一種控制蠶豆連作障礙的多樣性栽培方法
2023-09-20 02:10:00 3
專利名稱：一種控制蠶豆連作障礙的多樣性栽培方法
技術領域：
本發明涉及一種控制蠶豆連作障礙的多樣性生態栽培方法，具體地說是採用小麥與蠶豆間作來控制蠶豆連作障礙的方法。
背景技術：
蠶豆是世界上重要的豆科作物，因具糧食、蔬菜、飼料和綠肥兼用等特點，且適應性廣而具有較高的固氮量，在世界範圍內種植的國家超過70個，種植面積高達260萬公頃。中國的蠶豆種植面積和產量居世界首位，蠶豆種植面積達105萬公頃，佔世界種植面積的59%，總產佔世界蠶豆總產的61%。中國蠶豆種植情況和生產水平影響和決定世界的蠶豆
生產。 蠶豆是典型的忌連作作物，近年來隨著蠶豆生產的不斷發展，加之種植習慣和環境條件等原因，主產區的連作障礙現象非常普遍且日益嚴重，連作障礙已成為制約我國蠶豆生產的重要因素，其中枯萎病是蠶豆連作障礙的主要病害之一，該病在德國、埃及、日本、英國等均有報導，在我國主要蠶豆產區發病非常嚴重。蠶豆枯萎病在蠶豆整個生育期都有發生，造成根系腐爛、莖基部壞死直至植株萎蔫死亡，一般田塊枯死率30%，重病田塊發病率高達90%，是制約蠶豆生產的最嚴重病害。由於蠶豆枯萎病發生因素多，流行時間長，侵染過程複雜，近年來發生極為普遍，尤其在蠶豆連作情況下，病害發生更為嚴重，發病後很難控制。目前蠶豆枯萎病的防治方法主要有如選育抗病品種、化學防治和生物防治等，但這些方法都有其局限性，如抗枯萎病的蠶豆品種較少，化學防治農藥劑型單一，汙染環境、有害生物產生抗藥性及農藥殘留，生物防治效果不穩定性等，目前仍然沒有一種理想的方法能徹底解決蠶豆枯萎病的危害。利用植物化感作用而採用的間作模式，是以植物為藥源取代化學殺菌劑，去弊存利的植物保護措施，是抑制連作土傳病害的有效手段，可大幅度減少化學農藥的使用，減輕環境汙染，提高農產品品質，實現農業的可持續發展。發明人從基礎研究出發，在國家自然科學基金(31060277)和雲南省自然科學基金(2009⑶059)的資助下，發現採用小麥和蠶豆間作均能較好的控制連作土傳蠶豆枯萎病的發生和危害。
發明內容
針對蠶豆連作而導致枯萎病嚴重發生而目前生產中無有效防治措施的現狀，本發明提供一種控制蠶豆枯萎病的多樣性栽培方法，以達到有效控制蠶豆枯萎病的目的。為實現上述目的，本發明提供一種控制蠶豆連作障礙的多樣性栽培方法，將具有抑菌化感作用的非寄主作物小麥和寄主作物蠶豆間作，可充分發揮植物天然的化學調控機制對有害微生物進行控制，並藉以打破寄主作物根分泌物對病原菌的趨化誘導，從而減輕病害發生。控制蠶豆連作障礙的多樣性栽培方法如下播種時間10月上旬至中旬,但不能晚於10月15日，小麥與蠶S 同時播種。
種植模式與規格用小麥與蠶豆間作，按6行小麥和2行蠶豆的比例進行間作，小麥和蠶豆的種植方式和規格為小麥條播(播種量150kg hm_2)，行間距0. 2m，蠶豆點播，行距 0. 3m，株距 0. 15m。肥料管理小麥施肥量為氮肥施用量為225kg hm 2，磷肥用量為112. 5kg hm 2，鉀肥用量為112. 5kg hm_2。氮肥分底肥和追肥(各50% )兩次施用，磷肥和鉀肥全部作為基肥，一次性撒施到土表，然後用鋤頭將肥料混於土中。追肥氮於小麥分櫱拔節期兌水潑施，單間作小區中小麥和蠶豆施肥量一致。蠶豆施肥量氮肥施用量為112. 5kg hnT2,磷肥用量為112. 