賀字典,韓亞梅,金 歌,高玉峰,閔 康
(1.河北科技師范學院農學與生物科技學院/河北省作物逆境生物學重點實驗室,秦皇島 066600;2.河北科技師范學院學報編輯部,秦皇島 066600)
北蒼術Atractylodeschinensi主要分布在海拔50~2000 m 的燕山山脈,為河北省道地藥材之一。河北省北蒼術種植區(qū)域主要為秦皇島市青龍滿族自治縣和承德市隆化、灤平、平泉、寬城、豐寧、圍場等縣,因在新冠肺炎治療中發(fā)揮了重要作用,到2025 年,河北省北蒼術種植面積要達到3333 hm2,形成一地供全國的局面。由齊整小核菌Sclerotiumrolfsii侵染北蒼術發(fā)病后莖基部成爛麻狀,僅剩下纖維束,且在根莖表皮上長出白色菌絲和紅褐色菌核。該病菌不僅侵染北蒼術,還為害花生[1]、辣椒[2]、劍豆[3]、茅蒼術[4]、白術[5]、鐵皮石斛[6]、太子參[7]等作物、蔬菜和中藥材,白絹病已成為農業(yè)生產上一種危害巨大的土傳病害。
目前,白絹病的防治仍以化學防治為主,10%苯醚甲環(huán)唑水分散粒劑(water dispersible granule,WG)和10%三唑酮可濕性粉劑(wetting powders,WP)對齊整小核菌菌絲的抑菌率分別為79.9%和66.8%[8]。噻呋酰胺對北蒼術白絹病的防治效果為68.72%[9]。苯甲·嘧菌酯1500 倍液對鐵皮石斛白絹病的防治效果為90.27%[10]。50%異菌脲懸浮劑(suspension concentrate,SC)和24%噻呋酰胺SC 對花生白絹病的防治效果分別為44.6%~68.7%和66.1%~79.4%[11]。但齊整小核菌對多菌靈、嘧菌酯、腐霉利和嘧霉胺等多種殺菌劑均已產生了抗藥性[12]。為降低齊整小核菌的抗藥性,篩選和應用生防菌防治白絹病已有報道。貝萊斯芽胞桿菌Bacillusvelezensis對齊整小核菌菌絲的抑菌率達到81.93%,對花生白絹病的田間防治效果為66.15%[13]。貝萊斯芽胞桿菌FJAT-17931 和暹羅芽胞桿菌BacillussiamensisFJAT-52595 對太子參白絹病菌的抑菌率分別為73.23%和71.16%[7]。哈茨木霉TrichodermaharzianumH2對齊整小核菌菌絲的抑菌率達到86.27%[14]。由于生防菌防治效果易受到環(huán)境條件、施用方法、殺菌劑等諸多因素的影響,導致防治效果不穩(wěn)定和速效性差,因此發(fā)揮化學殺菌劑與生防菌各自優(yōu)勢,將二者聯(lián)合應用成為研究熱點。
木霉菌與代森錳鋅、三唑酮、啶酰菌胺等殺菌劑聯(lián)合使用不僅對香蕉枯萎病、百合貯存期鱗莖腐爛病、番茄灰霉病等病害防治效果提高了19.26%~29.29%[15-17],而且能夠協(xié)同防治印度橡膠榕和魚腥草白絹病[18,19],但木霉菌與殺菌劑協(xié)同防治北蒼術白絹病的報道很少[9]。因此為了進一步提高木霉菌與殺菌劑協(xié)同對北蒼術白絹病防治效果,減少化學殺菌劑用量,本文采用生長速率法、平板對峙法和協(xié)同系數(shù)法從12 種殺菌劑中篩選出與7 種木霉菌具有生物相容性和增效作用的殺菌劑后,測定殺菌劑比對照減少50%用量時,木霉菌與殺菌劑協(xié)同對北蒼術白絹病的田間防治效果,以期為北蒼術白絹病綠色防治提供依據(jù)。
木霉菌株:哈茨木霉T.harzianumT11、長枝木霉TrichodermalongibrachiatumT12、棘孢木霉Trichoderma asperellumT13、綠色木霉TrichodermavirideT14、深綠木霉TrichodermaatrovirideT15、棘孢木霉Trichoderma asperellumT16、粘綠木霉TrichodermavirenT17,由河北科技師范學院保存。
