 高粱叶螨田间为害状（叶片红褐色干枯，密结白色丝网）图3-94 前期叶片受害状（左：正面观；中：背面观）图3-95 后期叶片受害状（左：正面观；右：背面观）高粱叶螨可为害高粱、玉米、谷子、棉花、豆类、瓜类、麻类、辣椒、茄子等多种植物。雌螨椭圆形，截形叶螨和朱砂叶螨为深红色或锈红色，二斑叶螨淡黄或黄绿色，足4对，体背侧有黑色斑纹；背毛12对，肛毛和肛侧毛各2对，无臀毛。幼螨蜕皮后为若螨，分幼螨和若螨2个时期，足4对，体形、体色与成螨相似但体小；初孵幼螨近圆形，长约0.18mm，体色透明或淡黄，取食后变淡绿色，足3对。雄螨红色或淡红色，形态特征与雌螨同，阳具弯曲背面形成端锤，其近侧凸起尖利或稍圆，远侧凸起尖利，两者长度几乎相等。卵圆球形，直径0.13mm，新产卵无色透明，后变橙色，孵化前可出现红色眼点。图3-96 高粱叶螨（若螨、成螨及卵）高粱叶螨以受精雌成螨聚集在高粱、茄子、豆类等作物的枯枝落叶内、杂草根际和土壤裂缝中越冬。翌年春天先在杂草、小麦上取食活动，5天平均气温大于7℃，越冬成螨开始产卵。卵散产在叶背中脉附近或新吐的丝网上，早春平均单个雌螨产卵量30粒，夏季100粒左右。5天平均气温高于12℃时，第一代卵开始孵化，发育至若螨或成螨时正值高粱出苗期，5月中旬至6月上旬迁往高粱田为害。高粱叶螨一般行两性生殖，也可不经交配行孤雌生殖，其后代多为雌性。最适繁殖为害温度为26～30℃。1年发生10～20代，繁殖1代需10～27天，整个生长季世代重叠。高粱叶螨的发生与气象条件及种植方式关系密切。高粱和小麦套作，或靠近果园、菜地等的高粱田常易发生。5～6月份干旱少雨，虫量迅速上升，若7～8月份干旱少雨，条件适宜，迅速蔓延至全田，严重发生为害。降雨强度大，可冲刷掉大量叶螨，降低种群密度，具有抑制作用。高粱叶螨的天敌很多，主要有小花蝽、捕食性螨类、深点食螨瓢虫、黑襟毛瓢虫、塔六点蓟马、中华草蛉、大草蛉、丽草蛉、草间小黑蛛等，对高粱叶螨具有一定的控制作用。不同高粱品种间的抗螨性存在明显差异。1.农业措施防治 清除田埂、路边和田间的杂草及枯枝落叶，耕整土地以消灭越冬虫源和早春寄主。严重发生地区，避免与大豆、蔬菜、小麦作物间作套种。推广种植高抗和抗螨品种。高温期适时灌溉，增加高粱田相对湿度，抑制叶螨繁殖。2.物理防治 利用高粱叶螨对黄色、蓝色的趋性，在叶螨迁入农田初期到盛发期，于高粱田边、行间插置诱虫板诱杀高粱叶螨。3.生物防治 利用天敌，如长毛钝绥螨、德氏钝绥螨、异绒螨、塔六点蓟马和深点食螨瓢虫等，控制螨类发生。4.化学防治 加强田间害螨监测，在点片发生阶段及时防治。药剂有：40%菊杀乳油，40%菊马乳油，20%螨卵脂可湿性粉剂，1.8%阿维菌素（虫螨克）乳油，20%三氯杀螨醇乳油，也可用波美0.1～0.3度石硫合剂。

自生固氮微生物在土壤中可以自行固定空气中的分子态氮，对植物没有依存关系。常见的自生固氮微生物包括以圆褐固氮菌为代表的好氧性自生固氮菌、以梭菌为代表的厌氧性自生固氮菌，以及以鱼腥藻、念珠藻和颤藻为代表的具有异形胞的固氮蓝藻（异形胞内含有固氮酶，可以进行生物固氮）。它们不生长在植物体内，能自己从空气中吸收氮气，繁殖后代，死后将遗体“捐赠”给植物，让植物能得到大量氮肥。红螺菌、红硫细菌、绿硫细菌和梭状芽孢杆菌等都是自生固氮菌，利用光能或化能固定氮素土壤中的自生固氮菌能够在自由生活状态下固氮，只是当它固定的氮素满足本身生长繁殖需要以后就不再固氮了，多余的氮反过来会抑制它们自身的固氮系统。因此，它们固氮效率比较低，固氮量较少。联合固氮的种类和分布非常广泛，从禾本科作物到木本植物以及竹子的根际中都有发现。其中，研究的较为普遍和深入的有：雀稗固氮菌、粪产碱菌、肺炎克雷伯氏菌、印度拜叶林克氏菌、德氏拜叶林克氏菌、弗李明拜叶林克氏菌、多黏芽孢杆菌、梭菌属、德克氏菌属、阴沟肠杆菌、凝聚肠杆菌、草生欧文氏菌、稻草杆菌、生脂刚螺菌和假单孢菌等。1.根际固氮菌根际固氮菌指定殖于根表的所有固氮细菌。这类细菌不仅为植物提供氮素营养，其促进植物生长的主要原因在于产生的激素影响了植物的生理过程。这类固氮菌主要包括雀稗固氮菌、拜叶林克氏菌等。2.内生固氮菌内生固氮菌是指那些定殖在植物根内而与宿主植物联合固氮的固氮菌。固氮螺菌大多聚集在植物根表的黏质层或黏质鞘中，但有的菌株却能突破根表细胞壁，侵入宿主根的皮层组织内，但并不形成共生组织，是介于根际自生固氮和结瘤固氮的过渡类型。虽然联合固氮的固氮效应不及共生固氮高，但其分布广，受益作物多，因此，对于非豆科植物而言，联合固氮可能成为将来农业、林业、牧业中潜在的稳定氮源，其生态意义和经济效益都是不可低估的。根据目前的研究结果可以认为，联合固氮菌促进植物生长的机理主要有：第一是通过生物固氮为植物提供氮素或产生植物激素直接促进植物生长；第二是通过诱导植物产生植物激素、改善植物对矿物质的利用率来间接促进植物生长。虽然大部分固定的氮为固氮菌自身利用，提供给植物的氮素很少，只有菌体裂解后的氮素才能被植物吸收，但由于细菌的生命周期比植物短得多，细菌死亡后释放的有机氮能逐步为植物吸收。自然界氮气的固定有两种方式：一种是非生物固氮，即通过闪电、高温放电等固氮，这样形成的氮化物很少；二是生物固氮，即分子态氮在生物体内还原为氨的过程。大气中90%以上的分子态氮都是通过固氮微生物的作用被还原为氨的。如果把光合作用看做是地球上最重要的生物化学反应的话，则生物固氮应当是地球上仅次于光合作用的第二个最重要的生物化学反应。生物固氮是一种极其温和的生物化学反应，它比人类发明的利用铁催化剂、在高温（约300℃）、高压（约300个大气压）下的化学固氮要优越得多。目前，分离出的联合固氮菌很多具有产生植物激素的功能，如IAA、ABA等影响根的呼吸速率和代谢，刺激根毛和次生根的形成，促进宿主植物对营养物质的吸收。当联合固氮菌在根际微域或植物体内部形成优势菌群后，可以起到调节根际生态平衡，阻止有害菌的入侵和定殖，起到生物屏障的保护作用。固氮菌可以分泌有机酸使得植物根际pH值下降，使难溶性矿物质变的易溶，从而促进植物根系对各种营养物质的吸收，进而间接的促进植物生长。每年由植物的残体带入土壤中大量的有机物质，其中约一半是纤维素。纤维素分解菌可以将这些物质分解成较简单的物质，可作为固氮菌的碳源，增加土壤中自生固氮菌和纤维素分解菌的数量，提高土壤的肥力和熟化程度。蒲一涛（1999）等人对自生固氮菌—褐色球形固氮菌（Azotobactersp.）MIG1.2和纤维素分解菌—拟康木霉（TrichodermaPseadokoningi Rifi）MIG3.142进行混合培养，探讨了菌数与菌液含氮量的变化情况，与各单独培养进行了比较。试验证明，在混合培养条件下，两种菌能相互利用、相互促进，混合培养的菌数增加，两菌的生长及固氮菌的固氮作用均高于两种菌各自单独培养，这两种菌可混合培养制成混合菌剂。孙海英（2009）研究了接种纤维素分解菌与固氮菌对牛粪堆肥发酵的影响，将牛粪与稻草按1：3.5的比例混合堆肥，分别接种纤维素分解菌、纤维素分解菌+固氮菌，结果表明，与接种纤维素分解菌和不接种的对照处理比较，接种纤维素分解菌+固氮菌的处理堆温上升显著加快、C/N（碳氮比）显著降低、pH值在堆肥前期上升快；接种纤维素分解菌的处理比对照堆温上升加快、C/N低。在同时加入纤维素分解菌和固氮菌之后，堆肥过程中C/N明显降低，提高了堆肥的肥效，最大限度地保留了堆肥物料中的氮素营养。沼肥（沼液和沼渣）是有机物厌氧发酵后产生的残余物，是一种优质有机肥。李轶（2009）探讨了施用沼肥等不同肥料对设施土壤固氮菌的影响，以期掌握沼肥等肥料对设施土壤固氮菌影响的规律，基施沼渣比基施猪粪有利于促进土壤自生固氮菌的生长；从番茄苗期到成熟期，追施化肥土壤自生固氮菌数量多于追施沼液土壤，猪粪与化肥配合施用、沼渣与沼液配合施用分别较猪粪与沼液配合施用、沼渣与化肥配合施用能更好地促进土壤自生固氮菌的繁殖。城市生活垃圾在堆肥处理过程中往往会损耗大量的氮，使其含氮量大大降低。然而，氮是农作物生长的三大要素之一，对提高农作物的产量具有重要的意义，石春芝（2002）研究了垃圾堆肥混合接种自生固氮菌和纤维素分解菌对堆肥含氮量的影响，试验证明在固氮菌的作用下，堆肥的含氮量有一定提高，纤维素分解菌对固氮菌的生长有一定协同效应。桉树是我国华南地区的主要造林树种之一，然而长期经营桉树的林地土壤板结，地力衰退，产量下降，这是实现桉树可持续发展的最大障碍。康丽华（2002）研究了桉树与联合固氮菌相互作用的效果，利用联合固氮苗—催娩克氏菌接种桉树的苗木，研究它们之间相互作用关系。扫描电镜观察结果表明，联合固氮菌不但可以在桉树根表定殖，而且还可进入根内定殖，并在接种桉树的根际、根表和根内均分离到该菌。接种联合固氨苗能刺激桉树根系的分泌作用，并对根系分泌物的氨基酸、糖及激素的含量有所影响。联合固氮菌对桉树生长有明显的促进作用。马海宾（2007）研究了联合固氮菌对桉树青枯病菌的抑制作用，采用纸碟法和液体比浊法研究了联合固氮菌对桉树青枯病菌茄拉尔氏菌的抑制作用。结果表明，两株联合固氮菌1（催娩克氏菌）和固氮菌2（阴沟肠杆菌），及其培养物上清液对青枯菌fLa均有不同程度的抑制作用，接种固氮菌1和同时接种固氮菌1及青枯菌fLa的处理比对照桉树苗地下干质量分别增加101.52%和71.81%。接种固氮菌可以降低桉树苗木死亡率38.24%。接种联合固氮菌对植物的生长具有促进作用，并伴随一定的增产效应，但由于菌株与寄主植物的专一性较强，不同生境与植物固氮菌的种类和特性不同。因此，从特定生境和植物根际分离获得高效固氮菌株以研制适合不同生境和植物的专用生物菌肥具有十分重要的意义。卢秉林（2010）在不同化学氮肥用量下接种从当地小麦根际分离所得的Azotobacter chroococcum beijerinck 45N，将其研制为生物氮肥后，与半量化学氮肥配施效果最佳，相比同量化肥处理分别提高春小麦秸秆产量12.70%和16.34%；籽粒产量15.31%和11.77%；氮素收获指数0.68%和0.13%；氮肥农学利用率30.37%和59.39%；氮素吸收利用率26.53%和88.66%；氮肥偏生产力15.27%和11.77%；氮肥生理利用率12.24%和35.24%，同时，还能够提高秸秆和籽粒中全氮、全磷和全钾的累积量。由于生物固氮通常受到氨的抑制，因此，选育抗氨阻遏型（耐氨型）菌株是提高固氮菌应用效果的重要途径，曹毅（2004）研究了施用耐氨型催娩克氏菌对刺黄瓜的影响，试验设3个处理，即用浓度为5%菌液浸种（处理1）、1%粉剂配成水溶液后浸种（处理2）、CK（清水），时间为2h，3次重复，试验结果表明，用5%菌液浸种、在移植第1d和20d用0.5%菌液喷施叶面和淋根，可分别促进种子出苗、幼苗生长、提高小区产量及果实品质；用相同处理粉剂也有类似效果，但不如菌液明显。人们在施用种衣剂防治病害和虫害的同时，势必对土壤根际具有固氮功能的微生物产生影响，韩雪（2010）的研究结果表明，种衣剂对固氮菌产生了不同程度的抑制作用。对大豆根际固氮菌抑制作用由强到弱的种衣剂品种依次是咯菌腈、甲霜灵、多克福和宁南霉素；种衣剂浓度对大豆根际固氮菌多样性的抑制程度不同，但没有明显规律。姚拓（2004）在高寒地区利用稳定性15N同位素稀释法研究了接种燕麦根际联合固氮菌对燕麦生长的影响及固氮量，结果表明，接种不同供试固氮菌株对燕麦生长的影响不同，大多数菌株明显促进燕麦生长（株高、根长、根表面积和生物量）部分菌株则对燕麦生长影响不明显，菌株固氮百分率和固氮量差异较大固氮百分率为13.78%～63.96%大于50%的有5株；固氮量为0.0653～0.3158mg/株。1886年，德国植物化学家Hellriegel和Wilfarth等人研究证明，豆科植物根瘤是由细菌感染引起的，它能固定大气中的氮素。1888年，荷兰学者Beijerinck从豆科植物根瘤中分离出固氮细菌，命名为根瘤菌。根瘤菌固氮指的是根瘤菌属（Rhizobium）的细菌，与豆科植物建立共生关系，它侵染豆科植物的根部，形成一种具有复杂结构和高度分化的特殊的植物器官——根瘤，在根瘤提供的厌氧环境中将分子态氮还原成氨。豆科植物与根瘤菌形成的共生体系是生物固氮体系中最强的共生体系，所固定的氮占整个生物固氮总量的65%，相当于全世界工业合成氮肥量的2倍，在农业生产和生态系统中起着极其重要的作用。根瘤菌的菌体属短杆菌，0.5～0.9μm，革兰氏阴性，端生鞭毛，无芽孢，根瘤菌进入根瘤后呈类菌体状态，往往有分支趋势。大豆根瘤菌为粗的杆菌，无分支，菌落圆形，边缘整齐、凸起、黏稠、乳白色、不透明。根瘤菌在25～30℃繁殖迅速，最适pH值为6.5～7.5，所有根瘤菌都能利用单糖、双糖、多元醇和甘露醇。根瘤菌中的每种细菌都与某几种豆科植物专一性地对应，每一种根瘤菌只与其有专一性对应的几种豆科植物建立共生关系形成根瘤，不与其他种类的植物共生形成根瘤。原因是豆科植物的根毛能够分泌一类特殊的蛋白质，根瘤菌细胞的表面存在着多糖物质，只有同族豆科植物根毛分泌的蛋白质与同族的根瘤菌表面的多糖物质才能产生特异性结合。当豆科植物在幼苗期，土壤中的根瘤菌便被其根毛分泌的有机物吸引而聚集在根毛的周围，并大量繁殖。同时产生一定的分泌物，这些分泌物刺激根毛，使其先端卷曲和膨胀，同时，在根菌瘤分泌的纤维素酶的作用下，根毛细胞壁发生内陷溶解，随即根瘤菌由此侵入根毛。在根毛内，根瘤菌分裂孳生，聚集成带，外面被一层黏液所包裹，形成感染丝，并逐渐向根的中轴延伸。浸染丝状体在根的外皮细胞之间流通，分权成网状，然后破裂，在细胞内释放出细菌，形成原基根瘤，此时尚不能固氮。寄生植物细胞增殖引起根瘤菌也在每一个细胞内增殖，最后形成完善的根瘤。经过一段时间后，寄生植物根部充满了根瘤菌，从而成为膨胀或分枝形状，称为类菌体。固氮的细胞被豆血红蛋白染成红色，豆血红蛋白是把氧输送到类菌体的一种色素。在自然界中，豆科植物根部有时也会形成一种淡绿色根瘤，但是，根瘤中除有淀粉积累外，还有许多类似于人工培养基上生长的短杆状菌体，菌体不膨大形成类菌体。这种根瘤因不含豆血红蛋白而不能进行固氮作用。带有豆血红蛋白的根瘤为有效根瘤。在三叶草、豌豆、花生的有效根瘤内，几乎100%的细胞都含有类菌体，而在菜豆、锦鸡儿、田菁的有效根瘤内，通常只有50%～70%的细胞受感染。根瘤菌肥料按形态分为液态根瘤菌肥料和固态根瘤菌肥料。按照寄主植物种类的不同，可分为大豆根瘤菌肥料、菜豆根瘤菌肥料、花生根瘤菌肥料、豌豆根瘤菌肥料、三叶草根瘤菌肥料等。根瘤菌对它共生的豆科植物具有专一性、有效性和侵染力。专一性是指某种根瘤菌只能使一定种类的豆科作物形成根瘤，因此，用某一族的根瘤菌制造的根瘤菌肥，只适用于相应的豆科作物侵染力是指根瘤菌侵入豆科作物根内形成根瘤的能力；有效性是指它的固氮能力。我国从20世纪50年代开始研究大豆根瘤菌的接种技术，目前，大豆根瘤菌的接种方式主要以液体菌剂拌种和施用颗粒菌肥为主。根瘤菌接种豆科植物后，能否在土壤这个复杂的环境里占据优势是菌剂发挥作用的一个关键。过去施用的根瘤菌剂有液体菌剂和草炭菌剂，研究表明，液体菌剂施到土壤后，由于土著根瘤菌或其他有害菌的竞争，菌剂效果不理想，根瘤菌大量死亡。而草炭菌剂虽然提高了菌剂的保质期，但微生物遗漏现象较严重，也影响了菌剂的应用效果。海藻酸钠成本低廉，对微生物无毒害，而且不造成环境污染。一定时期内微生物能在颗粒内部增殖，并能从颗粒内部缓慢释放出来，这样就在豆科植物根际形成局部优势菌群，提高了根瘤菌的竞争力，从而使菌剂较好地发挥其肥效。广东省是我国四大花生主产省之一，但花生平均产量较低，在全国平均产量以下，温海祥（2002）通过拌种方法在花生种子中接种来提高花生产量，在未种过花生的花岗岩发育的壤土中进行种植，花生播种后每小区用7ml固氮根瘤菌液注入3500ml清水中搅匀制成稀释菌液，而后将稀释菌液装入喷雾器内，按播种孔穴喷浇在花生种子和孔穴土壤表层，每孔穴喷约12～15ml稀释菌液，对照区用等量清水喷浇而后覆土盖种，试验结果表明：施用的花生固氮根瘤菌明显增加了花生的结瘤量、植株生长健壮，群体生长旺盛增加植株生物量，结荚率提高11%，植株含氮量提高52.9%籽仁含氮量提高52.8%，产量提高40%，增产效果显著。蚕豆和玉米间作系统是我国西北地区广泛采用的种植模式，在该系统中进行蚕豆接种根瘤菌是否会有利于进一步提高氮营养的间作优势。李淑敏（2005）通过盆栽试验研究了蚕豆和玉米间作接种AM真菌与根瘤菌对其吸磷量的影响，结果表明，接种AM真菌均显著促进玉米和蚕豆吸收有机磷，与对照相比吸磷量分别增加138.1%和82.3%；接种AM真菌和根瘤菌对蚕豆吸收有机磷有协同促进作用，蚕豆根瘤数、根瘤重和菌根侵染率显著增加，并改善与其间作玉米的营养状况，明显促进玉米生长。刘江（2000）研究了VA菌根真菌与根瘤菌和溶磷菌双接种对烟苗生长的影响，结果表明，单接种及双接种均能很好地促进烟苗快速而健壮生长，且可使育苗时间缩短10～12d；双接种效果优于单接种。根瘤菌对烟苗生长前期有良好效果，但对后期的作用却不大。