土 壤 Soils 2020 52 2 223 233 基金項(xiàng)目 中國科學(xué)院 西部青年學(xué)者 A 類項(xiàng)目資助 通訊作者 xgwang 作者簡介 朱文娟 1993 女 貴州遵義人 碩士研究生 主要研究方向?yàn)橥寥琅c環(huán)境 E mail zhuwenjuan DOI 10 13758 ki tr 2020 02 002 朱文娟 王小國 強(qiáng)還原土壤滅菌研究進(jìn)展 土壤 2020 52 2 223 233 強(qiáng)還原土壤滅菌研究進(jìn)展 朱文娟 1 2 王小國 1 1 中國科學(xué)院成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所 成都 610041 2 中國科學(xué)院大學(xué) 北京 100049 摘 要 隨 著經(jīng) 濟(jì)和技術(shù) 的快速 發(fā)展 以高 投入 高產(chǎn)出 高 頻種 植等為特 點(diǎn)的集 約化種植 已成為 我國重要 的農(nóng)業(yè) 生產(chǎn)模式 伴隨 集 約化種植程度不斷提高 作物土傳病害頻 發(fā) 且易發(fā)生酸化 次生鹽漬化 土 壤 板結(jié)等土地退化現(xiàn)象 往往造成作物連作障礙 強(qiáng) 還原土壤 滅菌方 法 reductive soil disinfestation RSD 作為 一種環(huán) 境友好型 方法 兼具殺滅 土傳病 原菌和改 善土壤 理化性質(zhì) 易操 作 和處理時(shí) 間短等 特點(diǎn) 已 成功用 于作物連 作障礙 的防治 本文根 據(jù)不同作 物類型 及不同土 傳病原 菌 歸納 總結(jié) 了 RSD 處理 過程所 采取的有機(jī)物質(zhì)類型 施用量 溫度條件 淹水覆膜狀況及滅菌效果 關(guān)鍵詞 強(qiáng)還原土壤滅菌 有機(jī)物質(zhì)類型 連作障礙 中圖分類號(hào) S154 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A Advances in Method of Reductive Soil Disinfestation ZHU Wenjuan 1 2 WANG Xiaoguo 1 1 Institute of Mountain Hazards and Environment Chinese Academy of Sciences Chengdu 610041 China 2 University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049 China Abstract With the rapid development of economy and technology intensive cultivation characterized by high input and high frequency planting have become important patterns of agricultural production in China With farming cultivation increasing steadily in intensiveness such as soil borne pathogens soil acidification secondary salinization soil consolidation and so on occur more frequently these problems often cause seriously successive cropping obstacle Reductive soil disinfestation RSD is an environment friendly method which has the characteristics of inhibiting soil borne pathogens and improving soil physicochemical properties convenient and easy to operator and short processing time It has been successfully applied to the successive cropping obstacle Based on different crop types and soil borne pathogens this article summarizes the types of organic matter application rates temperature conditions flooding lamination and disinfestation effects of the RSD method Key words Reductive soil disinfestation Organic matter type Successive cropping obstacle 同一種作物或近緣作物連作后 即使采用正常的 