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Effect of organic materials in controlling cucumber seedling diseases

有机物料减轻设施连作黄瓜苗期病害的微生物效应



全 文 :有机物料减轻设施连作黄瓜苗期病害的
微生物效应 3
袁 飞 彭 宇 张春兰 3 3  沈其荣
(南京农业大学资源与环境科学学院 ,南京 210095)
【摘要】 在黄瓜已感染立枯病、枯萎病的连作土壤上 ,接种病原菌菌丝 ,施入 3 种不同组分有机物料 (稻
草、木屑、猪粪) ,分别用 1 %、2 %、3 % 3 种用量研究不同有机物料减轻黄瓜枯萎病、立枯病的效果. 结果表
明 ,抗病效果为稻草 > 猪粪 > 木屑处理 ,并随其用量的增加抗病效果更好. 土培试验结果表明 ,增施有机物
料后土壤中细菌、氨化细菌、放线菌、真菌数量增加. 中稻草和猪粪对土壤微生物区系的影响大于木屑. 施
用稻草后不仅土壤细菌、真菌数量增加 ,而且放线菌数量最高 ,青霉、木霉成为真菌的优势种属. 施用猪粪
后土壤细菌数最多 ,以假单孢菌、芽孢杆菌为优势种属 ,真菌数也增多. 木屑处理的细菌、放线菌、真菌数量
增加较少 ,但随着施入时间延长效果增强.
关键词  有机物料  黄瓜  苗期病害  土壤微生物
文章编号  1001 - 9332 (2004) 05 - 0867 - 04  中图分类号  S43212  文献标识码  A
Effect of organic materials in controlling cucumber seedling diseases. YUAN Fei ,PEN G Yu ,ZHAN G Chunlan
and SHEN Qirong ( Institute of Resource and Envi ronmental Science , N anjing A gricultural U niversity , N an2
jing 210095 , China) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,2004 ,15 (5) :867~870.
In this work ,pot experiments with organic materials were carried out to study the alleviation of Fusarim wilt and
Rhizictonia wilt of cucumber and the changes of soil microorganism. The results showed that rice straw ,pig feces
and wood chip could alleviate Fusarium wilt and Rhizoctonia wilt of cucumber ,and the effect of rice straw was
most significant ,followed by pig feces and wood chip . The amount of soil microbes was higher in organic materi2
als treatments than in control. The total amount of actinomyces and epidhyte which can inhibit the growth of
pathogen was the highest in rice straw treatment ,followed by pig feces treatment . No significant change of soil
microbial amount was found in wood chip treatment .
Key words  Organic materials , Cucumber , Seedling disease , Soil microorganism
3 国家自然科学基金重点资助项目 (39830020) .3 3 通讯联系人.
2002 - 12 - 10 收稿 ,2003 - 02 - 28 接受.
1  引   言
黄瓜连作引起苗期病害猖獗 ,致使产量大幅度
降低. 黄瓜枯萎病及立枯病是黄瓜苗期主要土壤传
染性病害 ,病原菌分别是半知菌亚门镰孢属真菌
———黄瓜尖镰孢菌 ( Fusari nm oxysporum ) 和半知菌
亚门丝核菌属真菌 ———立枯丝核菌 ( Rhizoctonia
solani) [4 ] . 连作会增加土壤中这两种病原菌 ,故能加
重危害[8 ,10~12 ] . 国内外已有报道 ,利用增施有机物
料防治病害[9 ,13 ,17 ,18 ] . 有机物料对土壤的作用效果
因物料的组成、养分含量、分解产物的不同而存在一
定的差异. 今选用 3 种有机物料 ———猪粪、稻草、木
屑 ,设置 3 种用量 (1 %、2 %、3 %) ,采用土培方法 ,研
究不同有机物料减轻黄瓜枯萎病、立枯病的作用效
果及微生物效应. 为减轻连作黄瓜苗期病害、合理利
用有机肥料防病提供理论依据.
