炭基生物有机肥对辣椒疫病防控•植株生长及土壤微生物的影响

摘要 以生物炭和有机肥为主料，氨基酸和黄腐酸钾为辅料，生防木霉菌和芽孢杆菌为核心，制备炭基生物有机肥，并在盆栽试验和田间试验条件下研究其防控辣椒疫病的效果。盆栽试验结果显示，不含有效菌的炭基有机肥与炭基生物有机肥均可显著降低根际辣椒疫霉数量和有效防控辣椒疫病以及促进植株生长。但炭基生物有机肥处理抑制辣椒疫霉效果显著强于炭基有机肥，且防效是炭基有机肥的1.38倍。土壤微生物性状方面，两者均可增加木霉菌、芽孢杆菌和放线菌3种抑病性功能菌，其中炭基生物有机肥为显著增加。另外，两者也均显著增加土壤微生物活性和多样性，炭基生物有机肥效果强于炭基有机肥。田间试验结果显示，炭基生物有机肥对清江浦区红椒和东海县青椒疫病防效分别为46.9%和62.5%，对产量有一定的增产作用，分别增产2.15和1.40 t/hm2。因此，炭基生物有机肥可有效防控辣椒疫病和促进辣椒植株生长，这可能与其直接抑制病原菌、增殖抑病微生物和提高微生物活性与多样性相关。炭基生物有机肥中的有机物料与菌株都有助于防控病害和改善土壤微生物性状。

关键词 辣椒疫病；炭基生物有机肥；产量；土壤微生物学性状

中图分类号 S 626；S 436.418;S 144  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2022）20-0144-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.20.037

Effects of Biochar-based Bioorganic Fertilizer on Control of Phytophthora Blight and Plant Growth of Pepper and Soil Microorganisms

XU Chuan-yin1，WANG Guang-fei2， LU Qi-tong1 et al

（1. Donghai Agro-Technology Extension Center， Lianyungang， Jiangsu 222300;2. Institute of Agricultural Sciences and Environments， Jiangsu Academy of Agricultural Sciences / Key Laboratory of Saline-Alkali Soil Improvement and Utilization （Coastal Saline-Alkali Lands）， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Nanjing， Jiangsu 210014）

Abstract Biochar-based bioorganic fertilizer was prepared with biochar and organic fertilizer as main materials， amino acids and potassium fulvic acid as auxiliary materials， biocontrol Trichoderma and Bacillus as the core. The effect on controlling pepper blight was studied under the conditions of pot experiment and field experiment. Pot experiment showed that both biochar-based organic fertilizer （BCOF） and biochar-based bioorganic fertilizer （BCBOF） could significantly reduce the number of Phytophthora capsici in the rhizosphere， reduce the incidence of pepper blight and promote plant growth. The inhibition effect of BCBOF on Phytophthora capsici was significantly stronger than that of BCOF， and the control effect of BCBOF was 1.38 times that of BCOF. In terms of soil microbial properties， both could increase the number of Trichoderma， Bacillus and Actinomycetes， and the effect of BCBOF was more significant. In addition， both could significantly increase soil microbial activity and diversity， and the effect of BCBOF was more significant. Field experiment showed that the control effects of BCBOF on red pepper in Qingjiang and green pepper in Donghai were 46.9% and 62.5% respectively. Both had a certain effect of increasing the yield， with an increase of 2.15 and 1.41 t/hm2 respectively. Therefore， BCBOF could effectively control pepper blight and promote pepper plant growth， which may be related to its direct inhibition of pathogens， proliferation of disease-suppressing microorganisms， and improvement of microbial activity and diversity. Organic materials and microbial strains in BCBOF could help control diseases and improve soil microbial properties.

Key words Phytophthora blight of pepper;Biochar-based bioorganic fertilizer;Yield;Soil microbial properties

土传病害在设施蔬菜生产较为常见，传染性强，发病严重时对设施蔬菜生产造成毁灭性伤害。施用生物有机肥是常见的一种绿色防控方法，通过调节土壤微生态系统环境和提高土壤生物肥力来防控病害［1］。但在实际生产中，应用生物有机肥防控土传病害防效不稳定，还需进行多元强化防病效果。

生物炭比表面积大，孔隙性极好，适合外源有益微生物定殖和提高土壤微生物丰度［2-3］，也可诱导植株系统抗性［4］。研究表明，生物炭可通过富集木霉、黑曲霉、芽孢杆菌、链霉菌、假单孢菌等抑病性微生物以及提高土壤微生物活性和多样性进而有效防控土传病害［5］。研究显示生物炭和有机肥进行复配与单施相比可明显优化土壤微生物多样性和减少病原菌数量［6-7］。笔者所在团队近年研究初步显示生物有机肥与生物炭在防病方面具有协同效果，推测多元化的炭基生物有机肥在防控土传病害方面能获得更好防效。

氨基酸和黄腐酸钾是农业市场上易获得的肥料属性有机物，研究显示氨基酸和黄腐酸钾可提高作物抗病性、果类蔬菜生长和增加产量［8-11］。笔者所在实验室芽孢杆菌菌株BS211和木霉菌菌株TV41是对土传病害防控效果较好的生防菌［12-13］，也有多项报道木霉和芽孢杆菌可抑制辣椒疫病［14-15］。笔者预估以生物炭和有机肥为主料，以氨基酸和黄腐酸钾为辅料，以生防菌BS211和TV41为核心，复配为多元炭基生物有机肥可有效防控土传病害。

