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大豆胞囊线虫(Heterodera glycines)是最重要的植物寄生线虫之一。美国每年因大豆胞囊线虫造成大豆产量的损失比其它任何病虫害严重,但是目前没有一种长期有效的方法对其进行防治。基于对液体猪粪厌氧发酵过程中挥发性脂肪酸(VFAs)和铵态氮(NH4+)浓度变化的试验结果,本论文通过利用不同浓度处理的新鲜猪粪、高浓度VFAs和高浓度NH4+液体猪粪,一方面研究了温室盆栽条件下厌氧发酵的猪粪对大豆孢囊线虫的抑制作用,并研究了土壤pH对不同类型猪粪作用效果的影响;另一方面研究了不同类型猪粪对大豆胞囊线虫虫卵的孵化、二龄幼虫的生活力及其侵染力的影响。
首先,对液体猪粪厌氧发酵过程中VFAs和NH4+的浓度变化进行了检测,结果表明猪粪中的VFAs和NH4+浓度达到最高水平的时间分别为厌氧发酵17和28天。
其次,基于以上实验结果,通过温室盆栽试验对新鲜、高浓度VFAs和高浓度NH4+猪粪控制大豆胞囊线虫种群密度的效果进行了检测。结果表明:处理35天后,新鲜、高浓度VFAs和高浓度NH4+猪粪的施用浓度与大豆胞囊线虫种群密度成负相关,并且高浓度VFAs猪粪抑制大豆胞囊线虫的效果最好,在25,50,100,200 mL/盆浓度水平比新鲜猪粪虫处理的虫卵数量降低了18.1%,19.5%,34.3%和18.6%;而高浓度NH4+猪粪与新鲜猪粪相比,作用不显著;处理61天后,所有猪粪类型和浓度处理与对照之间都不存在显著差异,可以推测猪粪对大豆胞囊线虫的抑制作用在第61天已经消失。根据以上结果,我们建议每35天施用一次高浓度VFAs猪粪可以保持猪粪对大豆胞囊线虫的抑制作用。
另外,在温室盆栽条件下研究土壤pH值对不同类型猪粪抑制大豆胞囊线虫种群密度的影响。结果显示:pH6.7的土壤中大豆胞囊线虫虫卵数量最少,pH5.6和7.8的土壤中无显著差异;高浓度VFAs猪粪在pH6.7的土壤中控制大豆胞囊线虫的效果最好;高浓度NH4+猪粪在pH7.8的土壤中抑制大豆孢囊线虫的效果最好,随着pH值下降,其抑制作用也降低。试验期间观察发现在pH6.7的土壤中大豆植株的生长状况最好。
最后,通过研究新鲜、高浓度VFAs和高浓度NH4+的猪粪对大豆胞囊线虫虫卵的孵化、二龄幼虫的生活力及其侵染力的影响,结果发现:a)三种猪粪过滤液在稀释10-250倍时对大豆胞囊线虫孵化均有抑制作用,且孵化率随猪粪浓度升高而降低。在10倍稀释的猪粪溶液中,21天的累积孵化率只有2.1-3.7%,而在水中的孵化率则为21-27.3%。高浓度的猪粪溶液处理甚至可以导致虫卵死亡。b)在未经稀释的猪粪滤液中处理8h或在64倍稀释的猪粪溶液中处理48h分别可导致超过90%和82%二龄幼虫死亡。c)二龄幼虫在10,50和250倍稀释的猪粪溶液中处理4h后接种在大豆根部,只有10倍稀释的高浓度VFAs和新鲜猪粪处理的二龄幼虫侵入大豆根系的数量显著减少。高浓度VFAs猪粪溶液抑制大豆胞囊线虫孵化、杀死虫卵和幼虫的效果最佳,其次为新鲜猪粪,高浓度NH4+猪粪最差。
通过本研究发现液体猪粪厌氧发酵17天后,VFAs浓度显著升高,增强了猪粪抑制大豆胞囊线虫的效用,这可能是由于VFAs抑制大豆胞囊线虫虫卵孵化,并导致虫卵和二龄幼虫死亡造成大豆胞囊线虫种群密度下降。本论文为解决防治大豆胞囊线虫的难题提供了新的思路,并为进一步的研究提供了重要依据,同时对合理利用猪粪,促进猪粪的生态循环,减轻环境污染有重要意义。