十堰市魔芋软腐病绿色防控技术

作者:未知

  摘要:综述国内外魔芋(Amorphophallus konjac)软腐病研究进展情况,针对十堰市魔芋产业发展中绿色防控魔芋软腐病的技术提出建议。
  关键词:魔芋(Amorphophallus konjac);软腐病;生长环境;绿色防控;十堰市
  中图分类号:S435.3         文献标识码:A
  文章编号:0439-8114(2019)10-0081-04
  DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.10.018           开放科学(资源服务)标识码(OSID):
  Abstract: The research progress of soft rot disease of Amorphophallus konjac was summarized, and suggestions on green prevention and control of soft rot disease of Amorphophallus konjac were put forward in the development of its industry in Shiyan city.
  Key words: Amorphophallus konjac; soft rot disease; growth environment; green prevention and control; Shiyan city
  十堰市位于中国西南秦巴山区,是国家南水北调中线工程丹江口核心水源区,同时也是国家级生态示范区和鄂西北国家重点生态功能保障区。十堰市属于北亚热带大陆性季风气候,冬季比同纬度其他地区略为温暖,光热资源较丰富,雨量适度。地势多以高山、二高山为主,森林覆盖率高,各方面的条件非常适宜魔芋(Amorphophallus konjac)产业的发展。近年来,随着魔芋功能性食品和工业用途被大力开发,十堰市将魔芋产业作为精准扶贫的亮点产业来发展和支持,形成了一定规模的魔芋生产基地,如十堰市房县于2018年9月获得“2016—2018年度全国魔芋产业重点基地县”称号。同时推动了魔芋深加工能力,如魔芋精粉、魔芋面条、魔芋粉条、魔芋胶、魔芋腐乳、魔芋休闲食品等。在该地魔芋品牌创建上取得了一定成效,创建了如武当魔芋、牛魔王、花仙子、治铮、神农芋、顺溪等主要品牌。
  随着魔芋产业的发展,魔芋种植面积逐年扩大,规模化及常年连作导致其细菌性病害发生越来越严重。其中魔芋软腐病普遍发生,该病害传播广、发病快、防治难,成为制约当地魔芋产业发展的关键性因素。魔芋软腐病病害发生导致魔芋一般减产20%~30%、严重时减产70%以上甚至绝收,因此其被称为魔芋“癌症”。
  1  魔芋及其细菌性软腐病
  魔芋,天南星科磨芋属多年生草本植物,又名蒟蒻、蒟芋、蒟头、磨芋等,主要分布在东南亚和非洲[1]。目前全球大量种植并形成产业化的主要是白魔芋和花魔芋。中国是魔芋原产地之一,主产区分布在云南、贵州、四川、陕西南部和湖北西部。魔芋喜温暖、忌高温,喜半阴、忌强光,喜温润、忌干旱,对土壤、肥料、自然植被等环境要求較高。魔芋球茎富含魔芋葡甘露聚糖(KGM,达60%以上),该成分具有很好的吸水性、凝胶性、黏结性以及低热可食的特性,被广泛应用于医药、食品、石油、化工、农业等行业。
  魔芋细菌性软腐病,是由胡萝卜软腐欧文氏菌胡萝卜亚种(Erwinia carotovora subsp. cantovora Ecc.)、菊欧文氏菌(Erwinia chrysanthemi,Ech.)、胡萝卜软腐欧文氏菌黑胫亚种(Erwinia carotovora subsp. atroseptica,Eca.)、果胶杆菌属(Pectobacterium)及肠杆菌(Enterobacter spp.)等细菌引起的一种系统性病害[2-4]。植株感病初期,感病部位为暗绿色小斑,后扩大、腐烂,叶脉叶柄出现水渍状条斑或叶柄基部腐烂;随后整株或半边发黄、萎蔫。地下球茎感病则会产生暗褐色水渍状斑,或向内扩展,腐烂。腐烂部位散发出恶臭,植株基部感病则软腐倒伏,叶片逐渐由绿变褐、干枯。