栽培管理措施也會(huì)發(fā)生產(chǎn)量降低 品質(zhì)變劣 生育狀 況變差的現(xiàn)象 這一現(xiàn)象即是連作障礙 1 許多大田 經(jīng)濟(jì)作物 園藝作物 包括瓜果類蔬菜和觀賞花卉 和 中草藥材等的種植都存在著不同程度的連作障礙現(xiàn) 象 2 4 由于地理特點(diǎn) 氣候條件及種植習(xí)慣等因素 的影響 我國相繼出現(xiàn)了一批專業(yè)化的經(jīng)濟(jì)作物 藥 材 種植區(qū) 如東北大豆種植區(qū) 山東花生種植區(qū) 海南甘蔗種植區(qū) 四川中藥材種植區(qū)等 大田經(jīng)濟(jì)作 物 藥材 一般都采用大面積連年種植的形式 隨著市 場需求的不斷上升 這些作物的栽培面積不斷擴(kuò)大 由此造成更大面積的連作 連作常使作物 藥材 生長 不良 病蟲害發(fā)生嚴(yán)重 從而造成作物產(chǎn)量下降 品 種質(zhì)量變劣 經(jīng)濟(jì)效益降低 5 6 為防治連作障礙 常采取的措施有物理措施 如輪作 間作套種 灌溉 洗鹽 高溫悶棚等 生物措施 如施用微生物有機(jī)肥 施用拮抗劑和選用抗性品種等 以及化學(xué)措施 如施 用石灰增加 pH 土壤化學(xué)熏蒸等 7 這些方法和技 術(shù)對連作障礙具有一定防治和減緩效果 但這些技術(shù) 均有其局限性 例如 施用生物有機(jī)肥或增施有機(jī)肥 一般情況下只起緩解連作障礙的作用 施用石灰可調(diào) 節(jié)土壤酸度 卻不一定能減少土壤中土傳病原菌數(shù) 224 土 壤 第 52 卷 量 施用甲基溴類化學(xué)熏蒸劑是控制土傳病菌較有效的 方法 但由于對環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響已被禁止使用 8 9 因此 需要解決的連作障礙技術(shù)存在的問題是 可用的 防治結(jié)合的物化技術(shù)和保護(hù)農(nóng)地廢棄物再利 用技術(shù)較少 全面修復(fù)土壤物理 化學(xué)和生物性質(zhì)的 方法不多 6 最近國外剛剛興起的強(qiáng)還原土壤滅菌 reductive soil disinfestation 簡稱 RSD 方法是運(yùn)用生 態(tài)學(xué)方法 在土壤 作物 微生物的關(guān)系中創(chuàng)造有利 于作物生長 不利于病原微生物生長的土壤環(huán)境條 件 以達(dá)到降低土傳疾病的發(fā)生率 提高作物產(chǎn)量 的目的 10 12 RSD 處理具體步驟包括 添加有機(jī) 物質(zhì) 采用粉碎機(jī)直接或相對高溫 40 60 烘干后 粉碎過篩 將粉末狀有機(jī)物料均勻翻耕入土 或采用 灌溉設(shè)備將乙醇等液體有機(jī)物質(zhì)施用到土壤 淹水 覆膜 當(dāng)土壤不再產(chǎn)生惡臭味時(shí)處理結(jié)束 撤膜排 水晾干土壤 10 該技術(shù)的基本原理是 在短時(shí)間內(nèi) 創(chuàng)造強(qiáng)烈的土壤還原環(huán)境 利用反硝化反應(yīng)以消除積 累在土壤中的硝酸鹽 生成硫化氫等還原性硫化物而 脫除硫酸鹽 從而達(dá)到脫鹽的目的 利用還原過程中 產(chǎn)生的 OH 以中和土壤酸性 短時(shí)間內(nèi)強(qiáng)烈的氧化 還原條件轉(zhuǎn)變及還原環(huán)境中生成的 H 2 S 等物質(zhì)可能 抑制甚至殺滅土傳病原微生物 有機(jī)物料轉(zhuǎn)化生成的 土壤有機(jī)質(zhì)將改變土壤的物理性質(zhì) 從而徹底修復(fù)退 化土壤 為作物創(chuàng)造良好的生長環(huán)境 8 10 RSD 方法是近年來代替化學(xué)熏蒸滅菌的土壤消 毒處理方法 8 10 該方法較其他土壤處理方法 其優(yōu) 點(diǎn)明顯 耗時(shí)短 效率高 傳統(tǒng)土壤淹水處理需 3 4 個(gè)月 該方法僅需 2 4 周 即可有效殺滅 90 以上的病原菌 所需溫度較低 日曬消毒往往需要 40 55 的持續(xù)高溫才能在較短時(shí)間內(nèi)有效殺滅病 原菌 僅局限在日曬強(qiáng)烈的熱帶地區(qū)和亞熱帶沿海地 區(qū) 相比之下 RSD 方法只需 25 以上溫度 物 料選擇范圍寬 作物秸稈 麥麩 乙醇 覆蓋作物 綠肥和糞肥等均可作為有機(jī)物料翻入土壤 環(huán)保 基本無污染 化學(xué)消毒常采用溴甲烷等作為土壤熏蒸 劑 嚴(yán)重破壞環(huán)境 引起溫室效應(yīng)等 強(qiáng)還原土壤滅 菌方法充分利用農(nóng)副產(chǎn)品廢棄物 既可實(shí)現(xiàn)土壤消毒 滅菌 又能部分解決農(nóng)田廢棄物污染問題 8 10 1 強(qiáng)還原土壤滅菌 RSD 的應(yīng)用 RSD 處理中添加的有機(jī)物料 碳源 可分為干物 質(zhì)有機(jī)物料和和易降解液體化合物 11 干物質(zhì)有機(jī)物 料包括作物秸稈 作物殘?jiān)绒r(nóng)業(yè)廢棄物 易降解液 體化合物主要包括乙醇 乙酸和葡萄糖等 1 1 