秸稈腐熟劑對(duì)稻麥輪作田小麥赤霉病發(fā)生的影響

楊立軍 楊澤富 張俊華 呂亮 李儒海 袁斌

摘要 選擇稻-麥輪作模式秸稈還田短期定位試驗(yàn)田塊，于2016—2019年連續(xù)施用由棘孢木霉、黑曲霉、黑根霉、青霉4種不同微生物菌分別與枯草芽孢桿菌組合制成的秸稈腐熟劑，于2018和2019年分別調(diào)查不同秸稈腐熟劑處理的小麥赤霉病病情。結(jié)果表明，小麥抽穗揚(yáng)花期的降雨量是赤霉病發(fā)生程度的決定性因素;與秸稈不還田相比，短期秸稈還田對(duì)赤霉病的發(fā)生并未表現(xiàn)出明顯加重趨勢(shì);在赤霉病重發(fā)生年份，棘孢木霉和解淀粉芽孢桿菌組合可明顯減輕赤霉病的發(fā)生。

關(guān)鍵詞 秸稈還田;秸稈腐熟劑;赤霉病

中圖分類號(hào) S435.121.4+5? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2022）05-0132-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.05.033

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Effect of Straw Decomposing Agent on Occurrence of Wheat Fusarium Head Blight in Rice-Wheat Rotation Field

YANG Li-jun1，YANG Ze-fu2，ZHANG Jun-hua2 et al

（1.Institute of Plant Protection and Soil Fertilizer，Hubei Academy of Agricultural Sciences / Key Lab of Fertilizer Utilization of Waste，Ministry of Agriculture and Rural Affairs / Key Laboratory of Integrated Pest Management on Crop in Central China，Wuhan，Hubei 430064;2.Yicheng Agricultural and Rural Bureau，Yicheng，Hubei 441400）

Abstract A short-term positioning test field of straw returning in rice wheat rotation mode was selected and the straw was treated with straw ripening agent made of four different microbial bacteria including Trichoderma echinospora，Aspergillus niger，Rhizopus Niger and Penicillium combined with Bacillus subtilis from 2016 to 2019.The disease of wheat scab treated with different straw ripening agents was investigated in 2018 and 2019，respectively.The results showed that the rainfall in the period of heading and flowering of wheat was the key factor.Compared with no straw returning，straw returning had no significant effect on the occurrence of FHB.The combination of Trichoderma echinosporum and Bacillus amyloliquefaciens could reduce the occurrence of FHB to a certain extent in the year of serious occurrence.

Key words Straw returning;Straw decomposing agent;Fuarium head blight

基金項(xiàng)目 湖北省科技研發(fā)項(xiàng)目（2018ABA097）;湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院重大成果培育項(xiàng)目（2017CGPY01）。

作者簡(jiǎn)介 楊立軍（1974—），男，湖北天門人，研究員，博士，從事小麥病害防控技術(shù)研究。

收稿日期 2021-10-22

隨著國(guó)家禁秸稈焚燒令的頒布和實(shí)施，進(jìn)行全量還田是秸稈處理和再利用最有效的途徑[1]。研究認(rèn)為，秸稈直接還田具有增加土壤養(yǎng)分、改善土壤結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)土壤微生物活性等優(yōu)點(diǎn)[2]。然而，也有學(xué)者認(rèn)為，秸稈還田不當(dāng)會(huì)造成后茬作物出苗率和分蘗率降低，造成一些土傳性病害和鉆蛀性蟲害加重，以及增加溫室氣體排放等不良影響[3-6]。在南方稻-麥輪作區(qū)，麥?zhǔn)蘸笾料录舅静逖?，或者是水稻收后至下季小麥播種的時(shí)間間隔僅為20d左右，因茬口問題搶時(shí)間，直接還田的秸稈在短時(shí)間內(nèi)很難完全自然腐解，生產(chǎn)上往往通過施用秸稈腐熟劑來加速秸稈分解。

