玉米土傳病害防治研究

玉米土傳病害防治研究

我國所有玉米主產(chǎn)區(qū)的主要土壤傳播疾病有四種，即莖腐病、絲端病、陰道腐敗病和整例病。自從70年代初期，全國開展玉米病害聯(lián)合攻關(guān)研究以來，在病原菌種類、致病機理、流行規(guī)律、抗病育種和綜合防治等方面做了大量的工作，取得了一定成績。但近些年來，隨著耕作和栽培制度的改變，品種輪換及高油、高淀粉品種大面積種植，玉米的土傳病害有逐年加重的趨勢。一般年份發(fā)病率大約在10%～30%，嚴(yán)重年份甚至可以達(dá)到60%以上，產(chǎn)量顯著降低。所以土傳病害已成為玉米穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)的主要制約因素之一。1化學(xué)藥劑防治技術(shù)土傳病害的綜合防治方法主要有種子處理、清除病殘體、選育抗病品種及輪作等措施。顯然選育抗病品種是防治病害最理想的方法，但是對于土傳病害很難獲得抗病材料，所以，種子處理顯得尤為重要。目前，所采用的種子處理的方法有藥液浸種法、悶種法、種子包衣法等。浸種法、悶種法所使用的化學(xué)藥劑為粉劑、水劑和乳油等。一些藥劑對種子的粘著性差，容易脫落，藥物持效期短，而且污染較重，對人畜不安全，亟待改進(jìn)。種衣劑加工方法上采用濕法生產(chǎn)，無粉塵，無三廢排放，工藝較簡便，使用時以種子為載體施入土壤，具有緩慢釋放、持效期長、對天敵殺傷力小等優(yōu)點。但目前所使用的復(fù)合種衣劑除含有抗病藥劑(多菌靈、福美雙)成份以外還含有高劑量的高毒殺蟲劑呋喃丹、甲拌磷等，對人畜毒性較大，已開始禁用，取而代之的是一些低毒殺蟲劑。生物農(nóng)藥以其安全、無殘毒、對人畜無害和對環(huán)境無污染等特點倍受各國科學(xué)家的關(guān)注，如ZSB系列種衣劑和Bt系列農(nóng)藥等。在此種藥劑中，主要以有益微生物及其代謝物為活性成份，通過拮抗作用和競爭作用達(dá)到防治病蟲害的目的。如將這種防病殺蟲微生物和植物源成份引入到種衣劑中，并保持其生物活性，創(chuàng)制出以生物成份為主要活性成份，具有不同防病、防蟲機理的無公害型種衣劑，對無公害農(nóng)業(yè)發(fā)展具有重要意義。2防劑的研究2.1玉米絲黑粉菌等多樣性類物質(zhì)及提取效果玉米絲黑穗病是由玉米絲軸團(tuán)散黑粉菌(Sphacelothecareiliana)引起的一種幼苗侵入的系統(tǒng)性病害，主要危害雌穗和雄穗。侵入前是防治的最適時期。中國軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院根據(jù)植物營養(yǎng)學(xué)和土壤生態(tài)學(xué)原理研制開發(fā)的阿姆斯生物肥可明顯降低玉米絲黑穗病的發(fā)生，同時能使玉米增產(chǎn)10.8%。該肥中含有解磷、解鉀細(xì)菌和固氮菌等，能不斷分解土壤、空氣中的此類物質(zhì)，使其易于被植物吸收利用，增強植物的抗病能力。所含細(xì)菌產(chǎn)生胞外多糖粘結(jié)土壤形成團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，疏松土壤，減少板結(jié)，有利于保水、保肥、通氣、促進(jìn)根系發(fā)達(dá)；同時產(chǎn)生大量的赤霉素和激動素等植物激素類物質(zhì)，刺激玉米生長，進(jìn)而提高抗病能力。這些有益微生物在玉米根系形成優(yōu)勢菌群，也能阻止病原菌生長和侵入。一些植物的提取液也表現(xiàn)出對黑粉菌的抑制作用，如廣豆根、蒲公英及馬齒莧提取液對黑粉菌的抑制率依次為58.6%、55.9%和49.3%；鳳仙種子提取液對黑粉菌的抑制率可達(dá)79.8%。