菌糠木霉混配基質(zhì)對黃瓜的促生作用及對根腐病的防治效果

郭現(xiàn)坤 柴阿麗 石延霞 謝學文 李寶聚

（中國農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所，北京 100081）

黃瓜根腐病是由茄病鐮刀菌（Fusarium solani）引起的一種根部土傳病害，在溫室中發(fā)生尤為嚴重（徐波 等，2013）。茄病鐮刀菌習居于土壤中，常年連作使得該病原菌在土壤中逐漸積累，最終導致黃瓜根腐病的發(fā)生日益嚴重，給黃瓜生產(chǎn)帶來嚴重的經(jīng)濟損失（Li et al.，2010）。近些年來，黃瓜生產(chǎn)過程中主要依靠威百畝、氯化苦、氰氨化鈣等化學藥劑防治根腐?。ㄙR字典 等，2016）。化學農(nóng)藥的長期單一使用，不僅破壞了土壤中原有的微生態(tài)環(huán)境，而且還容易導致病原菌抗性菌株的產(chǎn)生（張雁南 等，2009）。另外，化學農(nóng)藥的長期使用對生態(tài)環(huán)境以及農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)安全造成了嚴重威脅。木霉及其代謝物對多種植物病原菌具有很好的抑制效果，抑菌譜廣，而且已有很多木霉菌株被開發(fā)為殺菌劑、生物肥料、土壤修復劑等商品化產(chǎn)品，在市場上廣受歡迎（Szmidt，1994；Medina et al.，2009）。但是，木霉菌對植物病害的防治效果往往會受到土壤pH、鹽離子濃度、溫度、含水量等因素的限制（徐瑞富 等，2007）。

我國食用菌年產(chǎn)量高達2 000萬t，占世界總產(chǎn)量的 80% 以上（Li，2012），已經(jīng)成為繼糧、棉、油、果、菜之后的第六大類農(nóng)產(chǎn)品（Lau et al.，2003）。食用菌大量生產(chǎn)在取得良好經(jīng)濟效益的同時，往往也伴隨著一些負面影響的出現(xiàn)。每生產(chǎn)1 kg食用菌即可產(chǎn)生大約5 kg左右的菌糠廢棄物（徐瑞富 等，2007）。目前，菌糠廢料的傳統(tǒng)處理方法主要是丟棄或者焚燒，這不僅導致了大量資源的浪費，同時也會成為霉菌和害蟲滋生的溫床，對生態(tài)環(huán)境造成嚴重污染。

利用菌糠廢料替代草炭來制備育苗基質(zhì)是實現(xiàn)廢料資源化利用的一條良好途徑。適量菌糠廢料的存在可以改善基質(zhì)的理化性質(zhì)，更適宜木霉菌的生長繁殖。利用菌糠木霉發(fā)酵物與栽培土混配，對黃瓜枯萎病、黃瓜立枯病有較好的防效（周巍 等，2012；高葦 等，2013）。菌糠廢棄物中含有豐富的有機質(zhì)和氮、磷、鉀等元素，而且菌糠廢料的容重較小，持水能力強，適合作為植物的育苗基質(zhì)，利用香菇菌糠育苗基質(zhì)培育櫻桃番茄、利用雙孢蘑菇菌糠育苗基質(zhì)培育西葫蘆和辣椒、利用菇渣復合基質(zhì)培育甜椒等均取得了良好的效果（李曉強 等，2007；陳世昌 等，2011）。利用綠色木霉的菌糠發(fā)酵物，與草炭、蛭石以不同的體積比混合制備綠色防病育苗基質(zhì)卻鮮有研究。本試驗的主要目的是制備菌糠木霉混配基質(zhì)，并就其對黃瓜幼苗生長的影響及其對黃瓜根腐病的防治效果進行測定，以期為菌糠木霉育苗基質(zhì)的成功制備提供數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試黃瓜（Cucumis sativus L.）品種為中農(nóng)16號。供試菌株為綠色木霉（Trichodema viride），編號為Itr-2；茄病鐮刀菌（Fusarium solani），編號為HG15060480。以上菌株均由中國農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所菜病綜防課題組保存。供試菌糠為收獲4茬杏鮑菇后的菌糠廢料，主要成分是棉籽殼及玉米芯，來源于北京格瑞拓普生物科技有限公司食用菌生產(chǎn)基地。

