碳酸氢盐对马铃薯黑痣病菌毒力及田间防效

刘宝玉， 胡 俊， 蒙美莲， 石立航， 何晓明， 燕瑞斌， 周建强

（内蒙古农业大学农学院，呼和浩特 010019）

马铃薯黑痣病的病原菌无性阶段为立枯丝核菌（Rhizoctonia solani），有性阶段为瓜亡革菌（Thanatephorus cucumeris），最早发现于马铃薯块茎上［1]。现在已经证明，立枯丝核菌能够导致多种植物病害，并且对农业生产造成严重的影响［2]。目前立枯丝核菌划分为13个菌丝融合群［3]，马铃薯黑痣病菌属于融合群 AG－3［4－6]。播种马铃薯薯块后该病原菌侵染芽形成坏死，导致出苗晚或缺苗断垄；苗期时侵害地下茎，形成紫褐色溃疡斑，导致植株生长势减弱或植株死亡；开花期以后地下茎病斑继续扩大，最终导致植株枯萎死亡；匍匐茎受病原菌侵染，导致植株营养物质不能良好地向薯块运输；薯块受害导致畸形并且在其表皮形成黑点即黑痣，是翌年重要的初侵染来源。病菌能对马铃薯各生长期侵染危害，造成产量严重下降［7－8]。目前，对该病害的防治除轮作和农药防治外，还没有其他更好的方法，而轮作防病需要较长的年限，由于土地有限很难达到要求。长期使用农药防病虽然取得了明显的效果，但会对环境和人类的健康造成严重的危害［9－10]。

作者在对马铃薯黑痣病菌生物学特性的研究中发现，碳酸氢铵对立枯丝核菌有很好的抑制作用。据报道，碳酸盐和碳酸氢盐具有抑制多种病原真菌生长的作用［10，11－15]，早在1928年碳酸盐就已经用于柑橘采后病害的防治［16]。碳酸盐和碳酸氢盐还是最常见的食品添加剂，在欧洲和北美没有任何的法规限制其使用［17]，说明该类盐对环境和人类是安全的，在农业生产中，碳酸盐或碳酸氢盐广泛使用会使化学农药的使用明显减少［18－19]。碳酸盐和碳酸氢盐除了能控制一些果蔬采后病害［14、20－22]外，还能提高罗伦隐球酵母菌（Cryptococcus laurentii）、丛生丝孢酵母菌（Trichosporon pullulans）等生防菌对梨采后病害的防效［23]。碳酸氢钾能够抑制核盘菌（Sclerotinia sclerotiorum）的菌丝生长、菌核形成及菌核萌发，在50 mmol／L浓度下，生防木霉菌（Trichoderma spp.）既能生长也能发挥其对核盘菌的拮抗作用［24]。

在中国的一些作物种植区，碳酸氢铵是一种普遍被使用的肥料，廉价、速效，以基肥施用。虽然碳酸氢铵是一种肥料，但在研究中发现其具有明显的抑菌作用，为此，作者研究了碳酸氢铵与碳酸氢钾对马铃薯黑痣病田间防治效果，评价碳酸氢铵与碳酸氢钾混配在生产中应用价值，以明确其在生产中使用的方法、用量，为生产中绿色防控该病害提供依据。

1 材料与方法

1.1 供试菌株

由内蒙古农业大学植物病理教研室从感染黑痣病的马铃薯块茎上分离，经纯化、致病性测定和鉴定，确定为立枯丝核菌（Rhizoctonia solani）。

1.2 供试培养基

PSA培养基：去皮马铃薯200g、蔗糖20g、琼脂16g、水1 000mL；麦麸培养基：麦麸1 000g、水适量（约800mL）。

1.3 供试药品

碳酸氢铵、碳酸氢钾、硫酸钾为分析纯，由国药集团化学试剂有限公司生产；专用肥（含氮量15%）由镇赉吉人生物技术有限公司生产；尿素由宁海石油田野化工股份有限公司生产；过磷酸钙由湖北放马山磷化有限公司生产；25%嘧菌酯悬浮剂由瑞士先正达有限公司生产。