在缺磷土壤上接种溶磷菌无效，在有磷源的条件下同时接种溶磷菌和G.M，能有效地达到节磷增产效果。根瘤菌不同接种方式对大豆根瘤分布及产量有着明显的影响，唐颖（2001）研究了根瘤菌不同接种方式对大豆根瘤分布及产量的影响，结果表明，大豆根瘤菌液体菌剂拌种与施用颗粒菌肥导致大豆结瘤部位不同，液体菌剂拌种根瘤多集中于根上层，即距土表0～30cm，距主根0～10cm，施用颗粒菌肥根瘤多集中于根下层，即距土表10～40cm，距主根5～15cm施用颗粒菌肥在大豆生长后期根瘤数量及干重均显出优势，且大豆产量高于液体菌剂拌种的。唐颖（2002）研究的结果表明，液体菌剂拌种与颗粒菌肥作种肥施用导致大豆结瘤部位不同，液体菌剂拌种根瘤多集中于根上层，施用颗粒菌肥根瘤多集中于根下层。施用颗粒菌肥在大豆生长后期根瘤数量及干重均显出优势且大豆产量高于液体菌剂拌种处理。曹国瑶（2006）研究了不同根瘤菌比例、营养液及用量在菜豆上的应用效果，结果表明，采用推荐营养液用量处理（以1000g/100kg拌种）的菜豆平均干物质量较采用1/4推荐用量处理（以250g/100kg拌种），提高了49.44%，根瘤菌数增加了58.32%。与氯化钙混合营养液相比，硫酸钙混合营养液处理后于物质量增加了29.45%。于景丽（2005）以缺铁的石灰性紫色土为供试土壤进行盆栽试验，选用3株慢生型花生根瘤菌作为供试菌株，研究了石灰性紫色土施铁肥与接种根瘤菌对花生—根瘤菌共生固氮作用的影响，结果发现，缺铁的石灰性紫色土上单施铁肥、单接种根瘤菌、接种根瘤菌配施铁肥均能促进花生与根瘤菌的共生固氮效应和竞争结瘤能力，但接种根瘤菌配施铁肥的效果最好，单接种根瘤菌的效果次之，单施铁肥的效果差。喷施0.2%硫酸亚铁溶液的效果比0.3%的好。植株全氮含量和叶绿素含量都是指示共生固氮效应的重要指标，与花生产量间存在极显著的相关性，相关系数分别为0.763和0.795。李超敏（2006）采用海藻酸钠—脱脂乳体系包埋根瘤菌和光合细菌研究了微生物在载体上的存活及释放情况。结果表明，海藻酸钠作为根瘤菌剂的新载体能够提高菌剂的有效期及释放率，根瘤菌和光合细菌混合接种豆科植物能够提高大豆根瘤的固氮酶活性和土壤固氮强度，并能在一定程度上减轻大豆孢囊线虫的危害。当根瘤菌和荚膜红假单胞菌混合培养时，不仅固氮能力增强，还能使根瘤菌耐干旱，延长保存时间。紫花苜蓿是一种蛋白质含量高的优质豆科牧草，有“牧草之王”的美称。然而，南方面积广大的酸性土壤严重阻碍了紫花苜蓿产业化进程。张琴（2006）研究了不同pH值下接种根瘤菌对紫花苜蓿产量和品质的影响。结果显示，pH值和接种菌株对苜蓿整株鲜重、有效根瘤数、固氮酶活性和全氮含量的影响均较显著。pH值从5.6降低到4.8，苜蓿整株鲜重、固氮酶活性、全氮含量平均降低约66.64%、39.20%和25.84%，有效根瘤数平均减少约8个。河西走廊豆科植物由于干旱缺水严重制约了根瘤菌的固氮作用，在盐渍地豆科植物共生固氮体系效能更低，陈利云（2008）采用来源于高盐碱极干旱地区土壤的耐盐根瘤菌，研究对紫花苜蓿接种效果，接种该耐盐根瘤菌的紫花苜蓿与不接种的对照相比其结瘤数增加了11.4%～77.7%，有效瘤重增加了26.4%～80.8%，地上生物量鲜熏增加了45.8%～87.5%，地上生物量干重增加了49.1%～106.3%，粗蛋白质含量增加了1.5%～13.5%。磷是植物生长必需的营养元素之一，我国有74%的耕地土壤缺磷，土壤中95%以上的磷为以难溶的无机和有机物这两种无效态存在，难以被植物吸收利用。其中，有机态磷约占土壤全磷量的20%～50%，在森林或草原植被覆盖的土壤中甚至可达90%，主要以磷酸肌醇、磷脂、核酸、磷蛋白等形式存在。无论在北方石灰性土壤还是南方酸性土壤，因土壤强烈的固磷作用，当季磷利用率不足20%，造成资源浪费。土壤中存在着大量的微生物，其中，一些种类能够释放有机酸或无机酸，可以增加难溶性磷酸盐的溶解性和土壤有效磷含量，改善作物磷素营养，这类微生物统称为解磷菌或溶磷菌。解磷菌可以通过活化土壤中的难溶性磷和分泌生长素等物质刺激植物生长，某些解磷菌还具有一定的生防作用。对土壤中含磷化合物具有分解能力的细菌统称为磷细菌（phosphobacteria），分为有机磷细菌（解磷菌）和无机磷细菌（溶磷菌）两大类。当然，某些细菌不仅可以溶解无机磷，也能分解有机磷，二者之间并无严格的界定。1.有机磷细菌芽孢杆菌属的细菌，为革兰氏染色阳性，能产生抗热的芽孢，为椭圆形或柱形周生或侧生鞭毛，能运动，能产生接触酶。2.无机磷细菌假单胞菌属中的细菌为革兰氏染色阴性杆菌，极生的单鞭毛或丛鞭毛，能运动，接触酶阳性。此属中的部分菌株为致病菌，必须进行严格的菌种鉴定后才能用于生产。产碱菌属的细菌，细胞呈杆状，1～4根周生鞭毛，能运动，革兰氏染色呈阴性，接触酶阳性。硫杆菌属的菌为革兰氏染色阴性小杆菌，单根极生鞭毛，能运动，严格自养。细菌中解磷能力比较强的主要为芽孢杆菌和假单胞菌。芽孢杆菌包括蜡状芽孢杆菌、环状芽孢杆菌、坚强芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、蕈状芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、栗褐芽孢杆菌等；假单胞菌包括沟槽假单胞菌、青紫葛假单胞菌、荧光假单胞菌、恶臭假单胞菌、丁香假单胞菌、施氏假单胞菌、产碱假单胞菌、铜绿假单胞菌等。其中，解磷巨大芽孢杆菌是发现最早、解磷效果最好、使用国家多、推广面积大的菌株，它具有溶解磷酸三钙的能力。值得注意的是，蜡状芽孢杆菌、假单胞菌中有一些种是动、植物病原菌，所以对此类微生物作为生产菌种应有明确的鉴定，至少须鉴定到种，确定是非病原菌后才能应用。1.解磷菌对难溶无机磷酸盐的解磷机制一般都被认为是由于菌体生长过程中产生各种有机酸，而将其中的磷溶解释放出来，即“酸解作用”。磷细菌降解无机磷化物的机理有：①解磷细菌在生命活动中会产生可以溶解土壤中难溶性磷酸盐的有机酸，如乳酸、氨基乙酸、草酸、延胡索酸、琥珀酸、2-葡糖酮酸和柠檬酸等。②解磷细菌释放出的H2S与磷酸铁反应产生硫酸亚铁和可溶性的磷酸盐。③解磷细菌的呼吸作用释放出CO2，降低了环境pH值，引起磷酸盐的溶解。④解磷细菌能够吸收钙离子，使磷酸根离子进入土壤溶液。⑤植物残体腐解能产生胡敏酸和富里酸，并与复合磷酸盐中的钙、铁和铝螯合释放出磷酸根。另外，它们也可以与铁、铝及磷酸盐形成稳定的可溶性复合物而被植物体吸收利用。⑥解磷细菌通过NH4+的同化作用放出质子，降低pH值，从而引起磷酸盐的溶解。国外研究发现，一些解磷菌只有当介质中有NH4+存在时，才具有溶解无机磷酸盐的能力。⑦当某些异养型解磷细菌的生存环境氧化状况发生改变时，它们能够将不溶态磷酸盐转化为可溶态的亚磷酸盐和次磷酸盐。如丁酸梭状芽孢杆菌在极其潮湿厌氧状态的土壤中，可以将磷酸盐转化为亚磷酸盐和次磷酸盐，从而被植物所吸收利用。此外，还有人发现了解磷细菌在根际土壤中能否解磷，可能与根际存在的营养物质种类及根际环境pH值变化有密切关系，如磷细菌在碱性基质中同样产酸，但由于碱性反应而不能发挥有机酸作用，表现为不解磷。2.无机磷酸盐的氧化作用和还原作用某些异养型磷细菌由于生存环境氧化状况发生了改变，能使不溶性无机磷酸盐转化为可溶性的亚磷酸盐和次磷酸盐。如丁酸梭状芽孢杆菌在极其潮湿的厌氧状态的土壤环境中，可以将磷酸盐转化为亚磷酸盐和次磷酸盐。酶解作用是有机磷降解的重要途径。一般认为，磷细菌对有机磷酸酯的分解是通过分泌胞外磷酸酶进行解酶而实现的。但是研究发现，当有效磷浓度低于某一阈值使微生物和植物感到低磷胁迫时，微生物和植物就会分泌胞外磷酸酶，将有机磷水解，释放出有效磷。已证实在土壤中接种解磷的巨大芽孢杆菌后，土壤无机磷含量提高了15%以上；在含有机磷较高的松软土壤中接种巨大芽孢杆菌效果更显著。主要原因是解磷细菌把有机磷释放出来，转化为可利用的无机磷。研究证明，有机磷化物对于磷细菌菌体的生长存在着抑制作用，同时对于磷细菌利用有机磷又存在诱导作用。有机磷酸盐还能被细菌产生的有机酸溶解，经水解作用可释放出游离的磷酸盐。可溶性磷酸盐一部分进入细菌细胞后被固定，当细胞死亡后，又重新释放并被植物吸收利用。微生物对土壤磷素的固定与释放，主要受土壤中可降解有机物含磷量的影响。一般情况，细菌和放线菌细胞积累的磷素（占其总干重的1.5%～2.5%）略高于真菌（0.5%～1.0%）。在我国干旱和半干旱地区，土壤水分对菌肥影响十分明显。周鑫斌（2003）研究了石灰性土壤中不同水分条件下磷细菌肥施用的效果，试验土壤采自山西农业大学校内建筑施工地下4～6m深处的生土，土壤5种不同的水分含量8.5%～9.5%、10.5%～11.5%、12.5%～13.5%、15.5%～16.5%和19.5%～20.5%，试验结果表明，土壤水分的高低对菌肥施用效果有显著的影响，磷细菌肥在土壤水分为15.5%～16.5%的条件下能显著提高土壤生物活性和植物吸磷总量，对玉米的产量有显著的影响，平均可增产9.66g/盆；过高过低的水分条件都不利于菌肥肥效的发挥，但菌肥在土壤水分为10.5%～11.5%时即可表现出较显著的增产作用，说明该范围是菌肥的有效使用的土壤水分下限，这就为菌肥在干旱、半干旱地区的推广和使用提供了一定的理论依据。周鑫斌（2005）通过室内培养和大豆盆栽试验，研究了磷细菌溶解磷酸钙的能力及在北方石灰性土壤上施用磷细菌肥对土壤磷素转化的影响，表明磷细菌具有较强的溶解磷酸钙的能力，磷酸钙的溶出率从2.8%上升到22.0%，在贫磷土壤中，使Ca10-P和Ca8-P含量下降，Ca2-P和Al-P含量增加。而在富磷土壤中，解磷细菌对土壤无机磷形态、组分则无明显影响。土壤中的大量微生物如根瘤菌、固氮菌、硝化菌等对解磷细菌的解磷能力发挥和种群消长动态都有很大的影响。一般表现为解磷微生物与其他微生物间有着相互促进的协同作用；而解磷微生物本身对某些病原菌则有明显的拮抗作用。梁利宝（2006）等人研究了石灰性土壤中土著微生物对解磷微生物解磷效果影响，油菜盆栽试验设两大处理即灭菌后土壤和未灭菌土壤。试验结果表明，土著微生物对施加解磷细菌的土壤氮、磷有一定的影响，对钾的影响不显著，反映出土著微生物对解磷微生物的解磷效果有一定的影响。张健（2006）等人研究了不同解磷菌群（细菌菌群、真菌菌群和细菌真菌混合菌群）在石灰性土壤中对油菜产量及品质的影响，结果表明，施用解磷菌群处理比对照产量增加1.08%～39.18%，氨基酸含量增加4.41%～61.03%，还原糖含量增加14.97%～78.57%，维生素C含量增加21.62%～73.33%，硝酸盐含量降低22.28%～63.78%，油菜植株全磷含量有所改善，而且以细菌、真菌处理较好。陶光灿等（2004）将10株具有促生及抑制病害的芽孢杆菌属菌株的培养物，按不同比例配制成5个混合剂型细菌制剂接种，都可很好地促进豌豆出苗，提高出苗率，且健康苗占总苗数和植株干物重的比例都有显著效果，其原因为微生物接种后在根部区域大量繁殖，形成优势种群，抑制或减少病原菌的发生或繁衍。秦芳龄（2000）研究了泡囊—丛枝（VA）菌根菌和解磷细菌双接种对红三叶草生长和磷营养的影响。结果表明，单接种解磷细菌对红三叶草菌报侵染率无显著影响，而菌根菌和解磷细菌双接种对红三叶草生长和磷营养改善有正交互效应，且在砂堵条件下效应更为明显。郑少玲（2007）研究了解磷细菌对难溶性磷（磷矿粉）的有效化作用。试验结果显示，在肥力较低的惠州菜园土上，施用含解磷细菌的生物有机肥能促进菜心的生长，与施用等养分含量的磷矿粉及不含解磷细菌的生物有机肥比较，提高其地上部生物量7.0倍和4.2倍，单季菜心对氮的吸收利用效率提高了32.5%和28.8%，对磷的吸收利用效率提高了8.6%和7.9%，对钾的吸收利用效率提高了54.4%和48.8%。施用含解磷细菌的生物有机肥还可以提高蔬菜植后速效磷的含量，比磷矿粉处理及不含磷细菌生物有机肥处理分别提高19.5mg/kg及11.4mg/kg。钾是植物必需的大量营养元素之一，对提高作物产量、改善农产品品质、增强作物的抗逆性具有重要作用。土壤是一个庞大的天然钾库，蕴藏着丰富的钾素，以全量钾而言，比氮、磷含量高得多，一般含量为1.2%，是土壤中含量最高的大量营养元素，但土壤中速效钾含量仅占全钾的0.1%～2%，90%以上的土壤钾是以作物难以利用的矿物钾存在，作物缺钾主要是因为土壤中能为作物利用的有效钾很少。我国在目前的施肥状况下，钾素一般处于亏损状态，土壤钾素不足已构成我国农作物产量提高、品质改善的限制因素。农业生产上施用钾肥日益增多，但我国钾矿资源缺乏，中国的钾肥生产只占世界的0.34%，而消耗量占14.7%，虽每年进口约200万t钾肥，仍不能满足农业生产对钾肥的需要。土壤中存在有大量的微生物，它们与土壤矿物分解、养分活化密切相关，硅酸盐细菌则能使硅酸盐矿物中K、Fe、Mg、Si的溶出，利用硅酸盐细菌的解钾作用是活化土壤中矿物钾的有效途径。1912年，前苏联学者巴撒立克首先从蚯蚓肠道中分离出一株钾细菌，是兼性好氧的化能异养细菌，能利用葡萄糖、淀粉等多种碳源，在无氮培养基上生长很好，表明具有固氮能力。它的生长适宜温度为25～28℃，最适pH值为7.0～7.2。硅酸盐细菌又称钾细菌，在伯杰氏手册中称为环状芽孢杆菌（Bacillus circulans），是一种胶质芽孢杆菌（Bacillus mucilaginousSiliceous），具有分解矿物钾的能力，能将钾长石等含钾矿物中难溶态无效钾转化为可溶态有效钾，在土壤中普遍存在，一般每克耕地土壤中含有2000～40000个。硅酸盐细菌（Silicate bacteria）主要有3种：环状芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌和土壤芽孢杆菌。硅酸盐细菌细胞内含钾量很高，其灰分中钾的含量达33%～43%，菌体内的钾在菌体死亡之后，又从菌体内游离释放出来，可为植物吸收利用。硅酸盐细菌菌落是圆形凸起如半粒玻璃珠、边缘完整、表面湿润光滑、无色透明的大型菌落。硅酸盐细菌大多数为革兰氏阴性菌；菌体呈长杆状，两端钝圆，菌体粗长，大小为1.0～1.8μm，长3～10μm；有肥厚荚膜，能形成椭圆形芽孢，无鞭毛；化能异养细菌，能利用蔗糖、葡萄糖、淀粉、甘露醇等多种碳源；兼性好氧，最适生长温度为25～28℃，最适生长pH值是7.0～8.5。然而，多年来国内对该菌的名称不统一，甚至在学名上也有多种分类名称，至今国际上通用的《伯杰细菌分类手册》中并无此菌的学名及特性描述。此外，国内有些学者对此菌有无释放矿物中钾素能力还有不同看法。因此，多年来此菌存在名称和性能问题一直存有争议。硅酸盐细菌可以使大量游离的钾元素进入其荚膜和菌体，从而减少了钾的流失和渗漏，其分解土壤硅酸盐和固定钾肥得到的钾能经常地不间断地供给植物。也有人认为，硅酸盐细菌的解钾作用可能与菌体的荚膜有关，因为在该菌体的细胞外可形成比菌体大10～50倍的荚膜，有的荚膜可形成2～4层，硅酸盐细菌可以借助荚膜来包围矿物颗粒而吸收磷钾养料。硅酸盐菌体细胞具有很强的吸持钾的能力，其细胞灰分中钾的含量高达33%～43%，这部分钾在菌体死亡之后可从菌体游离出来供植物利用。连宾（1998）在综合已有的实验证据的基础上并结合理论分析提出了解钾作用的综合效应学说，即：①不断增殖的细菌通过其胞外多糖与钾长石形成细菌矿物复合体；②细菌矿物复合体对有机酸及一些无机离子强烈吸附，从而导致该复合体微区域发生变化；③包裹在复合体中的矿物颗粒被生物侵蚀，导致释放，与酸根离子结合，同时，在缺钾情况下细菌主动吸收复合体中的K+，从而打破了矿物溶解与结晶过程中的动态平衡，促进矿物降解及钾的进一步释放。硅酸盐细菌分解硅酸盐矿物的原因应该是多种因素作用的结果，应结合多种机理加以分析，对于不同的硅酸盐细菌其机理也有所不同。棉花属喜钾作物，适宜的钾营养元素是促进棉株的生长发育，提高棉花产量和品质的保证。付学琴（2007）在江西农业大学试验站的红壤土上研究了硅酸盐细菌与化肥配施对棉花生长发育特性的影响，得出硅酸盐细菌能明显地促进棉花对养分的吸收利用，增加果枝数、成铃和产量，改善皮棉品质，配合一定量的氮、磷、钾化肥施用效果更好。单施菌肥的棉株果枝数、成铃数和产量分别比对照高12%、16.5%和30%，氮、磷、钾积累总量分别比对照高19.1%、19.5%和23.7%，并能明显地促进棉株的生长发育。王思远（2000）研究了硅酸盐细菌与化肥配施对土壤养分的转化和烤烟生长发育的影响，试验在吉林农业大学试验站进行，土壤类型为黑土，中等肥力。试验烤烟品种为NC89，结果表明，硅酸盐细菌能明显地促进土壤养分的转化，促进烟株对养分的吸收利用和生长发育，配合一定量的氮、磷、钾化肥施用效果更好。氮、磷和钾的转化效果分别比对照高10.4%～57.9%、10.3%～28.0%和2.6%～67.3%，并能明显地促进烟株的生长发育。付学琴（2009）通过对水稻土壤连续两年施用硅酸盐细菌复合肥料，研究其对土壤微生物量和土壤理化性质的影响，试验于2007年和2008年在江西农业大学试验站进行。