病原菌:齊整小核菌S.rolfsii, 由河北科技師范學院保存。
殺菌劑:30%噻唑鋅SC,浙江新農化工股份有限公司;80%多菌靈WP,河北冠龍農化有限公司;80%代森錳鋅WP,利民化工股份有限公司;250 g/L 嘧菌酯SC,先正達南通作物保護有限公司;30%噁霉靈水劑(aqueous solution,AS),四川國光農化股份有限公司;20%噻菌銅SC,浙江龍灣化工有限公司;200 g/L氟酰羥·苯甲唑SC,瑞士先正達作物保護有限公司;62.5 g/L 精甲·咯菌腈懸浮種衣劑(flowable concentrate for seed coating,F(xiàn)S),先正達南通作物保護有限公司;43%唑醚·氟酰胺SC,巴斯夫(中國)有限公司;240 g/L 噻呋酰胺SC,河北三農農用化工有限公司;30%吡唑醚菌酯SC,華北制藥集團愛諾有限公司;450 g/L咪鮮胺水乳劑(emulsion in water,EW),江蘇輝豐生物農業(yè)股份有限公司。
1.2.1 菌株活化 將4 ℃保存的木霉菌菌株和齊整小核菌分別接種于PDA 平板上,25 ℃培養(yǎng)至長滿培養(yǎng)皿,備用。
1.2.2 菌核的收集 將齊整小核菌菌餅接種于PDA 平板上,待菌絲表面長出菌核后,用無菌鑷子夾取菌核置于培養(yǎng)皿中,備用。
1.2.3 木霉菌對齊整小核菌菌絲和菌核萌發(fā)的抑制作用 待齊整小核菌和木霉菌長滿培養(yǎng)皿后,用直徑5 mm 的打孔器分別在齊整小核菌和木霉菌菌落邊緣打取菌餅。將木霉菌與病原菌同時接入PDA 平板上。二者相距3 cm,同時設只接種病原菌為對照,3 次重復,置于25 ℃培養(yǎng)箱中黑暗培養(yǎng)3 d 后測量病原菌指向木霉菌的菌落半徑,計算木霉菌對齊整小核菌菌絲的抑菌率[7]。抑菌率(%)=(對照菌落直徑-處理菌落直徑)/(對照菌落直徑-菌餅直徑)×100。
將長滿培養(yǎng)皿的木霉菌,用5 mL無菌水清洗,用血球計數(shù)板測定分生孢子濃度達到1.27×108孢子/mL,吸取1.0 mL 孢子懸浮液均勻涂布于PDA 培養(yǎng)基表面。待懸浮液被PDA 完全吸收后,于每個平板上放置10 個菌核,以只接種菌核為對照,3 次重復。逐日記錄菌核萌發(fā)數(shù)量和萌發(fā)后菌絲菌落直徑,計算齊整小核菌菌核萌發(fā)率和對萌發(fā)菌絲的抑菌率[20]。菌核萌發(fā)率(%)=(萌發(fā)菌核數(shù)量/菌核總數(shù)量)×100。木霉菌對萌發(fā)菌絲的抑菌率(%)=(對照菌落直徑-處理菌落直徑)/對照菌落直徑×100。
1.2.4 殺菌劑對齊整小核菌菌絲的毒力作用 采用菌絲生長速率法測定12 種殺菌劑對齊整小核菌菌絲的毒力作用。30%吡唑醚菌酯SC、30%噻唑鋅SC 和30%噁霉靈AS 的濃度均為3000、600、120、24 和4.80 μg/mL;80%多菌靈WP 濃度為1600、320、64、12.8 和2.56 μg/mL;80%代森錳鋅WP 濃度為10000、2000、400、80 和16 μg/mL;20%噻菌銅SC 的濃度為2000、400、80、16 和3.2 μg/mL;250 g/L 嘧菌酯SC 的濃度為1000、200、40、8.0 和1.6 μg/mL;200 g/L 氟酰羥·苯甲唑SC 的濃度為800、160、32、6.4 和1.28 μg/mL;62.5 g/L 精甲·咯菌腈FS 濃度為1250、250、50、10 和2 μg/mL;43%唑醚·氟酰胺SC 濃度為860、172、34.4、6.88 和1.38 μg/mL;240 g/L 噻呋酰胺SC 濃度為960、192、38.4、7.68 和1.54 μg/mL;450 g/L 咪鮮胺EW濃度分別為1800、360、72、14.4 和2.88 μg/mL。