干物質(zhì)有機(jī)物料作為碳源 1 1 1 干物質(zhì)有機(jī)物料種類 易降解的有機(jī)物料 作為碳源添加 已被證明具有良好的滅菌效果 主要 包括苜蓿 麥麩 米糠 玉米秸稈 甘蔗渣 稻殼 蘆葦?shù)绒r(nóng)業(yè)廢棄物 雞糞 豬糞等家禽糞肥 西蘭花 芥菜 芝麻菜等新鮮覆蓋作物 10 13 14 這些有機(jī)物料 都易大量獲取 RSD 處理將其作為碳源 可同時(shí)起 到降低處理成本 利用有機(jī)廢棄物 保護(hù)生態(tài)環(huán)境的 作用 10 大部分有機(jī)物料都取得了較好滅菌的效果 但是 呈現(xiàn)出差異性 這與有機(jī)物料本身理化性質(zhì)有很大關(guān) 系 有機(jī)物料富含豐富有機(jī)碳 可分為易降解和難降 解 如纖維素和木質(zhì)素 兩種 11 RSD 處理前期厚壁菌 門 Firmicutes 利用有機(jī)質(zhì)大量繁殖并成為優(yōu)勢種群 其中優(yōu)勢屬中碳源分解者瘤胃球菌屬 Ruminococcus 和產(chǎn)酸菌 如 Clostridia 和 Coprococcus 居多 有學(xué)者 推測 RSD 處理前期碳源分解者能夠快速分解物料 中的易降解有機(jī)碳并協(xié)同產(chǎn)酸菌產(chǎn)生有機(jī)酸 后期有 機(jī)質(zhì)中剩余部分為難降解有機(jī)碳源 微生物分解緩 慢 從而產(chǎn)酸能力也較弱 11 12 這些有機(jī)物料降解過 程產(chǎn)生的有機(jī)酸正是滅菌最為重要的物質(zhì) 但由于物 料易氧化有機(jī)碳含量不同 產(chǎn)生有機(jī)酸的能力高低不 一 此外 RSD 處理過程產(chǎn)生的有益菌等 如芽胞桿 菌 Bacillus 利用易降解有機(jī)碳源大量繁殖 這些有益 微生物的拮抗作用 競爭作用及寄生作用能較好地抑 制病原菌 10 11 在易氧化有機(jī)碳大致相同的情況下 總氮越高 殺菌效果越好 這可能與氨化作用有關(guān) 微生物分解有機(jī)氮過程中產(chǎn)生的有毒物質(zhì)氨具有殺 菌作用 總氮越高氨化作用強(qiáng)度越大 產(chǎn)生的氨也越 多 從而殺菌效果也越好 11 目前已采用的農(nóng)業(yè)有機(jī)物料碳氮比 C N 比值范 圍在 6 99 159 23 例如苜蓿 麥麩 米糠 菜粕 玉米秸稈等為低 C N 有機(jī)物料 甘蔗渣和甘蔗葉等 為高 C N 有機(jī)物料 但是 低 C N 的有機(jī)物料具有 更高的滅菌速率 能促使土壤發(fā)生較高的還原條件 導(dǎo)致土壤中含氮化合物 如氨和亞硝酸 的生成量增 加 從而更好抑制真菌病原體 11 16 在美國田納西洲 RSD 實(shí)施方法中 建議施用 C N 為 10 35 的有機(jī)物 料 他們認(rèn)為 RSD 處理采用的有機(jī)物料 C N 過低會(huì) 導(dǎo)致氮的損失 而過高的 C N 則使處理后的土壤出 現(xiàn)缺氮情況 需要施用更多的氮肥加以補(bǔ)充 10 也 有研究表明 有機(jī)物料的 C N 在 10 40 的范圍內(nèi)可 有效地減少病菌菌核的萌發(fā)并增強(qiáng)有益菌核體寄生 菌的定殖 17 總的來說 添加高易氧化有機(jī)碳和低 C N 第 2 期 朱 文 娟 等 強(qiáng) 還原土壤滅菌研究進(jìn)展 225 有機(jī)物料所參與的 RSD 處理滅菌效果更好 16 1 1 2 干物質(zhì)有機(jī)物料作為碳源的應(yīng)用 1 枯萎 病防治 尖孢鐮刀菌 Fusarium oxysporum 是一種廣 泛分布的土傳病原真菌 可引起瓜類 茄科 香蕉 棉 豆科及花卉等 100 多種植物枯萎病的發(fā)生 18 例如 何欣等 19 報(bào)道指出每克土含 10 3 CFU 的尖孢鐮 刀菌就是香蕉枯萎病的致病濃度 RSD 處理對尖孢 鐮刀菌具有良好殺滅效果 已經(jīng)成功防治多種作物 水果枯萎病 例如香蕉 洋桔梗 黃瓜 西瓜 番茄 草莓 菠菜等 其中采用的碳源分別有苜蓿粉 米糠 麥麩 蘆葦 甘蔗葉 甘蔗渣 芥菜 蘿卜殘茬 稻 草 新鮮豬糞等 表 1 RSD 處理的土壤處理溫度為 19 7 40 處理時(shí)間一般為 9 27 d 土壤溫度越 高 RSD 處理時(shí)間越短 而處理溫度較低時(shí) 需要 較長的處理時(shí)間 具體處理時(shí)間可根據(jù)有機(jī)物料的施 用量 溫度 土傳病原菌數(shù)量及可供處理的有效時(shí)間 做調(diào)整 RSD 處理的有機(jī)物料施用量一般為 0 31 10 2 kg m 2 表 1 一般而言 有機(jī)物料施用量越大 滅菌效果越顯著 但黃新琦等 12 以水稻秸稈處理香 蕉尖孢鐮刀菌高度侵染的土壤時(shí) 發(fā)現(xiàn)施用量為土壤 質(zhì)量的 0 6 和 1 2 時(shí) 殺菌效果并無顯著差異 RSD 處理通過淹水和覆膜處理可將土壤與大氣隔 絕 快速建立強(qiáng)還原環(huán)境 而對于少部分持水能力 差或不便淹水處理土壤 可選擇覆膜 透明塑料膜 有利于日曬和提高土壤溫度 不透明膜對控制雜草 有一定作用 