土壤类型为潴育型水稻土试验结果表明硅酸盐细菌肥料与有机肥混施的土壤微生物生物量比对照提高90%，比单一施用硅酸盐细菌肥料或有机肥料分别提高25.6%和33%；细菌、放线菌、真菌和硅酸盐细菌分别比对照提高3.82倍、2.18倍、1.52倍和16.83倍，硅酸盐细菌肥料与有机肥混施的土壤容重比对照下降12.7%，比单一施用硅酸盐细菌肥料或有机肥料分别下降6.8%和7%；阳离子代换量比对照提高19.6%，比单一施用硅酸盐细菌肥料或有机肥料分别提高8.2%和7.7%。石光辉（2001）等研究发现，在油菜移栽时用硅酸盐细菌制剂7.5kg/hm2沾根，与对照相比，千粒质量增加0.18g，产量增加573.90kg/hm2，增产幅度达到20.27%，增加产值1147.80元/hm2。占新华（2003）研究了硅酸盐细菌的生物效应和根际效应，结果表明，当硅酸盐细菌的处理浓度在0～250g/L浓度范围内时，对小麦种子的发芽率几乎无影响。在0～2g/L浓度内，促进小麦苗和根的生长，以2g/L浓度对小麦苗和根的促生效果最佳；浓度为2～250g/L时，生长促进作用逐渐减弱直至抑制小麦的生长。硅酸盐细菌也能促进玉米苗的生长，对玉米根的促生效果优于地上部。硅酸盐细菌处理的小麦根际pH值和速效磷含量明显低于对照，而速效钾则高于对照。蒋先军等（2000）研究了硅酸盐细菌代谢产物对植物生长的促进作用，他首先将硅酸盐细菌培养基加热完全溶解后，加棉塞湿热灭菌（120℃，253kPa），1h后在接种箱中接菌，恒温28℃，摇床培养3d备用；将恒温28℃下，摇床培养（120r/min）7d后的细菌代谢物作为原液，紫外线照射30min灭菌，从而制得硅酸盐细菌代谢产物，然后用磁力搅拌器搅拌后将其分别稀释5倍、25倍、125倍、625倍和3125倍浸种；研究结果得出，经硅酸盐细菌代谢产物处理过的种子，水稻株高比对照增加27.7%，生物量比对照增加40.2%，硅酸盐细菌的代谢产物对植物生长的刺激作用与浓度有关，低浓度的代谢产物对植物生长有明显的促进作用，高浓度的代谢产物则有一定的抑制作用，代谢产物的作用对根系生长的影响尤为明显。放线菌是产生抗生素活性物质的最多的一类微生物，至今已报道过的近万种抗生素中，约70%是由放线菌产生的。5406菌肥，又称放线菌肥料，是在放线菌肥料研制之初，以“5406”号放线菌为主要菌种加入到载体之中制成，所以，称为5406菌肥，简称“5406”。现在，生产5406菌肥的菌种有多株，但其生物学特性都基本相同。5406抗生菌具有成本低、肥效高、抗病害、促生长、水田和旱田都能使用的优点，它能产生生长刺激素，可刺激细胞分裂和纵横伸长，对动、植物没有药害和毒性，有广泛的使用前景。使用时，每亩绿肥用量拌25kg的5406菌肥，同时，配合施用石灰。可用拖拉机将绿肥耙匀切碎，几天后，5406菌即可大量繁殖。在旱地作物施用时，若把绿肥与5406抗生菌肥混用，穴埋或者翻犁，都能得到良好的增产效果。在100kg堆制的菌肥中加入5kg过磷酸钙覆盖在旱田作物种子上，产量也能明显增加。该方法特别适用于对土质不利5406繁殖而生育期又较长的作物。因为厩肥所含养分丰富，能供给5406菌生长发育所必需养分，有助于加强菌肥作用效果，促进微生物活动，增加土壤养分。将菌肥加少量水，用手搓化，然后加水2倍调匀。再加入种子，充分翻拌，浸泡12h使水全部被籽粒吸收后即可播种（能加入少许磷肥效果会更好），取出摊晾至半干播种。可使小麦增产8%～40%。或者用人尿和水各半或全部清水浸麦种4～8h，然后以麦子10kg，5406孢子粉1kg的比例拌种，最好再加1～2kg过磷酸钙或2～3kg的钙镁磷肥拌匀后播种。5406抗生菌肥肥效持久，但是，来得比较慢，最适作基肥施用。最好的使用方法是通过浸种后再做基肥使用。一般每亩（667m2，全书同）种子用菌肥2.5～5.5kg，菌肥先加3倍清水搅拌2h，再将种子倒入，拌匀，待种子把水分吸干后，凉至爽手时即可播种。播种时若每亩以40kg左右的菌肥掺入有机肥及5kg过磷酸钙，10kg草木灰，覆盖于种子上，覆土淋水，则效果更明显。如果土壤较为干旱，最好在阴天或下雨前用作拌种，然后在种肥上盖一薄层细土，若施后遇干旱，应泼水润土。麦种20kg，细肥泥10～15kg，糠2kg，钙镁磷肥2kg，5406孢子粉0.5～1kg。用水浸麦种12～24h后，再与上述原料拌和在一起，边拌边洒水，以手捏成团，触之能散为原则，以10～16cm的厚度堆放在能保温保湿（上下有覆盖物）的场地上，经24h后，麦子大部分露白就可播种。水稻施用5406时，最好是先将水稻进行拌种、催芽然后作为追肥施用。一般用量为每50kg湿稻种拌0.5～1kg的5406拌种剂。稻种要充分浸透，而且要淋稍多点水，否则会因缺水而发育不良。另一方面要控制好温度，稻种拌入5406菌肥后，一般要求温度稍高。作追肥使用时，最好在第二次中耕时施用，这时禾苗已进入分蘖盛期，田面能避光直晒，而中耕后又进行晒田和干湿排灌，这些措施和环境都适合5406繁殖。最好在插秧前选晴天作面肥撒施，施时田水要浅灌，以防菌肥流失，同时，又能较好地提供5406抗生菌生存的条件。还可用作秧田覆盖物，防止烂秧。事实证明，若以菌肥拌合少量土杂肥施用，半个月后即见效果，增产效果十分明显。5406菌肥的浸出液中含有苯乙酸等多种生长刺激因子和抗菌物质，具有一定的防病效能，特别是在防止大豆、棉花、豌豆等作物的烂种上，效果显得明显。制备时需5406的孢子粉1kg，对水30～50kg，不同的作物、不同的生长期来定每亩的用量。喷施均匀为主要的标准，一般每亩应喷施50～75kg，制备时应将菌肥计量放入容器内，先对入1倍左右的水，搅拌成糊状，再对足水量，浸泡5～12h，不断搅拌使其充分溶解，滤液应立即使用，不宜久存。喷雾次数在大面积推广中以2～3次为宜。一般营养生长阶段喷雾一次，生殖生长阶段2次。浸种和喷雾两种方法配合使用，可使5406在作物的整个生育期发挥促进发育和保健的作用，从而获得最佳效果。一般水稻应在栽前5d左右的苗期，分蘖末期，孕穗期，破口期和开花期为宜。尤以水稻孕穗期至破口期最为经济有效。灌浆后不宜喷施，以免贪青晚熟。对双季晚稻为促其尽早抽穗扬花和增强对低温的抗性，最好用浸出液与尿素、过磷酸钙混合喷施，并力争在分蘖末期开始喷施，10d后再喷施1次。喷施应在晴天露水干后进行，24h内若有降雨重新喷施，花期和高温季节喷施，应避开开花时期和中午高温，下午3：00～4：00后喷施为宜。每100kg 5406菌肥稀释液可加入0.5kg尿素、2kg的过磷酸钙，待充分溶解后搅匀去渣，即可喷施。5406抗生菌肥可与杀虫剂混用，但不可与杀菌剂混用。按杀虫剂的对水量计算加药量，加入5406菌肥稀释液内搅匀，即可肥、药混合喷施。制备浸出液的5406菌肥应力求新鲜，以提高刺激作物生长、防病壮苗的效果。稀释液应及时施用，不应久存。5406菌肥稀释液喷施是根外追肥的一种手段，它不能代替底肥和其他必要的措施。商品名称为5406激抗剂，本品属微生物制剂，来自5406菌肥（放线菌）。分两种类型，一种为含有活孢子的粉剂，呈粉白色颗粒状，散发出冰片香味；另一种为5406细胞分裂素，呈白色粉末状，不含活孢子，主要成分为细胞分裂素。对人、畜基本无毒。具有刺激蔬菜作物生长、提高抗病力和抗寒性、防止早衰、保花保果等作用。能刺激植物细胞分裂、促进叶绿素形式，从而增强光合作用和蛋白质合成，增加叶面积，增加瓜、果、甘蔗的含糖量，增加产量，提高植物抗寒性和抗病性，防止植物早衰和花果脱落。5406粉剂可用于拌种、闷种或浸种，也可混入饼肥中或土杂肥中做追肥或种肥，也能加入40倍水，浸泡12～24h后，过滤后，取清液喷洒幼苗、花穗等；5406细胞分裂素只能用于浸种或喷雾。本剂的用药量和使用时期因蔬菜种类不同而异。周永强（2008）研究了生防放线菌对西瓜根域微生态的调整效应，采用营养钵育苗基质拌菌法接种，进行盆栽和小区种植，通过稀释平板涂抹法测定西瓜根区、根表土壤及根内的细菌、真菌和放线菌数量，并对优势细菌和真菌进行了初步鉴定。结果表明，生防放线菌Actl接入西瓜育苗基质后，西瓜根域细菌数量较对照提高3.3%～1263.2%，其中，西瓜根表土壤中芽孢杆菌数量较对照增加122.2%～867.7%；放线菌数量提高17.8%～478.4%；真菌数量减少29.2%～45.2%，其中，接种5.0g/kg放线菌制剂处理西瓜根区和根表土壤中镰刀菌数量较对照分别降低55%和60%；细菌/放线菌较对照提高75.4%～369.5%。接种100d后，西瓜根域土壤中Actl活菌数量仍然高达106个/g以上。可以得出生防放线菌Actl具有较好的定殖稳定性，能够促使西瓜根域土壤由真菌型向细菌型转变，可在西瓜根域形成含有大量拮抗性放线菌、可抗御西瓜枯萎菌等土传病害致病菌的生物屏障。贾菊生（2001）从新疆维吾尔自治区乌鲁木齐的土壤中分离出来的一株Rl号放线菌，研究发现，该菌株及其产生的抗生物质对一些农作物病原菌特别是土传病原菌都具有强拮抗性，其中，对辣椒疫霉病、茄子黄萎病、玉米丝黑穗病及红花锈病的田间小区防效分别达到了63.3%、73.5%、94.0%和68.9%，优于或相当于常规化学药剂的防治效果，是一株很有开发应用价值的好菌苗。几丁质酶对棉花枯、黄萎菌的离体和活体有抑制作用，宗兆锋（2003）从土壤中分离出58株放线菌进行了皿内拮抗试验及利用几丁质能力测定，从中筛选出了2株产几丁质酶的放线菌，研究了几丁质降解放线菌对棉花枯、黄萎菌的作用，将靶标致病菌—棉花枯萎菌、棉花黄萎菌均匀接种于适合生长的培养基平板上，待菌丝布满平皿后，把入选的放线菌均匀喷布于平板上继续培养定期观察放线菌的寄生状况，并进行镜检观察，研究结果表明，放线菌F104和F105，均可寄生于棉花黄萎菌，F105还可寄生于棉花枯萎菌。平皿扩散试验结果发现F104和F105的培养滤液无论经高温处理与否均能使棉花黄萎菌呈现畸形菌丝，而经高温处理的F104还可使棉花枯萎菌表现为畸形菌丝，抑制靶标致病菌寄主活体定殖作用的研究结果表明，F104和F105处理均表现出不同程度的超前接种防治黄萎病的作用，超前接种F105的间隔期与棉苗中枯萎菌的检出率呈负相关。王玲（2005）研究了小麦纹枯病生防放线菌株的防效，从小麦根际和土壤中分离到161个放线菌株，经平板抑菌测定，发现有7个菌株对小麦纹枯病菌表现出较强的抑菌作用活性，菌株发酵液抑菌测定结果表明，S024菌株抑菌活性最好，菌丝生长抑制率达78.6%室内盆栽试验S024菌株发酵液对纹枯病的防效为45.38%，田间小区防效达到63.21%，并能提高小麦种子发芽率，促进幼苗的生长。峥嵘（2006）研究了5406放线菌对小麦幼苗的影响，供试菌种是细黄链霉菌，对小麦幼苗生长的影响结果是5406（5ml）+土壤浸液（5ml）处理的增量最大，达51.05%，单一5406放线菌处理（10ml）的增量为50.36%，单一土壤浸液处理（10ml）的增量为48.55%，后两者与对照的差异达极显著水平；用5406菌液处理使小麦幼苗根系活力增加11.56%，而用5406+土壤浸液处理使根系活力增加21.39%，与对照的差异达到极显著水平。反枝苋是一种有害杂草，可以为害多种作物。龙建友（2004）首次在秦岭山区分离得到一株放线菌—西农No.24菌株，研究发现其代谢产物对反枝苋具有较好活性。西农No.24菌株经过发酵后弃去菌丝体，进行硅胶柱层析，分别用甲醇和蒸馏水洗脱，再用阳离子交换树脂脱盐，从而制得发酵液，经高效液相色谱HPLC分离、测定西农No.24菌株发酵液对反枝苋的除草活性，结果表明，该菌株的发酵产物对反枝苋有较强的抑制生长作用，其发酵液对反枝苋种子萌发抑制率为26.7%，主根生长抑制率为80.6%，主茎生长抑制率为66.5%，离子交换液对反枝苋的种子萌发抑制率为42.9%，主根生长抑制率为93.1%，主茎生长抑制率为86.2%。菌根是真菌与植物根系共生形成的一种联合体。真菌从植物体内获取必需的碳水化合物及其他营养元素，而植物从真菌菌体得到所需要的营养及水分等，从而形成一种共生体。根据菌根形态学及解剖学特征的不同，菌根分为3个主要的类型，即外生菌根、内生菌根及内外生菌根。外生菌根的特征是真菌菌丝不伸入植物根部细胞，真菌菌丝体紧密地包围植物幼嫩的根，形成菌套，有的向周围土壤伸出菌丝，代替根毛的作用。外生菌根的菌丝蔓延于根的外皮层细胞间，大部分生长于根的外部。外生菌根能增加根系的吸收面积，外生菌根经常可以在许多森林的树木根部发现，如松柏类、栎树等。内生菌根是真菌的菌丝体（主要存在于根的皮层薄壁细胞之间）进入细胞内部，但不形成菌套。因此，具有内生菌根的植物，一般都保留着根毛。内生菌根普遍存在于各种栽培作物中，如玉米、棉花、大豆和马铃薯等，这类真菌多属于藻状菌。它们侵入植物根后向细胞中伸出球形或分枝状的吸器，从根外表看不出菌丝的存在。内生菌根又分为两种类型，一种是由有隔膜真菌形成的菌根，另一种是无隔膜真菌所形成的菌根，因其胞内菌丝体呈泡囊状（Vescicular）和丛枝状（Arbuscular），故称泡囊丛枝菌根，即“泡囊—丛枝菌根”（Vesilular-Arbuscular mycorrhizae）。泡囊—丛枝状菌根（Vesicular-Arbuscular Mycorrhizae，简称VA或VAM菌根）是一种内生菌根。在多数植物的根际有大量的VA菌根真菌与它们共生。内生菌根（VA菌根）的特点是真菌的菌丝体主要存在于根的皮层细胞间和细胞内，共生的植物仍保留有根毛。已知能与植物共生形成VA菌根的真菌都属于内囊霉科，主要有内囊霉属、无柄孢属、巨孢霉属和实果内囊属等9个属，可以与85%以上的陆生植物形成共生体，侵染后会影响寄主植物根系生长、养分吸收、水分利用以及植物的抗逆性，具有极其重要的生态价值和经济价值。由于它们具有与植物共生的高度专一性，迄今尚未分离获得纯培养体。VA菌根真菌的存在提高了植物的抗旱、抗盐碱、抗寒、抗冻等的能力。本节将重点介绍VA菌根在农业生产上的作用。1.磷素VA菌根能促进植物对磷素的吸收。在介质中磷酸盐浓度较低时菌丝比宿主对土壤溶液有更大的亲和力，土壤磷浓度过高时菌根真菌侵染率也会相应降低，尤其是在有效磷缺乏的土壤。VA菌根对磷素的作用，是目前VA菌根众多作用中唯一得到公认的，其作用机制也到成熟阶段，而且已把VA菌根作为一种“生物磷肥”应用于生产。2.氮素VA菌根可促进植物对氮的吸收，VA菌根真菌可通过合成谷氨酰胺的途径同化NH4+为根外菌丝直接吸收铵。此外，菌根对侵染根系中的谷氨酸合成酶的活性具有直接作用。VA菌根还可促进豆科植物根瘤菌的生长发育，增加根瘤数量，提高固氮能力。在既缺磷又缺氮的土壤中种植豆科植物，VA菌根+根瘤菌处理菌株的根瘤量和固氮酶活性都比未接种处理的菌株高。3.钾素钾在土壤中的移动性虽比磷要强得多，但在一般生长条件下往往在根吸收的周围仍能很快形成一个钾浓度亏缺区，从而限制了植物根系对钾的吸收。当土壤供钾水平不能满足植物生长的需要时，菌丝可以伸展到钾亏缺区以外，吸收根系吸收不到的钾并运输给植物，对改善植物的钾营养有一定的作用。1.VA菌根对植物抗干旱性的影响VA菌根能增强根系吸水能力而提高植株抗旱性。土壤水分长期处于亏缺状态虽不利于植物生长，但是，对菌根侵染和菌丝发育影响不大。VA菌根真菌主要是通过菌丝的吸收作用和改善植株矿质营养（尤其是磷）及内源激素平衡状况，从而影响植株的水分代谢，提高植物耐旱力。2.VA菌根对作物抗盐、耐低温的影响VA菌根具有耐盐碱、增强植物耐低温的能力，其中的机制目前还不是很清楚，可能是因为接种植株增强了磷素的吸收，磷是生物膜组分之一，磷素增加可能会稳定膜的结构，同时磷能促进体内各种代谢的正常进行，因此，增强了植株的抗性。蔡宣梅（2004）采用盆栽试验研究VA菌根菌（Gm）、重氮营养醋杆菌Pal5。菌株单接种及双接种对超甜玉米生长、磷营养和菌根侵染率的影响，结果表明，Gm单接种可显著提高玉米菌根侵染率，Pal5+Gm双接种可极显著提高玉米菌根侵染率；无论Gm、Pal5、单接种或Pal5+Gm双接种均能改善植株磷素营养，促进玉米生长，生物产量和单果重增加；双接种在提高菌根侵染率、促进植株生长方面表现出一定的正交互效应。在豆科和禾本科混作体系中，混作较单作具有明显的产量优势，武帆（2009）研究了不同的供氮水平下，菌根真菌、根瘤菌双接种对大豆和玉米混作体系的氮素吸收作用，试验在东北农业大学进行，采用盆栽方法，设置两个氮水平，分别是不施氮（N1）和施氮（N2）200mg/kg，分别设置接种根瘤菌BA207、根瘤菌SH212、菌根真菌Gm、菌根真菌Gi和根瘤菌与菌根真菌的双接种，未接种为对照。研究结果表明，双接种SH212和菌根Gm显著提高了大豆和玉米的生物量，在不施氮的情况下，双接种SH212和菌根Gm使大豆和玉米的总生物量比对照增加了37.3%；且就平均而言，双接种真菌和根瘤菌显著提高了大豆的根瘤数；在施氮和不施氮的情况下，双接种SH212和菌根Gm的大豆和玉米混作体系中总的吸氮量分别比不接种处理高65.4%和41.5%。