2  材料与方法
211  供试材料
21111 供试有机物料  稻草采用南京农业大学江浦农场试 验田的稻草 ;木屑为白杨树木材加工时产出的碎料 ;猪粪采自南京近郊猪场. 3 种有机物料风干 ,粉碎 ,过 20 号目筛 ,备用. 供试材料基本性状见表 1.表 1  供试有机物料基本性状Table 1 Some properties of organic materials tested材料Mate2rial 全碳Total C( %) 全氮Total N( %) 全磷Total P( %) 全钾Total K( %) 水溶性有机物1)( %) 木质素Lignin( %) 纤维素Fibrin( %) C/ ND K 4317 017 0104 1158 6199 12185 28134 6214MX 4714 0161 0103 0133 2178 4313 1118 7717ZF 2611 1133 0178 0156 7152 14108 1312 19161) Water2solubility organic matter. D K:稻草 Rice straw ,MX:木屑 Sawdast , ZF :猪粪 Pig feces. 下同 The same below.21112 供试土壤  土壤为潮土 (黄瓜连作土) ,采自北京市平谷县. 土壤基本性状见表 2.表 2  供试土壤基本性状Table 2 Some properties of soil tested有机质Organicmatter C(g·kg - 1) 全氮Total N(g·kg - 1) 速效磷Available P(mg·kg - 1) 速效钾Available K(mg·kg - 1) pH EC(ms·c - 1·m - 1) 枯萎病感病株率F. oxysporumratio ( %) 立枯病感病株率R. solaniratio ( %)1015 1108 91 9914 815 0114 1517 1013
应 用 生 态 学 报  2004 年 5 月  第 15 卷  第 5 期                               
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,May 2004 ,15 (5)∶867~870
21113 供试黄瓜品种  黄瓜品种为津研四号 ,由南京市种子
公司提供.
21114 供试病原菌菌株  黄瓜立枯丝核菌 ( Rhizoctonia
solani) 和黄瓜尖镰孢菌 ( Fusarium oxysporum) 由南京农业大
学植保系提供 ,接种于斜面培养基 ,4 ℃保存.
212  试验设计和试验方法
接种病原菌至连作黄瓜土壤中 ,以未接种土壤为对照 ,
施用稻草、木屑、猪粪 3 种有机物料处理 ,用量为 1 %、2 %、
3 % ,5 个重复 ,研究不同有机物料、不同用量减轻黄瓜立枯
病、枯萎病效果.
有机物料按 1 %、2 %、3 %的重量比均匀混入 300 g 粗筛
过的连作黄瓜土壤中 ,装入一次性塑料杯中 ,杯底均匀扎上
5 个孔 ,定量浇水 ,水要浇透 ,但不能从杯底小孔中漏出来.
将 F1 oxysporum 或 R1solani 接种至装有 70 ml 液体培养基
的 250 ml 三角瓶中 ,30 ℃培养 2 周后 ,捞出菌丝体 ,用吸水
纸吸干 ,称重后将 F1 oxysporum 或 R1solani 菌丝体接种入
杯中 ,盖一薄层土壤 ,并立即定植 2 叶 1 心黄瓜. 定植黄瓜后
的盆钵 ,常规管理 ,培养 1 周. 调查黄瓜枯萎病或立枯病发病
株数 ,计算发病株率及抗病效果.
通过土培试验 ,采用同上的 10 个处理 ,5 次重复 ,研究
不同有机物料、不同用量对土壤微生物的影响.
与上述相同步骤将有机物料与连作黄瓜土壤混匀、装
钵 ,然后定植 2 叶 1 心黄瓜. 定植黄瓜后的盆钵 ,常规管理.
测定施入有机物料后 1、2 和 4 周时土壤微生物数量及区系.
213  分析方法
21311 微生物活菌数量的测定  细菌、放线菌、真菌、氨化细
菌分别用牛肉膏蛋白胨、高氏 1 号、马丁氏、氨化细菌培养
基 ,稀释平板法计数[6 ]
21312 病情调查  发病株率 = 发病株数/ 定植株数 ×100 ,抗
病效果 = (对照发病株率 - 发病株率) / 对照发病株率 ×100.
3  结果与分析
311  增施有机物料减轻黄瓜枯萎病、立枯病的效果
由表 3 可知 ,3 种物料相比 ,稻草的抗立枯病效
果是猪粪的 2~6 倍 ,是木屑的 7~21 倍. 稻草处理
抗枯萎病的效果是猪粪处理的 1~7 倍 ,是木屑处理
的 4~8 倍. 从上述分析结果可以看出 ,稻草处理抗
黄瓜枯萎病、立枯病效果最好 ,其次为猪粪 ,木屑处
理较差 ,随物料用量的增加抗病效果加强. 稻草、猪
粪处理与对照差异达显著性水平 ,木屑差异不大.