5kg hnT2,鉀肥用量 為112. 5kg hm_2。氮肥、磷肥和鉀肥全部作為基肥，一次性施入。至12月中旬以後進入蠶豆枯萎病始發期以後，於發病初期、盛期和末期進行了三次調查，計算發病率和病情指數，評價間作控制效果。蠶豆枯萎病分級方法田間發病程度分為5級「0級」:莖基部及根無病斑，表觀無症狀；「I級」:莖基部或根的局部(除主根外)稍顯病斑或稍變色；「2級」:莖基部或主側根有病斑，但不連片；「3級」 1/3-1/2的莖基部或根部出現病斑、變色或腐爛，側根明顯減少；「4級」:莖基部被病斑環繞或根系大部分變色腐爛；「5級」:植株枯萎死亡。發病率(％ )=(發病株數/調查株總數)X 100病情指數(％) =E (各級病株數X相應級值)/(最高級值X調查總株數)X 100本發明適用於大田蠶豆種植過程中枯萎病的控制。有益效果是採用小麥與蠶豆間作能改善蠶豆的生長，增加根際微生物(細菌、真菌和放線菌)的數量和微生物代謝功能多樣性，減少蠶豆根際病原菌的數量，減少蠶豆根系分泌物中有機酸和胺基酸的含量，減輕蠶豆枯萎病的發生危害，可以降低蠶豆枯萎病發病率9. 2-45. 5%,降低病情36. 2% -48. 6%。
圖I為小麥與間作對蠶豆枯萎病發病率(A)和病情指數(B)的控制效果；圖2為小麥與間作後蠶豆根際微生物區系變化情況；圖3為間作小麥後蠶豆根際土壤微生物的Biolog碳源平均顏色變化率；圖4為間作小麥後蠶豆根際微生物多樣性指數⑶和豐富度指數⑶的變化；圖5為間作小麥後蠶豆根際鐮刀菌數量的變化；圖6為間作小麥後蠶豆根系分泌物中有機酸含量的變化；圖7為間作小麥後蠶豆根系分泌物中胺基酸含量的變化；
具體實施例方式本發明將通過實例更加具體的說明小麥與蠶豆間作抑制蠶豆枯萎病發生的方法，但所述實例僅用於說明本發明而非限制本發明，對本發明方法或條件所作的修改，均屬於本發明的範圍。實施例I利用小麥與蠶豆間作，評價間作控制枯萎病發生危害的效果。實施地點雲南省曲靖市陸良縣中樞鎮李家村。選用當地的主栽品種，小麥與蠶豆同時播種。採用蠶豆單作和小麥與蠶豆間作兩種種植方式，小麥施氮量為施氮225kg *hm 2,磷肥施用量為112. 5kg *hm 2 (以P2O5計)，鉀肥施用量為112. 5kg ^hnT2 (以K2O計)，不施有機肥。氮肥施用分底肥和追肥(各50%)兩次施用，磷肥和鉀肥全部作為基肥，一次性施入。底肥氮、磷肥和鉀肥於播種前均勻撒施於小區表面，然後用鋤頭將肥料混於土中，追肥氮於小麥分櫱拔節期兌水潑施，單間作小區中小麥和蠶S 施肥量一致。蠶S 氮肥施用量為112. 5kg hm 2，磷肥施用量為112. 5kg hm 2 (以P2O5計)，鉀肥施用量為112.5kg*hm_2(以K2O計)，不施有機肥。蠶豆氮肥作為基肥一次性施入，不追肥；磷鉀肥用量和施用方法與小麥相同。 2005年10月13日同時播種小麥與蠶豆。小麥條播(播種量150kg hm—2)，行間距0. 2m，蠶豆點播，行距0. 3m，株距0. 15m。間作小區按6行小麥2行蠶豆的方式種植，日常管理按當地常規進行。間作控病效果參考圖1，蠶豆分枝期調查時，間作蠶豆枯萎病發病率和病情指數平均比單作降低45. 5%和46. 9%。蠶豆開花期，間作蠶豆枯萎病發病率和病情指數平均比單作降低20. 8%和48. 6%。蠶豆鼓莢期，間作平均使蠶豆枯萎發病率和病情指數降低9. 2%和36. 2%。