因此表明，在合理的施氮水平下，双接种菌根真菌和根瘤菌对大豆，玉米生长具有显著的促进作用。张淑彬等（2009）在内蒙古自治区露天煤矿区回填土壤有生态适应能力丛枝菌根真菌的筛选中发现，接种了菌株的沙打旺，生物量显著提高，而且植株的磷、氮营养也得到有效改善，其菌根的侵染率均在50%以上。这说明菌株在该土壤上具有良好的生态适应能力，有助于露天煤矿区植被重建和生态恢复等研究工作的进一步开展。李建华（2009）通过盆栽试验研究了山西省襄垣县矿区复垦土壤中接种丛枝菌根真菌和根瘤菌对三叶草的生长状况及土壤养分的影响。结果表明，双接种丛枝菌根和根瘤菌能显著提高菌根侵染率和土壤中孢子密度，促进三叶草干物质的积累和对氮、磷元素的吸收，促进三叶草对土壤养分的活化，提高土壤养分利用率，加速矿区生态恢复。在重金属污染土壤修复技术中，利用微生物菌根抑制植株对重金属的吸收是一种有效的方法。胡振琪（2007）采用盆栽模拟方法研究了镉污染土壤的菌根修复的影响，分别将丛枝菌根真菌Glomus diaphanum和Glomus mosseae接种于镉污染土壤中，研究两种菌根真菌对玉米生长及对Cd吸收、分配的影响。结果表明，与未接种的对照相比，接种Glomus diaphanum菌根使玉米的生物量增加了5.79倍，地上部镉含量降低了53.9%，地上部磷含量增加了4.6倍（菌丝侵染使植物将镉滞留在根部，抑制了镉向地上部的转移）。其中，接种Glomus diaphanum菌显著于接种Glomus mosseae菌。因此，在镉污染土壤原位修复中，接种Glomus diaphanum菌有助于抑制重金属迁移。许永利（2010）采用室内盆栽法研究了唐山市首钢马兰庄铁尾矿直接植被恢复中丛枝菌根真菌的应用，接种幼套球囊霉菌（Glomus etunicatum）对紫花苜蓿根系具有较高的侵染率达80%以上；菌根促进铁尾矿中磷素含量增加。不同添加水平下，以2.5%（质量比）效果最好，可以作为适宜的接种量。总之，铁尾矿中接种幼套球囊霉（Glomus etunicatum）可显著提高紫花苜蓿根系的生长，改善根际微生物区系，增加尾矿中磷素的释放，有利于尾矿的植被复垦。土壤中有机污染物由于它在环境中的持久性和对人体健康的潜在威胁越来越得到人们的关注，在污染土壤修复中生物修复与物理修复化学修复相比所具有的安全性、非破坏性和经济性的优点使其成为最具有前途的污染修复技术之一。丁克强（2004）通过盆栽试验研究了黑麦草对土壤中苯并[a]芘动态变化的影响，3种苯并[a]芘处理浓度分别为1mg、10mg和100mg/kg。将苗龄为1周的黑麦草移植于受苯并[a]芘污染的土壤中，同时，设置有相同的苯并[a]芘处理浓度但不种植物的对照试验。在1mg、10mg、100mg/kg苯并[a]芘处理浓度下，黑麦草生长的土壤中苯并[a]芘的减少率分别达82.3%、74.0%和55.9%。结果还显示，随盆栽时间的延长，黑麦草根圈土壤中多酚氧化酶含量提高，这可能根圈土壤中可提取态苯并[a]芘含量降低有关。黑麦草的地上部可以积累苯并[a]芘，变幅在0.06～3.60mg/kg。初步认为，土壤具有缓解苯并[a]芘污染的自然本能，促进黑麦草生长，增强土壤多酚氧化酶活性，可提高黑麦草对苯并[a]芘污染土壤的修复能力。光合细菌（PhotosyntheticBacteria）简称PSB，广泛分布于湖泊、水田、污泥和作物根际土壤中，具有固氮能力，是一类以光作为能源、能在厌氧光照或好氧黑暗条件下利用自然界中的有机物、硫化物、氨等作为供氢体兼碳源进行光合作用的微生物。光合细菌细胞直径大小为0.5～5μm，主要以二分分裂方式进行繁殖，少数为出芽生殖，一般没有形成芽孢的能力。光合细菌体内没有叶绿体和类囊体，但是，具有双层膜的类似叶绿体的结构，在此结构中，有类似于植物叶绿素γ的光合色素，即细菌叶绿素，有的还有大量的类胡萝卜素。细菌叶绿素和类胡萝卜素的光谱吸收处分别为715～1050nm和450～550nm。光合细菌在分类地位上属于真细菌纲红螺菌目。目前，根据Bergey's细菌学分类手册（《伯杰细菌鉴定手册》）记载，着色菌科9个属、外硫红螺菌科1个属、红色非硫细菌6个属、绿硫细菌5个属、多细胞绿丝菌4个属、盐杆菌（Heliobacterium）2个属，共计有27属、66种。根据光合作用是否产氧，光合细菌可分为不产氧光合细菌和产氧光合细菌（蓝细菌）；又可根据光合细菌碳源利用的不同，将其分为光能自养型和光能异养型，前者是以硫化氢为光合作用供氢体的，如紫硫细菌和绿硫细菌，后者是以各种有机物为供氢体和主要碳源的，如紫色非硫细菌，在实际生产应用中的大部分是不产氧型光合细菌。1.光合作用光合细菌的光合作用与绿色植物和藻类的光合作用机制有所不同，绿色植物和藻类的光合作用一般是将CO2转化为葡萄糖并释放出O2，光合细菌一般没有O2产生，有时会产生H2。大部分光合细菌还能以厌气的硫还原菌所产生的H2S、CO2为营养源进行光合生长。光合细菌在自然水域的厌气层和好气层都发生碳素循环，在厌气层中光合细菌除参与碳素循环外，还参与硫循环。2.固氮功能大多数光合细菌具有固氮酶。当PSB与异养细菌共培养时，它能利用异养细菌分泌的丙酮酸，在有氧条件下固定大气中的N2。例如，在水稻根际能与固氮菌群有效联合共生的荚膜红细菌（Rhodobacter capsulatus）能在固氮酶作用下，消耗三磷酸腺苷（ATP）及还原态烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（磷酸酯）[NAD（P）H2]中的氢并释放电子，通过铁氧还蛋白（Fd）传至固氮酶的铁蛋白—钼铁蛋白上使N2还原为NH3。3.提高植物抗病性和消除有害自由基，促进植物生长光合细菌含有抗病毒因子，在光照及黑暗条件下均有钝化病毒之能力，阻止病原菌滋生。PSB能对危害卷心菜的镰刀菌能产生胞溶作用，减轻它们对植物的危害。PSB还能氧化或分解土壤中的H2S和胺等有毒有害物质，对土壤起着一定的解毒作用。PSB通过促进土壤放线菌的大量增殖，有利于减少或抑制土壤病原菌发生，保护了作物免遭病害。PSB还能提高植物体内过氧化物酶、SOD等抗氧化酶系统的活性，利于清除植物体内过多的活性氧等的危害。4.对杀虫剂的降解作用通过用不同浓度的光合细菌对杀虫剂（敌杀死、敌百虫、灭杀毙）作棚菜农药残留试验表明，随着喷施复合光合细菌浓度的增加，棚菜残留农药被降解的效果越来越好。复合光合细菌在生长过程中能够降解和利用化肥和农药，产生有用物质及分泌物成为各自或相互生长的营养和原料，应用光合细菌技术可达到降解农药残留。5.在防治病虫害方面的应用光合细菌能促进土壤中固氮菌、放线菌、根瘤菌、细菌的生长，抑制丝状真菌的生长。放线菌的增多有利于土壤中抗菌素和激素类物质的增加，对各种病害起一定的抑制作用，减少病害的发生。大面积使用光合细菌，有效地分解土壤中有害物质，在种植范围内形成稳定的光谱，利用害虫的趋光性，在一定程度上遏制害虫的危害。6.进行水产禽蓄养殖光合细菌是一种营养丰富、营养价值高的细菌，菌体含有丰富的氨基酸、叶酸、B族维生素，尤其是维生素B和生物素含量较高，还有生理活性物质辅酶Q（又叫泛醌）。光合细菌的体积为小球藻的1/20，特别适合作为刚孵出仔鱼的开口饵料。1.PSB提高土壤生物活性李俊峰等（2002）以冬小麦—夏玉米轮作模式为例，比较了光合细菌、有机肥、无机肥及其混合使用对土壤中生物群落、土壤理化性质及土壤养分和产量的影响，试验地点在山东省潍坊市尧沟村，供试土壤为黄褐土，土壤肥力均匀，光合细菌菌液pH值8.0，活菌数为16亿/ml。结果表明，光合细菌无论是单独使用还是同其他肥混用，都会在土壤中表现出一定的增殖特性，并使土壤中生物总量增加，从而促进土壤中物质的循环和能量流动。尤以光合细菌与有机肥复合使用效果最佳，与单用有机肥相比，土壤中微生物总量增加13.7%，光合细菌增加118.9%，固氮菌增加14.6%，放线菌增加18.98%；在0～20cm和20～40cm土层容重分别下降11.4%和13.3%，阳离子代换量增加7.9%和5.2%，有机质含量增加16.6%和24.2%，土壤全氮增加3.9%和26.3%，全磷增加2.9%和4.2%，碱解氮含量增加11.8%和8.2%，速效磷含量增加5.1%和8.6%，速效钾增加10.9%和13.4%，作物产量增加10.1%。张信娣（2007）研究了光合细菌和有机肥对土壤主要微生物类群的影响，试验在绍兴市外山村农田进行，种植作物为马铃薯，将光合细菌（红螺菌科拟球形红假单胞菌）以菌肥形式施入土壤，并和有机肥（人、畜的粪便发酵液）比较，光合细菌和有机肥处理分别在每试验小区均匀施加20L光合细菌菌液、粪便发酵液，评价光合细菌对土壤微生物的作用效果，结果表明，光合细菌和有机肥显著促进土壤中放线菌、异养细菌、固氮菌、氨化细菌和硝化细菌的生长，而抑制反硝化细菌数量。施用光合细菌和有机肥可以改善土壤微生物区系，光合细菌作用比有机肥更稳定和持久。2.PSB提高蔬菜品质和产量谢修志（2009）研究了光合细菌菌剂对蔬菜（小白菜、菜心、芥菜和生菜）品质影响，光合细菌菌剂处理在种植期间每隔10d喷施1次稀释200倍的光合细菌菌剂（喷施至叶片有溶液滴下为准），喷施光合细菌菌剂可以增加蔬菜的亩产量。其中，上海青、生菜和黑叶白的增产较为显著，增产率分别达28.1%、27.8%和20.6%，其他供试作物的增产率为15%左右。喷施光合细菌菌剂后可以大幅度降低对人体有害的NO-3含量（菜心除外），小白菜降低最多，高达42.4%，上海青和黑叶自分别降低了36.5%和31.8%从而提高蔬菜的安全品质，蔬菜的可溶性糖含量都有增加。维生素C含量除了菜心变化不大外，其他供试蔬菜的维生素C含量均有较大幅度的增加。吴小平（2003）研究了红螺菌（Rhodospira）（菌数1012个/L）对烟草、萝卜、地瓜和大豆等作物生长的影响，结果发现，光合细菌能使烟草、萝卜、地瓜和大豆分别增产13.6%、58.9%、78.6%和52.2%。在喷洒光合细菌的情况下，病毒造成的干物质积累量减少3.4%；而未喷洒光合细菌时，病毒造成的干物质积累量减少了22%。这说明光合细菌能诱导烟草产生抗病毒感染的活性，使病毒的危害减轻。3.PSB提高水稻品质和产量史清亮（2000）等把由红螺菌属（Rhodospirillum）、红假单胞菌属（Rhodopseudomonas）、红细菌属（Rhodobacter）和着色菌属（Chromatium）的一些种混合成复合菌液；另外，在培养基中加入1%～1.5%充磁后的钡铁氧体磁粉和0.01%稀土化合物来培养这些复合菌，获得磁性复合菌剂，分别稀释后，对水稻灌根和叶面喷施。结果是施用磁性和非磁性复合菌剂后，稻叶叶绿素含量均比对照的高0.05%，根际固氮活力高25.1%，分别增产13.9%和9.2%。分别把它们对玉米进行拌种和叶面喷施，玉米叶绿素含量和光合速率分别提高0.03%和5.2%，根际固氮活力高99.79%和52.2%。其中，盆栽玉米产量比对照高30.4%和27.2%，田间玉米产量高10.3%和7.99%，表明磁性PSB对作物的增产效果更好。4.PSB降解土壤、作物残留农药肖根林（2011）研究了光合细菌—紫色非硫菌群红细菌属的球形红细菌（Rhodobacter sphaeroides）提高铅、镉及呋喃丹复合污染土壤中酶活性的效果，供试土样取自山西省太原市土堂村庄稼地10～20cm深；Cd、Pb和呋喃丹浓度分别为20mg/kg、300mg/kg和50mg/kg。结果表明，该菌株提高转化酶和磷酸酶的最佳条件均为：pH值=7、温度30℃及加菌量108个/g土。在最佳条件下，转化酶和磷酸酶的活性分别相对提高52.65%和19.35%。因此，光合细菌能明显提高铅、镉和呋喃丹复合污染土壤酶的活性，改善土壤的环境质量，为光合细菌修复重金属及农药土壤污染的推广应用提供实验依据。1904年，由德国微生物学家Lorenz Hiltner提出植物根际的概念，用以描述豆科植物根系与细菌的特殊关系。植物根际的微生物多而活跃，构成了根际特有的微生物区。根际微生物区系又主要以细菌为主，根据其对作物的作用，根际细菌（rhizobacteria）分为3类：有益（2%～5%）细菌、有害（8%～15%）细菌和中性（80%～90%）细菌，PGPR（Plant Growth Promoting Rhizobacteria）是指生存在植物根圈范围中，对植物生长有促进或对病原菌有拮抗作用的有益的细菌统称。其中，主要包括假单胞菌属（Pseudomonas）和芽孢杆菌属（Bacillus）；而荧光假单胞菌（Pseudomonas fluorescens）在很多植物的根际都占据了绝对的优势，可达60%～93%的比例。此外，还包括产碱菌属（Alcaligenes）、节杆菌属（Arthrobacter）、固氮菌属（Azotobacter）、固氮螺菌属（Azospirillum）、肠杆菌属（Enterobacter）、欧义氏菌属（Erwinia）、黄杆菌属（Flavobacteria）、哈夫尼菌属（Hafnia）、克雷伯氏菌属（Klebsiella）、沙雷氏菌属（Serratia）、黄单胞菌属（Xanthomonas）和慢生型根瘤菌属（Bradyrhizobium）等。根据PGPR定殖于根际的位置，又可将其划分为两类：一类是胞内PGPR（intracellular PGPR，iPGPR），其特征是通常只局限性地定殖于植物某些特殊组织或细胞内，可形成根瘤；另一类是胞外PGPR（extracellular PGPR，ePGPR），其特征是定殖于根系细胞外，不形成根瘤，但能依靠产生信号物质直接促进植物生长，或者提高植物抗性或加速土壤元素循环等，对其最早的研究主要集中于芽孢杆菌属、假单胞菌属和欧文氏菌属。1.生物固氮作用某些PGPR可将空气中的分子态氮转化为有机氮，供自身和作物利用，这在很大程度上改善了作物的氮素营养，从而促进了作物增产。2.溶磷作用在植物根围普遍生存着能溶磷和解磷的细菌，这些细菌能够通过释放出有机酸如葡萄糖酸和2-酮葡萄糖酸来溶解无机磷，或分泌胞外磷酸酶降解有机磷，从而使磷被有效地吸收和利用。3.产生铁载体铁是植物的必需元素之一，某些PGPR可以通过生产和分泌各种具有高亲和力的铁载体，它能够结合Fe3+并将其还原成为植物体能够高效利用的Fe2+，PGPR产生的铁载体可与植物根际病原微生物争夺有限的铁营养，从而抑制了病原微生物的生长繁殖，起到生物防治的作用；同时，微生物铁载体可被生长在铁胁迫条件下的植物作为铁源直接利用，因而在植物铁营养方面也起了重要的作用，且植物可利用微生物产生的铁载体螯合的铁，从而改善了植物的铁营养，有效防治碱性缺铁土壤植物缺铁失绿症的发生。4.产生植物激素许多PGPR可以产生植物生长素（IAA）、细胞分裂素（CTK）和赤霉素（GA）等，促进了植物根系的生长发育以及有效吸收土壤中的水分和养分，同时，对植物的其他生命活动进行调控。5.促进其他有益微生物与宿主的共生PGPR能够刺激植物根部生长，为根瘤菌的感染和结瘤提供了很多机会。生物肥料的PGPR在有些情况下可以通过刺激宿主植物和有益根际真菌的共生，如丛枝菌根（AM）可促进植物的生长。虽然AM本身就能促进植物对各种土壤营养成分的吸收（特别是土壤中的磷元素），但研究证明，接种某些PGPR能促进植物与真菌之间的共生。1.竞争和定殖优势微生物之间的竞争包括两个方面，即营养竞争和位点竞争，在作物根表存在着这样一些部位，根及种子的分泌物较多，水分湿度大，即适合细菌生长和繁殖的有利位点，PGPR抢先占领这些位点，有效地利用根围营养和根分泌物，减少了病原菌所必需的营养物质；或者占据了生态位点，阻止和降低了有害菌在这些位点的建立。2.抗生作用抗生作用一直以来都被认为是假单胞菌类生防菌作用的重要方面。抗生素吩嗪酸（PCA）和2，4-二乙酰滕黄酚（Phl）为荧光假单胞菌土壤分离物中最典型的2种次生代谢产物，这些代谢物对防治由小麦全蚀病菌引起的小麦全蚀病起着重要的作用。抗生素是微生物产生的低分子有机化合物，在许多细菌对病害的抑制中抗生素起着主要作用。同大多数生防因子一样，有些PGPR菌株产生的抗生素也是它们防病促生的重要因素。同一菌株可以产生多种不同抗生素，不同菌株也可产生同一种抗生素。已经分离鉴定的由PGPR产生的抗生素有吩嗪、藤黄绿脓菌素、硝基吡咯菌素、托酚酮脓青素和2，4-乙二酰藤黄酚等。3.PGPR产生的嗜铁素的作用存在于根围的病原菌由于得不到足够的铁就不能进行正常的生长和定殖，病原菌对嗜铁素抑制很敏感是因为：①病原菌自己不产生嗜铁素或产生极少，不能与铁结合或结合能力弱；②病原菌产生的嗜铁素结合的铁可被PGPR所利用，而PGPR产生的嗜铁素结合的铁不为病原菌所利用。4.诱导系统抗性（简称ISR）诱导系统抗性（ISR）就是利用生物或非生物的因子处理植物，使之形成了物理的或化学的障碍，从而产生抗性。关于PGPR的诱导抗性机制可能与脂多糖变化，引起植物生理变化，激活植物本身的抗病代谢过程等有关。