目前生產(chǎn)上應(yīng)用較廣的秸稈腐熟劑微生物來源主要是木霉、曲霉、根霉、青霉、枯草芽孢桿菌[7]。木霉菌可通過競(jìng)爭(zhēng)、重寄生和分泌次生代謝產(chǎn)物等方式抑制多種植物病原菌的生長(zhǎng)，因其具有來源廣、氨化和分解秸稈纖維素能力強(qiáng)、生長(zhǎng)速度快、便于工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛利用，是目前生產(chǎn)上利用最多、且被公認(rèn)為是普遍存在并具有重要經(jīng)濟(jì)意義的生防菌[8]。棘孢木霉是木霉的一個(gè)新種，除具有較好秸稈降解能力[9]，還對(duì)土傳病害如黃瓜枯萎病、番茄枯萎病和水稻紋枯病具有一定的防治效果[10-11];其主要機(jī)制在于棘孢木霉通過生長(zhǎng)競(jìng)爭(zhēng)減小立枯絲核菌的生存空間，同時(shí)通過釋放代謝抗生作用的化學(xué)物質(zhì)，抑制立枯絲核菌核萌發(fā)和菌絲生長(zhǎng)[12-15]。青霉菌和曲霉屬真菌作為秸稈腐熟劑的微生物元素，主要是利用這些真菌具有土壤解磷作用，能將土壤中難溶的磷肥溶解，變成可溶的磷酸鹽成分，為植物提供豐富的磷元素[16]?？莶菅挎邨U菌可在芽孢形成初期分泌多種抗菌物質(zhì)，對(duì)紋枯病、枯萎病、根腐病、赤霉病多種病原菌具有特異性的防治作用，且目前我國(guó)已成功開發(fā)出百抗、麥豐寧、紋曲寧、亞寶等多種商品制劑在生產(chǎn)上防治植物病害[17]。

赤霉病是我國(guó)長(zhǎng)江中下游地區(qū)小麥生產(chǎn)上最重要病害。隨著氣候變化和農(nóng)業(yè)廢棄物秸稈還田等耕作制度的改變，赤霉病在我國(guó)華北、黃淮和西北等廣大麥區(qū)有逐年加重趨勢(shì)[18-19]。稻樁和殘茬秸稈上形成的子囊殼釋放的子囊孢子是我國(guó)南方稻麥輪作區(qū)赤霉病初侵染的主要來源[20]。若采用秸稈腐熟劑將前茬作物秸稈加快腐熟并通過生防菌競(jìng)爭(zhēng)抑制，則有可能通過減少赤霉病菌子囊殼賴以形成的秸稈基質(zhì)載體，從而減輕赤霉病的發(fā)生。基于此，筆者探討了連續(xù)施用4種不同微生物菌種組合的秸稈腐熟劑對(duì)小麥赤霉病發(fā)生情況的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地點(diǎn)位于湖北省宜城市小河鎮(zhèn)石灰村（112°9′38.6″E，31°42′0.9″N），常年稻-麥輪作，土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮含量中等，速效磷、速效鉀含量較低。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在水稻或者小麥?zhǔn)斋@后分別進(jìn)行秸稈全量還田并施用不同秸稈腐熟劑組合，即在小麥?zhǔn)斋@時(shí)，將秸稈就地粉碎全量還田，然后施用腐熟劑，再正常灌水旋耕種植水稻;于水稻收獲時(shí)，將其秸稈就地粉碎全量還田，亦經(jīng)腐熟劑處理，整地播種下一季冬小麥。如此終年循環(huán)，從2016年麥?zhǔn)蘸箝_始第一次施用秸稈腐熟劑，一直持續(xù)到2019年水稻收獲，共進(jìn)行4個(gè)稻-麥生長(zhǎng)季節(jié)。其中小麥生長(zhǎng)季為10中下旬至翌年5月下旬，水稻生長(zhǎng)季為6月上旬至9月下旬，種植的小麥品種為感赤霉病品種衡觀35，水稻品種為泰優(yōu)398。

采取固定田塊、固定面積、固定施用腐熟劑、固定秸稈還田、固定耕作方式進(jìn)行，共設(shè)置6個(gè)處理（表1），即4個(gè)秸稈腐熟劑處理（秸稈全量還田+ 4種不同菌劑組合），1個(gè)陰性對(duì)照（秸稈人工移出，不施秸稈腐熟劑），1個(gè)陽性對(duì)照（秸稈全量還田，不施秸稈腐熟劑）。每個(gè)處理50 m×15 m，處理之間周圍筑0.5 m埂隔開。對(duì)于陰性對(duì)照處理，小麥或水稻均采取人工方式齊地表收割，并將秸稈全部移除田外;對(duì)于秸稈還田且施不同秸稈腐熟劑處理，先采用聯(lián)合收割機(jī)進(jìn)行小麥或水稻收割并粉碎成20 cm 左右小段后，人工均勻撒施秸稈腐熟劑于秸稈表面后，再用旋耕機(jī)連同秸稈翻入土中。