在發病盛期對病情指數的降幅最大，三個發病時期平均，小麥/蠶豆間作降低蠶豆枯枯萎病發病率25.2%,降低病情指數43. 9%。實施例2採用小麥與蠶豆間作改變根際微生物區系(土壤細菌、真菌和放線菌數量)實施地點雲南省曲靖市陸良縣中樞鎮李家村。種植規格和施肥管理同實施例I。在實施例I試驗中，對應於每次蠶豆枯萎病的調查時期，採集相應的蠶豆根際土壤樣品，帶回實驗室置4°C冰箱內保存，一周內完成分析測定。測定時稱取10. Og 土壤，用90ml無菌水稀釋，振蕩20分鐘，此為KT1稀釋度的微生物溶液，然後再稀釋成不同濃度梯度的微生物懸濁液，細菌的接種濃度為10_6，真菌的接種濃度為10_4，放線菌的接種濃度為10_5，接種量為0. 2ml。細菌採用牛肉膏蛋白腖培養基培養牛肉膏3. 0g、蛋白腖10. 0g、NaCl
5.0g、瓊脂20g、水1000mL、pH7. 4 7. 6 ;真菌採用馬丁氏培養基培養KH2P04lg、MgS04 7H200. 5g、蛋白腖5g、葡萄糖10g、瓊脂15-20g、水lOOOmL，此培養液IOOOmL加I %孟加拉紅1%水溶液3. 3mL,臨用時每IOOmL培養基中加入I %鏈黴素液0. 3mL ;放線菌採用高氏一號培養基進行培養可溶性澱粉 20g、KNO3 lg、NaCl 0. 5g、K2HPO4 3H200. 5g、MgSO4 7H20 0. 5g、FeSO4 7H20 0. 01g、瓊脂20g、水1000mL、pH7. 4 7. 6。2-7天後開始觀察平板中菌落長勢，數出菌落數目並記錄。間作改變蠶豆根際微生物數量的效果參考圖2，A、B、C圖，小麥與蠶豆間作後使細菌數量增加18. 9-65. 5%，真菌數量增加24. 9-176. 3%，放線菌數量增加45. 0-112. 3%。微生物數量的變化與枯萎病的病情變化一致，在發病前期和盛期微生物數量的增殖最大。實施例3採用小麥與蠶豆間作根際微生物代謝功能多樣性變化。實施地點雲南農業大學溫室。設蠶豆單作和小麥與蠶豆間作兩種種植方式，小麥、蠶豆種子在播種前用10%H2O2消毒10分鐘，點播。於2006年10月15日同時播種小麥與蠶豆。盆栽試驗所用盆缽規格為380 X 260cm，每盆裝土 10Kg，間作處理其盆缽的1/2用於種蠶豆，1/2用於種小麥。單作蠶豆每盆種8粒，單作小麥每盆種28粒。間作小麥每盆播種14粒，間作蠶豆每盆種4粒；間作模式按6行小麥2行蠶豆的方式種植。氮肥用量為150mg/Kg土,磷鉀肥用量相同(P2O5 100mg/kg ；K20 100mg/kg)。氮肥 的1/2作為基肥，1/2於拔節初期追施。磷肥和鉀肥均作為基肥，一次性施入。所用氮肥為尿素(N 46. 4% )，磷肥為普通過磷酸鈣(P2O5 16% )，鉀肥為硫酸鉀(K2O 52% )0整個生育期按常規管理，不使用殺蟲劑、殺菌劑和除草劑，並定期調換盆的位置。於蠶豆開花期採集單作和間作蠶豆根際土壤測定根際微生物代謝功能多樣性。微生物代謝多樣性採用Biolog方法進行分析，即將Biolog ECO平板從冰箱內取出，預熱到25 °C。稱取10. Og 土壤加90mL無菌的0. 85 %的NaCl溶液中，在搖床上振蕩30min，然後將土壤樣品稀釋至10_3，用8道加樣槍吸取150uL稀釋液至ECO板的微孔中，然後將接種好的板放置在25°C的恆溫培養箱中暗室培養，每隔12h在Biolog Emax 自動讀盤機上用 Biolog Reader4. 