枯草芽孢杆菌对马铃薯的促生防病效应

摘    要：以中原二作区主栽品种中薯5号为材料，比较5种不同药剂处理对马铃薯种薯萌发、生长、叶绿素含量、产量和疮痂病防治效果的影响，进一步明确枯草芽孢杆菌对马铃薯促生防病的潜力。枯草芽孢杆菌可湿性粉剂处理可以促进种薯萌发，在发芽势、萌芽质量、芽长等营养参数方面均优于其他处理；在收获期，株高、茎粗、叶片数、叶面积分别比对照增加了8.81%、18.45%、19.72%、12.07%，优于其他药剂处理；此外，叶片中叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量比对照分别显著提高11.76%、65.90%、77.71%；马铃薯产量较对照CK增产14.51%，防治效果达到49.35%，显著优于其他药剂处理对马铃薯疮痂病的防治效果。基于PCA主成分分析结果显示，植株主茎数、叶绿素含量、萌芽鲜质量、活力指数及收获期的株高、茎粗、叶面积与产量之间呈正相关；防效越好，产量越高；疮痂病的防效与收获期株高、茎粗、叶面积之间无相关性；病薯率、病情指数与防效、产量之间呈负相关；生物防治效果优于化学防治。以上结果表明，枯草芽孢杆菌生物制剂能更好地促进马铃薯生长，增加产量，抑制马铃薯疮痂病发生，具有生产实践价值。

关键词：马铃薯；枯草芽孢杆菌；促生；防病

中图分类号：S532 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2023）10-121-08

Effects of Bacillus subtilis on growth promotion and disease control of potato

HU Jinxue， FAN Jianying， XIANG Congchao， JIA Mingfei， FENG Zhiming， LI Dongyu， ZHANG Shuqing

（Shijiazhuang Academy of Agricultural and Forestry Science， Shijiazhuang 050021， Hebei， China）

Abstract： Zhongshu No. 5， the main cultivar in the second cropping area of central plains， was used as material. The effects of five medicinal treatments on the sprouting of seed potato， plant growth， chlorophyll content， yield and the control effect of scab disease were compared to further clarify the potential of Bacillus subtilis on potato bio-promoting disease prevention. The results showed that B.subtilis can promote seed potato germination， which is superior to the other treatments in terms of germination potential， bud weight and bud length. Meanwhile， the plant height， stem thick， number of blades and leaf area increased by 8.81%， 18.45%， 19.72% and 12.07%， respectively， compared with CK， which was significantly better than other medicinal treatments on bio-promoting. In addition， the total chlorophyll a， chlorophyll b and chlorophyll were also significantly increased by 11.76%， 65.90% and 77.71%， respectively， than the other treatments. Compared with CK， the production was increased by 14.51% ， and the prevent reached 49.35%， which was significantly better than the other medicinal treatments. Based on PCA principal component analysis， main stems number， chlorophyll content， bud fresh weight， vitality index， plant height， stem diameter， leaf area at harvest stage were positively correlated with yield. There was no relationship between the control effect of scab and plant height， stem diameter and leaf area at harvest time. There is a negative correlation between diseased potato rate， disease index to prevent and the yield. Biological control is more effective than chemical control. These results indicated that B. subtilis could better promote potato growth， increase yield and inhibit potato scab.

Key words： Potato; Bacillus subtilis; Growth promotion; Disease prevention

马铃薯是世界第三大重要的粮食作物，仅次于水稻和小麦，全球超过10亿人口食用马铃薯[1]。中国是世界上最大的马铃薯生产国。2021年马铃薯总产量1 830.9万t，播种面积460.6万hm2，单产达到3.98 t·hm-2[2]。随着我国马铃薯种植面积和产量的不断增加，生产中马铃薯病害问题也日益突出。而马铃薯作为无性繁殖作物，每年都受到各种致病菌感染，严重威胁马铃薯的健康生产。其中，马铃薯疮痂病是由革兰氏阳性链霉菌引起的一种重要的土传病害，被视为全球第四大病害[3]。其通过分泌链霉菌素损伤表皮组织，在块茎表面出现坏死病变或者结痂状，降低马铃薯的品质和经济价值。在马铃薯规模化生产过程中，受高温干旱、管理不当等不利条件影响，疮痂病的发生也日益严重，疮痂病发病率在60%以上，产量损失在20%以上，经济损失严重[4]。马铃薯疮痂病广泛分布于德国[5]、加拿大[6-7]、英国[8]、中国等国家的主要马铃薯种植区[9]。张建平等[10]研究发现，内蒙古种薯生产单位马铃薯疮痂病发生率达83%，部分地区病薯率高达100%；李青青等[11]研究发现，在甘肃省农业科学院马铃薯脱毒中心网棚内马铃薯疮痂病发病率在90%以上；张涵辉等[12]调查的结果显示，义乌市马铃薯疮痂病发病率在50%以上。疮痂病的发生因年份、地点和马铃薯品种而变化[13]，是世界马铃薯种植面临的重大生产问题。