利用PGPR诱导植物抗性的提高或激活植物防卫基因的表达，从而达到生防效果的提高，是生物防治策略的一个提高，使得生防技术摆脱以往单纯依靠定殖与拮抗作用的局面，因而对环境很友好。5.有关HCN多种荧光假单胞菌生防菌株均能产生HCN，作为一种生物杀菌剂（生物农药），有助于抑制烟草黑根腐病。目前，国内外的活体PGPR生物制剂主要包含粉剂和颗粒剂两种产业化品种。PGPR微胶囊生物技术应用微胶囊技术已经广泛应用于食品、化工、医药和农药等各个行业领域，微胶囊技术，就是用特殊的方法将固体、液体或气体物质包埋封存在一种微型胶囊内而使其成为固体微粒产品，在需要时再将被包埋的内含物释放出来的一种技术。形成胶囊壁的物质称为壁材，大多数为天然或合成的高分子化合物，如明胶、阿拉伯树胶、海藻酸钠、环糊精以及纤维素衍生物等，壁材的物理化学性质在很大程度上决定着微胶囊产品的物理化学性质。被包埋的物质即核心物质称为心材，心材的选择较为灵活，可以是单一的固体、液体或气体，也可以是固液、气液混合体。微胶囊产品按胶囊壁材分类有单层和多层结构产品，按核心物质分类有单核、多核以及多核无定型等结构产品。粒子的大小一般在5～1000μm范围内，有肾形、球形、颗粒状等几种形状。PGPR活菌制剂应用的一个难题就是菌剂的稳定性和商品货架期较短的问题，这也是其他生物制品面临的一个共同问题。由于芽孢杆菌含有抗逆性非常强的芽孢，因此能较好地克服这一障碍。可以想象，假如其他类型的细菌或者放线菌如能利用微胶囊生物技术，选择合适的材料与结构，不仅在PGPR菌种稳定性上发挥作用，而且有望形成新的应用模式和开发出性能更好的产品来。1.PGPR复合制剂为使PGPR菌肥最大限度地在油菜根上定殖，发挥最佳促生效果，研究各种不同接种剂型对油菜生长的影响是必要的。李志新（2005）的研究结果发现油菜PGPR菌剂具有明显的促生作用，油菜PGPR菌剂具有明显的生防效果，能降低油菜菌核病的发病率；不同剂型间在效果上有一定差异，种子丸衣剂型及YUMI复合液体菌剂的生防促生效果最好，YUMI液体菌剂其次。2.PGPR制剂与AM共接种焦惠（2010）通过温室盆栽研究了植物促生根圈细菌（PGPR）接种时期和丛枝菌根（AM）真菌摩西球囊霉接种对番茄生长发育及根结线虫病的影响，采用盆栽模拟试验，播种前将5000接种势单位（IPU）AM真菌接种物加入花盆，采用灌根法（表层和深层结合）接种南方根结线虫3000卵/株。待幼苗4～5片叶期将其移栽盆内，同时接种PGPR和Mi，PGPR浓度为1.0×109CFU/ml菌悬液，每株接10ml。结果表明于番茄播种时接种AM真菌摩西球囊霉+移栽时接种芽孢杆菌和南方根结线虫的处理植株发病率和和病情指数最低、防效最高，分别为24.5%、12.5%和70.90%；并且显著增加番茄植株节点数、株高、茎粗、地上部干重及地下部干重。认为播种时接种AM真菌配合移栽时接种PGPR可以显著减轻南方根结线虫对番茄生长发育造成的危害程度，并且对南方根结线虫有较强的抑制效果。土壤盐渍化是农业生产面临的最严重的非生物逆境之一，张丽辉（2010）通过盆栽试验研究了AM真菌与PGPR双接种对NaCl胁迫下紫花苜蓿种子萌发的影响，试验中NaCl的浓度为50mmol/L、100mmol/L、150mmol/L和200mmol/L，结果表明：紫花苜蓿种子用菌株处理后，发芽率、发芽势和发芽指数都得到提高，尤其是用PGPR和AM真菌两种不同的菌株同时处理紫花苜蓿种子后，发芽率、发芽势和发芽指数都得到显著地提高，在NaCl溶液浓度为200mmol/L时发芽率在85%以上，发芽势高达85%，而此浓度下未用菌株处理的紫花苜蓿种子却不能萌发。表明PGPR和AM真菌两种不同的菌株同时作用下盐胁迫下紫花苜蓿种子能够有效地促进种子的萌发。3.PGPR制剂拌种目前，PGPR菌剂主要应用在一些粮食作物及经济作物中，表现出了明显的促生作用和生物防治效果。各种不同的PGPR接种剂在使用时可接种于作物种子表面（如做成种子丸衣）或种床下（如固体发酵）或蘸秧根或作为底施肥料施用于土壤，虽然都可在作物种子周围以及种子萌发后的根际形成一个有益的微生物区系，利于种子萌发和根系生长，但对不同作物效果有一定差别。亚麻苗（芽）期病害严重，但从未找到既有效又不伤苗的拌种剂。吴昌斌（2006）用PGPR菌孢子粉用于亚麻拌种剂，试验结果表明，当菌粉用量达到种子量的0.7%时，可显著提高出苗率、保苗率，减少站杆麻的数量。在亚麻生物活性拌种剂研究的基础上，吴昌斌（2008）进一步开展了亚麻生态BB 肥的研究，试验结果表明，亚麻生态BB肥是亚麻地很有前途的肥料种类，由于生物肥有缓释作用，有希望解决亚麻地无长效肥料和亚麻孕蕾期以后供肥不足问题。唐周斌（2003）研究了PGPR 菌剂及可溶性腐殖酸对经济果林生长的影响，用PGPR 接种剂和腐殖酸型肥料的不同浓度对4年生的苹果进行喷施。结果显示，它具有防病、促进生长、增产、改良土壤等多种作用，植物表面吸收后，根际分泌物对土壤微生物有很大的影响。复合微生物肥料，是由特定微生物（如解磷、解钾、固氮微生物）或其他经过鉴定的两种以上互不拮抗的微生物与营养物质复合而成，是能提供、保持或改善植物营养，提高农产品产量或改善农产品品质的活体微生物制品。微生物指标是复合微生物肥料的核心，既要对其安全性进行严格控制，又要规定其发挥作用的合理含量指标，由于这类肥料产品施用量较一般微生物接种剂大得多，每克活菌含量应相对较低，一些单位根据试验认为最低每克活菌数不应低于0.20亿个。提倡和鼓励采用不同工艺技术，尽可能提高有效活菌含量和作用。此外，微生物肥料中营养添加物成分的含量和比例既要满足作物一定时期养分大的需求，又不能加入过多而抑制微生物的存活和发挥作用。1.两种或两种以上微生物的复合，两种或两种以上微生物复合的微生物菌剂（肥）可以是同一个微生物菌种复合；也可以是不同微生物菌种复合，如固氮菌、解磷菌和解钾菌分别发酵，混合后吸附，以增强微生物菌剂（肥）功效。采用两种或两种以上微生物复合，彼此必须无拮抗作用，而且必须分别发酵，然后混合。2.一种微生物与各种营养元素或添加物、增效剂的复合采用的复合方式为菌剂中添加大量营养元素，即菌剂和一定量的氮、磷、钾或其中1～2种复合；菌剂添加一定量的微量元素；菌剂添加一定量的稀土元素；菌剂添加一定量的植物生长激素；用无害化畜禽粪便、生活垃圾、河湖污泥作为主要基质。总之，无论哪一种方式，必须考虑到复合物的量、复合制剂中pH值和盐浓度对微生物有无抑制作用。常见的肥料有以下几种。（1）微生物微量元素复合生物肥料微量元素在植物体内是酶或辅酶的组成成分，对高等植物叶绿素、蛋白质的合成、光合作用以及养分的吸收和利用方面起着促进和调节的作用，如铝、铁等是固氮酶的组成成分，是固氮作用不可缺少的元素。（2）联合固氮菌复合生物肥料由于植物的分泌物和根的脱落物可以作为能源物质，固氮微生物利用这些能源生活和固氮，故称为联合固氮体系。我国科学家从水稻、玉米、小麦等禾本科植物的根系分离出联合固氮细菌，并开发研制出具有固氮、解磷、激活土壤微生物和在代谢过程中分泌植物激素等作用的微生物肥料，可以促进作物生长发育，提高小麦单位面积产量。（3）固氮菌、根瘤菌、磷细菌和钾细菌复合生物肥料这种生物肥料可以供给作物一定量的氮、磷和钾元素。制作方法是选用不同的固氮菌、根瘤菌、磷细菌和钾细菌，分别接种到各种菌的富集培养基上，放在适宜的温度条件下培养，当达到所要求的活菌数后，再按比例混合，即制成菌剂，其效果优于单株菌接种。（4）有机—无机复合生物肥料单独施用生物肥料满足不了作物对营养元素的需要，所以生物肥的增产效果是有限的，而长期大量使用化肥，又致使土壤板结，作物品质下降，口感不好，因此，在复合生物肥中加入化肥，制成有机—无机复合生物肥料，便成为人们关注的一种新型肥料。传统的微生物肥料产品中仅含有微生物和有机成分。与化学肥料相比，微生物肥料的推广使用虽然更符合食品安全的需求，但存在养分低、见效慢等不足。而在市场选择或农民使用中，希望将不同种类肥料的优点集于一体，同时达到减少化肥用量、增产、改善品质、保护环境安全的目的。随着生产工艺技术的突破，市场出现了含有无机成分的微生物肥料—复合微生物肥。这种肥料集微生物、有机和无机成分于一体，俗称“大三元”微生物肥料或“大三元”复合肥。（5）多菌株多营养生物复合肥这种生物肥料是利用微生物的各种共生关系，以廉价的农副产品或发酵工业的下脚料为原料，通过多种有益微生物混合发酵制成的微生物肥料。由于微生物的种类多，可以产生多种酶、维生素以及其他生理活性物质，可直接或间接促进作物的生长。梁利宝（2010）研究了不同培肥处理对晋南地区采煤塌陷地复垦不同年限土壤熟化的影响，该采煤塌陷复垦区位于山西省晋城市的北石店镇大张村，连续3年种植玉米进行土壤培肥熟化研究。土壤类型是石灰性褐土，当地主要种植玉米、小麦、豆子等作物。供试菌剂为从矿区当地尚未塌陷的熟土中分离的功能性微生物（包括解磷微生物、固氮微生物、解钾微生物）和当地的优势微生物经拮抗试验后，混合、扩大培养，经草炭吸附、晾干成菌肥，每克菌肥所含活性有益菌108个，结果表明，经过玉米、小麦的轮作后，各培肥处理对复垦土壤（不同年限）熟化有不同的效果。与对照相比，化肥+有机肥+菌肥处理的培肥效果最为显著，速效氮、磷增加了21.8%和25.5%，有机质增加了14.2%，微生物量碳、氮增加了17.2%和14.8%，转化酶、磷酸酶和脲酶的增量分别达到了10.2%、16.0%和25.0%。梁利宝（2011）还研究了不同培肥处理对晋南地区采煤塌陷地复垦土壤生化作用强度及玉米产量的影响，结果表明，有机肥+化肥+菌肥处理的氨化、纤维素分解作用强度好于其余处理且在复垦第3年达到最高，与有机肥+化肥差异显著；有机肥+化肥+菌肥的产量高于其余处理，有机肥+化肥次之，除有机肥+化肥+菌肥与有机肥差异显著外，其余差异都不显著。传统堆肥法通常都是采用改善环境条件或增加营养的方法，利用堆制原料中的土著微生物来降解有机污染物，但由于堆肥初期有益微生物量少，传统的堆肥不仅伴有恶臭、污水、蚊蝇，是一大污染源，而且耗时长，养料价值不高，而仅能作为一种较好的土壤调节剂和改良剂，难以适应经济发展需求。为了缩短堆肥时间，控制臭气，增加堆肥成品中有益微生物数目，提高有机肥肥效，国内外学者对将微生物接种技术应用于堆肥化进行了大量研究。有机物腐熟剂能加速各种有机物料（包括农作物秸秆、畜禽粪便、生活垃圾及城市污泥等）分解、腐熟的微生物活体制剂（NY 609—2002）。有机物腐熟剂按产品的形态不同可分为液体、粉剂和颗粒3种剂型。有机物腐熟剂中含有能分别适应各温区的特定微生物如细菌、真菌、放线菌和酵母菌等，且这些菌经专门工艺发酵并复合在一起，互不拮抗，相互协同，有其独特的优势，比土著微生物适应性强，可促进有机固体废弃物转化为优质的生物有机肥料，是处理有机固体废弃物的一项有效的实用微生物接种技术。它不仅对有机物料有强大腐熟作用，而且在发酵过程中还繁殖大量功能细菌并产生多种特效代谢产物（如激素、抗生素等），从而使有机废物经堆肥化处理后的堆肥成品肥效高，刺激作物生长发育，提高作物抗病、抗旱、抗寒能力，功能细菌进入土壤后，表现出综合作用，可以增加土壤养分、改良土壤结构、提高化肥利用率。由于堆肥原料多样，成分复杂，单一微生物作用有限，生产上堆肥接种多采用复合微生物菌剂，现选择几种相对工艺成熟、质量稳定、生产上被广泛应用的堆肥接种剂介绍如下。1.EM菌EM（Effective Microrganisms）是有效微生物菌群的英文缩写，是20世纪80年代初日本琉球大学比嘉照夫研制出的一种新型复合微生物菌剂，是一种活性很强的有益微生物菌群，主要由光合细菌、放线菌、酵母菌、乳酸菌等多种微生物组成，具有快速繁殖、发酵、除臭、杀虫、杀菌和干燥等功能。在畜禽粪便与秸秆等混合料中加入EM菌剂进行堆积发酵，有益微生物迅速繁殖，快速分解粪便和秸秆中有机质，产生生物热能，堆料温度可升至60～70℃，抑制或杀死病菌、虫卵等有害生物；并在矿质化和腐殖质化过程中，释放出氮、磷、钾和微量元素等有效养分；还可以吸收、分解恶臭和有害物质。EM菌于20世纪90年代初引进我国，目前，已在世界90多个国家和地区得到广泛应用。EM菌除用于堆肥接种外，还在畜禽养殖上用作添加剂，水产养殖上作净水剂，环境工程上作除臭剂。2.酵素菌（BYM）酵素菌是20世纪40年代由日本岛本工业株式会社研制，是一些能大量产生各种加水分解酶的好气性有益微生物组成的复合菌群，酵素菌主要成分构成主要有固氮菌、解磷菌、解钾菌、酵母菌、放线菌、真菌以及多种对植物有益的菌群。酵素菌除了具有一般微生物的普遍特性外，由于其特殊的菌种组合，决定了它独有的基本特性。它不仅能分解农作物秸秆等各种有机质而且能分解土壤中残留的化肥、农药等化学成分，还能分解沸石、页岩等矿物质，它在分解发酵过程中能生成多种维生素、核酸、菌体蛋白等发酵生成物，营养价值相当丰富。应用酵素菌技术制作的肥料其有益微生物能够杀死土壤中的病原菌，可全面改良土壤达到土质松软、透气、保水、保肥、抗旱、耐涝、提高地温和地力，克服农作物重茬病，有效控制病虫害，稳定增加产量，并能极大改善农产品的品质和口感的目的。酵素菌堆肥通常用作基肥，施入土壤后，能够控制土壤的各种病害传播，克服作物的重茬病害，并能产生大量的腐殖质，改善土壤的理化性状；能够增强土壤的保水保肥能力，提高地温3～5℃。（1）好气性由于酵素菌主要由一些好气性或兼性微生物组成，繁殖速度快，抗杂菌特别是厌氧杂菌感染能力强，所以酵素菌的扩繁多采用开放式固态发酵工艺。（2）好磷性酵素菌在繁殖（发酵）过程中适当补充磷素可提高繁殖效率，同时通过酵素菌发酵处理，还能提高磷素的利用率。（3）互补性酵素菌在菌种构成上考虑了不同微生物间的作用互补，在一定程度上能减缓因少数菌株退化而导致产品质量下降的影响。3.VT菌VT菌是北京沃土实验室和中国农业大学历经数年努力的研究成果，是目前国内同类微生物菌剂中复合程度较高、菌种来源及构成较广泛、生产工艺较先进的一项产品，主要用于有机废弃物堆肥的一种复合微生物菌剂。实验分析及田间试验表明，该菌剂无论是在理化、生物性状还是在功能作用方面都已达到甚至超过国外先进微生物制剂水平，是快速处理有机废弃物的理想选择。VT菌主要由乳酸菌、酵母菌、放线菌和丝状真菌这四组微生物构成。其中，不同菌种的基本作用机理如下。（1）乳酸菌适应温度范围宽，有助于前期升温；可产生细菌素类物质，拮抗抑制致病菌；产生有机酸中和碱性物质，降低氨的挥发。（2）酵母菌可促进堆肥前期升温；产生有机酸，降低氨的挥发。（3）链霉菌高温阶段产生抗生素，可抑制致病菌；同时生长阶段产生纤维素酶分解纤维素，并在较长时间维持分解半纤维素的活性；产生磷酸酶，植酸酶和甘油磷酸酶，矿化复杂的有机磷酸盐。（4）曲霉降解脂肪类物质，产生有益的酶类、糖代酶、淀粉酶，分解纤维素，促进秸秆腐熟；将蛋白质分解成氨基酸，淀粉分解成糖。（5）毛霉产生淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶，分解淀粉、蛋白质、脂肪等有机质。在接种VT菌进行堆肥化过程中，伴随着VT菌的繁殖，其代谢产物酶类也大量产生，通过这些活菌及酶的作用，不仅可降解有机废物中的蛋白质、脂肪、纤维素、木质素及糖类，加快有机废物的腐殖化、矿质化进程，提高速效养分含量，同时还能有效抑制腐败菌的产生或繁殖，改善生产环境，控制土传病害发生。1.堆肥接种胡菊（2006）研究了VT菌剂接种堆肥的作用效果及生物效应，试验在中国农业大学科技园进行，采用室外露天堆肥。堆肥原料为鸡粪和锯末，试验开始时先将堆肥物料干重0.1%的红糖溶于水，加入堆肥物料干重0.2%的VT菌剂，再加入少许麦麸作为菌剂的吸附剂，然后将麦麸与堆肥原料混匀，进行堆肥，堆肥时间从6月中旬开始，控制在1个月左右。对接种VT菌剂与空白处理堆肥过程进行物理化性质、微生物指标分析比较。结果表明，在堆肥降温阶段接种VT菌比空白处理温度下降缓慢，接种处理温度高于空白的温度；接种处理比空白处理的C/N值降幅大；在堆肥中接种处理的细菌、酵母菌和放线菌的数量均比空白多，真菌数量差别不大，并且纤维素酶和脲酶活性均比空白的高，接种能使堆肥中微生物数量增多及活动强度增大：在玉米和油菜产量和品质等指标上，接种处理略好于空白堆肥处理；同时，接种比空白处理的花卉观赏性强。因此。接种VT菌剂可促进堆肥有机物质分解及利用，有效杀灭病原菌，加快堆肥腐熟，提高堆肥产品质量。刘益仁（2006）研究了微生物发酵菌剂对猪粪堆肥腐熟的影响，试验地点设在江西省农业科学院畜牧兽医研究所种猪场，试验对象为自制的畜禽废弃物发酵菌剂，填充料为稻草和风化煤，各种原料配比为鲜猪粪：稻草：风化煤=6.5：2：1，混合后堆肥的C/N为25.4：1，堆肥过程添加自制除臭剂，堆肥初始水分含量为62%。结果表明，添加微生物发酵菌剂堆肥温度第6d达到50℃，50℃以上持续时间达7d，符合粪便无害化卫生标准要求，C/N第20d下降为19.7：1，第25d含量减少至72.6mg/kg，水溶性碳降低至 4.7g/kg，种子发芽指数达到81.4%，上述指标均达到腐熟要求；对照堆肥温度第12d 达到50℃，50℃以上持续时间为 3.5d，第25d C/N为 22.8∶1，7364含量为973.4mg/kg，水溶性碳含量为12.8g/kg，种子发芽指数为47.5%，均未达到腐熟要求；此外，添加菌剂处理堆肥物理性状明显改善，臭味明显减少，说明接种微生物发酵菌剂能明显加速堆肥的腐熟进程。