2 軟體(Biolog, Hayward, CA, USA)讀取 590nm 波長的光密度值，培養時間為168h。以每孔平均吸光度(AWCD)作為整體活性的有效指數。採用72h時的光密度測定值來計算土壤微生物功能多樣性指數。平均光密度(AWCD)的計算如公式AffCD = E (C-R) /n其中C為每一個微孔的光密度值，R為ECO板空白微孔的光密度值，n為ECO板上碳源的種類，n = 31。微生物多樣性指數(H)採用Shannon-Wiener指數法計算，H的計算如公式H=E (PiX IogPi)式中，Pi= (C-R) / E (C-R)間作改變蠶豆根際微生物活性和多樣性效果參考圖3，4-1，4_2圖，蠶豆與小麥間作後蠶豆根際微生物對碳源的利用能力(AffCD)提高，根際微生物多樣性指數⑶和豐富度指數⑶均比單作提高。實施例4採用小麥與蠶豆間作後減少了蠶豆根際土壤中病原菌-鐮刀菌的數量。實施地點雲南省安寧市祿滕鎮上村。種植規格和施肥管理同實施例I。於蠶豆枯萎病發病初期⑴、中期(ii)、盛期(iii)和末期(iv)分別採集蠶豆根際土，測定根際土壤中鐮刀菌的數量。測定方法採用稀釋平板法進行，所用培養基為尖抱鐮刀菌的選擇性培養基(Komada H)具體配方為KH2PO4 I. Og, KCl 0. 5g,MgSO4. 7H20 0. 5g Fe-Na-EDTA 0. Olg L-天門冬氨酸2. Og,D —半乳糖20. Og,蒸懼水1000mL(121°C滅菌、20min)。滅菌後加入物質:二硝基苯(75% WP) I. 0g，牛膽汁0. 5g，Na2B4O7. IOH2O I. 0g、硫酸鏈黴素0. 3g(培養基用10%磷酸調節pH至3. 8±0. 2)。間作減少蠶豆根際鐮刀菌數量的效果參考圖5，蠶豆與小麥間作後蠶豆根際鐮刀菌數量四個發病時期平均降低40. 0%，其中發病初期降低57. 9%、中期降低53. 8%、盛期降低33. I %、末期降低15. 4%。實施例5採用小麥與蠶豆間作後根系分泌物的含量的變化。實施地點中國農業大學植物營養系溫室。試驗設蠶豆單作和小麥與蠶豆間作2個處理，4次重複。 施肥量和施肥方式同實例3。挑選大小、飽滿度一致,種皮完整的種子，用10%的H2O2浸泡30min,用去離子水清洗乾淨，再用飽和CaSO4浸泡12h至種子發脹飽滿，點播。種植模式與管理同實例3。根系分泌物收集與測定方法把蠶豆植株輕輕抖動後，在0. 2mM CaCl2的收集液裡涮把根上的土涮在容器中即可(時間要統一，控制在30秒)，取上清液20mL收集液於50mL離心管，立即向收集的營養液中加入濃度為0. IgL4的微生物抑制劑和6滴濃H3PO4，樣品立即放入冰盒內並立即拿到_20°C冰箱冷凍，將容器中的根際土風乾稱重。濃縮前將根系分泌物過0.25 pm濾膜，於真空乾燥器中凍幹，測定之前將樣品稀釋到1ml。低分子量有機酸組分及含量分析使用高效液相色譜測定，條件是250_X4. 6mmC18 反相柱(Altima C-185)，流動相為 25mmol/L KH2PO4 (PH 2. 25)，流速為lmL/min，溫度為31 °C，測定波長為214nm，進樣量為20y L。採用胺基酸分析儀測定胺基酸含量。間作改變蠶豆根系分泌物中胺基酸效果參考圖6，在測定的六種有機酸中，總體上蠶豆與小麥間作後蠶豆根系分泌物中有機酸含量降低，間作平均比單作降低82.6%。