1.2 試驗方法

1.2.1 菌糠木霉發(fā)酵物的制備 木霉菌孢子懸浮液配制：將綠色木霉菌株接種于PDA培養(yǎng)基上，25℃條件下培養(yǎng)7 d，注入適量無菌水，將孢子輕輕刷下，配制成濃度為1×108cfu·mL-1的孢子懸浮液，備用。

菌糠準備：將菌糠廢料粉碎，過孔徑為5 mm的篩網(wǎng)后充分堆漚，自然風干，之后用高壓蒸汽滅菌鍋在121 ℃的條件下滅菌30 min，備用。

菌糠木霉發(fā)酵物制備：將配制好的木霉菌孢子懸浮液，接種到滅菌的菌糠中（平均1 L菌糠中加入100 mL木霉菌孢子懸浮液），調(diào)節(jié)其含水量為60%，充分混勻后置于30 ℃條件下發(fā)酵15 d左右，菌糠木霉發(fā)酵物的最終孢子濃度為1×108cfu·mL-1。

1.2.2 菌糠木霉混配基質(zhì)的制備及理化性質(zhì)的測定

菌糠木霉混配基質(zhì)由菌糠木霉發(fā)酵物與草炭、蛭石按不同的體積比（V/V）混合制成，各處理基質(zhì)的配方見表1?；炫浠|(zhì)的容重、總孔隙度、通氣孔隙度、持水孔隙度等特性參照李昌偉和連兆煌（1990）的方法測定，有機質(zhì)、堿解氮、速效鉀、速效磷含量的測定參照《土壤農(nóng)業(yè)化學分析方法》（魯如坤，2000）?；炫浠|(zhì)的pH利用酸度計測定儀測定?；炫浠|(zhì)的電導率利用臺式電導率儀測定。

表1 不同菌糠木霉混配基質(zhì)的體積配比

1.2.3 菌糠木霉混配基質(zhì)對黃瓜幼苗生長及生理指標的影響 菌糠木霉混配基質(zhì)的育苗試驗于2014年8月在中國農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所實驗溫室進行。黃瓜種子先催芽，選發(fā)芽長度一致的種子分別播種到育苗缽中，3次重復，每個重復30株苗。播種45 d后，測定各處理黃瓜幼苗的莖粗、株高、側(cè)根數(shù)、第1片真葉葉面積、植株地上部和地下部的鮮質(zhì)量、干質(zhì)量、葉綠素含量以及根系活力等指標。植株的根系活力采用TTC法測定（蕭浪濤和王三根，2005），葉綠素含量使用便攜式葉綠素測定儀測定。

1.2.4 菌糠木霉混配基質(zhì)對黃瓜根腐病的防治效果

菌糠木霉混配基質(zhì)的防效試驗于2014年10月在中國農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所實驗溫室進行。防效試驗選取對黃瓜幼苗生長具有顯著促進作用的混配基質(zhì) T7、T8、T9、T11。

茄病鐮刀菌孢子懸浮液配制：將茄病鐮刀菌菌株接種于PDA培養(yǎng)基上，25 ℃條件下培養(yǎng)7 d，注入適量無菌水，將孢子輕輕刷下，配制成濃度為1×108cfu·mL-1的孢子懸浮液。采用拌土接種法接種于混配基質(zhì)T7、T8、T9、T11以及藥劑對照和清水對照中，使病原菌的終濃度為1×107cfu·mL-1。按1 m3基質(zhì)加入70%甲基硫菌靈可濕性粉劑80 g的比例拌入普通基質(zhì)中作為對照藥劑。清水對照中無木霉菌糠發(fā)酵物，無藥劑，只接種病原菌菌懸液?？瞻讓φ战臃N等體積的無菌水。每處理3次重復，每個重復30株苗。

黃瓜根腐病病情指數(shù)調(diào)查及防效計算：接種病原菌后10、15 d及30 d對黃瓜根腐病的發(fā)生情況進行調(diào)查。

黃瓜根腐病的分級標準：0級，植株生長良好；1級，胚軸或子葉上出現(xiàn)輕微癥狀，但生長正常；2級，胚軸或子葉上出現(xiàn)明顯的壞死斑，或1片子葉黃化，生長受到一定影響；3級，壞死斑引起局部性萎蔫，或1片子葉枯死，或生長僵化；4級，整體萎蔫，倒伏枯死。按照如下公式計算病情指數(shù)及防效。

