增施炭肥对白菜制种田接茬烟草土传病害的防治效果及作用机制分析

千慧敏，许 仪，裴剑锋，薛立新，刘欢欢，李 铭，周 扬，蒋士君*

(1.河南农业大学，河南 郑州 450002； 2.河南省烟草公司 济源市公司，河南 济源 454650)

增施炭肥对白菜制种田接茬烟草土传病害的防治效果及作用机制分析

千慧敏1，许 仪2，裴剑锋1，薛立新2，刘欢欢1，李 铭1，周 扬1，蒋士君1*

(1.河南农业大学，河南 郑州 450002； 2.河南省烟草公司 济源市公司，河南 济源 454650)

前期调查发现，济源白菜制种接茬烟田的土壤健康状况较差，接茬种植的烟株发育差且根茎病害较重。为了探索对接茬烟草土壤健康的修复技术，通过田间小区试验分析了施用生态炭肥对白菜制种田接茬烟草土传病害的防治效果及其作用机制。结果表明，施用生态炭肥能极显著降低烟草根结线虫病、黑胫病和根黑腐病的发病率和病情指数(P<0.01)。其中，液体生态炭肥(M-20,300 kg/hm2)对3种病害的防效达到74.23%～78.26%；固态生态炭肥(EC-40,300 kg/hm2)与液态生态炭肥(M-20,300 kg/hm2)混用对3种病害的防效达到77.32%～86.36%。2个生态炭肥处理均能提高烟株的株高、有效叶数、最大叶叶面积，且固液混用的促进效果优于液体生态炭肥。土样微生态学分析表明，生态炭肥处理能有效提高团棵期和成熟期土壤有机质含量，细菌数量，土壤蔗糖酶、淀粉酶及纤维素酶活性。总之，对白菜制种田接茬烟草增施生态炭肥，能够快速修复土壤健康、改善植物发育、有效防控土传病害，是一项具有较大应用潜力的实用技术。

生态炭肥； 白菜制种田； 烟草； 土传病害； 防治效果

烟草黑胫病、根结线虫病、根黑腐病均是制约烟草生产的重要土传病害。土传病害的发生与病原物的传播特性、气候条件、连作栽培及品种的抗性等多种因素密切相关。近年来因烟草连作、肥料和农药的大量使用，烟田土壤健康持续恶化，根茎病害在局部烟区发生严重[1-3]。目前生产上对烟草土传病害的防治以化学防治为主，但对环境的副作用大，且易导致抗药性[4]，因此，绿色安全的生物防治和生态防治是未来的发展方向[5]。

生物质炭具有结构稳定、比表面积大、孔隙丰富、C/N高、吸附性强等特点[6]，施入土壤后可以改善土壤理化性质、提高土壤有机质含量等。木醋液作为一种液态生态炭肥，因含有多种有机营养及微量元素，具有促进植物生长、提高作物产量[7-8]、增加微生物数量[9-10]、修复土壤等作用。董娟等[11]、胡春花等[12]研究发现，生物质炭和木醋液处理可以改善植物的生长发育。李维蛟等[13]研究表明，木醋液和木醋液配剂对石榴根结线虫病有较好的防治效果。增施生态炭肥能快速修复土壤健康，并对烟草青枯病[14]和小麦根腐病[15]有显著的防效。

河南省济源山地烟区因环境条件特殊、耕地资源制约，烟草连作、白菜制种田接茬种植烟草比较普遍。笔者前期调查发现，济源白菜制种田接茬烟草的土壤处于亚健康状态，烟株发育较差、根茎病害相对严重，然而目前国内尚无关于白菜制种田接茬烟草土壤改良技术的报道。因此，通过田间试验，探索增施生物质炭能否提高白菜制种田接茬烟草的抗土传病害能力，并分析其对土壤健康的修复机制，为研发针对性的防治技术提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 田间试验设计

供试烟草品种为中烟100，供试固态生态炭肥(型号EC-40)和液态生态炭肥(型号M-20)均由河南益禾利科农业科技有限公司提供。

试验于2014年在河南省济源市王屋乡茶房村烟田(连续白菜制种田接茬种植烟草3 a)进行，6月初移栽烟苗。共设置3个处理，处理A：液态生态炭肥M-20 300 kg/hm2，移栽时对水稀释100倍，随定根水一次性浇窝；处理B：固态生态炭肥EC-40 300 kg/hm2，移栽时穴施，另取M-20 300 kg/hm2，移栽时对水稀释100倍，随定根水一次性浇窝；常规对照(CK)：不使用生态炭肥。4次重复，共12个小区，每小区0.03 hm2，随机区组排列。各处理其他农事操作按当地常规要求进行。

