秸稈腐熟劑對稻麥輪作田小麥赤霉病發生的影響

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田塊，于2016—2019年連續施用由棘孢木霉、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年分別調查不同秸稈腐熟劑處理的小麥赤霉病病情。結果表明，小麥抽穗揚花期的降雨量是赤霉病發生程度的決定性因素;與秸稈不還田相比，短期秸稈還田對赤霉病的發生并未表現出明顯加重趨勢;在赤霉病重發生年份，棘孢木霉和解淀粉芽孢桿菌組合可明顯減輕赤霉病的發生。

關鍵詞 秸稈還田;秸稈腐熟劑;赤霉病

中圖分類號 S435.121.4+5? 文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2022）05-0132-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.05.033

開放科學（資源服務）標識碼（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

基金項目 湖北省科技研發項目（2018ABA097）;湖北省農業科學院重大成果培育項目（2017CGPY01）。

作者簡介 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研究。

收稿日期 2021-10-22

隨著國家禁秸稈焚燒令的頒布和實施，進行全量還田是秸稈處理和再利用最有效的途徑[1]。研究認為，秸稈直接還田具有增加土壤養分、改善土壤結構、增強土壤微生物活性等優點[2]。然而，也有學者認為，秸稈還田不當會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，麥收后至下季水稻插秧，或者是水稻收后至下季小麥播種的時間間隔僅為20d左右，因茬口問題搶時間，直接還田的秸稈在短時間內很難完全自然腐解，生產上往往通過施用秸稈腐熟劑來加速秸稈分解。

目前生產上應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]。木霉菌可通過競爭、重寄生和分泌次生代謝產物等方式抑制多種植物病原菌的生長，因其具有來源廣、氨化和分解秸稈纖維素能力強、生長速度快、便于工業化生產等優點而被廣泛利用，是目前生產上利用最多、且被公認為是普遍存在并具有重要經濟意義的生防菌[8]。棘孢木霉是木霉的一個新種，除具有較好秸稈降解能力[9]，還對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];其主要機制在于棘孢木霉通過生長競爭減小立枯絲核菌的生存空間，同時通過釋放代謝抗生作用的化學物質，抑制立枯絲核菌核萌發和菌絲生長[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，對紋枯病、枯萎病、根腐病、赤霉病多種病原菌具有特異性的防治作用，且目前我國已成功開發出百抗、麥豐寧、紋曲寧、亞寶等多種商品制劑在生產上防治植物病害[17]。

赤霉病是我國長江中下游地區小麥生產上最重要病害。隨著氣候變化和農業廢棄物秸稈還田等耕作制度的改變，赤霉病在我國華北、黃淮和西北等廣大麥區有逐年加重趨勢[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南方稻麥輪作區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爭抑制，則有可能通過減少赤霉病菌子囊殼賴以形成的秸稈基質載體，從而減輕赤霉病的發生?；诖?，筆者探討了連續施用4種不同微生物菌種組合的秸稈腐熟劑對小麥赤霉病發生情況的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

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

1.2 試驗設計

在水稻或者小麥收獲后分別進行秸稈全量還田并施用不同秸稈腐熟劑組合，即在小麥收獲時，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，將其秸稈就地粉碎全量還田，亦經腐熟劑處理，整地播種下一季冬小麥。如此終年循環，從2016年麥收后開始第一次施用秸稈腐熟劑，一直持續到2019年水稻收獲，共進行4個稻-麥生長季節。其中小麥生長季為10中下旬至翌年5月下旬，水稻生長季為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、固定耕作方式進行，共設置6個處理（表1），即4個秸稈腐熟劑處理（秸稈全量還田+ 4種不同菌劑組合），1個陰性對照（秸稈人工移出，不施秸稈腐熟劑），1個陽性對照（秸稈全量還田，不施秸稈腐熟劑）。每個處理50 m×15 m，處理之間周圍筑0.5 m埂隔開。對于陰性對照處理，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;對于秸稈還田且施不同秸稈腐熟劑處理，先采用聯合收割機進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，再用旋耕機連同秸稈翻入土中。