1.4 供试种薯

马铃薯品种为‘紫花白’原种，由内蒙古农业大学农学院马铃薯研究室提供。

1.5 碳酸氢铵与碳酸氢钾抑菌作用

采用菌落生长速率法。分别配制含有不同盐类物质（碳酸氢铵0.2、0.5、0.8、1.4、1.55、1.7g／L；碳酸氢钾1、2、3、4、5、6g／L）的PSA培养基，以不加盐类物质的PSA培养基为对照，于121℃、30min灭菌，制备平板（d＝90mm），用直径0.7cm无菌打孔器在25℃条件下培养48h的菌落边缘打取菌饼，放于平板中央，每皿接1个菌饼，于25℃恒温培养，待对照菌落长满皿时，用十字交叉法测量各处理的菌落直径，每处理5次重复，并运用SAS软件求出毒力回归方程，算出EC50值（抑菌中浓度）。试验重复4次。

分别配制含有不同盐类物质（碳酸氢铵1.58、0.79g／L；碳酸氢钾2、1g／L；碳酸氢铵0.79g／L＋碳酸氢钾1g／L）的PSA培养基，不加盐类物质的PSA培养基为对照，于121℃、30min灭菌后制备平板，接菌方法同上，于25℃恒温培养，待对照长满皿时，用十字交叉法测量各处理的菌落直径，每处理5次重复，并运用SAS软件求出毒力回归方程，算出EC50值（抑菌中浓度）。试验重复4次。

1.6 盆栽试验

2009年进行盆栽试验，以基肥和追肥两种方式进行施肥，每盆装25kg无菌土。试验处理Ⅰ：每1kg无菌土中基肥和追肥（分两次进行追肥）分别以0.26g碳酸氢铵的量施入；处理Ⅱ：每1kg无菌土中基肥和追肥（分两次进行追肥）分别以0.10g尿素的量施入；以不施肥为对照。将马铃薯黑痣病菌（在麦麸培养基中25℃恒温培养30d）接入无菌土中，接菌量为0.24g／kg土。将马铃薯种薯表面消毒，种到不同处理的接菌土中，每盆3株，每处理9次重复，于苗期和收获期分别调查地下茎、块茎发病率，调查病级，计算病情指数以及防效，对每株块茎进行称量。运用SAS软件进行统计分析。

马铃薯黑痣病地下茎病情分级标准［25]：0级，芽或地下茎没有溃疡斑，植株生长正常；1级，病斑面积占地下茎总面积的0%～5%；2级，病斑面积占地下茎总面积的6%～35%；3级，病斑面积占地下茎总面积的36%～65%；4级，病斑面积占地下茎总面积的66%～95%；5级，病斑面积占地下茎总面积的96%以上或植株枯萎死亡。

马铃薯黑痣病块茎病情分级标准［25]：0级，薯块表面没有菌核；1级，菌核面积占整个薯块面积的0%～5%；2级，菌核面积占整个薯块面积的6%～35%；3级，菌核面积占整个薯块面积的36%～65%；4级，菌核面积占整个薯块面积的66%～95%；5级，菌核面积占整个薯块面积的96%以上。

（对照病情指数－处理病情指数）／对照病情指数×100。

1.7 田间接菌防治试验

试验于2009年和2010年在内蒙古农业大学农场进行。每小区面积为4m2（小区之间用埋入土中的地膜隔开），种植16株马铃薯，宽窄行种植（宽行行距70cm，窄行行距40cm），小区随机排列。将马铃薯黑痣病菌（以麦麸为培养基，25℃恒温培养30d）接入土中，接菌量为12g／m2。每667m2施入纯氮9kg、P2O54.5kg、K2O 13.5kg（尿素、碳酸氢铵、过磷酸钙、碳酸氢钾、硫酸钾等分别按所需用量折算。）以基肥施用，再以相同的施用量分两次进行追肥，以不施用肥料为空白对照，以沟施25%嘧菌酯悬浮剂为对照（各种处理详见表1）。每处理3次重复，于苗期和收获期分别调查地下茎及块茎发病率，调查病级，计算病情指数以及防效（同上），对每个小区块茎进行称量。运用SAS软件进行统计分析。

2010年于呼和浩特市武川县大豆铺村进行覆膜、不覆膜对碳酸氢铵与碳酸氢钾混配防病效果影响试验，小区设计、接菌情况、种植方法同上，试验处理分别为CH1、CH2、N1、N2（表1）。每处理3次重复，分别于苗期和收获期调查地下茎及块茎发病率，调查病级并计算病情指数及防效（同上），对每小区块茎进行称量。运用SAS软件进行统计分析。