可見，不同植物提取液的抑制、殺滅作用不同，并且同一藥液濃度愈高，作用愈強。經(jīng)藥液處理后玉米絲黑粉菌對玉米幼芽鞘內(nèi)表皮細(xì)胞的破壞減弱，表現(xiàn)在高滲糖液中具有質(zhì)壁分離細(xì)胞的百分率較高，即活細(xì)胞較多。田間試驗表明，不同濃度的藥液處理的發(fā)病率明顯低于對照組，當(dāng)處理濃度100%時，鳳仙種子提取液田間發(fā)病率只有4.1%，比對照組發(fā)病率降低了18.8%。可見供試藥用植物的提取液對防治玉米絲黑穗病是有效的。據(jù)分析，鳳仙中的鳳仙甾醇、廣豆根中的苦參堿，蒲公英中的蒲公英甾醇等，可能是具殺菌作用的因子。2.2微生物及其產(chǎn)物玉米莖基腐病(青枯病、莖腐病)主要是由禾谷鐮刀菌(Fusariumgraminearum)、串珠鐮刀菌(F.moniliforme)、腫囊腐霉(Pythiuminflatum)、禾生腐霉(P.graminicola)、瓜果腐霉(P.aphanidermatum)等引起的。近20年來，對莖腐病生防研究較多，多數(shù)生防菌是從根表或根圍土壤中分離的對鐮刀菌和腐霉菌有拮抗作用的細(xì)菌、真菌和放線菌，其中以細(xì)菌為主，如：PseudomonasfluorescensAB254CHA0、PseudomonasputidaPseudomonaaureofaciensAB254、BacillussubtilisB2g、Pseudomonassp.AB842、Bacilluslicheniformis、Staphylococcusspp、Enterobactercloacae、BurkholderiacepaciaBc-B、Bc-1、Actinoplanesspp、Herbaspirillumspp。真菌有Chaetomiumglobosum、Trichodermaspp、GliocladiumrirensCH-3。放線菌有StreptomyceslydicusWYEC108,VAM菌根菌也能防治Pythiumspp．引起的莖腐病。在上述拮抗菌中有的已開發(fā)成生物制劑，如BG-2(含Burcholderiacepacia和Gliocladiumvirens)、Soilgard(含Gliocladiumvirens)等。國內(nèi)生產(chǎn)的生物型種衣劑ZSB，對玉米莖腐病和紋枯病苗期和成株期的防治均有一定效果。田間試驗表明：1∶40的種子包衣量為最佳。粉銹寧與ZSB混用比單用粉銹寧拌種防治莖腐病的效果好。陳捷等(1994)報道，從玉米根表和根際分離的具有抗生作用的10個細(xì)菌菌株和具重寄生作用的一個綠色木霉(T.viride)菌株復(fù)配而成的生防制劑保根靈1號、2號，對莖腐病有一定防治效果，同時可提高產(chǎn)量。這兩種制劑能明顯提高植株鮮重及根系干重，減輕莖基腐病造成的植株矮化現(xiàn)象。保根靈1號拌種能有效地防治瓜果腐霉菌(P.aphanidermatum)引起的莖腐病，保根靈2號穴施能有效地防治禾谷鐮刀菌(F.graminearum)引起的莖腐病，并有較明顯的增產(chǎn)效果。進(jìn)一步研究證明，拮抗細(xì)菌產(chǎn)生的拮抗物質(zhì)耐熱性很好，說明該抑菌物質(zhì)是穩(wěn)定的。大量的研究表明，芽孢桿菌和熒光假單孢菌是生物防治的兩大資源類群。王曉鳴(2001)從植物根表分離到了芽孢桿菌菌株B3、B96-1、B908、B908-2和熒光假單孢菌菌株Y38-13、P879、W1，對腐霉菌有一定的抑制作用，芽孢桿菌對鐮刀菌的抑菌效果比熒光假單孢菌效果顯著。并發(fā)現(xiàn)兩類細(xì)菌的代謝產(chǎn)物對腐霉菌有直接抑制作用，而未發(fā)現(xiàn)小分子量的揮發(fā)性物質(zhì)有抑菌作用。