用PDA 培養(yǎng)基配制成含系列梯度濃度殺菌劑含藥平板,以加無菌水為對照。用直徑5 mm 的打孔器從培養(yǎng)5 d 病原菌的菌落邊緣打取菌餅,菌絲面向下接種于含不同濃度殺菌劑平板上,3 次重復。25 ℃黑暗培養(yǎng)3 d 后,采用十字交叉法測量菌落直徑,計算抑菌率和有效中濃度(effective concentration,EC50)。
1.2.5 殺菌劑和木霉菌生物相容性測定 采用菌絲生長速率法測定12種殺菌劑對3個木霉菌菌株T16、T15、T11的毒力作用。殺菌劑濃度同1.2.4。用PDA 培養(yǎng)基配制成含系列梯度濃度的殺菌劑培養(yǎng)基平板,以加無菌水為對照。用直徑5 mm 的打孔器從培養(yǎng)5 d 的新鮮木霉菌菌落邊緣打取菌餅,菌絲面向下接種于含不同濃度農藥的平板上,3 次重復。25 ℃黑暗培養(yǎng)3 d 后,采用十字交叉法測菌落直徑,計算抑菌率和EC50。根據(jù)殺菌劑對木霉菌菌絲的EC50(TEC50)與該殺菌劑對齊整小核菌的EC50(REC50)比值(VEC50,VEC50=TEC50/REC50)篩選可與木霉菌協(xié)同使用的殺菌劑,若VEC50>1,認為該化學殺菌劑可與木霉菌協(xié)同使用[17]。
1.2.6 殺菌劑和木霉菌協(xié)同對齊整小核菌菌絲的抑制作用 采用平板對峙法測定與木霉菌相容性好的殺菌劑和木霉菌協(xié)同對齊整小核菌菌絲的抑制作用。用無菌水分別將30%噁霉靈AS 配制濃度為100.00、75.00、66.70 和50.00 μg/mL。80%代森錳鋅WP 的濃度梯度為0.94、0.71、0.63、0.47 μg/mL。240 g/L 噻呋酰胺SC 的濃度為24.00、18.00、16.00 和12.00 μg/mL。在含藥PDA 平板上同時接種直徑為5 mm 木霉菌和齊整小核菌的菌餅,二者間隔3 cm,以只接種齊整小核菌或木霉菌菌餅為對照,3 次重復。置于25 ℃恒溫培養(yǎng)箱中黑暗培養(yǎng)3 d,測量二者菌落的相向半徑。采用協(xié)同系數(shù)法[21]評價木霉菌與化學殺菌劑協(xié)同使用是否產生增效作用。協(xié)同系數(shù)(S)=(病菌對照菌落半徑-病菌拮抗菌落半徑)/(木霉菌對照菌落半徑-木霉菌拮抗菌落半徑)×100。S≥1.5,表示木霉菌和殺菌劑具有增效作用;1≤S<1.5,表示木霉菌和殺菌劑具有相加作用;S<1,表示木霉菌和殺菌劑具有拮抗作用。
1.2.7 殺菌劑和木霉菌協(xié)同對北蒼術白絹病的防治效果 將木霉菌用食用菌玉米粒培養(yǎng)基培養(yǎng)7 d[22],待長滿木霉菌后用蒸餾水洗出后用血球計數(shù)板計數(shù),分生孢子數(shù)量調整到1×107孢子/mL,備用。
在秦皇島市盧龍縣燕河營鎮(zhèn)旭陽藥材種植園測定北蒼術白絹病防治效果。該基地種植北蒼術面積5.47 hm2,移栽2 年生苗,平作,株行距為15 cm×30 cm。該基地前茬種植玉米、白薯、辣椒等農作物,調查該地農田白絹病發(fā)生嚴重,地表20~30 cm 深處的菌核數(shù)可達5×105~1×107菌核/m2。
試驗小區(qū)分別為木霉菌與殺菌劑協(xié)同作用、殺菌劑單獨應用對照、木霉菌單獨應用對照和清水對照,每個小區(qū)長150 m,寬3 m,共19 個處理,3 次重復。協(xié)同作用分別為棘孢木霉T16與噻唑鋅、代森錳鋅、噻呋酰胺和噁霉靈;深綠木霉T15與代森錳鋅、噻呋酰胺和噁霉靈;哈茨木霉T11與噻唑鋅、代森錳鋅、噻呋酰胺和噁霉靈。
