防控百合枯萎病专用生物有机肥研制及其效应研究

来源 :南京农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jinying5322446
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百合作为唯一集药用、观赏、食用为一体的植物,具有非常高的经济价值;其主要种植在我国的湖南、山西、甘肃和江苏等地。长期连续种植百合往往导致连作障碍,其中百合枯萎病是最常见且危害最严重的问题之一,百合枯萎病主要是由尖孢镰刀菌百合专化型(Fusarium oxysporum sp.f.lilii)引起,是严重影响百合产量和品质的毁灭性病害。当前对百合枯萎病的防控研究较多集中在抗病品种培育和化学药剂筛选等方面,然而存在品种选育困难以及化学药剂污染环境等问题。因此,加强枯萎病的防控工作迫在眉睫,生物防控作为综合防控百合枯萎病的措施之一,对保持生态农业可持续发展具有至关重要的意义。本文从田间典型枯萎病发病百合植株分离得到病原菌,通过回接病原菌孢子悬液,筛选纯化获得一株强致病菌株一尖孢镰刀菌;以该病原菌为指示菌,筛选得到两株高效拮抗菌;将拮抗菌与腐熟的有机肥结合制备成百合专用生物有机肥,在田间试验探究了该百合生物有机肥对百合的促生效应,以及其施用对百合土壤微生物区系所产生的影响,以期为百合专用生物有机肥在百合种植上的推广提供理论支持。获得了如下主要研究结果:1.从典型枯萎病严重发病的植株上共分离得到P-OF、P-PF、P-RF和P-BF 4株病原菌株,分离率分别为25%、20%、10%、5%,柯赫氏法则回接实验表明,P-OF、P-PF发病率为100%,鳞片病情指数分别为92.50、48.25、15.00、30.00;盆栽试验表明:接种菌株P-OF的处理百合植株最先发病,初步确定菌株P-OF的致病性最强;利用形态学和分子生物学手段进行鉴定,所分离的病原菌菌株P-OF为尖孢镰刀菌百合专化型(Fusarium oxysporum sp.f.lilii);百合枯萎病发病程度与接种病原菌孢子悬液浓度呈现正相关,百合鳞片接种实验和盆栽试验结果表明,土壤病原菌浓度为103 CFU·g-1是导致百合植株发病的临界浓度,当土壤病原菌浓度不高于105 CFU·g-1时,病情指数随着接种浓度增加而增加,当土壤病原菌浓度高于105 CFU·g-1时,病情指数不再显著增加。2.以百合枯萎病病原菌菌株P-OF为指示菌,从典型枯萎病发病严重地块的健康百合植株根际土中通过初筛、复筛获得两株拮抗活性较强的菌株(HQWBH1和HQWBH2),其对病原菌的抑制率分别为63.58%和58.40%。通过形态学和16s rDNA鉴定确认这两株拮抗菌均为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。通过培养条件优化确定菌株HQWBH1的最适培养温度为30℃,最适pH范围为5.7~6.7,首选碳源为葡萄糖或山梨醇,首选氮源为酵母粉或硝酸钾;确定菌株HQWBH2的最适培养温度为30℃,最适pH范围为5.7~7.7,首选碳源为葡萄糖或蔗糖,首选氮源为蛋白胨或酵母粉。将拮抗菌株HQWBH1与HQWBH2与腐熟秸秆有机肥混合制成百合专用生物有机肥,保存6个月内每克肥料的有效活菌数大于0.2亿个。其中HQWBH1生物有机肥的含水率为21.2%,有机质含量为42.5%,N、P2O5和K2O含量分别为3.52%、2.18%和1.68%;HQWBH2生物有机肥的含水率22.3%,有机质含量为41.4%,N、P2O5和K2O含量分别为3.31%、2.11%和1.62%。3.盆栽试验结果表明:施用含有HQWBH1菌株的生物有机肥可以显著降低百合枯萎病发病率,防控效果达到77%以上,连作土壤中施用含有HQWBH1菌株的生物有机肥能够显著提高百合根际土壤中细菌和放线菌的数量,显著降低真菌和尖孢镰刀菌的数量,改善百合根际土壤微生物区系,克服连作障碍,降低百合枯萎病发病率;大田施用百合专用生物有机肥能显著提高百合产量,与未施肥(CK)比较,其中处理T1(HQWBH1百合专用生物有机肥)、T2(HQWBH2百合专用生物有机肥)产量较优,产量分别为12192.6 kg·ha-1与11741.3 kg·ha-1,增产率分别为13.9%、9.65%;与CK比较,生物有机肥处理显著增加了其株高、茎粗、叶绿素含量及单个鳞茎质量;大田施用生物有机肥能够显著提高百合的营养品质和功能性营养指标,其中施用含HQWBH1、HQWBH2百合专用生物有机肥的多酚含量比CK分别增加1.12倍和1.08倍;多糖含量较CK分别增加1.41倍和1.29倍。大田施用生物有机肥显著提高了土壤可培养细菌和放线菌的数量、显著降低了土壤真菌和尖孢镰刀菌的数量,提高了土壤有机质含量,改善了土壤理化性质。4.利用Illumina MiSeq高通量测序技术对田间试验中CK与BOF(T1)进行16s rDNA基因的V3-V4区进行测序。结果表明,与CK比较,BOF显著增加了细菌多样性和丰富度指数,显著改变了土壤微生物群落结构。BOF处理显著增加了土壤中富营养微生物类群(Copiotroph)的相对丰度,如变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicute)、芽单胞菌门(Gemmatimonadete)等,降低了贫营养型(Oligotroph)类群中如酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chioroflexi)等的相对丰度。CCA分析表明施肥对土壤微生物群落组成与土壤理化性质相关,土壤理化性质和微生物属类相关分析表明:芽单胞菌属(Gemmatimonas)、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)和亚硝化螺菌(Nitrosospira)与有机质、铵态氮和硝态氮的含量呈现显著正相关关系,而酸杆菌门GP3属、浮霉菌门Thermogutta属和绿弯菌门Thermogemmatispora属与有机质、铵态氮和硝态氮含量呈现显著负相关。回归分析表明土壤总细菌的Shannon多样性指数、Inv-Simpson均匀度指数与百合产量呈显著正相关,土壤变形菌门(Proteobacteria)、疣微菌门(Verruccomicrobia)、厚壁菌门(Firmicute)和芽单胞菌门(Gemmatimonadete)的增加有利于百合产量的增加。综上所述,施用百合专用生物有机肥可以改善土壤理化性质,提高百合产量及提升百合品质,并且施用百合专用生物有机肥能够有效改善土壤微生物群落结构,构建更加稳定的微生物区系,以保证百合稳产高产。
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