1.2 烟草农艺性状调查

于成熟期采用5点取样法，每点调查10株，测量烟草的株高、有效叶数和最大叶的长与宽[16]。

1.3 根茎病害调查

烟草根茎病害分级参照国家标准[17]进行。调查统计烟草根结线虫病、黑胫病和根黑腐病的发病率及病情指数，并计算防效。计算公式如下：

发病率=发病株数/调查总株数×100%

病情指数=Σ(各级发病株数×各级代表值)/(调查总株数×最高级别代表值)×100

相对防效=(对照病情指数-处理病情指数)/对照病情指数×100%。

1.4 土壤健康状况分析

分别于团棵期和成熟期以5点取样法采集土样，自然风干、研碎、过筛后备用。土壤有机质测定采用重铬酸钾法[18]，土壤可培养细菌测定采用TSA固体培养基-稀释平板法[19]，土壤蔗糖酶、淀粉酶、纤维素酶活性的测定采用3,5-二硝基水杨酸比色法[20]。

1.5 数据处理与分析

试验数据采用Excel 2007和SPSS 17.0软件进行处理，用Duncan氏新复极差法进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同生态炭肥处理对烟草主要根茎病害的影响

由表1可知，烟田施用生态炭肥能有效降低烟草根结线虫病、黑胫病和根黑腐病的发病率和病情指数，防效显著。统计分析表明，2个生态炭肥处理3种病害的发病率和病情指数与对照差异都达到了极显著水平(P<0.01)，处理A和处理B防效无显著差异(P>0.05)。处理A对这3种病害的防效均达到了74.23%以上，其中对烟草根结线虫病的防效最高，为78.26%；处理B对这3种病害的防效则达到了77.32%以上，对烟草根黑腐病的防效最高，为86.36%，其次是烟草根结线虫病，防效为84.06%。

表1 不同生态炭肥处理对烟草根茎病害的防治效果

注:同一指标不同处理标注不同小、大写字母分别表示差异达到0.05、0.01显著水平，下同。

2.2 不同生态炭肥处理对烟草农艺性状的影响

由表2可知，生态炭肥处理烟草的株高、有效叶数、最大叶叶长、叶宽和叶面积均大于常规对照，且处理B对烟株农艺性状的促进效果优于处理A。相较于对照，处理A烟株的株高、有效叶数、最大叶叶长、叶宽、叶面积分别提高了9.50 cm、1.84片/株、1.45 cm、4.78 cm、255.11 cm2，处理B分别提高了7.95 cm、2.49片/株、3.98 cm、8.88 cm、516.21 cm2，统计分析表明，2个处理的株高、叶片数、最大叶叶面积与对照间都有显著性差异(P<0.05)。

表2 不同生态炭肥处理对烟草农艺性状的影响

2.3 不同生态炭肥处理烟田土壤健康状况分析

2.3.1 不同处理对烟田土壤有机质含量的影响 图1表明，烟田增施生态炭肥能提高土壤有机质含量。与对照相比，团棵期，处理A和处理B的土壤有机质含量分别提高了37.02%、32.54%，成熟期分别提高了13.20%、71.60%，统计分析表明，2个处理相较于对照在团棵期均差异显著(P<0.05)，在成熟期仅处理B差异达到了极显著水平(P<0.01)。

同一时间不同处理标注不同小、大写字母分别表示差异

2.3.2 不同处理对烟田土壤细菌数量的影响 图2表明，烟田中增施生态炭肥能提高土壤细菌数量，且处理B提升效果优于处理A。与对照相比，团棵期，处理A和处理B的土壤细菌数量分别提高13.68%、68.13%，成熟期分别提高了13.65%、27.02%，且处理B相较于对照在团棵期和成熟期差异都达到了极显著水平(P<0.01)。