水稻或小麥生長(zhǎng)季節(jié)，所有試驗(yàn)均按N 105 kg/hm2，P 2O 5 112.5 kg/hm2，K 2O 112.5 kg/hm2進(jìn)行基施;其余田間管理均按當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)實(shí)際進(jìn)行，其中小麥季于分蘗期噴施20%氯氟吡氧乙酸乳油（美國(guó)陶氏益農(nóng)）525 mL/hm2除草，之后當(dāng)季小麥不再施用任何其他化學(xué)藥劑。

1.3 小麥赤霉病調(diào)查

于2018、2019年分別進(jìn)行小麥赤霉病調(diào)查。即在小麥灌漿后期至乳熟期（2018年為5月6日，2019年為5月12日），按0～9級(jí)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[21]，對(duì)每個(gè)處理進(jìn)行赤霉病病情調(diào)查?？紤]到是大區(qū)試驗(yàn)，以及赤霉病的發(fā)生一般較為均勻、不存在明顯發(fā)病中心的特點(diǎn)，在調(diào)查時(shí)將每個(gè)處理大區(qū)平均劃分為3個(gè)小區(qū)，作為3次重復(fù)，對(duì)每個(gè)小區(qū)采取5點(diǎn)法取樣，每點(diǎn)調(diào)查0.5 m×0.5 m鐵絲框內(nèi)小麥植株所有穗頭的赤霉病病情，記錄各級(jí)病穗數(shù)，計(jì)算病穗率、病情指數(shù)。其中，病穗率=病穗數(shù)/調(diào)查總穗數(shù)×100%;病情指數(shù)=∑（各級(jí)病穗數(shù)×相應(yīng)級(jí)數(shù)值）/（調(diào)查總穗數(shù)×最高級(jí)數(shù)值）×100。

1.4 數(shù)據(jù)處理 采用Microsoft Excel 2013軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，采用SPSS 19.0軟件的Duncan’s新復(fù)極差法進(jìn)行各處理間方差和差異顯著性分析。

1.5 花期氣象資料分析 從宜城市氣象局獲取2018和2019年4月的日均溫（℃）和日降雨量（mm）等氣象資料數(shù)據(jù)，以用于分析當(dāng)年赤霉病流行程度。

2 結(jié)果與分析

2.1 小麥抽穗揚(yáng)花期氣象資料分析

根據(jù)往年小麥生長(zhǎng)規(guī)律，宜城小麥一般抽穗期在4月上旬，揚(yáng)花期在4月上中旬，灌漿期在4月中下旬。氣象資料顯示，在氣溫方面，2018年4月最低氣溫8.1 ℃，最高氣溫25.3 ℃，平均氣溫18.0 ℃;2019年最低氣溫9.6 ℃，最高氣溫25.4 ℃，平均氣溫19.3 ℃，2年氣溫差別不大，都沒有出現(xiàn)極端低溫或高溫天氣（圖1）。在降雨方面，2018年有3次明顯的降水過程，第一次為4月5日，降水量23.1 mm，此時(shí)小麥正處于抽穗期;第二次為4月12—14日，3 d的降雨量分別為13.5、12.7和0.4 mm，此時(shí)小麥正處于揚(yáng)花期;第三次為4月20—23日，4 d的降雨量分別為0.9、0.2、23.7和9.7 mm，此時(shí)小麥處于灌漿期（圖2）。2019年只有2次較小的降雨過程，第一次為4月2—3日，2 d分別降雨0.6和1.0 mm，此時(shí)小麥處于抽穗初期;第二次為4月10日，降雨量1.5 mm，此時(shí)小麥處于揚(yáng)花初期。

2.2 不同秸稈腐熟劑處理對(duì)赤霉病發(fā)生的影響

整體而言，2018年小麥抽穗揚(yáng)花期降雨量較多，溫度適宜，赤霉病發(fā)生較重，各處理的病穗率為46.7%～68.3%，病情指數(shù)為26.8～48.9;2019年小麥抽穗—揚(yáng)花期雨水較少，不利于赤霉病的發(fā)生，赤霉病發(fā)生明顯偏輕，赤霉病病穗率為11.1%～14.4%，病情指數(shù)為2.9～4.2（表2）。2個(gè)年度的陽性對(duì)照（秸稈還田，T5）與陰性對(duì)照（秸稈不還田處理，T6）的赤霉病發(fā)病率和病情指數(shù)之間均無顯著差異（P>0.05），表明連續(xù)秸稈還田對(duì)赤霉病發(fā)生無明顯影響;對(duì)于各秸稈腐熟劑處理，2018年的棘孢木霉/枯草芽孢桿菌組合腐熟劑處理（T1）的病穗率和病情指數(shù)最低，且顯著低于該年度其他各處理病穗率和病情指數(shù)（P<0.05），其次為黑曲霉/枯草芽孢桿菌組合秸稈腐熟劑（T2），其病指情數(shù)也顯著低于秸稈還田但不加腐熟劑處理（T5）;2019年，各處理之間病穗率和病情指數(shù)無顯著差異（P>0.05）（表2）。