11 14 表 1 RSD防治枯萎病所采用的干物質(zhì)有機(jī)物料 Table 1 Dry organic matter used by RSD to prevent Fusarium oxysporum wilt 碳源 C N 施用量 溫度 處理 時(shí)間 淹水覆膜 情況 作物 試驗(yàn) 條件 病原菌 情況 地理位置 參考 文獻(xiàn) 米糠 麥麩 甘蔗渣 蘆葦 88 45 33 76 94 93 62 86 2 m m 35 14 d FC 洋桔梗 盆栽 自然 云南 11 新鮮豬糞 129 6 1 6 m m 25 40 15 d FC 香蕉 盆栽 自然 海南 12 水稻秸稈 46 0 6 1 2 m m 25 40 15 d FC 香蕉 盆栽 自然 海南 12 苜蓿粉 香蕉葉 甘蔗葉 麥麩 甘蔗渣 蘆葦 29 6 29 19 60 29 33 76 94 93 62 86 2 m m 35 16 d F 香蕉 盆栽 自然 廣西 16 苜蓿粉 0 25 冰乙酸 23 19 1 m m 35 21 d FC 西瓜 盆栽 自然 安徽 20 麥麩 NR 0 00 0 016 g g 土 28 9 14 d FC 番茄 溫室 接種 日本 21 麥麩 NR 0 008 0 016 g g 土 28 9 14 d FC 番茄 溫室 接種 日本 21 麥麩 NR 1 kg m 2 30 33 15d FC 番茄 田間 室內(nèi) 接種 日本 22 麥麩 NR 1 kg m 2 30 3 w FC 康乃馨 溫室 自然 阿根廷 23 蘿卜 麥麩 NR NR 6 kg m 2 1 kg m 2 NR 18 d FC NR 室內(nèi) 接種 日本 24 麥麩 NR 1 kg m 2 24 34 3 w FC 菠菜 溫室 自然 日本 25 27 芥菜 燕麥 NR 3 29 10 4 kg m 2 18 1 35 5 3 w FC 菠菜 田間 自然 日本 27 芥菜 蘿卜根 麥麩 NR 2 10 kg m 2 19 7 39 4 3 w FC 菠菜 溫室 接種 日本 28 新鮮覆蓋作物 NR 0 31 0 58 kg m 2 20 30 3 w C NR 溫室 接種 美國 29 苜蓿粉 NR 0 7 5 kg m 2 NR 20 d FC 西瓜 田間 自然 海南 30 稻草 豬糞 NR 0 3 0 6 稻草 0 4 0 7 豬糞 m m 30 15 d FC NR 盆栽 自然 安徽 31 注 表中 d 表示處理天數(shù) w 表示處理周數(shù) m m 表示盆栽試驗(yàn)中有機(jī)物料質(zhì)量與土壤質(zhì)量比 NR 表示未說明 F 表示僅淹水處理 C 表示僅覆膜處理 FC 表示淹水覆膜或淹水密封處理 表示聯(lián)合施用多種碳源進(jìn)行處理 下同 麥麩作為 RSD 處理的碳源對尖孢鐮刀菌有較好 滅菌效果 已被國內(nèi)外科技工作者廣泛采用 16 21 22 Momma 等 21 22 研究報(bào)道 在日本溫室控制試驗(yàn)下 以麥麩為碳源的 RSD 處理能致使菠菜枯萎病發(fā)病率 226 土 壤 第 52 卷 降低至 21 1 有效防治由尖孢鐮刀菌引起的菠菜枯 萎病 Momma 等 22 研究還發(fā)現(xiàn) 在同樣溫室控制試 驗(yàn)下 以麥麩為碳源的 RSD 處理可降低接種至土壤 中的番茄枯萎病菌厚垣孢子的活力 然而在田間條件 下施用 1 kg m 2 麥麩進(jìn)行 RSD 處理 處理 15 d 時(shí)間 后卻沒有獲得與在溫室控制試驗(yàn)下接種番茄枯萎病 菌相似的滅菌效果 并認(rèn)為這可能是與所添加碳源的 來源不同或其他添加物質(zhì)有關(guān) 相反 阿根廷科學(xué)家 Yossen 等 23 研究發(fā)現(xiàn) 在田間條件下對自然侵染尖 孢鐮刀菌的康乃馨溫室 以上述相似土壤處理溫度 30 以上 且相同施用量 1 kg m 2 的麥麩進(jìn)行 RSD 處理 尖孢鐮刀菌顯著減少 康乃馨枯萎病得到有效 防治 國內(nèi) 蔡祖聰?shù)?10 劉亮亮等 16 研究 RSD 處 理所使用有機(jī)物料與其殺菌效果的相互關(guān)系發(fā)現(xiàn) 低 C N 麥麩中易氧化有機(jī)碳含量高 易降解且刺激有機(jī) 酸生產(chǎn)者產(chǎn)生更多的有毒有機(jī)酸 加之 C N 較低可 能會(huì)誘發(fā)較高的滅菌速率 從而在 RSD 過程呈現(xiàn)較 好的滅菌效果 同樣包括苜蓿 蘆葦 水稻秸稈 玉 米秸稈 香蕉葉 甘蔗葉和甘蔗渣等有機(jī)物料 除單 獨(dú)施用有機(jī)物料外 Zhou 等 20 在發(fā)生嚴(yán)重枯萎病的 西瓜地 聯(lián)合施用苜蓿粉和 0 25 冰乙酸 結(jié)果表 明新栽幼苗死亡率降低至 0 土壤中尖孢鐮刀菌 真 菌 放線菌顯著降低 顯著控制西瓜枯萎病發(fā)生和提 高西瓜產(chǎn)量 值得推廣應(yīng)用 能夠產(chǎn)生殺菌物質(zhì)的十字花科植物也是很好的 有機(jī)物料 10 蘿卜殘茬和芥菜均屬于十字花科植物 當(dāng)添加進(jìn)土壤后均會(huì)釋放對病菌具有較好殺滅效果 的揮發(fā)性有機(jī)物 含有異硫氰酸鹽 