2.3菌株的篩選玉米紋枯病是我國各玉米產(chǎn)區(qū)普遍發(fā)生的土傳性病害，近年來日趨嚴(yán)重。引起該病的絲核菌主要有3個種，即立枯絲核菌(R.solani)、玉蜀黍絲核菌(Rzeae)和禾谷絲核菌(R.cerealis)。目前，玉米紋枯病的防治主要采取農(nóng)業(yè)防治和化學(xué)防治為主，輔以生物防治，生物防治的藥劑有20%井岡霉素可濕性粉劑，其防效較穩(wěn)定。2.3.1、井佐素、環(huán)蘇酸酯井岡霉素是一株在井岡山地區(qū)發(fā)現(xiàn)的微生物菌株所產(chǎn)生的農(nóng)用抗生素。具有較強的內(nèi)吸作用，可在植株體內(nèi)傳導(dǎo)，達(dá)到較理想的防治效果。對哺乳動物毒性極低，對小白鼠的LD50為10000mg/kg以上。即使達(dá)到有效劑量的30倍對水稻也是安全的。井岡霉素在環(huán)境中易被分解，對有益生物及水生動物均無顯著毒性，是一個非常安全的生物農(nóng)藥。至今尚未發(fā)現(xiàn)病菌抗性品系。井岡霉素通常用于防治水稻、麥類紋枯病和稻曲病等。從上個世紀(jì)90年代開始用于防治玉米紋枯病和穗腐病。在不同生育期用藥的效果差異明顯，玉米大喇叭口期是施藥的關(guān)鍵期，采用藥土撒喇叭口內(nèi)防效較理想；其次為吐絲期，兩次施藥效果更佳。防效順序一般為拔節(jié)期、抽雄期各施一次藥>拔節(jié)期防治>抽雄期防治>吐絲期防治>蔫絲期防治。楊力(1999)認(rèn)為，防治的適期應(yīng)掌握在病害進(jìn)入盛發(fā)期前，受害葉鞘位較低(不超過第8葉鞘位)時進(jìn)行。黃炳球(1999)認(rèn)為，表面活性劑APSA-80能增強井岡霉素藥液在植株體表面濕展和粘著能力，使沉積于植株體表上的有效成份能保持較長時間，因而具有較長的持效期。井岡霉素防病機理：一是直接抑菌作用；二是通過激活植株體內(nèi)的防御系統(tǒng)而發(fā)揮作用。藥劑在植株上對稻紋枯病菌的控制效果明顯大于離體條件下的直接抑菌作用，意味著井岡霉素可能具有抑菌誘導(dǎo)抗性的雙重功能。在水稻上試驗表明，1μg/mL井岡霉素可以引起非噴藥部位水稻葉鞘中的防衛(wèi)反應(yīng)相關(guān)酶(過氧化物酶和苯丙氨酸解氨酶)活性的增加。50.0μg/mL井岡霉素(目前田間常用濃度)處理水稻后海藻糖酶的活性較對照組(清水處理)的酶活性明顯下降，但幾丁質(zhì)酶和β-1,3-葡聚糖酶較對照組(清水處理)明顯提高。這進(jìn)一步證明井岡霉素可以激發(fā)水稻植株體內(nèi)防衛(wèi)反應(yīng)的表達(dá)。2.3.2天麻依存蜜環(huán)菌的篩選對立枯絲核菌有生防作用的真菌有很多種，研究最多的是木霉屬(Trichoderma)和粘帚霉屬(Gliocladium)；其它的還有盾殼霉(Coniothyriumsporulosum)、粉紅單端孢(Trichotheciumroseum)、輪枝孢(Verticilliumchlamydosporium,V.biguttatum)、伏革菌(Corticiumsp．)、土曲霉(Aspergillusterreus)等。危害天麻依存蜜環(huán)菌的木霉菌(T.viridePesexGray)對玉米紋枯病菌(R.solaniAG-1-IA)有強烈的拮抗作用和重寄生作用。對其培養(yǎng)結(jié)果表明，木霉(T.viridePesexGray)對玉米紋枯病菌(R.solaniAG-1-IA)的菌絲生長有強烈的抑制作用，抑制率達(dá)到74%左右。