3 結(jié)論與討論

該研究結(jié)果表明，小麥抽穗揚(yáng)花期的降雨量是赤霉病發(fā)生程度的決定性因素;與秸稈不還田相比，短期秸稈還田對(duì)赤霉病的發(fā)生沒有明顯影響;棘孢木霉菌與芽孢桿菌組配在赤霉病重發(fā)生年份可明顯減輕赤霉病發(fā)生。

赤霉病是一種典型的氣候性病害，其發(fā)生程度與小麥抽穗揚(yáng)花期的降雨量和氣溫密切相關(guān)[22-23]。研究表明，在小麥抽穗揚(yáng)花期，只要日平均溫度高于15 ℃，稻茬和前茬殘留秸稈上形成的子囊殼孢子就會(huì)逐漸成熟并向外彈射，若此期間有連續(xù)2～3 d的雨水天氣，子囊殼釋放的子囊孢子便會(huì)借助雨水向空氣彈射，成功侵染麥穗[19]。與2019年相比，2018年上中旬有2次重要降水過程，該降雨過程正好與小麥抽穗揚(yáng)花期吻合，因而這一年赤霉病整體發(fā)生較重，而2019年只有2次輕微的降雨過程，且小麥尚處于孕抽穗時(shí)期，因而盡管溫度適合但整體赤霉病發(fā)生較輕。

關(guān)于秸稈還田對(duì)小麥赤霉病的影響，國(guó)內(nèi)鮮有報(bào)道。僅喬玉強(qiáng)等[24]研究秸稈還田與施肥量對(duì)赤霉病發(fā)生的影響，結(jié)果顯示，秸稈還田處理的赤霉病病穗率、病情指數(shù)分別為27%～11.1%、2.3～7.8，而秸稈不還田分別為4.2%～79%、3.0～6.2，秸稈還田一定程度上加重該病的危害，且隨著氮肥施用量的增加，病穗率和病情指數(shù)亦有增加趨勢(shì)。該研究2年結(jié)果均顯示，秸稈還田但不施秸稈腐熟劑陽性對(duì)照（T5）和秸稈不還田的陰性對(duì)照（T6）之間差異并不顯著（P>0.5），表明短期連續(xù)秸稈還田對(duì)赤霉病發(fā)生無明顯影響。

赤霉病是由鐮刀菌引起的一種營(yíng)腐生的氣候性病害，其病原菌主要在稻樁和殘茬秸稈上，同時(shí)也在土壤中營(yíng)腐生生存，秸稈腐熟一定程度上可減少病原菌寄腐生場(chǎng)所[22]。該研究結(jié)果顯示，在赤霉病重發(fā)生年份，加秸稈腐熟劑處理的病穗率和病情指數(shù)均較不加秸稈腐熟劑低，這可能是加入秸稈腐熟劑的枯草芽孢桿菌具有較強(qiáng)的定殖、競(jìng)爭(zhēng)以及分泌抗菌物質(zhì)抑制病原菌生長(zhǎng)，或者加入的秸稈腐熟劑的菌一定程度影響了土壤微生物的組成和結(jié)構(gòu)。胡洪濤等[25]在該試驗(yàn)相同田塊取樣，分析秸稈腐熟劑對(duì)稻麥輪作區(qū)土壤微生態(tài)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用秸稈腐熟劑的土壤其真菌多樣性、組成和豐度均發(fā)生顯著變化，也證實(shí)施用的秸稈腐熟劑菌能一定程度影響土壤微生物的組成和結(jié)構(gòu)。此外，在幾種不同菌與枯草芽孢桿菌組合制成的秸稈腐熟劑中，僅棘孢木霉和枯草芽孢桿菌復(fù)合菌腐熟劑對(duì)赤霉病防治效果最明顯，且明顯高于根霉、黑曲霉以及青霉，可能是木霉菌在土壤中較根霉、曲霉和青霉具有更大的繁殖能力和占位優(yōu)勢(shì)。其原因尚需深入研究。

參考文獻(xiàn)

[1]

石祖梁，王飛，王久臣，等.我國(guó)農(nóng)作物秸稈資源利用特征、技術(shù)模式及發(fā)展建議[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào)，2019，21（5）：8-16.