312  增施有机物料对土壤微生物的影响
土壤细菌可分解各种有机物 ,数量大 ,代谢强 ,
繁殖快. 土壤细菌占微生物总量的 70 %~80 % ,是
土壤中最活跃的微生物. 土壤中细菌分解有机物料 ,
带来的大量可溶性物质 ,从而大量增殖[5 ] . 土壤中
细菌可以拮抗尖镰孢菌 ( Fusari um ) [7 ,14 ,16 ] . 例如 ,
枯草 芽 孢 杆 菌、假 单 孢 菌 对 黄 瓜 尖 镰 孢 菌
( F1 oxysporum r) 具有特异的拮抗作用. 氨化细菌属
于氮素生理群细菌 ,为腐生性细菌中的一种. 氨化细
菌数量多 ,土壤供氮能力、分解有机物能力强 ;同时
可减少土壤中的病原菌数量.
表 3  有机物料减轻黄瓜立枯病与枯萎病效果
Table 3 Effects of organic materials on alleviating Fusarium wilt and
Rhizoctinia wilt of cucumber
处理
Treatment
立枯病
发病株率
R . solani ratio
效果
Effect
( %)
枯萎病
发病株率
F. oxysporum ratio
效果
Effect
( %)
CK 5413 0100 5917 0100
DC 1 % 3012 3 3 44138 3415 3 42121
DC 2 % 2814 3 3 47170 2611 3 3 56128
DC 3 % 1318 3 3 74159 1613 3 72170
MX 1 % 5311 2121 5617 5109
MX 2 % 5217 2195 5418 8121
MX 3 % 4815 10168 4916 16192
ZF 1 % 5012 7155 5613 5170
ZF 2 % 3914 27144 3419 3 41154
ZF 3 % 3615 32178 3012 3 3 491413 P < 0105 , 3 3 P < 0101. 下同 The same below.
  放线菌大多可分泌放线菌素抑制真菌的生长.
放线菌数量增加有利于抑制真菌的增殖 ,广谱性地
抑制所有土传病原真菌[19 ] ,包括黄瓜枯萎病、立枯
病的病原菌 ,所以放线菌数量增加有利于减轻黄瓜
枯萎病与立枯病的发生.
土壤中的真菌既有腐生性的真菌 ,又有病原性
的真菌. 前者主要营腐生生活 ,对作物无致病作用 ,
而后者可以营寄生生活 ,导致植株感病 ,在没有寄主
存在时也可以营腐生生活 ,与腐生性真菌竞争. 曲
霉、毛霉、木霉、青霉等为腐生性真菌[5 ] ,是土壤中
有机质的分解者 ,可竞争和抑制病原真菌. 木霉、青
霉对黄瓜尖镰孢菌具有很强的抗性 ,可拮抗黄瓜尖
镰孢菌. 长蠕孢霉、交链孢霉、黄瓜镰孢菌等为寄生
性真菌[19 ] . 长蠕孢霉主要寄生于黄瓜和瓜叶上 ;交
链孢霉寄生于黄瓜瓜叶上 ,黄瓜尖镰孢菌可寄生于
黄瓜茎基部 ,是黄瓜枯萎病的病原菌. 另外有机物料
分解会产生一些特殊物质从而对土壤微生物和植株
抗病性产生影响[1~3 ,15 ,20 ] .
313  施用有机物料 7 d 后土壤微生物区系的变化
施入有机物料后为土壤微生物提供了充足能源
和养分 ,微生物数量发生急剧变化 (表 4) . 从表 4 可
以看出 ,施入有机物料 7 d 时土壤细菌显著增加 ,尤
其是氨化细菌数量 ,其中又以假单孢菌占优势 ,可拮
抗病原真菌. 土壤细菌总量、氨化细菌数量大小序顺
为 :猪粪处理 > 稻草处理 > 木屑处理. 土壤中放线菌
增加非常显著 ,其增加顺序为 :猪粪处理 > 稻草处理
> 木屑处理. 由于放线菌具有拮抗病原菌作用 ,可以
减轻黄瓜枯萎病、立枯病. 土壤中真菌大量增殖 ,其
868 应  用  生  态  学  报                   15 卷
数量大小顺序为 :稻草处理 > 猪粪处理 > 木屑处理.
对照土壤中原先存在的大量病原菌在施入有机物料
后由于腐生性真菌增加 ,受到拮抗 ,不再是优势种
属. 尤其是稻草、木屑处理 ,优势种属木霉、青霉对黄
瓜尖镰孢菌具有特异性拮抗作用.