图2 不同生态炭肥处理对土壤细菌数量的影响

2.3.3 不同处理对烟田土壤酶活性的影响 图3—5表明，处理A和处理B各时期均能提高土壤蔗糖酶、淀粉酶和纤维素酶活性，其中对蔗糖酶和淀粉酶活性提高效果优于纤维素酶。与对照相比，团棵期，处理A仅蔗糖酶活性有显著性差异(P<0.05)，处理B蔗糖酶和淀粉酶活性差异都达到极显著水平(P<0.01)；成熟期，处理A和处理B淀粉酶活性均有极显著差异(P<0.01)，处理B纤维素酶活性差异达到了显著水平(P<0.05)。

图3 不同生态炭肥处理对土壤蔗糖酶活性的影响

图4 不同生态炭肥处理对土壤淀粉酶活性的影响

图5 不同生态炭肥处理对土壤纤维素酶活性的影响

3 结论与讨论

本研究表明，增施生态炭肥能有效防治白菜制种田接茬烟草的根结线虫病、黑胫病和根黑腐病，显著改善烟株的主要农艺性状，促进烟株生长发育。其作用机制包括有效提高烟田土壤有机质含量，增加土壤细菌数量，提高土壤淀粉酶、蔗糖酶及纤维素酶活性等。在上述与土壤健康相关的重要指标中，土壤微生物多样性对土壤质量最为敏感[21]，土壤酶是土壤生物学活性的重要组成部分，是土壤微生物活性的综合表现，其活性在一定程度上反映土壤肥力、物质转化、环境变化和土壤各种生物化学过程的动向和强度[22]。因此，对白菜制种接茬烟田增施生态炭肥能有效改善土壤亚健康状态，使之有利于促进烟草的健康发育，值得进一步示范推广。

试验还发现，白菜制种田接茬烟草团棵期的土壤有机质含量、蔗糖酶和纤维素酶活性均高于成熟期，这可能与前茬白菜的根系分泌物残存以及根际微生物残存有关，尽管这些来自前作的有机营养和微生物在一定程度上有利于土壤健康的恢复，但它们容易被雨水淋溶，因而不能满足烟草全生育期健康发育的需求。

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Control Effect of Biochar-based Fertilizer on Chinese Cabbage Follow-up Tobacco Soil-borne Diseases and Its Mechanism

QIAN Huimin1，XU Yi2，PEI Jianfeng1，XUE Lixin2，LIU Huanhuan1，LI Ming1，ZHOU Yang1，JIANG Shijun1*

(1.Agricultural University of Henan,Zhengzhou 450002,China; 2.Henan Jiyuan Tobacco Companies,Jiyuan 454650,China)

The previous investigations found that the Chinese cabbage follow-up tobacco soil was poor,resulting in worse botany characters and more serious root diseases.In order to explore method for follow-up tobacco soil health remediation,the field trial was carried out to assess the control effect of biochar-based fertilizers on soil-borne diseases of follow-up tobacco and to analyze its mechanism.The result showed that application of biochar could significantly decrease the incidence and disease indexes of tobacco root-knot nematode,black shank and black root rot(P<0.01).The relative control effect on the three diseases of the liquid biochar(M-20,300 kg/ha) was 74.23%—78.26%,and that of the mixture of solid biochar(EC-40，300 kg/ha)with liquid biochar(M-20,300 kg/ha) was 77.32%—86.36%.Both of the two biochar-based fertilizer treatments could improve the plant height,number of productive leaves,and the biggest leaf area.Meanwhile,the mixture was better than the liquid biochar.Microecological analysis of the soil samples indicated that the biochar could effectively increase bacterial number,organic matter content,activities of soil invertase,amylase and cellulase.In general,application of biochar on Chinese cabbage follow-up tobacco could quickly remediate soil health,improve plant development and effectively control tobacco soil-borne diseases,which is a practical method with great potential.

biochar; Chinese cabbage seed field; tobacco; soil-borne diseases; control effect

2016-04-26

河南省烟草公司科技项目(HYKJ201312)

千慧敏(1990-)，女，河南焦作人，在读硕士研究生，研究方向：烟草分子植物病理学。 E-mail：qianhuimin90@sina.com

*通讯作者：蒋士君(1964-)，男，河南郑州人，副教授，主要从事烟草病理学研究。

S435.72

A

1004-3268(2016)10-0076-04