[2] 曾憲楠，高斯倜，馮延江，等.水稻秸稈還田對(duì)土壤培肥及水稻產(chǎn)量的影響研究進(jìn)展[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，46（18）：13-16.

[3] 常志州，王德建，楊四軍，等.對(duì)稻麥秸稈還田問題的思考[J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2014，30（2）：304-309.

[4] 逯非，王效科，韓冰，等.稻田秸稈還田：土壤固碳與甲烷增排[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2010，21（1）：99-108.

[5] 馬二登，馬靜，徐華，等.稻稈還田方式對(duì)麥田N 2O排放的影響[J].土壤，2007，39（6）：870-873.

[6] 王漢朋.秸稈還田對(duì)玉米紋枯病發(fā)生及流行的影響[D].沈陽：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)，2018.

[7] 韓夢(mèng)穎，王雨桐，高麗，等.降解秸稈微生物及秸稈腐熟劑的研究進(jìn)展[J].南方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2017，48（6）：1024-1030.

[8] 劉敏君.木霉H18-1-1菌株和解磷青霉QM-6菌株對(duì)小麥防病及促生效果分析[D].泰安：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2018.

[9] 秦雪麗.水稻秸稈快速降解的應(yīng)用基礎(chǔ)研究[D].杭州：浙江大學(xué)，2018.

[10] 賀字典. 河北省蔬菜保護(hù)地木霉菌種群動(dòng)態(tài)及抗逆木霉生防菌株篩選[D].沈陽：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)，2010.

[11] SANT D，CASANOVA E，SEGARRA G，et al.Effect of Trichoderma asperellum strain T34 on Fusarium wilt and water usage in carnation grown on compost-based growth medium[J].Biological control，2010，53（3）：291-296.

[12] 陳立華，金秋，牛明，等.棘孢木霉對(duì)水稻紋枯病病原菌立枯絲核菌生物防治的研究[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43（5）：115-117.

[13] 夏偉，張紅，顏艷偉，等.棘孢木霉L4對(duì)立枯絲核菌的拮抗機(jī)制[J].植物保護(hù)學(xué)報(bào)，2010，37（5）：477-478.

[14] 楊萍，楊謙，許倩.棘孢木霉生物防治相關(guān)代謝產(chǎn)物研究[J].哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2014，30（1）：36-40.

[15] 張眉，吳斌，徐德坤，等.棘孢木霉JM-1菌株對(duì)麥根腐離蠕孢的拮抗機(jī)制[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019，51（3）：92-96.

[16] 林啟美，趙小蓉，孫焱鑫，等.四種不同生態(tài)系統(tǒng)的土壤解磷細(xì)菌數(shù)量及種群分布[J].土壤與環(huán)境，2000，9（1）：34-37.

[17] 王曉閣.枯草芽孢桿菌研究進(jìn)展與展望[J].中山大學(xué)研究生學(xué)刊（自然科學(xué)、醫(yī)學(xué)版），2012，33（3）：14-23.

[18] 陳懷谷.小麥赤霉病綜合防控技術(shù)[J].農(nóng)村新技術(shù)，2019（1）：23.

[19] 馬忠華，陳云，尹燕妮.小麥赤霉病流行成災(zāi)原因分析及防控對(duì)策探討[J].中國(guó)科學(xué)基金，2020，34（4）：464-469.

[20] 劉紅軍，侯清松.小麥赤霉病的發(fā)生發(fā)展及抗赤資源利用[J].小麥研究，2014，35（1）：11-17.

[21] 中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)部.農(nóng)藥田間藥效試驗(yàn)準(zhǔn)則 第15部分 殺菌劑防治小麥赤霉?。篘Y/T 1464.15—2007[S].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2008.

[22] 陳文華，殷憲超，武德亮，等.小麥赤霉病生物防治研究進(jìn)展[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2020，48（4）：12-18.

[23] 張春云.小麥赤霉病發(fā)生與菌源·氣象因子量關(guān)系分析[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，45（6）：151-153，156.

[24] 喬玉強(qiáng)，曹承富，趙竹，等.秸稈還田與施氮量對(duì)小麥產(chǎn)量和品質(zhì)及赤霉病發(fā)生的影響[J].麥類作物學(xué)報(bào)，2013，33（4）：727-731.

[25] 胡洪濤，曹春霞，閔勇，等.秸稈腐熟劑對(duì)稻麥輪作區(qū)土壤微生態(tài)的影響[J].華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2018，37（6）：51-63.