1.3 統(tǒng)計分析

采用Excel 2000和SPSS 20.0軟件進行數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計分析。利用SPSS 20.0中的Duncan新復極差法對試驗數(shù)據(jù)進行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同配方基質(zhì)的理化性質(zhì)

菌糠木霉發(fā)酵物與草炭、蛭石等基質(zhì)混合后，隨著混配基質(zhì)中菌糠木霉發(fā)酵物所占比例的增加，基質(zhì)的容重呈現(xiàn)下降的趨勢。除T1、T2和T4處理外，其余各處理的基質(zhì)容重介于0.20～0.33 g·mL-1之間，符合育苗基質(zhì)對容重的基本要求（表2）。另外，基質(zhì)的總孔隙度、電導率及N、P、K的有效含量隨著基質(zhì)中木霉菌糠發(fā)酵物所占比例的增加呈增加的趨勢。其中，混配基質(zhì)T7、T9和T11處理的容重、總孔隙度、pH等理化性質(zhì)與對照（黃瓜生產(chǎn)中常見基質(zhì)）相差不大，符合黃瓜幼苗生長所需。

表2 菌糠木霉混配基質(zhì)的理化性質(zhì)

2.2 不同配方基質(zhì)對黃瓜幼苗生長指標的影響

苗期相同的管理條件下，菌糠木霉混配基質(zhì)培育的黃瓜幼苗長勢優(yōu)于對照。播種45 d后，除T3處理外，菌糠木霉混配基質(zhì)處理的壯苗指數(shù)均高于對照（表3）。其中，混配基質(zhì)T7處理的壯苗指數(shù)最高，達到0.635 2，顯著高于對照。結(jié)果表明，菌糠木霉發(fā)酵物的存在可以對黃瓜幼苗的生長起到壯苗作用。

株高和莖粗是直接反映黃瓜幼苗生長強弱的重要指標，且莖粗在一定程度上還可以反映幼苗生長的健壯程度。T6、T7、T8、T10處理的株高及莖粗均顯著大于對照（表3）?；炫浠|(zhì)T4、T7、T8、T9、T11處理的側(cè)根數(shù)較多，顯著高于對照。混配基質(zhì)T7、T10、T12處理第1片真葉的葉面積較大，顯著高于對照。T7處理可以顯著促進黃瓜幼苗地上部或地下部的干質(zhì)量和鮮質(zhì)量。綜合來看，所有混配基質(zhì)處理中T7表現(xiàn)最好，其株高、莖粗、葉面積、側(cè)根數(shù)、地上部干質(zhì)量和地下部干質(zhì)量分別為對照的117%、127%、171%、170%、189%和237%。

2.3 不同配方基質(zhì)對黃瓜幼苗生理指標的影響

葉綠素是植物進行光合作用不可或缺的重要物質(zhì)，葉綠素含量的高低直接反映植株的生長狀況，因此常被作為衡量基質(zhì)養(yǎng)分供應(yīng)能力的一個重要指標。T4、T6、T7、T8、T9、T11、T12處理的葉綠素含量與對照無顯著差異（表4），說明這7種基質(zhì)能夠滿足黃瓜幼苗生長的基本需求。T4、T7、T11處理的根系活力分別為1.41、1.55、1.35 mg·g-1·h-1，顯著高于對照的 1.24 mg·g-1·h-1，其中T7處理對根系活力的促進作用為對照的1.25倍。

表3 菌糠木霉混配基質(zhì)對黃瓜幼苗生長指標的影響

表4 菌糠木霉混配基質(zhì)對黃瓜幼苗生理指標的影響

綜合來看，菌糠木霉混配基質(zhì)T7、T8、T9、T11對黃瓜幼苗的莖粗、株高、側(cè)根數(shù)、植株地上部、地下部鮮質(zhì)量和干質(zhì)量均有明顯的促進作用（表3），且其對黃瓜幼苗葉綠素含量及根系活力也有明顯的促進作用（表4）。因此，選擇基質(zhì)T7、T8、T9、T11用于檢測其對黃瓜根腐病的防治效果。

2.4 不同配方基質(zhì)對黃瓜根腐病的防治效果

菌糠木霉混配基質(zhì)對黃瓜根腐病具有很好的防治效果（表5）?；炫浠|(zhì)T7、T9、T11在接種后30 d的防效分別為88.56%、78.34%、82.31%，均顯著高于對照藥劑甲基硫菌靈的防效，混配基質(zhì)T8的防效與對照藥劑相當。防效最好的混配基質(zhì)為T7處理，接種病原菌后10、15、30 d對黃瓜根腐病的防效分別為91.97%、84.62%、88.56%，其防效一直維持在80%以上。