均能顯著殺滅尖 孢鐮刀菌 10 25 28 尤其以蘿卜殘茬為碳源進(jìn)行 RSD 處理 處理后土壤中細(xì)菌群落以梭菌屬 Clostridia 和 桿菌屬 Bacillus 微生物為主 大大增加了土壤中的梭 狀芽孢桿菌 芽孢桿菌等有益微生物 這些有益微生 物菌群能拮抗和抑制土壤中病原菌 有效防治枯萎病 發(fā)生 25 28 新鮮覆蓋作物也可用作 RSD 處理的碳源殺滅尖 孢鐮刀菌 如豇豆 菽麻 珍珠粟 也稱為御谷 和高 粱 蘇丹草 高粱 蘇丹草雜交 等 29 Bulter 等 29 以新 鮮覆蓋作物為 RSD 處理的碳源發(fā)現(xiàn) 以豇豆與珍珠 粟組合 高粱 蘇丹草為碳源均可控制接種到溫室土 壤中的番茄枯萎病菌和齊整小核菌 其中尖孢鐮刀菌 的死亡率相似 均減少了 97 以上 但是對接種的 齊整小核菌病原體的滅菌效果不一致 雖然新鮮覆蓋 作物是一種潛在且有效的碳源物質(zhì) 但是仍需要進(jìn)一 步驗(yàn)證其滅菌效果及其一致性 29 同時(shí) 采用 RSD 處理防治枯萎病后 土壤中 SO 2 4 和 NO 3 含量均降低 解決了硝酸鹽和硫酸鹽累積造成 的次生鹽漬化問題 也能改善土壤板結(jié)和減少土壤酸 化發(fā)生 30 32 低 C N 有機(jī)物料具有較好滅菌效果 但是在蔬菜大棚由于大量施用氮肥 常積累大量硝態(tài) 氮 相反施用 C N 高的秸稈作為有機(jī)物料可以促進(jìn) 硝態(tài)氮的生物同化 減少氮素?fù)p失 10 2 立枯病防治 土傳立枯病又稱 死苗 主 要 由立枯絲核菌 Rhizoctonia solani 引起 寄主范圍廣 除茄科 瓜類蔬菜外 一些豆科 十字花科等蔬菜也 能被害 其是各種作物中產(chǎn)生猝倒病的主要原因 33 這種真菌即使在不利的環(huán)境條件下也會(huì)以菌核 休眠 形式長期存活 34 目前 苜蓿 米糠 芝麻菜 芥菜 西蘭花等作 為 RSD 處理的碳源 已成功用于黃瓜 番茄和紅甜 椒等立枯病的防治 35 37 RSD 處理的溫度為 18 30 處理時(shí)間一般為 15 21 d 表 2 盆栽試驗(yàn) RSD 處理施用 2 土壤質(zhì)量的有機(jī)物料取得較好滅菌效 果 在美國田納西洲 RSD 實(shí)施方案最初建議的有 機(jī)物料施用量為 0 4 土壤質(zhì)量的有機(jī)碳 但這是以 致死各種土傳病原菌為目標(biāo)的施用量 如果需要致死 的土傳病原菌對 RSD 處理較為敏感 則有機(jī)物料的 施用量可適當(dāng)減少 10 對感染立枯絲核菌的黃瓜連作地進(jìn)行盆栽 RSD 處理 施用土壤質(zhì)量 2 的苜蓿粉 土壤灌溉至水 分飽和并覆蓋塑料膜 土壤控溫在 30 左右處理 19 d 結(jié)果表明立枯絲核菌種群數(shù)量顯著降低 且土 壤微生物的群落多樣性和活性顯著增加 36 微生物 拮抗劑也是防治立枯病的措施之一 但由于拮抗微生 物與土壤微生物存在競爭關(guān)系不能在土壤中穩(wěn)定定 殖 滅菌效果不佳 36 Huang 等 37 通過微生物拮抗 劑與 RSD 方法聯(lián)合應(yīng)用 即在 RSD 處理結(jié)束后進(jìn)一 步接種微生物拮抗劑 短小芽孢桿菌和哈茨木霉 結(jié) 果發(fā)現(xiàn)由于前期 RSD 處理減少了立枯絲核菌數(shù)量 拮抗微生物能通過 RSD 創(chuàng)造的有利空間和所提供的 營養(yǎng) 更穩(wěn)定定殖于土壤 相對單獨(dú)施用拮抗劑或 RSD 處理 二者配合施用不僅增加土壤微生物數(shù)量 和活性 也進(jìn)一步改變土壤微生物的結(jié)構(gòu) 更穩(wěn)定控 制立枯病發(fā)生 35 37 McCarty 等 35 研究發(fā)現(xiàn) 在美國田納西州受立枯 絲核菌侵染的番茄和甜椒土壤上 分別以黑麥 芥 菜 芝麻菜 干糖渣為碳源進(jìn)行 RSD 處理 其中黑麥 芥菜 芝麻菜處理土壤中立枯絲核菌種群數(shù)量最低 并且與生物熏蒸的滅菌效果相當(dāng) 這可能是由于黑麥 第 2 期 朱 文 娟 等 強(qiáng) 還原土壤滅菌研究進(jìn)展 227 為低 C N 有機(jī)物料 強(qiáng)還原環(huán)境下易于被土壤微生物 降解利用 從而產(chǎn)生大量有毒有機(jī)酸殺滅病原菌 10 35 而芥菜和芝麻菜屬十字花科植物 添加到土壤會(huì)釋放 揮發(fā)性殺菌物質(zhì) 10 然而 田間條件下 RSD 處 理后番茄和甜椒的產(chǎn)量與未處理土壤沒有顯著差 異 35 McCarty 等 35 認(rèn)為這與處理前土壤感染立枯 絲核菌數(shù)量相對少 作物發(fā)生立枯病程度較輕有關(guān) 并且 RSD 處理中碳源施用量少 處理前后土壤肥力 相當(dāng) 因此造成作物產(chǎn)量沒有顯著差異 雖然 RSD 處理過程中施用大劑量有機(jī)物料能更好地抑制病 菌 10 但 是 Utsala 等 38 研究指出 僅用禾本科 青草 和十字花科植物對感染立枯絲核菌土壤進(jìn)行 RSD 處 理時(shí) 施用 5 6 kg m 2 的有機(jī)物料卻表現(xiàn)出對病原 菌較小的抑制作用 