  2  国内外研究进展
  2.1  魔芋软腐病对魔芋植株土壤环境的影响
  2.1.1  对根际土壤特性的影响  魔芋植株感染软腐病菌后,根部土壤特性发生改变。感病植株较健康植株根部土壤中有更高浓度的可利用K、P、NH4-N、有机质,可能是由其腐烂部位扩散导致死亡植物的垃圾积累,以及微生物的分解增加而引起。已有研究表明软腐病的发生进一步降低土壤pH,且与魔芋软腐病发生的严重程度呈显著负相关,分析是由于土壤中微生物无氧分解导致有机酸的产生,从而降低土壤pH[5]。
  2.1.2  对根际可培养微生物的影响  土壤中丰富的微生物对植物的生长有非常重要的作用。一是土壤微生物分解有机质,产生生长激素及维生素类物质,释放养分供植物正常生长;二是部分微生物在一定程度上能够抑制病原菌,对病害产生拮抗作用;三是部分固氮菌能够与根系共生,提高植株固氮能力等。当然,土壤中也有部分微生物如病原微生物可引起植物病害从而不利于植物生长。
  魔芋植株感染软腐病后,根际土壤中微生物群体结构和种群数量均发生改变。有研究表明健康魔芋植株根部土壤中可培养微生物,芽孢杆菌和链霉菌的数量均高于感病植株。这可能与这些微生物对病原菌的拮抗作用有关,芽孢杆菌能够通过产生环脂、杆菌肽、酶类、氨基酸类、细菌素等抗菌物质抑制植物致病菌[6]。芽孢杆菌可能通过诱导植物系统性抗性,从而对系统性病毒、根结线虫,以及引起幼苗腐烂、青霉、晚疫病的微生物产生拮抗作用[7]。链霉菌则能够产生丰富的具有广泛生物活性的天然产物[8],且其产生的抗生素能够控制土传病害,在根际生态系统中发挥关键作用[9],该菌制剂已经运用于魔芋软腐病的防治[10-12]。   此外,健康魔芋植株根际可培养优势微生物放射型根瘤菌、苏云金芽孢杆菌、烟曲霉菌和纤维素链霉菌的数量也比较多。这些微生物均有益于提高作物产量以及预防植物病害。如放射型根瘤菌(一种非致病的农杆菌属菌株),接种到大麦和小麦上,能够固定N2,增加产量[13]。分离自健康丹参根部的放射型根瘤菌内生菌无细胞发酵液,能促进甜瓜种子胚根和胚芽的生长[14];苏云金芽孢杆菌是一种可产生杀虫孔毒素蛋白破坏中肠组织来杀死昆虫的致病菌[15],在预防植物病害例如魔芋软腐病、苗腐、水稻粒腐病中也有一定的作用[16]。但利用这些可培养微生物防控魔芋软腐病的作用机理还需要进一步深入研究。
  2.2  魔芋软腐病生物防治的研究
  2.2.1  植物提取物防治  许多植物的次级代谢产物具有很好的抑菌活性,利用其进行植物病虫害的防治具有很大的开发潜力。对魔芋软腐病菌有抑菌作用的植物提取物较多,张伟[17]提取各种中草药的有效成分,采用抑菌圈法和最低抑菌浓度法筛选鉴定对魔芋软腐病有抑菌效果的提取物,发现大蒜素对欧文氏菌的生长具有很好的抑制作用。部分植物的甲醇提取物对魔芋软腐病具有很好的抑菌活性,如连香树、山白树和牛鼻栓、铜钱细辛、裸芸香和小勾儿茶的甲醇提取物等[18,19]。
  2.2.2  生防微生物防治  生防菌大量繁殖及其产生的抗生素能够使魔芋根际微生物保持在正常状态,从而抑制土传病害的发生及扩展。目前针对魔芋软腐病生物防治研究较多的是芽孢杆菌和链霉菌,且生防菌剂已经运用于生产中。国内关于魔芋生物防治有益链霉菌研究较多的是密旋链霉菌。该菌剂不同时期施用对魔芋植株具有不同的作用,苗期灌根处理有利于出苗,展叶期进行灌根处理则能有效防治软腐病,且纯菌剂施用能够促进有机质积累[12,20]。且生防菌劑与有机肥配施或者与娄彻氏链霉菌、肉质链霉菌等复配混合菌剂施用,也具有协同增效的作用[21]。
  周丽洪等[22]采用传统的形态和生理生化等表型特征、Biolog微生物鉴定系统与16S rDNA序列分析相结合的方法鉴定防治魔芋软腐病的内生细菌,首次报道了寄主植物内生细菌枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌和成团泛生菌作为生防菌防治魔芋软腐病。解淀粉芽孢杆菌C3、抗生素溶杆菌06-4、13-1等对魔芋细菌性软腐病具有显著防效,田间生物防治效果达57.76%~79.16%,但定殖难度较高[23-25]。