殺菌劑協(xié)同作用區(qū)木霉菌用量為37.5 L/hm2,對照區(qū)為75.0 L/hm2;30%噁霉靈AS、30%噻唑鋅SC、80%代森錳鋅WP 和240 g/L 噻呋酰胺SC 的用量在協(xié)同作用區(qū)均為7.5 kg/hm2,對照區(qū)均為15.0 kg/hm2。棘孢木霉T16、深綠木霉T15和哈茨木霉T11采用分生孢子懸浮液,孢子濃度為1×107孢子/mL。于2021年6 月2 日先將殺菌劑滴灌到北蒼術根際后,再滴施木霉菌孢子懸浮液直到根際土壤濕透,8 月7 日調查白絹病病情指數(shù),調查時采用S 形取樣法,每個處理選取10 個點,每個點調查50 株,根據(jù)北蒼術白絹病病情指數(shù)分級標準[9]調查發(fā)病情況,計算病情指數(shù)和防治效果。
北蒼術白絹病病情指數(shù)分級標準:0 級,無?。? 級,根莖有輕微變褐;3 級,根莖組織變褐;5 級,根莖開始腐爛,腐爛面積占總面積的30%以下,并出現(xiàn)少量白色菌絲;7 級,腐爛部分占根莖30%以上,地上部植株萎蔫,產生大量菌核;9 級,整株枯死。病情指數(shù)=[∑(病級數(shù)×該病級植株數(shù))]/(最大病級數(shù)×植株總株數(shù))×100。防治效果(%)=(對照組病情指數(shù)-處理組病情指數(shù))/對照組病情指數(shù)×100。
1.2.8 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析 試驗數(shù)據(jù)使用Excel 2019 和SPSS 24.0 軟件進行統(tǒng)計分析,利用LSD 法進行顯著性分析。
棘孢木霉T16菌株對齊整小核菌菌絲的抑菌率最高,為87.52%,其次深綠木霉T15和哈茨木霉T11對齊整小核菌菌絲的抑菌率分別為79.61%和77.67%,三者差異并不顯著。齊整小核菌菌核在深綠木霉T15和棘孢木霉T16中萌發(fā)率均為0,對菌核萌發(fā)后菌絲的抑菌率達到100%,顯著高于綠色木霉T17和哈茨木霉T11對菌核萌發(fā)后菌絲的抑菌率(表1,圖1)。
表1 木霉菌對齊整小核菌菌絲和菌核萌發(fā)的抑菌率Table 1 Inhibition rate of Trichoderma on mycelia and sclerotinia germination of S.rolfsii
圖1 木霉菌對齊整小核菌菌絲和菌核的抑制作用Fig.1 Inhibition effect of Trichoderma on mycelium and sclerotium of S.rolfsii
通過測定比較12 種化學殺菌劑對齊整小核菌和木霉菌的EC50,噻呋酰胺、代森錳鋅和噁霉靈與棘孢木霉T16、深綠木霉T15和哈茨木霉T11間的生物相容性好,VEC50均大于1;噻唑鋅與棘孢木霉T16、哈茨木霉T11間VEC50均大于1,生物相容性好(表2)。
表2 化學殺菌劑與木霉菌的生物相容性Table 2 Bio-compatibility between chemicalfungicides and Trichoderma
2.3.1 殺菌劑與木霉菌協(xié)同增效作用 棘孢木霉T16、深綠木霉T15和哈茨木霉T11與噁霉靈、噻呋酰胺和代森錳鋅協(xié)同應用后對齊整小核菌菌絲的抑菌率均達到100%。噁霉靈、噻呋酰胺與3 種木霉菌間的協(xié)同系數(shù)均大于1,表現(xiàn)出增效作用。代森錳鋅、噻唑鋅與棘孢木霉T16、哈茨木霉T11的協(xié)同系數(shù)均大于1,表現(xiàn)出增效作用(表3)。