表 4  施入有机物料后土壤微生物数量
Table 4 Microbial amount in soil after adding organic material
处理
Tretment
细菌 Bacteria
(108 ind·g - 1)
7 d 14 d 28 d
氨化细菌 M2bacteria
(108 ind·g - 1)
7 d 14 d 28 d
放线菌 Actinomyces
(106 ind·g - 1)
7 d 14 d 28 d
真菌 Epidhyte
(105 ind·g - 1)
7 d 14 d 28 d
CK 1217 1510 15 810 813 8 410 410 6 013 015 1107
DC 1 % 4210 3 3 4210 3 18 1312 1916 3 1016 1513 3 2215 3 3 26 514 3 3 315 3 3 113
DC 2 % 5017 3 3 7615 3 3 3113 3 1714 3 2414 3 3 1312 2310 3 3 3110 3 3 3617 3 611 3 3 510 3 3 113
DC 3 % 7213 3 3 8711 3 3 5513 3 3 1916 3 2614 3 3 1316 2917 3 3 3716 3 3 54 3 3 617 3 3 610 3 3 1165
MX 1 % 1313 1615 713 1313 1410 10 913 515 1417 013 015 113
MX 2 % 1417 1910 817 1410 1415 1113 917 910 1713 014 015 112
MX 3 % 2413 3 2115 18 1513 1712 13 1313 3 1210 1713 017 3 115 3 1184
ZF 1 % 4210 3 3 4810 3 2217 1815 3 2018 3 1413 2310 3 3 810 617 512 3 3 215 3 3 113
ZF 2 % 7613 3 3 8010 3 3 3113 3 2115 3 3 2513 3 3 1714 3 3013 3 3 910 712 612 3 3 310 3 3 2
ZF 3 % 8217 3 3 8916 3 3 6017 3 3 2710 3 3 3010 3 3 2314 3 3 3317 3 3 915 1113 610 3 3 415 3 3 2123 3
表 5  有机物料对细菌、真菌优势菌属的影响
Table 5 Effects of organic materials on the microbial community
处理
Treat2
ment
细菌
Bacteria
真菌
Epidhyte
CK 假单孢菌1) 、芽孢杆菌2) 曲霉
3) 、长蠕孢霉4) 、交链孢
霉5) 、镰刀菌6) 、木霉7)
DC 1 % 假单孢菌、芽孢杆菌 木霉
DC 2 % 假单孢菌、芽孢杆菌 木霉、青霉8)
DC 3 % 假单孢菌、芽孢杆菌 青霉、木霉
MX 1 % 假单孢菌、芽孢杆菌 镰刀菌、木霉
MX 2 % 假单孢菌、芽孢杆菌 镰刀菌、木霉
MX 3 % 假单孢菌、芽孢杆菌 木霉
ZF 1 % 假单孢菌、芽孢杆菌 毛霉、根霉
ZF 2 % 假单孢菌、芽孢杆菌 毛霉9)
ZF 3 % 假单孢菌、芽孢杆菌 毛霉
1) Pseudomonas sp . ,2) Bacill us sp . ,3) Asp. ergill us sp . ,4) Heteror2
sp . orium sp . , 5 ) A ltemaria sp . , 6 ) Fusarium sp . , 7 ) Trichoderma
sp . ,8) Penicilli um sp . ,9) M ucoraceae sp . .
  比较施入有机物料 7 d 后对不同土壤微生物的
影响可知 ,稻草、猪粪处理土壤真菌增加最显著 ,分
别可达 2113 和 19 倍 ;其次是放线菌 ,分别可达 615
和 715 倍. 木屑处理影响较小. 由此可见 ,施入有机
物料 7 d 时主要对真菌产生影响 ,尤其是稻草处理
影响最大 ,这与稻草处理抗病效果最强相对应.
314  有机物料施用 14 d 后土壤微生物的变化
由表 4 可见 ,施入有机物料 14 d 后土壤细菌、
氨化细菌都比对照增加 ,并随用量而增加. 土壤细
菌、氨化细菌数量大小顺序为 :猪粪处理≈稻草处理
> 木屑处理. 土壤放线菌均比对照高. 土壤中放线菌
数量大小顺序为 :稻草处理 > 猪粪处理≈木屑处理.