苏北设施辣椒产量高，辣椒疫病较为普遍。笔者以辣椒疫病为试验对象，研究炭基生物有机肥盆栽防病效果，再进行田间试验验证其应用效果。根据辣椒疫病发生率、病原菌数量来判定其病害防控效果，根据土壤微生物性状和植株生长参数来判定炭基生物有机肥改善土壤微生态和促进植株生长效果。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试土壤采自江苏连云港市东海县桃林镇辣椒大棚耕层土，基本性状：pH 7.04，电导率517 μS/cm，有机质26.7 g/kg，速效氮182.4 mg/kg，有效磷154.3 mg/kg，速效钾215.6 mg/kg。

芽孢杆菌菌剂为笔者所在团队具备防病功能的解淀粉芽孢杆菌BS211经麸皮固体发酵后风干粉碎后的菌剂。供试木霉菌剂为笔者所在团队具备防病促生功能的木霉菌TV41经麸皮固体发酵后风干粉碎后的菌剂。

供试肥料有15-15-15复合肥、稻壳生物炭、猪粪稻秸有机肥、未腐熟羊粪、黄腐酸钾、氨基酸液。炭基有机肥由30%生物炭、15%氨基酸粉、10%黄腐酸钾和45%猪粪稻草有机肥按质量比混合，炭基生物有机肥为在炭基有机肥的基础上添加芽孢杆菌菌剂和木霉菌剂至BS211和TV41终浓度均为2×107 CFU/g。基本性状见表1。氨基酸液含经动物源酶解制备并加碱中和的氨基酸和多肽，干物质含量40%以上，干基游离氨基酸与多肽总量90%以上，干基全氮含量16%以上。黄腐酸钾全钾含量12%以上，全氮含量3%以上。

供试辣椒疫霉分离于设施辣椒产区疫病病株。供试青椒品种为苏椒5号，红椒品种为大富豪。

1.2 盆栽试验

1.2.1 试验设计。

将供试土壤添加辣椒疫霉游动孢子至1 g土500个游动孢子，再设置3个处理，分别为①CK，添加0.039% 15-15-15复合肥；②BCOF，添加0.75%炭基有机肥；③BCBOF，添加0.75%炭基生物有机肥。肥料按质量比加入土壤后混合均匀。3个处理全氮投入一致，其中炭基有机肥和炭基生物有机肥按氮释放率40%计算。每个处理装45盆600 g加病原菌土壤，每盆栽植1棵六叶期苏椒5号苗后培养于25～32 ℃温室中，每个处理3次重复。栽植35 d后统计各处理发病率和植株鲜重。

1.2.2 测定项目与方法。

取根际土测定土壤微生物数量和碳源利用状况［5］。以鲜土采用梯度稀释法测定木霉菌、芽孢杆菌和放线菌数量，分别采用马丁氏培养基、V8培养基和高氏一号培养基。将鲜土提取土壤DNA后，利用定量PCR测定辣椒疫霉数量。

土壤微生物碳源利用能力采用Biolog-Eco生态测试板测定。孔平均颜色变化率（average well color development，AWCD）=（Ci-R）/31；Shannon物种多样性指数（H）=-Pi×lnPi；Simpson优势度指数（D）=1-Pi2。

1.3 田间试验

在连云港市东海县设施辣椒大棚和淮安清江浦区设施红椒大棚进行田间试验，2个大棚近茬均有辣椒疫病发生。设置3个处理，分别为①SM，7 500 kg/hm2未腐熟羊粪施用于土壤；②OF，6 765 kg/hm2猪粪稻秸有机肥施用于土壤；③BCBOF，4 680 kg/hm2炭基生物有机肥施用于土壤。3个处理有机类肥全氮投入量一致。基肥化肥和追肥化肥投入一致，基肥化肥投入氮磷钾均为112.5 kg/hm2，追肥化肥投入氮147.4 kg/hm2、磷101.9 kg/hm2和钾157.8 kg/hm2。每个处理3个重复小区，每个小区30 m2。红椒种植密度为5.70万棵/hm2，青椒种植密度为5.25万棵/hm2。收货时，统计各处理小区发病率和总产量。

2 结果与分析

2.1 炭基生物有机肥盆栽应用效果

2.1.1 对辣椒植株的影响。

由图1可知，盆栽试验条件下BCOF和BCBOF均对辣椒疫病发生率和植株生长有影响。

CK、BCOF和BCBOF的发病率分别为85.2%、50.4%和37.0%，且BCOF和BCBOF发病率显著低于CK。BCOF和BCBOF的防效分别为40.9%和56.5%，两者防效无显著差异。CK、BCOF和BCBOF的平均植株鲜重分别为16.5、18.5和18.3 g。BCOF和BCBOF植株鲜重比CK分别提高12.1%和10.9%，但均与CK无显著差异。因此，炭基有机肥和炭基生物有机肥均能显著抑制辣椒疫病，炭基生物有机肥效果更佳。但炭基生物有机肥并没有在促生方面优于炭基有机肥。