表3 殺菌劑與木霉菌對齊整小核菌菌絲的協(xié)同增效作用Table 3 Synergism between Trichoderma and fungicides to inhibit Sclerotium rolfsii mycelium
2.3.2 木霉菌與殺菌劑協(xié)同對北蒼術白絹病田間防治效果 噻呋酰胺與棘孢木霉T16、深綠木霉T15協(xié)同防治北蒼術白絹病的效果分別達到80.76%和78.82%,與噻呋酰胺對照相比,雖然防治效果差異未達到顯著水平,但防治效果分別增長了13.36%和10.64%;與2 種木霉菌對照的防治效果分別增長了33.47%和77.88%,均顯著高于各木霉菌對照處理。同樣,與代森錳鋅對照相比,代森錳鋅與棘孢木霉T16、深綠木霉T15和哈茨木霉T11協(xié)同防治效果差異并不顯著,但防治效果分別增加了37.12%、30.15%和15.38%(表4)。
表4 木霉菌和殺菌劑協(xié)同對北蒼術白絹病的田間防治效果Table 4 Synergistic control effect of Trichoderma and fungicide on sclerotium blight of A.rhizome in the field
木霉菌的種類、孢子類型等均會影響木霉菌與殺菌劑的協(xié)同應用效果。TRS060186 對多菌靈的耐藥性比哈茨木霉TRW079634 強[23]。哈茨木霉可以與五氯硝基苯協(xié)同使用,不能與多菌靈協(xié)同使用;長枝木霉可以與和甲霜靈協(xié)同使用,不能與戊唑醇協(xié)同使用[24]。本文從7 種木霉菌中篩選出了3 種可以與噻呋酰胺、代森錳鋅和噁霉靈均具有相容性的棘孢木霉、深綠木霉和哈茨木霉,可以進一步研究菌藥協(xié)同對根腐病、立枯病、猝倒病等病害的防治效果。
同樣,殺菌劑的類型也會影響二者的協(xié)同應用效果。己唑醇、丙環(huán)唑和氟菌唑對哈茨木霉的毒性依次降低[25]。廣譜性殺菌劑如多菌靈、戊唑醇、苯醚甲環(huán)唑對哈茨木霉610 的抑制作用比長枝木霉758 弱[24]。專化性殺菌劑如氰烯菌脂、啶酰菌胺不僅與3 種木霉菌相容性好,聯(lián)合應用還提高了對水稻惡苗病菌Fusariumfujikuroi的抑菌率[26]。同樣嘧菌酯和噻唑鋅也能與綠色木霉、長枝木霉和哈茨木霉聯(lián)合抑制水稻紋枯病菌Rhizoctoniasolani,協(xié)同系數(shù)達到2.47、3.00 和1.85[17]。雙炔酰菌胺分別與棘孢木霉Thz01 和深綠木霉TZ1105 混用后對減少了雙炔酰菌胺用量達到25%~35%[27]。啶氧菌酯與哈茨木霉聯(lián)合對齊整小核菌菌絲的抑菌率為92.11%,顯著高于啶氧菌酯對照[18]。哈茨木霉SH2303 和苯甲·丙環(huán)唑協(xié)同應用后顯著降低了玉米小斑病的病斑面積[28]。本試驗木霉菌株的防治效果也受到殺菌劑的影響,12 種殺菌劑中代森錳鋅與棘孢木霉T16、深綠木霉T15和哈茨木霉T11均具有協(xié)同增效作用。噻呋酰胺與棘孢木霉T16和深綠木霉T15具有增效作用。噁霉靈只與棘孢木霉T16具有增效作用,但不同殺菌劑與同一種木霉菌間協(xié)同防治效果增長率卻各不相同。
此外,木霉菌與殺菌劑在田間的協(xié)同防治效果也會受到作物種類、施用方法、土壤營養(yǎng)、微生物多樣性、連作年限、病原菌數(shù)量等諸多因素的影響,因此為提高木霉菌與噻呋酰胺對北蒼術白絹病的防治效果,還需要進一步研究這些因素對木霉菌與噻呋酰胺聯(lián)合增效作用的影響。