  魔芋细菌性软腐病作为魔芋“癌症”,发病快、防治难。传统的物理化学防治能够起到一定的效果,但化学防治污染大、残留重,不适宜长期使用。生物防治中生防菌的稳定性及微生物的定殖能力常受环境的影响而失活,无法稳定发挥防效。此外,如何解决实验室筛选的生防菌剂投入大田防效下降的问题,以及生防微生物的投入对自然界本身微生物群落结构的影响,这都是需要综合考虑的问题。
  3  魔芋细菌性软腐病绿色防控技术
  魔芋大田种植中,提倡采取绿色防控技术,降低魔芋软腐病的发生及传播。一般采取科学贮藏,降低种芋带菌率;改变魔芋种植方式,减少魔芋病害发生;加强田间管理,创造良好生长条件。
  3.1  精选种芋、科学贮藏、浸种消毒,降低种芋带菌率
  魔芋软腐病病原菌常通过伤口侵染魔芋,因此,选取品质优良,无伤口的种芋,科学贮藏,避免碰伤、冻伤,次年种植前主要通过种芋消毒,生产上常采用农用链霉素浸种进行消毒处理,从而降低种芋带菌率。
  3.2  改变魔芋种植方式
  由于魔芋喜温暖、怕高温、喜阴凉、怕强光,适宜在遮阴、温暖、湿润的环境中生长。高温和强光照是引发病害的两个主要气象因子,因此软腐病易暴发在全年温度最高的8月。生产上建议将其与幼林树和经济作物间套作,一方面能够提高单位面积产值,另一方面也能够在一定程度上降低魔芋软腐病的发生。
  常采用魔芋与玉米轮作间种,该种植方式能够较好地控制软腐病。轮作通过换茬,改变土壤中的生物因子,使病原菌失去寄主而自然死亡,改变根际微生物群落结构,从而利用根际微生物种群拮抗作物使病原菌的种群数量相对减少,降低初侵染源数量。通过与玉米间作,增加田间物种多样性(地上部物种多样性和土壤微生物多样性),减轻病害发生。与单一种植魔芋相比,该种植方式下魔芋植株变高,生长繁茂,发病轻,叶绿素和葡甘露聚糖含量都较高。田间种植采用魔芋垄面覆盖栽植甘薯也能够较好地降低魔芋软腐病的发生[26]。
  3.3  加强田间管理,创造良好生长条件
  魔芋种植整个生育期内,需要加强田间管理,精耕细作,创造良好生长条件。需要注意以下几点。在偏酸性环境条件下,播种前适量撒施生石灰,调节土壤pH,营造中性或微酸性环境;适时播种,较高海拔易出现冻害的地区需采用春播方式;高垄栽培,开沟排渍,防止渍水;规范施肥,施用充分腐熟的农家肥,适当增施钙素可以加固魔芋植株细胞壁的结构;人工捕虫防病,减少虫害造成的伤口,同时进行农事操作时应避免造成人为伤口;及时收获。
  十堰市地处西南秦巴山区国家南水北调核心水源区,得天独厚的气候条件适宜魔芋的种植生长。采取绿色防控技术,降低农药使用及残留,减少农业面源污染,对于农业可持续发展、保障核心水源区水质安全具有重要意义。在大田生产中,可以结合十堰市地区种植特点,利用郧阳地区三大宝——玉米、甘薯、龙须草,以甘薯或者玉米与魔芋间作套种,能够较好地降低魔芋软腐病发生;采取生防菌剂,减少农药使用,避免农药残留;精细种植精细管理,避免伤种伤苗,减少病原菌入侵伤口;避免连片连作,降低病原菌积累基数。
  参考文献:
  [1] VASQES C A R,ROSSETTO S,HALMENSCHLAGER G,et al. Evaluation of the pharmacotherapeutic efficacy of Garcinia cambogia plus Amorphophallus konjac for the treatme of pbesity[J].Phytother Res,2008,22(9):1135-1140.   [2] 何  斐,段佳丽,罗宝芳,等.岚皋魔芋软腐病病原细菌生物多样性研究[J].西北农林科技大学学报(自然科学版),2013,41(7):91-98.
  [3] 叶晶龙.魔芋软腐病拮抗放线菌的分离、鉴定及其应用的初步研究[D].湖北宜昌:三峡大学,2012.
  [4] 王晓娥,张春辉,王国军,等.秦巴山区海拔700 m以下魔芋产区软腐病发生的主要影响因素研究[J].现代农业科技,2018(8):120-121.