马铃薯疮痂病病原菌通过产生毒素进入薯块，致病链霉菌毒素复杂多样，并且不同地区的优势种也不尽相同，使得马铃薯疮痂病的有效防治具有挑战性。传统的防治方法包括作物轮作、灌溉、对低pH值的土壤进行改良、使用无病害块茎和抗病马铃薯品种等[14]，对防治马铃薯疮痂病有一定的效果，但是效果不明显。利用枯草芽孢杆菌对马铃薯疮痂病进行生物防治是一个新兴领域。芽孢杆菌是土壤中分离出的一种革兰氏阳性、非致病性的细菌，已被用作研究次生代谢物的产生、产孢、生物膜发育的模式生物[15]。芽孢杆菌通过增加土壤中的矿物质、提高氮和磷的利用率[16]及合成植物激素[17-18]促进植物生长，还可以通过生产抗生素、捕食和寄生、铁离子竞争、营养和生态位竞争以及诱导植物抗性来保护马铃薯免受土传细菌的危害[19]。芽孢杆菌除了较强的定殖能力外，还可以分泌抗菌代谢物，为替代合成杀菌剂提供了巨大的前景[20-22]。潘子旺等[23]的研究结果表明，枯草芽孢杆菌制剂可提高不同马铃薯品种的产量，防控疮痂病的发生；徐雪亮等[24]利用5种生物药剂在旱地和水旱轮作地块研究马铃薯疮痂病的防治效果，发现枯草芽孢杆菌在旱地的防治效果最好，因为旱地湿度及降雨量小，限制了马铃薯疮痂病的发展，利于药效发挥；邢嘉韵等[25]研究发现，枯草芽孢杆菌通过产生细胞分裂素促进马铃薯根系生长，从而提高马铃薯吸收水分的能力，提高块茎产量。尽管在体外研究中枯草芽孢杆菌具有较大的潜力和高效性，但生物防治剂的缺点是在生产条件下性能不一致和不可预测，可能是土壤中不断变化的生物和非生物条件影响生物防治剂的适应性和性能[26-27]。因此关于枯草芽孢杆菌在大田中对马铃薯的促生作用及疮痂病防治方面的研究较少。

笔者通过比较不同药剂处理对马铃薯的促生防病效果，探究枯草芽孢杆菌促进马铃薯生长的综合潜力及对马铃薯疮痂病的防治效果，为进一步研究枯草芽孢杆菌对马铃薯疮痂病的防治效果提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料

供试马铃薯品种为早熟品种中薯5号一级种薯，由秦皇岛市昌黎县嘉诚实业集团提供。

供试药剂：100亿·g-1枯草芽孢杆菌可湿性粉剂，由德强生物股份有限公司生产；100万孢子·g-1寡雄霉素可湿性粉剂，由捷克生物制剂股份有限公司生产；2.5%咯菌腈悬浮种衣剂，由浙江博仕达作物有限公司生产；40%噻唑锌悬浮剂，由浙江新农化工股份有限公司生产；20%噻菌酮悬浮剂，由浙江龙湾化工有限公司生产。试验用药剂相关信息见表1。

1.2 设计

试验地点在秦皇岛市昌黎县新集镇河北省薯类创新团队试验示范田。采用随机区组排列。

萌芽试验：将种薯进行切块处理，每个薯块（3 cm × 3 cm）含有1～2个健康芽眼，试验药剂设5个处理，1个对照（表1），将薯块浸泡在不同处理中30 min。然后将薯块晾干，放置在育苗穴盘中，置于温室，每个处理20个薯块，3次重复，共360个薯块。在处理后8 d时调查发芽势，25 d时调查发芽率，30 d时测芽长、芽鲜质量和干质量，计算活力指数。

田间试验设置处理与萌芽试验相同。根据表1试验药剂使用方法处理马铃薯薯块，于2022年3月15日播种。其中A1和A2处理采用沟施方法，每667 m2施用50～60 g。A3～A5处理进行拌种。试验设置3垄，行长10 m、行距70 cm、株距22 cm，小区面积21 m2，每个处理3次重复。马铃薯苗期取样时采用5点取样法，随机选取10株，测定株高、茎粗、叶片数和叶面积，块茎膨大期和成熟期取样法同苗期。在马铃薯生长至5～6片复叶完全展开时测定叶绿素含量。2022年6月7日收获，调查马铃薯产量、发病情况及防治效果。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 发芽势及发芽率 发芽势/%=8 d（N1/N）×100。发芽率/%=25 d（N2/N）×100。活力指数=发芽率×芽干质量（g）。N1/N2：指定天数发芽的薯块数量，N：总薯块数量。

1.3.2 农艺性状 叶面积参照赵春燕等[28]的方法，采用直尺测株高、游标卡尺测茎粗。

1.3.3 叶绿素含量 叶绿素含量参照景岚等[29]的方法测定计算。

1.3.4 产量 产量测定方法同植株生长测定方法相同，3次重复，测定主茎数、计算667 m2产量及商品薯率。