具體原因需進(jìn)一步研究 表 2 RSD防治立枯病所采用的干物質(zhì)有機(jī)物料 Table 2 Dry organic matter used by RSD to prevent Rhizoctonia solani 碳源 C N 施用量 溫度 處理 時(shí)間 淹水覆 膜情況 作物 試驗(yàn) 條件 病原菌 來源 地理 位置 參考 文獻(xiàn) 西蘭花 NR 3 8 4 kg m 2 NR 15 d C NR 田間 接種 荷蘭 8 黑麥 18 5 1 34 kg m 2 21 3 w C 番茄和甜椒 田間 自然 美國 35 芥菜 新鮮覆蓋作物 干糖渣 9 3 C 0 86 1 99 mg g 21 3 w C 番茄和甜椒 田間 自然 美國 35 苜蓿粉 6 99 2 m m 30 15 d F 黃瓜 盆栽 自然 南京 36 3 黃萎病防治 大麗輪枝菌 Verticillium dahliae 是引起黃萎病的致病菌 大田作物包括棉 花 茄子 番茄 煙草 甜瓜 西瓜 黃瓜等易受 侵害 39 通過分別采用麥麩 黑麥草 西蘭花和 米糠等作為 RSD 處理碳源 均顯著控制黃萎病的 發(fā)生 8 40 45 RSD 處理溫度為 15 26 6 有機(jī)物 料施用量為 1 10 2 kg m 2 處理時(shí)間一般為 3 13 周 表 3 表 3 RSD防治黃萎病所采用的干物質(zhì)有機(jī)物料 Table 3 Dry organic matter used by RSD to prevent Verticillium wilt 碳源 C N 施用量 kg m 2 溫度 處理 時(shí)間 淹水覆 膜情況 作物 試驗(yàn) 條件 病原菌 來源 地理 位置 參考 文獻(xiàn) 西蘭花 NR 3 8 4 NR 15 w FC NR 田間 接種 荷蘭 8 麥麩 22 7 1 15 25 3 w FC 草莓 盆栽 接種 美國 41 米糠 NR 2 02 16 6 21 1 3 w 6 w FC 草莓 田間 自然 美國 42 NR 1 08 21 1 26 6 4 w FC 草莓 田間 自然 美國 42 麥麩 NR 2 NR 3 w FC 草莓 田間 自然 美國 42 麥麩 糖蜜 NR 2 16 處理時(shí)間可縮短至 3 周以下 當(dāng)溫度為 16 30 時(shí) 病原體抑制率達(dá)到 80 以上 但是較低溫時(shí) 40 病原體未被抑制 然而 在低溫 16 條件下 當(dāng) 228 土 壤 第 52 卷 改變某些條件時(shí) RSD 可能有效 例如添加較高施用 量的有機(jī)物質(zhì)和進(jìn)行較長時(shí)間的處理 10 25 周 低 溫下的 RSD 處理可有效控制土壤中大麗輪枝菌 38 新鮮西蘭花和黑麥草也常作為 RSD 處理碳源 對大麗輪枝菌有較好滅菌效果 在荷蘭的田間條件 下 Blok 等 45 在土壤 15 cm 土層深度接種大麗輪枝 菌 立枯絲核菌和尖孢鐮刀菌 通過施用 0 5 kg m 2 的西蘭花 在 39 土壤溫度覆膜處理 15 周 結(jié)果表 明 3 種病原體的接種物均失活 病原菌數(shù)量均顯著降 低 滅菌效果顯著 同樣在荷蘭 Goud 等 46 在感染大 麗輪枝菌的挪威楓和美國紅豆樹土壤中施用 4 kg m 2 或 5 4 kg m 2 黑麥草覆膜處理 10 13 周 結(jié)果表明相對 未處理土壤 RSD 處理直接減少接種到土壤中 85 的大麗輪枝菌 且病原菌在 4 a 內(nèi)沒有再增加 黃萎 病的危害程度降低 植株的死亡率減少 但是相比米 糠和麥麩 新鮮西蘭花和黑麥草作為 RSD 處理碳源 處理時(shí)間均偏長 但均對病原菌具有滅菌效果 4 根腐病和根結(jié)線蟲防治 根腐病是一種真 菌引起的病害 該病易造成根部腐爛 使其吸收水 分和養(yǎng)分的功能逐漸減弱 最后全株死亡 引起根 腐病的病原菌包括疫霉 腐霉 鐮刀菌等 47 目 前 RSD 已用于蘆蒿 蘋果 核桃 李樹等根腐病 的防治 47 51 已采用的有機(jī)物料包括玉米秸稈 米 糠 鴨茅和芥菜等 RSD 處理時(shí)間一般為 2 7 周 處理溫度一般為 18 35 表 4 Wen 等 43 對蘆蒿根腐病土壤進(jìn)行盆栽 RSD 處 理 在盆缽中施用土壤質(zhì)量 0 2 2 的玉米秸 稈粉 玉米地上部分在 40 烘干磨成 結(jié)果表明 RSD 處理后土壤蘆蒿根腐病得到顯著抑制 土壤 中有機(jī)物料施用量越高 滅菌效果越好 尤其施用 2 秸稈的土壤中細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)顯著轉(zhuǎn)變 土壤細(xì) 菌多樣性增加 并且 未完全降解的有機(jī)物料殘留 在土壤中 增加了土壤有機(jī)質(zhì)含量 47 Messiha 等 48 研究 RSD 處理對馬鈴薯根腐病的滅菌效果時(shí)發(fā) 現(xiàn) 以青草葉為碳源對接種和自然侵染褐腐病菌的 馬鈴薯土壤進(jìn)行 RSD 處理 在使用青草葉的微區(qū) 試驗(yàn)中病原體的數(shù)量減少了 92 以上 并且在田 間試驗(yàn)中 病原體種群仍然顯著減少 RSD 