水稻或小麥生長季節，所有試驗均按N 105 kg/hm2，P 2O 5 112.5 kg/hm2，K 2O 112.5 kg/hm2進行基施;其余田間管理均按當地大田生產實際進行，其中小麥季于分蘗期噴施20%氯氟吡氧乙酸乳油（美國陶氏益農）525 mL/hm2除草，之后當季小麥不再施用任何其他化學藥劑。

1.3 小麥赤霉病調查

于2018、2019年分別進行小麥赤霉病調查。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級分級標準[21]，對每個處理進行赤霉病病情調查?？紤]到是大區試驗，以及赤霉病的發生一般較為均勻、不存在明顯發病中心的特點，在調查時將每個處理大區平均劃分為3個小區，作為3次重復，對每個小區采取5點法取樣，每點調查0.5 m×0.5 m鐵絲框內小麥植株所有穗頭的赤霉病病情，記錄各級病穗數，計算病穗率、病情指數。其中，病穗率=病穗數/調查總穗數×100%;病情指數=∑（各級病穗數×相應級數值）/（調查總穗數×最高級數值）×100。

1.4 數據處理 采用Microsoft Excel 2013軟件對試驗數據進行計算，采用SPSS 19.0軟件的Duncan’s新復極差法進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）等氣象資料數據，以用于分析當年赤霉病流行程度。

2 結果與分析

2.1 小麥抽穗揚花期氣象資料分析

根據往年小麥生長規律，宜城小麥一般抽穗期在4月上旬，揚花期在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，此時小麥正處于揚花期;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，此時小麥處于抽穗初期;第二次為4月10日，降雨量1.5 mm，此時小麥處于揚花初期。

2.2 不同秸稈腐熟劑處理對赤霉病發生的影響

整體而言，2018年小麥抽穗揚花期降雨量較多，溫度適宜，赤霉病發生較重，各處理的病穗率為46.7%～68.3%，病情指數為26.8～48.9;2019年小麥抽穗—揚花期雨水較少，不利于赤霉病的發生，赤霉病發生明顯偏輕，赤霉病病穗率為11.1%～14.4%，病情指數為2.9～4.2（表2）。2個年度的陽性對照（秸稈還田，T5）與陰性對照（秸稈不還田處理，T6）的赤霉病發病率和病情指數之間均無顯著差異（P>0.05），表明連續秸稈還田對赤霉病發生無明顯影響;對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最低，且顯著低于該年度其他各處理病穗率和病情指數（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無顯著差異（P>0.05）（表2）。

3 結論與討論

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

赤霉病是一種典型的氣候性病害，其發生程度與小麥抽穗揚花期的降雨量和氣溫密切相關[22-23]。研究表明，在小麥抽穗揚花期，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逐漸成熟并向外彈射，若此期間有連續2～3 d的雨水天氣，子囊殼釋放的子囊孢子便會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花期吻合，因而這一年赤霉病整體發生較重，而2019年只有2次輕微的降雨過程，且小麥尚處于孕抽穗時期，因而盡管溫度適合但整體赤霉病發生較輕。

關于秸稈還田對小麥赤霉病的影響，國內鮮有報道。僅喬玉強等[24]研究秸稈還田與施肥量對赤霉病發生的影響，結果顯示，秸稈還田處理的赤霉病病穗率、病情指數分別為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，病穗率和病情指數亦有增加趨勢。該研究2年結果均顯示，秸稈還田但不施秸稈腐熟劑陽性對照（T5）和秸稈不還田的陰性對照（T6）之間差異并不顯著（P>0.5），表明短期連續秸稈還田對赤霉病發生無明顯影響。

赤霉病是由鐮刀菌引起的一種營腐生的氣候性病害，其病原菌主要在稻樁和殘茬秸稈上，同時也在土壤中營腐生生存，秸稈腐熟一定程度上可減少病原菌寄腐生場所[22]。該研究結果顯示，在赤霉病重發生年份，加秸稈腐熟劑處理的病穗率和病情指數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的定殖、競爭以及分泌抗菌物質抑制病原菌生長，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構。胡洪濤等[25]在該試驗相同田塊取樣，分析秸稈腐熟劑對稻麥輪作區土壤微生態的影響，結果發現，應用秸稈腐熟劑的土壤其真菌多樣性、組成和豐度均發生顯著變化，也證實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構。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合菌腐熟劑對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勢。其原因尚需深入研究。

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