表5 菌糠木霉混配基質(zhì)對黃瓜根腐病的定點防效

3 結(jié)論與討論

目前蔬菜育苗基質(zhì)以草炭為主要成分，而草炭屬于自然界中的不可再生資源，儲量有限，且受濕地保護的制約，采挖受到限制（Carlile，1999）。另一方面，由于食用菌生產(chǎn)量逐年增加，產(chǎn)生大量的菌糠廢料，處理不當就可能對生態(tài)環(huán)境造成破壞，所以菌糠廢料的再利用已經(jīng)成為眾多學者的研究熱點。已有研究表明，利用處理后的菌糠廢料代替部分草炭可以促進黃瓜幼苗的生長并且可以起到抑制病原菌的作用，用菌糠廢料為主料與蛭石、草炭以一定比例混配后制備菌糠育苗基質(zhì)，可以顯著促進番茄幼苗的生長（何東波，2008；王子崇和楊紅麗，2008）。本試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，菌糠廢料可以部分替代草炭用于制備育苗基質(zhì)，但是菌糠廢料含量過高則不利于黃瓜幼苗的生長，這與過量菌糠的加入破壞了其合適的碳氮比有關(guān)。適量添加一些草炭、蛭石等物質(zhì)，有助于改善基質(zhì)的pH、孔隙度、容重、電導率等理化性質(zhì)，使其更加適宜黃瓜幼苗的生長，同時也有利于生防木霉菌的存活與繁殖。這與高葦?shù)龋?013）在菌糠木霉發(fā)酵物對黃瓜枯萎病的防治研究中得到的結(jié)論一致。木霉菌的存在除了可以直接對病原菌起到抑制作用外，其產(chǎn)生的代謝物能夠促進植物的生長、降低植株幼苗死亡率、提高作物產(chǎn)量等（Viterbo et al.，2010）。

混配基質(zhì)中添加適量菌糠木霉發(fā)酵物可以對黃瓜根腐病起到很好的防治效果，本試驗結(jié)果表明，接種30 d后，混配基質(zhì)T7、T9、T11對黃瓜根腐病的防效均顯著高于對照藥劑甲基硫菌靈。菌糠除了能夠改善基質(zhì)的理化性質(zhì)、促進植物生長、增強植株的抗病能力外，還能夠改善木霉菌的生存環(huán)境，使其更好地生長和繁殖（Buswell，1994；周巍等，2012）。基質(zhì)中加入適量菌糠對仙人掌莖腐病的防效達到40%～50%（Choi et al.，2007）。另外，木霉菌可以誘導植株產(chǎn)生系統(tǒng)抗性，產(chǎn)生木霉素、多肽類抗生素等抑菌物質(zhì)，也可以對抑制病害起到增效作用（Dennis & Webster，1971）。但是，菌糠木霉發(fā)酵物較好的防治效果是使有益微生物的量保持在一定水平，菌糠木霉發(fā)酵物在基質(zhì)中所占比例過多或者過少，對黃瓜根腐病的防治均不能達到理想的狀態(tài)，這與菌糠木霉發(fā)酵物過多或不足容易破壞基質(zhì)的碳氮比，從而影響植株生長有關(guān)（周巍等，2012）。

綜合考慮基質(zhì)對黃瓜幼苗壯苗指數(shù)、根系活力等指標的影響以及對黃瓜根腐病的防治效果，菌糠木霉混配基質(zhì)T7（菌糠木霉∶草炭∶蛭石=1 V∶1 V∶1 V）最有利于黃瓜幼苗的生長。

將菌糠木霉發(fā)酵物替代部分草炭用于育苗基質(zhì)的制備，不但改善了環(huán)境條件，使菌糠廢料變廢為寶，為菌糠廢料帶來的環(huán)境污染問題的解決指明了新的方向，而且降低了育苗基質(zhì)的制備成本，為日益緊缺的草炭資源找到了廉價的替代品，同時也為生產(chǎn)中日益嚴重的黃瓜根腐病的綠色防控提供了新的方向，具有顯著的生態(tài)及經(jīng)濟效益。