刘益仁（2006）研究了微生物发酵菌剂对猪粪堆肥腐熟的影响，试验地点设在江西省农业科学院畜牧兽医研究所种猪场，试验对象为自制的畜禽废弃物发酵菌剂，填充料为稻草和风化煤，各种原料配比为鲜猪粪：稻草：风化煤=6.5：2：1，混合后堆肥的C/N为25.4：1，堆肥过程添加自制除臭剂，堆肥初始水分含量为62%。结果表明，添加微生物发酵菌剂堆肥温度第6d达到50℃，50℃以上持续时间达7d，符合粪便无害化卫生标准要求，C/N第20d下降为19.7：1，第25d含量减少至72.6mg/kg，水溶性碳降低至 4.7g/kg，种子发芽指数达到81.4%，上述指标均达到腐熟要求；对照堆肥温度第12d 达到50℃，50℃以上持续时间为 3.5d，第25d C/N为 22.8∶1，7364含量为973.4mg/kg，水溶性碳含量为12.8g/kg，种子发芽指数为47.5%，均未达到腐熟要求；此外，添加菌剂处理堆肥物理性状明显改善，臭味明显减少，说明接种微生物发酵菌剂能明显加速堆肥的腐熟进程。2.EM的作用郑兆飞（2008）研究了EM有机生物肥对毛竹林地土壤性质的影响，试验地位于福建省南平市延平区大横镇溪源村毛竹林丰产示范基地，EM的主要成分有光合菌群、乳酸菌群、酵母菌群、革兰氏阳性放线菌群、发酵系的丝状菌群、双歧杆菌、芽孢杆菌等，试验结果表明，施EM有机生物肥有利于提高土壤的速效性养分，增强土壤的供肥能力特别是速效养分含量；同一土层毛竹林地土壤总孔隙度、非毛管孔隙度、毛管孔隙度以及通气度等土壤孔隙组成指标呈现出EM有机生物肥>鲜鸡粪>对照>复合肥；施EM有机生物肥能明显地增加细菌和真菌数量，分别是对照区的3.45倍和3.53倍，但对土壤放线菌数量无明显影响；施EM有机生物肥极显著增加了毛竹林地土壤过氧化氢酶、脲酶、蛋白酶和磷酸酶的活性，依次是对照区的6.19倍、4.04倍、3.69倍和2.44倍，但对土壤蔗糖酶活性无明显影响。周莉华（2005）研究了长期施用EM生物有机肥对冬小麦生产的影响，试验地点是中国农业大学曲周实验站，试验始于1993年，每年种植冬小麦—夏玉米两季，施用不同肥料处理十年后，通过小区对比试验，分析EM生物有机肥、普通堆肥、化肥、不施肥对小麦生产的效果差异，结果表明EM生物有机肥比普通堆肥增产8.4%～8.9%比化肥增产17.2%～32.4%，孕穗期小麦植株干物质积累量比其他处理高1.5%～194.2%，麦籽粒平均灌浆速率提高6.6%～16.4%。此外，在品质方面，小麦籽粒粗蛋白含量提高4.9%～19.9%。综合来看，长期施用EM生物有机肥不但可以提高冬小麦的产量，还能有效地改善品质。

自1923年Brandes首次报道由甘蔗花叶病毒（SCMV）侵染高粱引起病毒病以来，迄今世界上已报道有18种病毒为害高粱。病毒病主要引起寄主变色、组织坏死，改变生长代谢等，表现有多种症状，如斑驳、褪绿、黄化、红化，叶、茎秆和花梗坏死，矮化、丛生、分蘖增多和小花败育等。由病毒引起的褪绿症状易与生理病害、遗传病害和药害症状混淆，诊断时应予以注意。花叶和斑驳症状多在幼叶或分蘖上表现，坏死症状易与药害或由其他病原引起的症状相混淆。病毒侵染后高粱植株常出现矮化和萎缩症，矮化是植株节间明显缩短，缩短程度与病毒侵染时期有关。遭受干旱、水淹、营养不良、根腐和线虫为害也可引起矮化或萎缩。病毒侵染后还能引起植株开花延迟，一般延迟1～12天。高粱受病毒侵染植株多表现为系统侵染症状。病害症状可作为病毒病害诊断、鉴定的依据，但不完全可靠。指示植物和寄主范围也是病毒初步鉴定的重要参考指标。采用电镜观察、血清学测定及核酸序列分析是鉴定病毒种类的理想方法。病毒粒体形态多样，有多面体或似平面球状、弹形、杆状等。杆状病毒长度为100～200nm，多面体病毒直径为18～70nm。接触或摩擦造成的伤口，以及通过人为、机械、昆虫、节肢动物、线虫造成的伤口，均可为病毒侵染提供条件。此外，病毒也可借助于真菌、寄生种子植物、带毒种子和花粉进行传播。高粱病毒以机械摩擦接种能感染植株所有组织细胞，以昆虫传播的病毒多限于侵染韧皮部组织细胞。在高粱上发生的18种病毒病中，有9种可在人工接种条件下发病。近年来，我国高粱病毒病有加重为害趋势，是高粱生产中不容忽视的问题。高粱红条病毒病是世界性重要的高粱病害，在美国、南美和欧洲一些国家、澳大利亚等地发生流行严重。在高粱3叶期以前感病毒的品种受害较重，可造成减产50%以上。该病害在我国高粱产区发生普遍，局部地区为害严重。1996年辽宁省高粱红条病毒病暴发流行，严重地块发病率高达80%～90%，甚至造成毁种。红条病毒病在高粱整个生育期均可发生，为害叶片、叶鞘、茎秆、穗及穗柄。图1-167 叶片花叶及坏死斑 （左：前期；中：中期；右：后期）图1-168 茎秆、叶片和叶鞘上红褐色病斑初期病株心叶基部细脉间出现褪绿小点，断续排列呈典型的条点花叶状，后扩展到全叶，叶色浓淡不均，叶肉逐渐失绿变黄或变红，成紫红色梭条状枯斑，病斑易受叶脉限制，最后呈“红条”状。严重时红色症状扩展相互汇合变为坏死斑，多在叶尖向叶基部扩展。重病叶全部变红褐色，组织脆硬易折，最后病部变紫红色或灰褐色干枯。在植株近成熟时多数品种叶片上症状不明显，但茎秆上常出现红褐色或黑褐色长条形斑。被害植株常表现矮化，其矮化程度取决于病毒侵染时植株的生育阶段、病毒株系和品种或杂交种的感病性。病株分蘖数、穗数、穗的长度、每穗粒数和大小均有所减少。红条病毒病致病毒原为玉米矮花叶病毒（Maize Dwarf Mosaic Virus，MDMV），属马铃薯Y病毒组（Potyvirus）。病毒粒体线条状，略弯曲，长度为750nm，直径13nm。紫外吸收光谱为典型的核蛋白吸收光谱，A260/A280比值为1：22，病毒核酸含量约为5%。衣壳亚基蛋白分子量约36400Da。在病叶细胞里可见大量风轮状内含体、片状集结体和病毒粒体。图1-169 病毒粒体形态在高粱汁液中钝化温度为54℃，稀释限点为10-3，体外存活期3天。因本病毒与甘蔗花叶病毒（SCMV）有血清反应关系，所以，一些学者将该病毒作为甘蔗花叶病毒J株系，或作为甘蔗花叶病毒的约翰逊草株系。玉米矮花叶病毒有6个株系，即A、B、D、E、F和O株系。在田间仅见A和B株系，这两个株系主要以寄主范围、血清学比较和介体昆虫专一性来区分，A株系能侵染约翰逊草，而B株系不侵染约翰逊草。该病毒对许多一年生和多年生植物如玉米、谷子、帚用高粱、苏丹草和约翰逊草等均可侵染发病。约翰逊草是病毒的越冬寄主，病毒主要生存于约翰逊草的肉质根茎里，第二年从带毒地下根茎上长出新芽，然后通过蚜虫取食带毒新芽进行传播。高粱种子和高粱柄锈菌的夏孢子也能传带病毒引起发病，形成病毒中心株。玉米田带毒蚜虫迁移到高粱田引起发病。蚜虫是田间病毒传播的主要媒介，传毒蚜虫有20余种，主要由麦二叉蚜（Schizaphis graminumRondani）、高粱蚜（Melanaphis sacchariZehntner）粟缢管蚜（Rhopalosiplum padiL.）、玉米蚜（R.maidis Fitch）、桃蚜（Myzus persicaeSulzer）等以非持久性方式传播。蚜虫在病芽上吸食15s至1min即能获得病毒。蚜虫可短距离迁飞，也可借风力飞到100km以外。汁液摩擦可传毒。温暖和干燥季节有利于蚜虫的繁殖和迁飞。在生长季里成蚜出现早、发生量较大的地区发病严重。品种间对该病害表现不同的抗性。此外，耕作与栽培管理对病害发生影响较大，平肥地植株生长健壮，发病轻；山坡、路边地植株长势不良，发病重。高粱红条病毒病防治应采取选用抗病品种、加强栽培管理、提高植株抗病性等农业措施防治为基础，以治蚜防病、清除毒源等为中心的综合防治措施。1.种植抗病品种 选用抗病品种是防治高粱红条病毒病的根本途径，各地应加强抗病品种应用。2.农业措施防治 加强中耕除草，减少侵染源，注意水肥管理，提高植株抗病性。3.治蚜防病 及时防治蚜虫是预防高粱红条病毒病发生与流行的重要措施。治蚜必须及时、彻底，消灭初次侵染来源。药剂可选用40%乐果乳油稀释100倍涂茎，也可用2.5%溴氰菊酯或20%杀灭菊酯喷雾。Brandes于1923年首次发现甘蔗花叶病毒侵染高粱，此后，还发现该病毒也能侵染约翰逊草和突尼斯草。甘蔗花叶病毒病主要分布于欧洲、亚洲、澳大利亚、北美、中美和南美洲等地的许多国家。在不同地区造成的损失程度不同，以高粱与甘蔗混种的地区发病较重。甘蔗花叶病毒病症状多样，高粱品种、病毒株系和发病温度不同病害症状表现各异。病株叶片呈淡绿色斑驳和花叶，病斑常表现红色斑。被害植株矮化，花期延迟，叶面积、穗长度、小穗数及每穗籽粒数明显减少，产量降低。图1-170 甘蔗花叶病毒为害症状甘蔗花叶病毒除侵染高粱和甘蔗外，还为害玉米、谷子、小麦、大麦、黑麦和水稻，主要症状表现为斑驳和花叶。甘蔗花叶病病原为甘蔗花叶病毒（Sugarcane Mosaic Virus，SCMV），属于马铃薯Y病毒组。甘蔗花叶病毒粒体曲杆状，大小13nm×750nm，有风轮状内含体。在禾本科寄主植物上以汁液传播，蚜虫是主要传毒媒介昆虫，病毒的致死温度为56℃。该病毒以寄主范围和在寄主植物上的反应类型划分为13个株系。高粱品种MN-1954、Sart、Rio、Kafir60和Atlas对病毒A、B、D、E和H株系有鉴别作用。病毒E株系在Atlas 和Kafir60 组配的杂交种上表现为局部斑症状。图1-171 甘蔗花叶病毒粒体（电镜照片）血清学测定结果表明，A、B和D株系为同一组，H和I株系为另一组，株系J在第三组。H株系能侵染约翰逊草，但发病较轻，而A、B和D株系则不能侵染约翰逊草。甘蔗花叶病毒寄主范围广，能侵染多年生和一年生杂草。甘蔗花叶病毒在甘蔗、野生高粱或多种多年生杂草病株上越冬，田间自然传病毒媒介主要有褐棘胫蚜（Dactynotus ambrosiaeFitch），绣李蚜（Hysteroneura setariaeThomas）和麦二叉蚜（Schizaphis graminumRondani）等。蚜虫从病株上刺吸30s至1min即可获毒，为非永久性传毒，长时间刺吸或饲养有降低蚜虫传毒趋势，1头蚜虫刺吸1次可侵染1株高粱，刺吸传毒1株健康植株后即失去再传染的能力，再刺吸病株后才能继续传毒。蚜虫最初先从甘蔗和多年生杂草上获得病毒，成为传毒介体，然后在植株间或地块间进行传播。带毒蚜虫可借助于气流进行远距离传播。高粱品种间抗病性差异明显，Martin和Wiley品种对病毒各株系表现抗性，New Mexico31、Atlas和Redlan品种表现高度感病。1.选用抗病品种 应用抗病品种是防治病害的根本途径，病害发生区应因地制宜选择种植抗病品种，减轻病害损失。2.控制蚜虫，减少毒源传播 高粱苗期注意蚜虫防治，消灭传毒蚜虫。3.农业措施防治 调节播期，使高粱苗期避开蚜虫迁飞高峰；结合间苗，及时拔除病苗；控制制种田的花叶病毒病，降低种子带毒率。高粱条斑病毒病于1901年在美国发现为害玉米，被称作“玉米斑病”；1928年被更名为“玉米条斑病”，该病一直是美国玉米上的重要病毒病害。其后在非洲一些国家、亚洲的印度等地发现该病毒为害高粱，并造成严重的产量损失。在我国高粱田间可见该病害的症状发生，但有关该病的研究报道甚少。在植株幼小叶片上初现圆形、黄褐色、灰白色的分散小斑点，直径0.1～2mm，后延长并融合成长的不连续的褪绿条斑，均匀地分布于整个叶面。使叶片呈现沿叶脉褪绿，形成断续的黄色或红褐色条纹，与正常叶脉颜色呈鲜明对比。高感品种早期侵染的植株茎节间缩短，叶片变小，穗小，籽粒不饱满，严重影响产量。不同高粱品种上症状表现有差异，高粱品种Tx412 患病后表现叶片褪绿斑、条斑和植株矮化症状。图1-172 苗期症状图1-173 叶片受害症状 （条形斑驳）高粱条斑病毒病由玉米条斑病毒（Maize Streak Virus，MSV）侵染引起。病毒粒体等轴，直径2nm，成对，大小30nm×20nm。病毒的核酸呈环状，单链DNA。图1-174 条斑病毒粒体（电镜照片）根据病毒对寄主的专化性，已知有玉米株系、甘蔗株系和黍或稷株系3个不同的株系。该病毒除侵染高粱外，尚能侵染多种禾谷类作物及许多野生杂草。高粱条斑病毒可由叶蝉属（Cicadulina）中的姆皮拉叶蝉（C.mbila）、二点斑叶蝉（C.bipunctellazea）、尖头叶蝉（C.storeyi）、潜叶蝉（C.latens）和拟谷叶蝉（C.parazeae）5种叶蝉为传毒介体进行传播，叶蝉在生长发育各个阶段均可传播病毒。一般认为，高粱种子不带毒，但采用针刺接种病毒的种子可发病。高粱品种间抗病性存在明显差异。1.种植抗病品种 选用抗病品种是防治高粱条斑病毒病的重要途径。2.控制叶蝉，减少毒源传播 注意高粱苗期田间叶蝉防治，消灭传毒介体。3.农业措施防治 早播是重要的避病增产措施。调节播期，使高粱苗期避开叶蝉从小麦田、约翰逊草及玉米田向高粱田迁飞的高峰，尤其是夏高粱早播防病增产效果更佳。

病害按致病的原因可以分为侵染性病害种非侵染性病害。侵染性病害是由病原物侵染引起的。非侵染性病害又称生理性病害，是由不良的外界环境条件或生理变化引起的一类病害。1.黄龙病又名黄梢病，是我国南方柑橘产区的毁灭性病害，俗称柑橘“癌症”。主要分布在包括广东、广西、福建、江西等省（自治区）南部的柑橘产区，云南、四川、贵州、浙江、湖南种台湾等省的部分柑橘产区。黄龙病主要靠苗木、接穗种昆虫（木虱）传播。主要采取以减少或消灭病原为原则，切断传播媒介为防治手段进行综合防治。（1）严格实行检疫 要严格禁止病区的接穗种苗木向无病区或新种植区域调运。新区引人的苗木或接穗要有当地植物检疫部门出具合格证书，确保接穗或苗木是无病毒苗。（2）建立无病苗圃培育无病苗木 苗圃应选在远离柑橘园的位置，至少在5千米，如在山区最好建在山窝里，有森林种山的阻隔，减少感染。所以砧木种子种接穗都需要经过消毒处理。砧木种子消毒方法：先将种子浸人50℃左右的温水中浸泡5 分钟，然后取出放人55～56℃的温水中浸泡50分钟。接穗的消毒方法为：可将接穗放人44℃温水中预热5 分钟，然后放人47℃左右的温水中8～10分钟，取出后用湿布包好，隔24 小时后再处理，同样条件下重复3 次即可。也可用1 000 毫克/升的盐酸四环素或盐酸土霉素溶液浸泡2小时，取出用清水冲洗后即可剥芽嫁接。（3）隔离种植 新建果园应远离老病果园，以减少自然传播。（4）加强防控柑橘木虱 柑橘木虱是传播黄龙病的最主要媒介，应当消灭其虫源。在每次抽新梢时喷药防治，药剂有10%吡虫啉可湿性粉剂1 500～2 000倍液、5%氟虫腈1 500倍液、25%噻虫嗪水分散粒剂4 000～5 000倍液种松碱合剂 15～20倍液。（5）及时拔除病株 移栽前整树喷杀虫剂，杀死病树上的木虱。或连根拔除，并种落叶一块烧毁。2.溃疡病柑橘溃疡病是国内外植物检疫的对象之一，是为害柑橘枝梢、叶片种果实的重要病害之一。主要分布在广东、广西、台湾、江西等省、自治区，近年来四川、湖南、浙江种云南等省也有局部发生。主要通过苗木、接穗、果实种带菌的种子及土壤远距离传播，由昆虫、人、工具种风力等作近距离传播。其主要防治方法为：（1）严格实行检疫措施 绝对禁止从病区输人柑橘苗木、接穗、果实种种子等。（2）培育无病苗木 苗圃应设在无病区内，周围1 千米以内无柑橘类的植物，砧木种子种接穗应采自无病果园，且必须经过消毒才能进人无病苗圃。砧木种子消毒方法：先将种子装人纱布袋内，放人50～52℃热水中预热5 分钟，然后转人55～56℃恒温热水中浸 50 分钟，晒干后播种。接穗的消毒方法：在700mg/kg硫酸链霉素种1%乙醇的混合液中浸30 分钟，取出静置20～30分钟，清水冲洗，晾干后保湿用于嫁接。（3）病区防治 病区必须采取综合防治技术，包括冬季清园、加强树体管理、药剂防治等，放梢要整齐，特别是秋梢，注意防止潜叶蛾的为害。防治药剂有45%代森铵水剂500 倍液、0.5%倍量式波尔多液、25%叶枯宁可湿性粉剂1 000倍液。3.衰退病是由衰退病毒侵染引起的一种很普遍的病害，全世界柑橘产区均有分布。我国分布也相当普遍，主要为害以酸橙种香椽等作砧木的嫁接树。它可通过带病毒的苗木种带病的芽、皮种叶碎片嫁接传染，在田间是由橘蚜、棉蚜、橘二叉蚜与绣线菊蚜等传播。防治方法有：（1）由于衰退病在我国普遍存在，传病媒介昆虫——橘蚜等遍布各柑橘产区，因此选用积、酸橘、红橘等耐病品种做砧木是切实可行的有效方法。（2）枸头橙是浙江省常用的砧木品种，具有生长势强健、耐盐碱的优点。它虽然属酸橙，但经有关单位测定，对衰退病有较强的耐病性，也可作砧木。4.裂皮病主要为害以积、积橙作砧木的植株，引起植株矮化、树干裂皮、树势衰退、产量下降。是由类病毒引起的病害，病原随苗木种接穗做较远距离的传播，并可通过嫁接或修剪的工具机械传播。