表1 田间施肥种类及用量

1.8 田间防治试验

试验于2010年在呼和浩特市武川县大豆铺村进行。试验田设在前茬为马铃薯黑痣病发病较重地块，施肥用量同上，分覆膜和不覆膜两种栽培方式，每小区面积66m2，随机排列，宽窄行种植（宽行行距70cm，窄行行距40cm），每处理3次重复，于苗期和收获期分别调查马铃薯地下茎及块茎发病率，调查病级并计算病情指数以及防效（同上），每小区随机调查20株，并对20株马铃薯块茎进行称量。运用SAS软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 碳酸氢铵和碳酸氢钾抑菌作用

从表2可知，碳酸氢铵对马铃薯黑痣病菌菌丝生长具有较好的抑制效果，EC50仅为0.71g／L，碳酸氢钾抑菌效果较差，EC50为3.8g／L；从图1可知在PSA培养基中同时加入0.79g／L碳酸氢铵、1g／L碳酸氢钾与在PSA培养基中含1.58g／L碳酸氢铵的抑菌效果是一样的，但超过PSA培养基中含0.79g／L碳酸氢铵、2g／L碳酸氢钾的抑菌效果，表明碳酸氢铵浓度一定时，加入碳酸氢钾能够增强抑菌作用，因此在田间防治试验中，选用碳酸氢铵、碳酸氢钾共同防治马铃薯黑痣病。

黑痣病菌菌丝生长的抑制作用1）

表2 碳酸氢铵和碳酸氢钾对马铃薯

图1 碳酸氢铵和碳酸氢钾混合抑菌效果

2.2 盆栽试验

由表3可知，碳酸氢铵对马铃薯黑痣病有明显的防治效果，苗期地下茎病情指数仅为26.7，相对尿素的防效为40.9%；收获期块茎病情指数仅为23.0，相对尿素的防效为63.4%，平均单株产量173.7g，相对尿素增产9%；尿素处理苗期和收获期的发病率、病情指数与对照之间均无显著性差异，说明尿素对黑痣病无防治作用。

表3 盆栽试验碳酸氢铵对马铃薯黑痣病防治效果1）

2.3 田间接菌防治试验

由2009、2010年数据（表4）表明，在苗期，碳酸氢铵与碳酸氢钾混配对马铃薯黑痣病有明显的防治作用，尿素、专用肥、对照的地下茎发病率较高，均在96.7%以上，而嘧菌酯和碳酸氢铵与碳酸氢钾混配的发病率显著降到80.0%以下；专用肥相对尿素的防效2年数据分别为12.4%和15.4%，嘧菌酯、碳酸氢铵与碳酸氢钾混配的防效相对尿素都达到50.0%以上。在收获期，尿素、专用肥、对照的块茎发病率较高，均在95.0%以上，而嘧菌酯、碳酸氢铵与碳酸氢钾混配的发病率降到88.1%以下，有效减少了翌年初侵染源菌量；专用肥相对尿素具有较弱的防效，2009年仅为2.0%，而嘧菌酯与碳酸氢铵与碳酸氢钾混配的防效都在21.8%以上，有效地控制了病原菌在块茎表面形成菌核；嘧菌酯和碳酸氢铵与碳酸氢钾混配相对尿素增产明显，均达到10.7%以上，说明碳酸氢铵与碳酸氢钾混配可抑制病原菌的生长和菌核的形成（图2），减轻病原菌对植株生长的影响，从而提高产量。

图2 尿素和碳酸氢铵与碳酸氢钾混配对薯块菌核形成的影响

表4 碳酸氢铵与碳酸氢钾混配对马铃薯黑痣病田间防治效果1）

由表5可知，对于尿素处理，覆膜与不覆膜的发病率没有显著性差异，苗期地下茎覆膜的病情指数显著高于不覆膜的病情指数，说明覆膜可能加重该病的发生，但具有一定的增产功能。碳酸氢铵与碳酸氢钾混配处理：不覆膜苗期地下茎的发病率为76.7%，防效为12.7%；而覆膜的发病率显著降低（43.3%），防效提高到47.0%；不覆膜收获期块茎的发病率为80.6%，防效为17.6%；而覆膜的发病率为51.8%，防效增加到41.6%，不覆膜产量相对N2增产17.6%，而覆膜产量相对N2增产24.6%，说明覆膜减轻了该病的发生程度，同时具有一定的增产功能。