土壤中真菌数量大小顺序为 :稻草处理 > 猪粪处理
> 木屑处理.
比较施入有机物料对不同土壤微生物的影响可
知 ,稻草对真菌影响最大 ,达 11 倍 ;其次是放线菌 ,814
倍.猪粪对真菌影响最显著 ,达 8 倍 ;对放线菌影响最
小.木屑影响较小.由此可见 ,施入有机物料 14 d 后对
真菌影响稍有减弱 ,而稻草对放线菌的影响加强.
315  有机物料施用 28 d 后土壤微生物区系的变化
有机物料施用 28 d 后 ,其分解中间产物已达高
峰 ,并开始形成腐殖质. 这时 ,微生物进一步分解难
分解的木质素之类物质.
从表 4 可知 ,施入有机物料 28 d 后 ,土壤细菌、
氨化细菌都比对照增加 ,并随用量而增加 ,但与前期
相比 ,细菌数量有所减少. 稻草处理的放线菌数增加
特别多 ,而木屑处理、猪粪处理增加较少. 猪粪处理
真菌数虽比对照有所增加 ,但处理间差异不显著. 由
此可见 ,施入有机物料 28 d 后对细菌、真菌影响减
弱 ,对放线菌仍有较大影响 ,尤其是稻草处理.
316  施入有机物料后土壤微生物的动态变化
从图 1 可以看出 ,随着施入时间逐渐延长 ,所有
的有机物料对土壤细菌数量的影响有共同的趋势 :施
入有机物料后 ,细菌开始有所增殖 ,然后逐渐减少.
图 1  有机物料对土壤细菌的影响
Fig. 1 Effect of organic materials on the amount of bacteria in soil.
Ⅰ. 对照 CK , Ⅱ. 稻草 Rice straw 1 % , Ⅲ. 稻草 Rice straw 2 % , Ⅳ. 稻
草 Rice straw 3 % , Ⅴ. 木屑 Sawdust 1 % , Ⅵ. 木屑 Sawdust 2 % , Ⅶ. 木
屑 Sawdust 3 % , Ⅷ. 猪粪 Pig feces 1 % , Ⅸ. 猪粪 Pig feces 2 % , Ⅹ. 猪
粪 Pig feces 3 %. 下同 The same below.
  从图 2 可以看出 ,随着施入时间逐渐延长 ,不同
9685 期             袁  飞等 :有机物料减轻设施连作黄瓜苗期病害的微生物效应            
有机物料对放线菌数量的影响不同 :稻草、木屑处理
具有相同的趋势 ,随着腐解时间增加 ,放线菌逐渐增
加 ,稻草处理增加量比较大 ,增加的幅度也比较大 ,
而木屑处理增加得少 ,增加得也比较平缓 ;猪粪处理
随着时间逐渐延长 ,放线菌减少.
图 2  有机物料对土壤放线菌的影响
Fig. 2 Effect of organic materials on the amount of actinomyces in soil.
图 3  有机物料对土壤真菌的影响
Fig. 3 Effect of organic materials on the amount of epidhyte in soil.
  从图 1~3 三种有机物料在腐解过程中 3 种微
生物数量的动态变化来看 ,其微生物区系的变化与
物料的组成、水溶性化合物量及其分解产物密切相
关. 在施用养分含量高、水溶性化合物含量多的猪粪
和稻草物料时 ,分解的前期 ,土壤中细菌很活跃 ,数
量多 ,繁殖快 ,细菌数量增加特别快. 在腐解 14 d
时 ,细菌数量已达高峰 ,往后有所下降. 木屑养分含
量低 ,易分解物质少 ,施用于土壤时细菌数量一直比
较少. 随着易分解物质逐渐被分解完 ,放线菌、真菌
要继续分解纤维素、半纤维素、果胶等物质 ,所以当
物料中这类物质含量比较高时 ,放线菌数增加 ,并随
用量的增加及分解时间的增加而逐渐加大. 随纤维
素、半纤维素、果胶物质逐渐减少 ,微生物的活动逐渐
减弱 ,数量减少. 在分解 28 d 时 ,只有稻草处理放线
菌在增加 ,木屑处理放线菌数和真菌数有上升趋势.
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作者简介  袁  飞 ,女 ,1974 年出生 ,博士 ,主要从事植物营
养与土壤微生物的研究 ,发表文章 3 篇. E2mail :feyyuan @
hotmail. com
078 应  用  生  态  学  报                   15 卷