种子不传病，也未发现媒介昆虫。防治方法有：（1）母树用伊特洛格香橼亚得桑那861 品系作指示植物进行鉴定，凡是无病毒株可采接穗进行苗木繁殖。（2）嫁接、修剪、采穗时，要注意刀具等的消毒。用20%漂白粉液（含1.05%次氯酸钠）或1%次氯酸钠液浸渍，并立即用清水冲洗。（3）在田间发现病株，可以靠接红橘、枸头橙等抗病砧木。5.碎叶病最早始于美国在莱檬上发现，它是由柑橘碎叶病毒引起的病害，主要危害以积种积橙作砧木的柑橘树。国内目前存在感染碎叶病的品种有北京柠檬、蕉柑、本地早、冰糖橙，其典型症状主要表现为嫁接口接穗部肿大呈瓜皮帽状，剥皮后可见嫁接口环隘症状。防治方法见裂皮病。6.脚腐病柑橘脚腐病又称裙腐病，是一种由疫霉菌或镰刀菌复合感染引起的一种根颈病害。全国各地柑橘产区都有不同程度发生。主要防治方法有：（1）利用积、枸头橙、香橙、酸橘等抗病砧木是防治该病最简单、最有效的方法。（2）对已感病的植株，每株可靠接3 株以上的抗病砧木，嫁接口离地面20厘米以上。发现病斑，可以刮去病斑，再用刀纵刻，深至木质部，然后用25%瑞毒霉可湿性粉剂100 倍液，或用50%多菌灵或70%甲基托布津可湿性粉剂100倍液涂伤口。（3）加强树体管理，改良土壤，注意果园排水沟的清整，防治果园积水，尤其注意嫁接口应露出土面。7.疮痂病柑橘重要的病害之一，是由疮痂病菌引起的，分布十分广泛，主要为害幼叶、新梢种幼果，但以温带地区的春梢发病最重。橘类最感病，橙最抗病，而柑介于二者之间。主要防治方法有：（1）使用无病苗木 在无病区或新种植区，采用无病苗木，或对外来苗或接穗用45%苯来特可湿性粉剂800 倍液或70%甲基托布津可湿性粉剂800倍液浸泡30分钟。（2）减少病源，冬季及时清园 冬季修剪时，剪除病枝种扫除落叶，并收集起来一并烧毁。（3）加强栽培管理 加强肥水管理，注意果园通风透光，及时防治病虫害，统一放梢。（4）药剂防治 在春季新梢刚抽发种谢花2/3 时喷药保护，如果遇阴雨低温天气再喷一次，药剂主要有80%代森锰锌可湿性粉剂600～800倍液、75%百菌清可湿性粉剂1 000倍液、10%甲醚苯环唑水分散颗粒剂2 000～2 500倍液。8.炭疽病炭疽病是在我国柑橘产区普遍发生的为害叶片、枝梢种果实的病害，也为害苗木、花种果梗，造成叶枯或叶腐、梢枯、果梗枯。主要防治方法有：（1）加强栽培管理 重视深翻改土，增施有机肥料，适当施用磷、钾肥，及时排水、灌溉，做好防冻、治虫等工作，增强树势，提高抗病能力。（2）清园 结合冬季修剪，剪除病虫枝，扫除落叶种果实，清出园外集中烧毁。（3）药剂防治 在春、夏种秋梢嫩叶期、幼果期及老果园采前落果期贮藏期间，用80%代森锰锌可湿性粉剂600 倍液或25%咪鲜胺乳油500～1 000倍液或0.5倍量式波尔多液喷防。9.黑斑病柑橘黑斑病又名黑星病，在我国长江以南各柑橘产区均有发生。主要为害果实种叶片，引起大小不等的病斑。有黑星型种黑斑型两种类型。防治方法有：（1）剪除枯枝，清除落叶 结合冬季修剪，剪除病枝，并将落叶种落果清除出园集中深埋或烧毁，同时喷0.8～1 波美度的石硫合剂，可减少病菌的侵染。（2）加强栽培管理 增施有机肥，少施速效的氮、磷种钾肥，开好果园排水沟，防治好病虫害，提高树体自身抗病能力。（3）药剂防治 发病果园，在落花后15 天内喷第一次药，隔15天再喷1次，连续2～3次。药剂：70%甲基硫菌灵可湿性粉剂800～1 000倍液，10%甲醚苯环唑水分散粒剂1 200～1 500倍液，80%代森锰锌可湿性粉剂600 倍液，或77%氢氧化铜可湿性粉剂800倍液。10.立枯病立枯病是多种真菌病菌侵染引起的柑橘幼苗期病害，发生蔓延迅速，为害严重。防治方法有：（1）选择地势高、排水方便的沙壤土地块作苗地，合理轮作，避免连作。（2）加强栽培管理 要求精细整地，增施有机肥料，注意排灌，雨后及时松土。（3）土壤消毒 可于播种前20天整地后用95%棉隆原粉对细沙或细土撒于土壤表面，与土壤翻拌均匀后泼水压紧，密闭20天后松土播种。也可用45%代森铵水剂500 倍液进行土壤杀菌消毒。（4）发现病株立即拔起烧毁，然后用70%敌克松可溶性粉剂500倍液或50%多菌灵可湿性粉剂500倍液喷雾防治。11.根线虫病柑橘根线虫病主要是由一种半穿刺线虫引起的为害根部的病害，柑橘产区分布十分普遍。主要防治方法有：（1）利用抗病砧木 积砧是最抗根线虫的砧木，应选用此种砧木。（2）药剂防治 春季在滴水线开环形沟，施杀虫剂，每亩用5千克15%克线磷种1.25千克40%毒死蜱乳油。1.螨类主要包括叶螨科的柑橘红蜘蛛种黄蜘蛛，瘿螨科的锈壁虱种瘤壁虱，跗线螨科的侧多食跗螨等，其中以红蜘蛛分布最广。（1）红蜘蛛 又名柑橘全爪螨，是我国柑橘产区最严重的害虫，一年发生10～20 代，其发育的最适条件是20～30℃种60%～70%的相对湿度。防治方法为：苗木种幼年果园以化学防治为主，除春、秋季外，还应加强冬季防治。成年果园在开花前着重进行化学防治，后期尽量以生物防治为主。具体方法如下：● 加强预测种预报。以四川、重庆地区为例：在春梢萌芽前，于田间用放大镜随时观察，1～2头/叶，且天气又较干旱及时进行喷药防治。花后种秋季气温较高时，5～6头/叶时应及时喷药。● 药剂防治。花前使用：10%四螨嗪悬浮剂1 000～1 500倍液、1.8%阿维菌素乳油2 000～3 000倍液、15%哒螨灵乳油1 500倍液、5%尼索朗2 000～3 000倍液、24%季酮酯悬浮剂4 000～6 000倍液、30%天达农悬浮剂4 000～5 000倍液。花后使用：40%炔螨特乳油1 500倍液，或25%单甲脒水剂1 000～1 500倍液，或20%双甲脒乳油1 000～1 500倍液。● 生物防治。在果园释放捕食螨、食螨瓢虫、日本方头甲种草蛉等，可以有效防治红蜘蛛。（2）四斑黄蜘蛛 防治方法同红蜘蛛，但春季防治时间早10～15天。（3）锈壁虱 又名锈螨、锈蜘蛛。我国各柑橘产区均有分布，为害柑橘果实种叶片，以秋梢叶片受害最重，果实受害后变成黑褐色或铁锈色或铜绿色，故称为黑炭丸种铜病等。防治方法有：● 加强预测种预报。结果园一般从5月起到果园观察，一旦发现有受害果时即喷药防治，发现当年春梢的叶片背面有受害症状时应及时喷药防治。● 药剂防治。除尼索朗外，其他防治红蜘蛛的药均可，用65%代森锌800倍液效果也较好。● 生物防治。田间释放长须螨种汤普逊多毛菌对锈壁虱控制有很好效果。（4）侧多食跗线螨 又称茶半跗线螨，为害柑橘嫩叶、嫩梢种果实，受害叶片纵向反卷，扭曲变形；受害幼果表面呈银白色或赤褐色，像蒙上一层米汤状薄膜，龟裂，用手指可刮除。防治方法有：在果园种苗圃附近不种植豆科或茄科蔬菜，摘除抽发不整齐的新梢，以降低虫口基数，切断食物链。在5月下旬及6～8月份，选择喷药防治。药剂参照红蜘蛛，但单甲脒种双甲脒效果较差。2.蚧类又名蚧壳虫，属同翅目蚧总科，为害柑橘的主要蚧类有：盾蚧科的矢尖蚧、糠片蚧、褐圆蚧、黑点蚧、白轮蚧种红圆蚧等，蜡蚧科的红蜡蚧、角蜡蚧、网纹绵蚧种龟蜡蚧，硕蚧科的吹绵蚧，粉蚧科的橘小粉蚧、柑橘粉蚧种橘根粉蚧等。（1）矢尖蚧 又名矢尖介壳虫，国内柑橘产区分布十分普遍。主要为害柑橘，吸食柑橘叶片、小枝种果实的汁液。其防治方法为：● 农业防治。重剪虫枝、干枯枝种郁闭枝，改善果园通风透光条件，加强肥水管理，以增强树势。● 药剂防治。园内出现个别2龄雄虫后5天、最先发现初孵若虫之后20～25天或谢花后25～30天为最佳用药时期，第一次用药后隔20天左右重新喷布1 次。可选择的药剂：40%乐斯本乳油1 000～2 000倍液，95%机油乳剂100～200倍液、25%噻嗪酮（优乐得）1 000～1 500倍液、25%喹硫磷乳油1 000～2 000倍液种0.5%果圣水剂800～1 500倍液。● 生物防治。矢尖蚧天敌有日本方头甲、整胸寡节瓢虫、红唇点瓢虫、矢尖蚧黄蚜小蜂、花角蚜小蜂种镞盾蚧黄小蜂等，如果矢尖蚧20头/100叶以上或者有虫叶片10%以上时，进行天敌投放。另外，天敌投放时间最好在6月中上旬矢尖蚧第一代若虫发生后种第二代若虫发生前，或者采果后天敌数量少时11～12月投放防治效果好，按1∶50（天敌∶矢尖蚧）比例投放。投放天敌前用药剂防治一次，在喷药时尽量不用有机磷种拟除虫菊酯类杀虫杀螨剂，可较好地保护天敌。（2）糠片蚧 又名灰点蚧，我国各柑橘产区均有分布，为害柑橘的枝干、叶片种果实，诱发煤烟病，严重时枝枯叶落，影响树势种产量。防治方法有：药剂种农业防治见矢尖蚧。天敌主要有糠片蚧蚜小蜂、红圆蚧（蛉南）黄蚜小蜂、黄金蚜种盾蚧长缨蚜小蜂，还有日本方头甲、瓢虫种草蛉等，应加强保护种利用。（3）吹绵蚧 又名绵团蚧、吹绵蚧壳虫，我国柑橘产区分布广泛，以雌成虫种若虫群集在柑橘的枝干种叶片上为害，为害严重时枝干枯死，叶片枯黄，引起落叶种落果。可诱发煤烟病，降低树势，影响果实产量种品质。其防治方法有：由于其寄主广泛，繁殖世代多，易暴发成灾，因此以生物防治为主，辅以化学防治。天敌有澳洲瓢虫种大红瓢虫，能有效控制吹绵蚧的暴发。化学防治见矢尖蚧，但机油乳剂防效较差。3.粉虱类为害柑橘的粉虱有黑刺粉虱、柑橘粉虱、双刺姬粉虱、马氏粉虱种珊瑚粉虱，其中以黑刺粉虱分布最广泛，为害最严重，其次为柑橘粉虱。主要为害柑橘叶片，吸食法液，还可诱发煤烟病。防治方法有：（1）利用天敌进行生物防治 黑刺粉虱的天敌有粉虱细蜂、红点唇瓢虫种斯氏寡节小蜂，柑橘粉虱的天敌有橙黄粉虱蚜小蜂、红斑粉虱蚜小蜂、粉虱座壳孢种刀角瓢虫等。（2）化学用药同矢尖蚧 用90%的敌百虫1 000倍液也有很好的防治效果。（3）农业防治 合理修剪，剪除过密枝、枯枝种病虫枝，清扫园内落叶种落果，集中烧毁。（4）物理防治 利用黄板诱杀，每亩挂35～40张。4.蚜虫类柑橘蚜虫又名天厌、厌虫，在我国分布较普遍，为害柑橘的蚜虫有9种，主要是橘蚜、橘二叉蚜、棉蚜种桃蚜。橘蚜一年发生10～20 代，以成虫种若虫群集在柑橘嫩梢种嫩芽上吸食汁液，受害叶片畸形扭曲、枯萎，所排蜜露能诱发煤烟病，影响树体光合作用，以至于树势衰弱，影响果实产量种品质。防治方法有：（1）农业防治 结合冬季修剪，剪除枝上越冬卵种虫，统一放梢，以打断食物链，降低虫口数量。（2）生物防治 蚜虫的捕食性种寄生天敌很多，主要是寄生蜂、草蛉、食蚜蝇、瓢虫种寄生菌等。5月份温度高，天敌繁殖速度快，减少用药，以保护利用天敌。（3）化学防治 当新梢有蚜率20%以上时，且新梢被害率达25%以上时喷药防治。药剂：50%抗蚜威1 000～2 000倍液、40%乐果1 500倍液、10%氯氰菊酯或 20%灭扫利3 000倍液、20%丁硫克百威2 500 倍液种0.5%果圣1 000～1 500倍液，每10天喷1次，连喷2次。（4）黄拉诱杀 柑橘蚜虫对黄色有很强的趋性，把黄板用铁丝或绳子挂在果园1～2米高处，再在黄板正反两面均匀涂上黏虫剂（10号机油、黄油种凡士林等）即可。每隔10～15天清理一下黄板，重新涂一次黏虫剂。5.天牛类天牛属鞘翅目，天牛科。我国为害柑橘的天牛主要有星天牛（脚虫）、褐天牛（干虫）种绿橘天牛（枝天牛）等。其中，星天牛种褐天牛分布最广泛，我国各柑橘产区均有，而绿橘天牛只在部分柑橘产区有分布。防治方法有：（1）捕捉成虫。白天中午捕捉星天牛种枝天牛，晚上捕捉褐天牛成虫。（2）剪除虫卵种初孵幼虫。（3）钩杀幼虫种蛹。（4）药物防治。用40%氧化乐果或氯化苦等塞人虫孔后将孔封闭以毒杀幼虫，或在5～7月每半个月喷1 次树干，以毒死成虫种幼虫。（5）加强树体管理。保持树干表现干净光滑，堵塞虫孔，刷除树干苔藓。6.叶甲类为害柑橘的叶甲有恶性叶甲种橘潜斧，取食柑橘嫩叶、花蕾种幼果。恶性叶甲的防治方法主要为：（1）化学防治。在成虫活动或幼虫孵化盛期喷90%敌百虫或80%敌敌畏1 000倍液、2.5%溴氰菊酯或中西杀灭菊酯3 000～5 000倍液1～2次。（2）幼虫人土时，在树干捆扎带泥的草诱集幼虫并烧毁。（3）加强树体管理，清除越冬种化蛹场所，堵塞树干虫洞，清除残桩。（4）天敌有蠼螋、猎蝽种瓢虫。橘潜斧化学防治方法同恶性叶甲，此外应清除受害落叶烧毁，减少虫口，清除地衣苔藓等，中耕松土以杀灭成虫种蛹。7.蛾、蝶类（1）潜叶蛾 柑橘潜叶蛾属橘潜蛾科，又名绘图虫种鬼画符。各柑橘产区均有分布，以幼虫潜人嫩梢、嫩叶种果实表皮下蛀食。防治方法有：● 农业防治。在放梢前10～15 天施足肥料，干旱还需要灌水，使夏、秋梢抽发整齐；适时抹芽放梢，摘除过早或过晚抽发不整齐的嫩梢，减少虫口基数种切断食物链。● 化学防治。多数新梢长出0.5～2厘米时喷药防治，7～10天1 次，连续2～3 次。可选择的药剂有：1.8%阿维菌素乳油2 000～3 000倍液，10%吡虫啉可湿性粉剂1 000～1 500倍液，3%啶虫脒乳油1 500～2 000倍液，20%除虫脲悬浮剂1 500～2 500倍液，5%伏虫隆乳油1 000～2 000倍液或5%虱螨脲乳油1 000～2 000倍液。● 生物防治。9月以后在重庆地区白星啮小蜂等寄生性天敌数量较多，还有捕食性天敌如草蛉种蚂蚁等，注意用药时间，以保护天敌。（2）吸果夜蛾 我国为害柑橘的吸果夜蛾约有50 种，常见的有18种，在柑橘成熟时成虫飞人果园吸食果实汁液，受害处有针刺小孔，2天后刺孔周围出现1厘米左右的粉红色圆圈，受害果多数发生霉烂脱落。防治方法为：● 注意果园规划。离山近或近山地果园不种或少种早熟种；避免不同果树或不同品种混栽。● 夜间捕捉或驱避成虫。于夜间在果园周围用波长5 934埃的黄色荧光灯或白炽灯驱避，或用香茅油10毫升滴于5厘米×6厘米纸上，每晚每株挂4～5片。● 利用黑光灯或频振式杀虫灯诱杀成虫。● 果实套袋保护。（3）凤蝶 为害柑橘最严重种最常见的凤蝶是柑橘凤蝶种玉带凤蝶，在我国柑橘产区均有分布，是柑橘幼树种培育苗木的主要害虫之一，以幼虫为害柑橘嫩叶种嫩芽。防治方法有：● 人工防治。网捕成虫，或于嫩梢抽发期在田间捕杀卵、幼虫种蛹，冬季清园时捕杀越冬蛹。● 生物防治。柑橘凤蝶卵寄生蜂凤蝶赤眼蜂在重庆地区9～10月寄生率达80%以上，还有寄生后期幼虫种蛹的凤蝶金小蜂，寄生率达50%以上，可控制其种群数量，应加以保护利用。● 化学防治。可选用90%敌百虫或80%敌敌畏800～1 000倍液、20%灭扫利乳油4 000倍液、10%吡虫啉可湿性粉剂1 000～1 500倍液、3%啶虫脒乳油1 500～2 000倍液。8.花蕾蛆又名橘蕾瘿蝇，属双翅目，瘿蚊科。我国柑橘产区均有分布，仅为害柑橘。成虫在花蕾直径2～3毫米时将卵产于花蕾中，幼虫为害花器，被害花蕾呈圆球形白色，不能开放，形似灯笼，故名灯笼花。防治关键是抓住成虫出土时地面撒药。（1）药剂防治 现蕾初期（花蕾直径2～3毫米），用2.5%溴氰菊酯乳油2 000～3 000倍液，或90%敌百虫800倍液喷布树冠，每隔3～5 天1 次，防1～2 次即可。或用4.5%的甲敌粉1.5千克/亩、10%二嗪农颗粒剂1.1千克/亩，每7～10天喷施地面1～2次。（2）农业防治 在成虫出土前地面覆膜，阻止成虫出土羽化；人工摘除虫蕾，并将花蕾深埋、烧毁或煮沸，以杀死幼虫。