方法也用于疫霉和腐霉等根腐病致病菌 頻發(fā)的果園 48 51 在嚴(yán)重受終極腐霉侵染的核桃樹 土壤施用 15 7 t hm 2 米糠 覆膜處理 7 周 存活在 7 6 15 2 cm 土 壤深度的終極腐霉菌數(shù)量均下降 至檢測水平以下 并且還能降低寄主范圍廣和易導(dǎo) 致植株干枯死亡的根癌農(nóng)桿菌數(shù)量 49 在感染腐 霉的李樹土壤施用 2 kg m 2 米糠進(jìn)行 RSD 處理 可 將土壤中腐霉幾乎消滅 顯著促進(jìn)李樹的生長 樹 干橫截面積平均增長率在 37 264 50 在 發(fā) 生 根腐病的蘋果幼苗土壤 以鴨茅和芥菜作為碳源進(jìn) 行 RSD 處理均顯著降低蘋果樹腐霉根的感染率 可有效防治蘋果幼苗發(fā)生根腐病 51 根結(jié)線蟲 Meloidogyne 也是常見根部致病 菌 由于在根部形成球形或圓錐形大小不等的白色 根瘤或呈念珠狀病菌 嚴(yán)重影響作物生長 52 其 主要寄生在蔬菜 糧食作物 經(jīng)濟(jì)作物 果樹 觀 賞花卉及雜草上 53 然而 RSD 處理對根結(jié)線蟲 的殺滅效果可達(dá) 100 10 已采用的有機(jī)物料包括 黑麥草 麥麩 米糠 糖蜜和雞糞堆肥等 表 4 RSD 處理溫度為 15 40 有機(jī)物料施用量為 0 46 4 kg m 2 處理時(shí)間一般為 2 13 周 Utsala 等 38 研究不同溫度條件下 RSD 處理對線蟲的滅菌 效果時(shí)發(fā)現(xiàn) RSD 處理的土壤溫度在 16 35 條 件下對線蟲抑制作用最大 而在較高 35 和較 低 16 溫度下抑制作用不顯著 同時(shí) RSD 處理 時(shí)間小于 2 周顯著促進(jìn)線蟲的存活 而處理 4 6 周對線蟲具有較高的抑制作用 Katase 等 54 以麥麩為 RSD 處理碳源 在根結(jié)線 蟲嚴(yán)重的草莓園土壤施用 2 kg m 2 土壤溫度 35 處 理 24 d 顯著控制了病害發(fā)生 Goud 等 46 以黑麥草為 碳源 在移動(dòng)型短體線蟲屬和毛刺線蟲屬頻發(fā)的挪威 楓樹和美國木豆樹土壤上 施用 0 46 kg m 2 并進(jìn)行覆 膜處理 10 13 周 RSD 處理后可顯著減少根結(jié)線蟲 數(shù)量 降低發(fā)病率 而且這種土壤病菌種群的減少也 致使樹木根部感染的病菌顯著減少 但由于樹種根系 發(fā)達(dá)和侵染范圍廣 處理時(shí)間可能較長 此外 Lamers 等 55 研究發(fā)現(xiàn) 以綠肥作為 RSD 處理的碳源 處 理后根結(jié)線蟲和馬鈴薯胞囊線蟲顯著減少 Bulter 等 56 57 報(bào)道 以糖蜜 糖蜜和雞糞堆肥為碳源對發(fā) 生根結(jié)線蟲的茄子地塊進(jìn)行 RSD 處理 第二季生長 的茄子其根部和土壤中的根結(jié)線蟲群落顯著減少 但 在同一研究中隨著雞糞堆肥的施用 土壤中非致病菌 線蟲數(shù)量增加 類似地 Rosskopf 等 58 研究指出 在發(fā)生根結(jié)線蟲的草莓園以糖蜜和雞糞堆肥為碳源 進(jìn)行 RSD 處理 非致病菌線蟲增加且數(shù)量隨時(shí)間變 化較大 第 2 期 朱 文 娟 等 強(qiáng) 還原土壤滅菌研究進(jìn)展 229 表 4 RSD防治根腐病或根接線蟲所采用的干物質(zhì)有機(jī)物料 Table 4 Dry organic matter used by RSD to prevent root rot or Meloidogyne 碳源 C N 施用量 滅菌類型 溫度 處理 時(shí)間 淹水覆 膜情況 作物 試驗(yàn) 條件 病原菌 來源 地理 位置 參考 文獻(xiàn) 米糠 NR 1 57 kg m 2 根癌農(nóng)桿菌 腐霉屬 32 7 w FC 核桃 田間 接種 美國 45 黑麥草 NR 0 46 kg m 2 短柄線蟲屬 NR 10 13 w C 挪威楓 美 國木豆 田間 自然 荷蘭 45 黑麥草 NR 0 46 kg m 2 短柄線蟲屬 NR 10 13 w C 挪威楓 美 國木豆 田間 自然 荷蘭 45 玉米秸稈 NR 0 2 2 m m 疫霉 腐霉和尖孢鐮刀菌 25 35 25 d F 蘆蒿 田間 自然 南京 47 米糠 NR 2 02 kg m 2 根瘤菌 腐霉屬 32 7 w FC 核桃 田間 接種 美國 49 麥麩 NR 2 kg m 2 根結(jié)線蟲 35 24 d FC 草莓 室內(nèi) 接種 日本 54 綠肥 NR 4 kg m 2 根結(jié)線蟲 馬鈴薯白線蟲 夏季 6 w NR 田間 NR 荷蘭 55 5 青枯病防治 青枯病病原菌為茄科勞爾氏菌 Ralstonia solanacearum 59 主要危害作物有番茄 茄子 辣椒 馬鈴薯等 目前 以米糠 麥麩和茶籽 麩為碳源的 RSD 處理 已被證明對茄科勞爾氏菌有 著顯著殺滅效果 有機(jī)物料施用量為 1 kg m 2 處理 時(shí)間為 14 27 d 表 5 水稻 番茄輪作 5 a 以上土壤青枯病發(fā)病率達(dá) 45 對發(fā)病土壤施用量 1 kg m 2 米糠 1 kg m 2 麥麩 和 1 kg m 