經(jīng)制片鏡檢觀察，木霉(T.viridePesexGray)對玉米紋枯病菌具有重寄生作用，表現(xiàn)為菌絲纏繞、附著在寄主菌絲(索)上，并侵入菌絲(索)，少數(shù)(T.viridePesexGray)菌絲還貫穿寄主菌體細(xì)胞生長。郭潤芳等報道，木霉菌的生防作用是由于其產(chǎn)生的抗菌類物質(zhì)，有木霉素(trichodermin)、膠霉素(gliotoxin)、綠木霉素(viridin)、抗菌肽(peptideantibiotic)、trichobrachin、trichovirin等，這些代謝物能破壞立枯絲核菌菌絲細(xì)胞壁，使細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)外滲，原生質(zhì)凝聚，菌絲斷裂。Bailey和Lumsden的研究認(rèn)為，木霉菌的木聚糖酶或其它的激發(fā)子能夠誘導(dǎo)植物的抗病性，同時，還可以產(chǎn)生細(xì)胞壁降解酶抑制立枯絲核菌菌絲生長和孢子萌發(fā)。2.3.3芽孢桿菌對r.solani的活性Bacillussubtilis是近年來報道較多的R.solani的生防菌(Marten2000),Marten(2000)從植物根圍分離的B.subtilisB2g能抑制Pythiumultimum、Rhizoctoniasolani的生長。Sivakumar(2000)從玉米、木豆、鷹嘴豆、水稻的根圍分離出7株對R.solani有抑制活性的芽孢桿菌，其中，PF-1T和PF-6抑制水平最高。朱紅惠(1999)從玉米根部分離、純化和鑒定得到86個芽孢桿菌菌株，16株對玉米紋枯病菌有不同程度的抑制作用，其中M28具有明顯的防病增產(chǎn)作用。高增貴等(2003)從玉米植株內(nèi)分離出230株內(nèi)生細(xì)菌，20株表現(xiàn)出對R.solani有抑制作用，其中B20-006菌株不但對苗期玉米紋枯病的防效理想，而且成株期的防效也能達(dá)到40.6%。此外，研究較多的還有假單孢菌(Pseudomonasspp)、腸桿菌(Enterobacterspp．)、鏈霉菌(Streptomyces)、短桿菌(Brevibacterium)、色桿菌(Chromobacterium)、多囊菌(Polyangium)、諾卡氏菌(Nocardiasp．)、放線菌(Actinomyces)等。研究表明，生防細(xì)菌除可直接抑制病菌外，還能提高玉米幼苗過氧化氫酶活性、葉綠素含量和根系對P的吸收能力，從而提高幼苗的抗病能力。3水稻生物種衣劑生物型種衣劑是利用拮抗微生物的有效成份或拮抗菌本身通過發(fā)酵、劑型加工制成的種子包衣劑。美國曾用木霉菌、腸桿菌配成粘質(zhì)藥劑進(jìn)行棉花、玉米的種子處理，并應(yīng)用于大田生產(chǎn)，效果較好(谷登斌，李懷記等，2000)。目前，生物型種衣劑的研制在我國還不多見。較成功的例子是浙江省種子公司經(jīng)過14年的努力，研制開發(fā)的ZSB系列生物型種衣劑，已獲得國家專利。在其對多種作物進(jìn)行的防效試驗中發(fā)現(xiàn)，能顯著減輕水稻苗病、細(xì)條病、白葉枯病、玉米萎縮病、小麥赤霉病、油菜病毒病等；同時具有增產(chǎn)作用，水稻能增產(chǎn)4%～6%，玉米8%～10%，油菜5%～10%，西瓜10%以上，棉花、小麥、豆類增產(chǎn)幅度在4.5%～18%。一種名為BA的生物種衣劑是采用對作物具有較好肥效作用和可改善作物土壤環(huán)境的細(xì)菌、放線菌，經(jīng)液體培養(yǎng)后制成的種衣劑，能促進(jìn)植物對養(yǎng)分吸收，減少化肥使用量，改善土壤狀況，提高植物抗逆性，減輕病害發(fā)生，提高產(chǎn)量。另外，一種利用植物活性菌為主要成份制成的水稻生物種衣劑，是以木酢液為載體，采用