  [5] HE F,ZHANG Z L,CUI M,et al. Soft rot disease alters soil characteristics and root-associated,culturable microbial community of Amorphophallus konjac[J].Journal of general plant pathology,2018,84(1):44-57.
  [6] ONGENA M,JACQUES P. Bacillus lipopeptides:Versatile weapons for plant disease biocontrol[J].Trends Microbiol,2008,16(3):115-125.
  [7] KLOEPPER J W,RYU C M, ZHANG S. Induced systemic resistance and promotion of plant growth by Bacillus spp[J].Phytopathology,2004,94(11):1259-1266.
  [8] BIBB M J. Understanding and manipulating antibiotic production in actinomycetes[J].Biochem Soc Trans,2013,41(6):1355-1364.
  [9] JAIN P K,JAIN P C. Isolation, characterization and antifungal activity of Streptomyces sampsonii GS 1322[J].Indian J Exp Biol,2007,45:203-206.
  [10] CUI M,LI J G,CHEN H R,et al. Experimental study of biocontrol agents and special organic fertilizer on disease resistance of Amorphophallus konjac soft rot and increasing yield[J].Shaanxi J Agr Sci,2014,60:28-37.
  [11] HE F,ZHANG Z L,CUI M,et al. Effect of biocontrol actinomycetes agents on microflora in the root-zone of Amorphophallus konjac K.Koch ex N.E.Br.[J].Chin J Appl Environ Biol,2015,21(2):221-227.
  [12] 張忠良,刘列平,何  斐.放线菌剂与腐殖酸钾对魔芋抗病促生效果研究[J].腐殖酸,2014(4):45-49.
  [13] MOUSSA L A,MOHY E A,BANNA E I M. Zea mays cultivar behavior as affected by Rhizobium radiobacter inoculation in salt-stressed environments[J].J Am Sci,2012,8(7):743-750.
  [14] DUAN J L,LI X J,GAO J M,et al. Isolation and identification of endophytic bacteria from root tissues of Salvia miltiorrhiza Bge. and determination of their bioactivities[J].Ann Microbiol,2013,63:1501-1512.
  [15] BRAVO A,LIKITVIVATANAVONG S,GILL S S,et al. Bacillus thuringiensis:A story of a successful bioinsecticide[J].Insect Biochem Mol Biol,2011,41(7):423-431.
  [16] ZHOU Y,CHOI Y L,SUN M,et al. Novel roles of Bacillus thuringiensis to control plant diseases[J].Appl Microbiol Biotechnol,2008,80(4):563-572.
  [17] 张  伟.魔芋软腐病发病机理及药物防治技术研究[D].武汉:华中科技大学,2009.
  [18] 余思策,李俊凯,刘显良,等.6种古老珍稀植物对3种蔬菜病原细菌的抑制活性[J].江苏农业科学,2018,46(6):95-96.
  [19] 魏敬怀,周  燚,余思策,等.26种植物甲醇提取物对3种植物病原细菌的抑制活性[J].江苏农业科学,2016,44(6):233-235.
  [20] 柳  林,王晓兵,薛泉宏.密旋链霉菌对魔芋抗病性及生长效应的研究[J].湖北农业科学,2015,54(13):3146-3149.
  [21] 崔  鸣,李建国,陈和润,等.生防菌和有机专用肥对魔芋软腐病的防控效果及增产效应试验研究[J].陕西农业科学,2014, 60(11):28-29,37.
  [22] 周丽洪,李  淼,姬广海,等.防治软腐病的魔芋内生细菌的筛选与鉴定[J].云南农业大学学报,2015,30(4):547-553.
  [23] 张丽辉,王永吉,廖  林,等.生防菌06-4对魔芋软腐病的防治及机理的初步研究[J].湖南农业大学学报(自然科学版),2011,37(3):286-289.
  [24] 吴亚鹏,姬广海,陈云兰,等.生防细菌13-1对魔芋软腐病的控制及机理研究[J].中国生物防治,2010,26(2):193-199.
  [25] 王永吉,张丽辉,魏兰芳,等.生防细菌C3的鉴定及对魔芋软腐病的防效研究[J].西南大学学报(自然科学版),2012,34(2):17-21.
  [26] 李仕东,盛德贤,粟廷书.不同覆盖物对魔芋软腐病影响的试验研究[J].湖北植保,2006(3):15-16.
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