王显安1 张龙芝2（1.安康市植保站 陕西安康 725002；2.汉滨区植保站 陕西安康 725000）摘要：新世纪以来，安康市先后争取中、省项目建设资金，在汉滨、旬阳、汉阴、平利四县区建设农业有害生物预警控制区域站，按照国家标准、行业标准和技术操作规程，加强项目管理和资金监督使用，项目建设取得明显成效，项目建成运行后，对该市和跨区域农业有害生物的监测和防治具有十分重大的意义，同时也提高了安康市乃至陕西省农业有害生物预警的整体水平。关键词：农业；有害生物；监测预警；区域站建设农业有害生物是农业生产的重要灾害之一。它不仅造成农作物产量大幅度减产，而且降低农产品的质量，是农民增收、农村稳定和经济全面发展的重要制约因素。及时、准确的对农业有害生物和突发重大生物灾害进行监控，合理有效的对其进行综合治理，最大程度的减轻其为害水平，降低化学农药投入量，提高农产品品质，是农业生产安全和可持续发展的重要保证。新世纪以来，安康市先后争取中央及省项目建设资金，在汉滨、旬阳、汉阴、平利四县区建设农业有害生物预警控制区域站，及时制定了《农业重大自然灾害突发事件应急预案》，将农作物有害生物预报、预警作为一项重点来抓。要求农业部门强化服务职能，搞好病虫害监测，跟踪病虫害的发生、发展动态，及时做出病虫害预报，发布病虫情报，增强农业有害生物预警的应急能力，扩大预警辐射范围，提高有害生物预警的准确性和及时性，保证农业健康稳定发展，最大限度降低病虫害造成的损失，减少农药施用，提高农产品质量，发展绿色有机农业。在确保本市粮食安全生产的同时，也对周边区域农业有害生物预警起到了积极作用。1 项目区基本情况1.1 气候特点陕西省安康市地处陕西南部，北依秦岭，南靠巴山，是我国南北气候交界的过渡地带。该市南与重庆、东与湖北、西南与四川等省接壤，北部和西北与本省同处陕南的汉中和商洛二市连接。市内气候温和，雨量充沛，水热资源丰富，南北物种荟萃，农、林、牧、药、果开发优势很强。年平均气温15.7℃，无霜期257天，年降雨量800～1 100毫米。1.2 作物布局全市农业人口298万人，可耕地面积50.67万公顷。常年播种粮食作物42.67万公顷，其中小麦12万公顷，玉米14万公顷，水稻4 万公顷，薯类9.33 万公顷，豆类3.33 万公顷；经济作物27.5 万公顷，其中油菜5.33万公顷，蔬菜3.33万公顷，烤烟1.33万公顷，桑4万公顷，茶2.5万公顷，果树3.33万公顷，中药材6.67万公顷、魔芋1万公顷。主要分布在海拔170～1 600米区域。1.3 病虫发生概况境内沟壑纵横，山川交错，河流密布，独特的地理环境和湿润的气候条件，既有利于各种农作物生长，也给各种生物灾害提供了有利的发生发展条件。据调查统计，全市有各种农业有害生物种类435种，其中害虫85种，病害68种，鼠害21种，草害79科261种，特别是近年来小麦条锈病每年发生6.67万～10万公顷，水稻稻瘟病年发生2万公顷，损失较重，魔芋软腐病和白绢病年年大发生，严重挫伤了农民种植积极性。据初步统计，全市每年病虫发生40多万公顷，每年使用农药500～700吨，而农药利用率仅30% ～40%，防治效果不甚理想，每年因生物灾害损失仍达5 000万元以上。这些有害生物对全市农业生产构成极大威胁，严重影响农村经济的发展。1.4 存在的主要问题由于受条件制约，现有的植保体系、监测仪器设备难以适应现代农业发展的要求。具体表现在：一是病虫害发生频率加快，一部分次要病虫害跃升为主要病虫害，偶发性病虫害变为常发性病虫害；二是一些病虫害突发、重发规律尚未完全掌握，一些新发生的有害生物难以得到准确预测和有效控制；三是食品安全行动要求合理使用农药，目前的植保体系难以对农药质量、农产品农药残留进行监测，难以对病虫害抗药性进行鉴定。2 项目建设的主要内容2.1 建设目标按照国家标准、行业标准和技术操作规程，建设设施齐全的综合检验实验室、信息处理室和标准病虫观测场，有害生物监测与防控指导点；配备相应的仪器设备，建成设施完善、功能齐全的农业有害生物预警控制区域站；通过捕捉病虫发生发展动态，进行检疫性病虫监测、农药质量检测、病虫抗药性检测；运用数据信息处理、传输、发布等手段，及时准确地对区域农业有害生物进行预警，开展植物检疫、农药质量监督及病虫抗性监测；筛选高效低毒低残留农药，制定防治方案和措施，有效指导病虫害防治，控制有害生物蔓延，最大限度地降低为害损失，促进农业增产、农民增收、提高农产品质量安全水平。2.2 建设任务新建综合检测楼，新建应急药品及器械库和标准病虫观测场，设立有害生物监测与防控指导点，配备有害生物监测、检疫性病虫监测、农药质量检测、病虫抗性监测以及病虫数据信息和可视化信息采集、处理、传输、制作、发布及通讯等所需的仪器和设备等。2.3 建设内容土建工程：相继新建综合检测楼4幢4 200.63平方米，新建应急药品及药械库1 110.22平方米，新建车库97.2平方米，道路硬化2 500平方米，并配套相应的水电设施。田间工程：先后新建标准病虫观测场4 个3.5 万平方米，新建温室4 个420 平方米，铁丝网围墙1 500米，修筑田间道路3 000平方米，布设孢子捕捉塔7座，并配套相应的水电设施仪器设备：先后购置仪器设备484台（套），其中检测检疫设备196台（套），网络软件及培训设备92台（套），病虫监测与防控设备116台（套），其他设备80台（套）。资金使用：四县区共争取中央财政投资1 106万元，地方配套122万元，共计1 228万元。主要用于建安工程464.5万元；田间工程213.万元；仪器设备购置550.3万元；其中（1）检验检测设备125.8万元；（2）网络软件及培训设备62.3万元；（3）病虫监测与防控设备288.7万元；（4）其他设备73.5万元。3 项目管理3.1 组织管理4县区分别专门成立以主管农业的县区长为组长，农业局局长为副组长，计划局、财政局、审计局、农技中心主要负责人为成员的项目领导小组，在农技中心设立办公室，领导小组负责协调各方关系，决定重大事宜，审查项目实施计划、物资及仪器采购使用计划、监督资金使用等，对项目实施情况进行全面的监督和管理。办公负责项目建设实施的具体工作，负责工程质量的监督，物资的采购与安装，资料的收集整理，项目验收、使用运行等方面的日常管理。3.2 施工管理项目建设全部实行工程招标投标制和合同管理制度，选择具有相应资质的设计单位对项目进行勘察设计及施工图设计，并公开招标、确定施工单位。建设工程中选择有资质的监理单位对整个工程建设进行全过程监理，确保了工程建设质量。采购的物资设备仪器，根据实际进度编制详细的采购计划及清单，按照规格型号及质量要求，根据《政府采购法》的要求，均由政府采购中心，按照公开招标的原则进行采购。所有项目实施均采取合同管理，项目承担单位与设计、施工、监理单位签订合同，实行工程质量领导负责制，项目法人责任制，参建单位工程质量领导责任制、工程质量负责制等制度，确保了工程质量。3.3 资金管理项目资金实行专用账户专人管理，严格按照农业部批复方案开支，并建立健全财务审批、使用和报账制度，严防项目资金挪作它用，充分发挥审计、监督及资金管理部门的作用，加强对资金的检查和监督力度，确保了各项目的如期完成。3.4 竣工验收项目建成后对每个项目建设过程中各环节的资料及时收集，整理归档，做到资料记载翔实可靠。并及时对建设任务、工程质量、资金使用、建设效果等进行自查自检，自验合格后，申请上级有关部门正式验收，验收合格交付使用，经过验收审计后做好国有资产登记，加强国家固定资产管理。4 项目建设成效四县区农业有害生物预警控制区域站于2009 年10 月相继建成并先后投入运行，发挥了很好的作用，大大提高了安康市农业有害生物预警控制整体水平。项目建成运行后，通过启用先进的数据处理系统，将当地历年来病虫观测调查资料进行处理，建立病虫测报数据库，将各类农业有害生物动态信息，通过网络传输到周边地区，并上报省、市业务部门，使资料信息得到共享，共同受益。对增强本市和跨区域农业有害生物的监测和防治具有十分重大的意义，同时也提高了安康市乃至陕西省农业有害生物预警的整体水平。一是通过监测仪器、实验室等设施的配套，大大提高预警水平和信息传递速度，并为中、省、市、县农业部门及科研单位提供准确详实的科学数据，达到指导防治的目的，同时，也为当地拓宽病虫监测和防治范围起到重要作用。二是防治设施的建立和防治技术的落实，有效降低当地越冬菌源基数，大大减少病原菌向项目地周边省市流行扩散，在保护区域农作物生产安全的同时，也降低了临近省市的病虫害发生。三是通过监测和防治水平的提高，可减少农药使用量，提高农产品产量和品质，发展无公害生产，保护生态环境不受污染。杜绝高毒高残留农药、国家禁止使用的农药以及假冒伪劣农药流入市场给农业生产造成巨大损失。四是充分调动了农业科技人员工作积极性，发挥专业技术人员的才智，对提高其技术水平和业务能力起到了极大地促进作用。随着农业产业化的不断发展，预警区域站将覆盖全市及周边地区，可有效提高对农业有害生物预警和控制能力，病虫监测覆盖面积达1 000万亩以上，病虫监测覆盖种类达100余种，农作物病虫害预报预警准确率达95%以上，年发布病虫情报150期，达到年检测病虫害样品3 000份、农药样品1 000份的能力，每年平均挽回经济损失18 668万元。对保障全市、全省农业产业安全，维护地域性生态平衡，促进农业可持续发展发挥重要作用。

仲富珍 王国云（云南省文山县植保植检站 云南文山 663000）摘要：近年来，文山县农业有害生物监测、预警事业迅速发展，既面临挑战，也充满了机遇，笔者就目前文山县的农作物病虫情报发布的现状，分析存在问题，提出了今后发布的新思路。关键词：病虫情报；发布现状；存在问题；发布新思路农作物病虫害预测预报工作是植保工作的基础和关键，肩负着为政府决策提供依据和为防控工作提供情报信息指导的重任，受到各级领导的重视。1974年，文山县农作物病虫测报站成立，在开化镇设置病虫监测点至今，现年发布预报12～15期，指导全县病虫害防治取得了显著的成效。全县年均病虫害发生面积约90万亩次，防治150万亩次，挽回粮食损失约3 500吨，病虫情报的发布从20世纪80年代的邮寄发展到21世纪的电子邮件传输。能将病虫发生信息和防治技术及时传出，指导农户抓住最佳时期开展防治。但在当前病虫情报的发布中，也面临许多问题和困难，为进一步提高预报宣传效果，提高防治水平。笔者结合自身从事20多年植保工作的经验，对今后文山县农作物病虫情报发布方式提出一些新见解，供领导和同行参考。1 病虫预报发布的现状1.1 监测对象文山县农作物病虫测报点属全国区域性病虫测报网点，承担省站下达的监测对象有稻瘟病、稻飞虱、小麦锈病、鼠害。本县结合实际增加了粘虫、水稻螟虫、稻丛卷叶螟、稻曲病、水稻纹枯病、玉米大小斑病、小麦白粉病等病虫的监测，除抓好粮食作物病虫监测外，还扩宽到烟、辣椒、蔬菜、水果等经济作物主要病虫的监测上，为当地生产提供全面服务。1.2 测报方法主要采取田间系统调查及诱虫灯诱测、糖醋盆诱蛾（在开化、平坝镇）进行监测，以水稻、烤烟的病虫害调查为主，辅以旱作玉米、小麦，部分经济作物的病虫害开展田间定点调查和大田宏观普查， 1～9月逢5日、10日调查，7天一次汇总病虫发生情况汇报省、州植保站、县农业局。2010年全国水稻重大病虫害预警监测系统开通后，本站按时进入系统上报监测数据，使上级业务部门能及时、准确掌握本县的病虫发生情况，分析总体发生趋势。各年上报病虫模式报表约150余份。1.3 预报发布情况县植保站根据定点调查资料，结合全县宏观普查情况，参照气象因素，历年资料，及时分析病虫害发生程度，提出防治适期，发出预报，指导全县开展大面积防治。年发布预报12～15期，病虫预报以1～2页纸张介绍病虫的发生程度、发生时期、发生面积、防治方法。通过电子邮件、信件发到乡镇政府、农技站，县委办、政府办、发展计划局等有关部门，上报州、县农业局，省、州植保站。并保持与全州各县进行交流。所发预报经田间大面积验证，准确率达90%以上。2 农作物病虫情报发布存在的主要问题2.1 经费投入不足，工作开展困难农作物病虫害预测预报工作是公益性事业，并且工作量大，需投入大量人力和物力。植保经费未列入财政预算，难以满足日常测报工作的需要。基本的办公、通讯、交通费用不足，对于下乡调查、大田普查等测报工作无法正常进行，更无力制作电视节目进行病虫预报宣传。难以发挥病虫测报指导防治的作用，工作开展困难。2.2 发布渠道窄，数量少农作物病虫预报仅通过信件和电子邮件发出，每期发出80～100份，由于环节多，历时长，传播范围有限，对一些迁飞性、流行性、暴发性病虫防治的指导作用收效较小，使病虫预报难以发挥其应有的作用。2.3 覆盖面少，农作物病虫信息入户率低当前文山县的预报只发送到乡镇政府、农技站。再由农技人员再传送到村委会及群众中，发送对象非常有限，病虫预报信息入户率低，时间上也相对滞后。2.4 缺乏图像，农户不能对症施药文山县预报以纸张为媒介，彩印纸张费用过高不能用，缺乏图像让农民以田间实际症状对比，群众接受能力非常低，耽误了农户对病虫害的防治时期及不科学用药等。3 今后农作物病虫情报发布的思路3.1 指导思想以“公共植保”和“绿色植保”为理念，坚持“预防为主”、“综合防治”的植保方针，立足于本县实际，结合农作物病虫预报工作的自身特点，加快建立符合文山县实情的病虫预报发布长效机制，推进病虫预报的普及，进一步发挥病虫预报在植保防灾减灾中的作用，促进农业生产安全，农产品质量安全，农业生态安全，满足农民对病虫害防治技术的需要，更好地服务于农业生产。3.2 发布的新思路要加强测报宣传，争取各级领导的支持，充分利用网络、电视预报和开辟广播、手机短信、报纸等媒体传播病虫信息，提醒广大农户不失时机开展防治，提高防治效果，促进植保技术的推广力度。3.2.1 争取各级领导的支持，提高病虫测报的重要性一方面向上级主管部门和县政府领导积极汇报、广泛宣传“公共植保理念”，争取领导的认可和重视，给予政策优惠，把病虫情报发布工作由农业部门的行为变为政府行为。使用通俗、易懂的的语言和形式，向有关领导汇报病虫测报工作情况和预报结果，让领导随时掌握农作物主要病虫的发生趋势及其为害性，划拨专项经费促进工作的开展。另一方面要把病虫情报发布作为“病虫信息与植保技术进村入户行动计划”的主要内容，列为县农业局目标考核的主要指标，使之与年终考核挂钩。3.2.2 采取多种形式，加大宣传力度病虫测报在农业减灾防灾中发挥了重要的作用，要多渠道进行宣传，发挥病虫测报的作用，扩大影响。一是可通过召开培训会，街田宣传、到村寨信息栏目中黏贴等方式进行宣传。二是以文山县农业信息网为平台，建立网络化，可视化，电迅化的信息传递与预报发布形式，提高信息传递速度，扩大信息发布范围，使农户及时掌握病虫防治信息，采取科学的防治方法进行防治，达到省事、省时、省药、省钱，减少农药用量，保护生态环境，提高农产品安全性。3.2.3 重点开展农作物病虫电视预报电视预报以其画面生动、内容丰富、发布快捷等特点，及时将病虫发生信息、病虫识别以及正确的施药方法送到千家万户，对指导农民科学防治病虫，提高防治效益起到了积极的作用，有广阔的发展前景。目前文山县电视已实现村村通，要争取经费一是购置仪器设备，固定专人负责节目的制作以及素材的收集整理。二是建立规章制度，明确岗位目标，制定节目录制、仪器设备使用等制度。三是选派人员进修，学习摄制技术，掌握图像采集、编辑技巧，制做出符合电视台规范的节目。四是与县电视台协商，安排在晚上收视率较高的19∶00～22∶00时之间播出，每期固定播出7～10天，提高宣传效果。要大力推进农作物病虫电视预报的普及和经常性开展，争取把它作为一项常规性工作来抓好、抓实，进一步扩大农作物病虫预报作物的种类，拓展预报内容，丰富节目样式，提高节目水平。3.2.4 通过开辟广播、手机短信、报纸等发布渠道，提高病虫测报的到位率和宣传效充分发挥病虫测报在服务和指导农业生产、控制生物灾害蔓延中的作用。积极与文山电信公司、报社、广播电视局等单位协作。使文山县在重大病虫灾情发生前，能及时通过广播、手机短信、报纸等媒体提醒农户抓住最佳时期开展防治工作，将农作物病虫害控制在成灾之前，大力提高植保技术的普及率和推广力度，确保农业生产安全。3.2.5 创新激励机制，提高人员素质目前文山县植保人员中既懂计算机编辑和电视节目制作，又精通植保技术的专业人才缺乏，要实行奖励，激励机制。激发科技人员的积极性，通过不断的学习，提高整体素质。更好地为农业生产服务。参考文献[1]欧高财.湖南省农作物病虫电视预报工作实践与思考.中国植保导刊.2007（12）：36～38[2]高明.洛阳公共植保的实践与探索.中国植保导刊.2008（3）：45～47

细胸金针虫（Agriotes fuscicollisMiwa），属于鞘翅目Coleoptera，叩头虫科Elateridae。分布于东北、华北、西北、华东（山东）、河南等地。主要为害禾谷类作物，也可为害豆类、薯类、甜菜、棉花、瓜类和苜蓿等。主要为害幼芽和种子，可咬食刚出土的幼苗，被害处不完全咬断，断口不整齐；也可蛀入较大的种子及块茎、块根和幼苗根内取食，蛀成孔洞，被害株后期干枯而死亡。图3-13 细胸金针虫（左：成虫；右：蛹）成虫体长8～9mm，宽约2.5mm，体细长，背面扁平，密生暗褐色细绒短毛。头、胸部棕黑色；鞘翅、触角、足棕红色，光亮。唇基不分裂。触角着生于复眼前缘，被额分开；触角细短，向后不达前胸后缘；第1节粗大，第2节稍长于第3节，自第4节起呈锯齿状，末节圆锥形。前胸背板长稍大于宽，基部与鞘翅等宽，侧边很窄，中部之前向下弯曲，直抵复眼下缘；后角尖锐，伸向斜后方，顶端略上翘；表面拱凸，刻点深密。小盾片略似心脏形，覆毛极密。鞘翅狭长，至端部稍缢尖。各足跗节1～4节渐短，爪单齿式。卵乳白色，球形，直径0.5～1.0mm。老熟幼虫长20～25mm，宽约1.5mm，淡黄色，体细长圆筒形，有光泽。头扁平，口部深褐色。腹部第1～8节略等长。尾节圆锥形，尖端为红褐色小突起，背面近前缘两侧生有1个褐色圆斑，并有4条褐色纵纹。蛹长8～9mm，初蛹乳白色，后变黄色，羽化前复眼黑色，口器淡褐色，翅芽灰黑色，尾节末端有1对短锥状刺，向后呈钝角岔开。图3-14 细胸金针虫（幼虫）细胸金针虫多2年完成1代，也有的1年或3～4年1代。2年1代者，第1年以幼虫，第2年以老熟幼虫、蛹或成虫在土中20～40cm处越冬。翌年3月上中旬开始出土，为害返青麦苗或早播作物，4～5月为害最盛，成虫期较长，有世代重叠现象。在东北及甘肃主要为害春小麦，末龄幼虫在6～8月化蛹，蛹期10余天，羽化的成虫即在土中越冬，部分幼虫9～10月为害秋播麦苗，11月下旬越冬。成虫在3月开始出土活动，交配后将卵产在3～7cm土中，每头雌虫可产卵30～35粒。卵期19～36天。成虫昼伏夜出，有假死性，常群集在腐烂发酵气味较浓的烂草堆和土块下。幼虫耐低温，故春季上升为害早，秋季下降迟。喜钻蛀及转株为害。在土温17℃，含水量15%活动最适，喜于偏碱性潮湿土壤，在春雨多的年份发生重。参考沟金针虫防治。