2 茶籽麩 灌溉至土壤飽和并室外曝曬 27 d 結(jié)果表明 3 種有機(jī)物料作為碳源均顯著減少土壤中 青枯菌數(shù)量 且米糠 麥麩 茶籽麩處理青枯病發(fā)病 率分別降低 42 65 40 41 和 29 41 60 此外 RSD 處理后均能提高土壤 pH 和電導(dǎo)率 有效防治土 壤酸化 也同時(shí)增加了土壤有機(jī)質(zhì) 全氮 堿解氮和 速效鉀含量 明顯改善土壤養(yǎng)分條件 60 以上 3 種 有機(jī)物料 低 C N 的麥麩作為 RSD 的碳源 在提高 土壤 pH 防控青枯病及提高產(chǎn)量方面表現(xiàn)較好的優(yōu) 勢 52 此外 Momma 等 61 研究發(fā)現(xiàn) 以麥麩為碳源 的 RSD 處理可降低由青枯雷爾氏菌引起的番茄青枯 病的病害程度 表 5 RSD防治青枯病所采用的干物質(zhì)有機(jī)物料 Table 5 Dry organic matters used by RSD to prevent bacterial wilt 碳源 C N 施用量 溫度 處理 時(shí)間 淹水覆膜 情況 作物 試驗(yàn) 條件 病原菌 來源 地理 位置 參考 文獻(xiàn) 茶籽麩 米糠 麥麩 49 59 81 89 43 71 1 kg m 2 日光曝曬 27 d FC 水稻 番茄 田間 自然 廣州 59 麥麩 NR 0 01 g g 土 28 2 w FC NR 室內(nèi) 接種 日本 61 6 疫病防治 植物疫病 主要指由疫霉屬 Phytophthora 真菌引起 其表現(xiàn)為葉斑 冠腐 枝 干潰瘍和腐爛 幼苗猝倒 根莖腐等 62 對農(nóng)業(yè)威 脅較大的疫病主要有由致病疫霉 P infestans 引起的 馬鈴薯晚疫病 番茄晚疫病 由辣椒疫霉菌 Phytophthora capsici Leonian 引起的辣椒疫病 等 15 63 64 而 RSD 已經(jīng)成功治理發(fā)生辣椒疫病土壤 在防治植物疫病方面表現(xiàn)出較大潛力 Serrano P rez 等 65 研究 RSD 處理對辣椒疫霉菌 的存活率和侵染情況發(fā)現(xiàn) 以米糠 油菜籽粕 葡萄 渣為 RSD 處理碳源 對接種煙草疫霉的土壤進(jìn)行田 間試驗(yàn)和室內(nèi)試驗(yàn) 與對照相比 均有效地降低了煙 草疫霉的感染率和存活率 田間條件下辣椒植株的煙 草疫霉感染率均低于 50 而在室內(nèi)試驗(yàn)中均低于 20 王光飛等 15 對發(fā)生辣椒疫病土壤地進(jìn)行盆栽 RSD 處理 以水稻秸稈和菜粕作為碳源 分別施用 土壤質(zhì)量的 0 6 和 2 然后土壤灌溉至飽和 土 壤控溫 28 對土壤處理 20 d 結(jié)果表明幼苗栽種 45 d 后 對照 菜粕處理和水稻秸稈處理發(fā)病率分別為 16 7 3 3 0 15 由于水稻秸稈和菜粕是生產(chǎn)上 都易大量獲取但性狀差異較大的兩種農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物 水稻秸稈是高碳含量有機(jī)物料 腐解過程中產(chǎn)生的大量 有機(jī)酸和酚酸等物質(zhì)對病原菌生長具有抑制作用 而菜 粕含氮量較高 腐解過程產(chǎn)生的氨氣等含氮化合物對病 原菌具 有較強(qiáng) 的殺滅 效果 15 但就 對辣椒 疫霉的 滅菌 效果而言 菜粕作為 RSD 處理的碳源不能徹底減少辣 椒疫霉 應(yīng)用可能存在風(fēng)險(xiǎn) 而水稻秸稈在殺滅病菌和 真菌等方面表現(xiàn)突出 是較為優(yōu)選的碳源 1 2 液體有機(jī)物質(zhì)作為碳源 1 2 1 液體有機(jī)物質(zhì)種類 干物質(zhì)有機(jī)物料作為 230 土 壤 第 52 卷 表 6 RSD防治疫病所采用的干物質(zhì)有機(jī)物料 Table 6 Dry organic matter used by RSD to prevent epidemic disease 碳源 C N 施用量 滅菌類型 溫度 處理 時(shí)間 淹水覆膜 情況 作物 地理 位置 試驗(yàn) 條件 病原菌 來源 參考 文獻(xiàn) 菜粕 74 89 0 6 m m 辣椒疫霉 28 20 d F 辣椒 江蘇 盆栽 自然 15 水稻秸稈 159 23 2 m m 米糠 21 2 kg m 2 油菜籽粕 11 4 kg m 2 葡萄渣 27 4 kg m 2 煙草疫霉 15 35 4 w C 辣椒 西班牙 田間 室內(nèi) 接種 65 RSD 處理碳源 已經(jīng)被成功用于防治土傳病原菌 和土地退化引起的連作障礙 10 但由于固體有機(jī) 物料不易下滲 只能機(jī)械翻耕至淺層土層 而寄 主在深層土壤中的病菌往往不能殺滅 9 然而 液 體有機(jī)物質(zhì)作為碳源可解決這個(gè)問題 通過滴灌 或噴灑更容易施用于土壤中 目前 乙醇 生物 乙醇 冰乙酸 葡萄糖等易降解有機(jī)化合物已被 用于 RSD 表 7 1 2 2 液體物質(zhì)作為碳源的應(yīng)用 采用液體有機(jī)物 質(zhì)作為 RSD 處理碳源添加劑 對防治香蕉和番茄