表5 覆膜对碳酸氢铵与碳酸氢钾混配防治马铃薯黑痣病效果的影响1）

2.4 田间防治试验

根据田间苗期地下茎病害调查并结合图3分析，在不覆膜试验中，施用尿素、专用肥及空白对照的发病率较高，分别为46.7%、28.3%、45%，其对应的病情指数也较高，分别为15.4、12.1、19.6；施用嘧菌酯、碳酸氢铵与碳酸氢钾混配的发病率分别是16.7%、30%，而其对应的病情指数分别降至4.2、7.5；覆膜与不覆膜对病害的发生影响都较小，嘧菌酯、尿素、专用肥以及空白对照等处理中覆膜的病情指数均高于不覆膜的病情指数，碳酸氢铵与碳酸氢钾混配处理的却相反。

根据田间收获期块茎病害调查并结合图4分析，在不覆膜试验中，施用尿素、专用肥以及空白对照的发病率较高，分别为54.3%、44.1%、52.9%，其对应的病情指数也较高，分别为26.2、21.3、26.5，相应的平均20株马铃薯产量分别为12.0、14.0、7.2kg；施用嘧菌酯、碳酸氢铵与碳酸氢钾混配的发病率分别为12.1%、26.2%，而其对应的病情指数分别降至4.7、11.6，相应的平均20株马铃薯产量分别为18.0、14.8kg，相对尿素具有一定的增产效果；覆膜与不覆膜对病害的发生影响较小，病害发生趋势与上述相同，但覆膜的产量均高于不覆膜的产量。

3 结论与讨论

通过本研究证明，在PSA培养基中同时加入0.79g／L碳酸氢铵、1g／L碳酸氢钾与在PSA培养基中含1.58g／L碳酸氢铵的抑菌效果一样，但超过PSA培养基中含0.79g／L碳酸氢铵、2g／L碳酸氢钾的抑菌效果，由此说明碳酸氢钾可提高碳酸氢铵对立枯丝核菌抑制效果。如果生产中碳酸氢铵和碳酸氢钾复合使用，既可防治黑痣病，又可为马铃薯提供氮肥和钾肥，一举两得。经2009、2010年田间试验充分证明了尿素对黑痣病的发生没有防治效果，而碳酸氢铵与碳酸氢钾混配对马铃薯黑痣病有良好的防治作用；尿素、专用肥、嘧菌酯、对照等处理覆膜处理后可能通过提高土壤的温度，促进病原菌生长，使黑痣病发生程度严重于不覆膜处理，而碳酸氢铵与碳酸氢钾混配处理中，覆膜的发病率、病情指数均低于不覆膜的处理，可能是由于被地膜封闭的氨气对病原菌有抑制作用，从而使病害发生程度显著减轻。

目前碳酸盐和碳酸氢盐主要用于食品添加剂、防治采后病害较多，而用于防治土传病害尚未见报道。通过本研究证明，碳酸氢铵与碳酸氢钾混配对马铃薯黑痣病均有良好的防治作用。USEPA［18]（美国环保局）认为使用该盐类物质对环境和人类是安全的，并且在未来的农业发展中，碳酸盐或碳酸氢盐进一步使用会使化学农药的使用量明显减少。所以使用碳酸氢铵与碳酸氢钾防治病害发生是一种良好的绿色防病方法。

目前研究资料显示，碳酸盐和碳酸氢盐在一些果蔬采后病害的防治中起到了一定的作用，但其抑菌机理研究很少并且不够深入。碳酸盐在0.2%～3%浓度水平下会改变马铃薯银腐病菌（Helminthosporium solani）膜的通透性和抑制氧化磷酸化作用［20]；Aharoni等［11]认为碳酸盐对链格孢（Alternaria alternata）抑制作用可能是由于降低细胞的膨压，导致菌丝和孢子失水瓦解，最终抑制其繁殖；Palou等［13]认为其抑菌机理是通过改变环境pH从而抑制真菌的生长；唐静等［26]认为可能是由于碳酸根或碳酸氢根离子抑制了真菌菌丝的生长。作者在研究马铃薯黑痣病菌生物学特性中发现，碳酸氢铵在浓度较低的水平下，对该病菌有良好的抑制作用，同时田间防治覆膜处理会减轻病害的发生，这可能是碳酸氢铵挥发的氨气被地膜封闭，氨气对病原菌有抑制作用，从而使病害发生程度显著减轻，但这种推理还需要通过进一步研究证实。

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