與單作相比，酒石酸、蘋果酸、檸檬酸和延胡索酸分別比單作降低75. 4%,80. 9%,93. 0%和81. 0%。而琥珀酸和順烏頭酸在單作種沒有檢測到，而在間作蠶豆根際檢測到這兩種酸，但含量均較低。間作改變蠶豆根系分泌物中胺基酸效果參考圖7，與小麥間作後蠶豆根系分泌物中胺基酸含量總體均降低，其中蘇氨酸在間作蠶豆根系分泌物中未檢測到，間作平均比單作降低胺基酸總量69. 5%。與單作相t匕，天門冬氨酸、絲氨酸、穀氨酸、甘氨酸、丙氨酸、胱氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸、組氨酸、精氨酸、脯氨酸比單作降低52. 1%,74.8%,67.9%,70. 2%,75. 7%,94. 5%,81. 5%,84. 9%,75. 2%,79. 2%,89. 8%,92. 5%,87. 9%,64. 9%,
2.2%和 26. 9%0間作效果採用小麥與蠶豆間作顯著降低了蠶豆枯萎病的發生，緩解了蠶豆連作障礙。小麥/蠶豆間作降低蠶豆枯萎病發病率25. 2 %，降低病情指數43. 9 %。間作增加蠶豆根際細菌數量18. 9-65. 5 %，增加真菌數量24. 9-176. 3 %，放線菌數量增加45.0-112.3%。微生物多樣性指數增加18. 7%，豐富度指數增加6.4%，鐮刀菌數量降低40% ;蠶豆根系分泌物中有機酸降低82. 6%、胺基酸含量降低69. 5%。 應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬於本發明所附權利要求的保護範圍。
權利要求
1.一種控制蠶豆連作障礙的多樣性栽培方法，其特徵在於，播種時間10月上旬至中旬，但不能晚於10月15日，小麥與蠶豆同時播種； 種植模式與規格用小麥與蠶豆間作，按6行小麥和2行蠶豆的比例進行間作，小麥和蠶豆的種植方式和規格為小麥條播，播種量150kg. hm_2，行間距0. 2m ;蠶豆點播，行距0. 3m,株距0. 15m ； 肥料管理 小麥施肥量為氮肥施用量為225kg hm_2，磷肥用量為112. 5kg hm_2，鉀肥用量為.112. 5kg hm_2，氮肥分底肥和追肥兩次施用，每次各50% ;磷肥和鉀肥全部作為基肥，一次性撒施到土表，然後用鋤頭將肥料混於土中；追肥氮肥於小麥分櫱拔節期兌水潑施； 蠶豆施肥量氮肥施用量為112. 5kg hm_2,磷肥用量為112. 5kg hm_2,鉀肥用量為.112. 5kg hm_2 ;氮肥、磷肥和鉀肥全部作為基肥，一次性施入。
全文摘要
本發明公開了一種控制蠶豆連作障礙的多樣性栽培方法，播種時間10月上旬至中旬，但不能晚於10月15日，小麥與蠶豆同時播種；用小麥與蠶豆間作，按6行小麥和2行蠶豆的比例進行間作，小麥和蠶豆的種植方式和規格為小麥條播，播種量150kg.hm-2，行間距0.2m；蠶豆點播，行距0.3m，株距0.15m。採用小麥與蠶豆間作能改善蠶豆的生長，增加根際微生物(細菌、真菌和放線菌)的數量和微生物代謝功能多樣性，減少蠶豆根際病原菌的數量，減少蠶豆根系分泌物中有機酸和胺基酸的含量，減輕蠶豆枯萎病的發生危害，可以降低蠶豆枯萎病發病率9.2-45.5％，降低病情36.2％-48.6％。
文檔編號A01G1/00GK102726200SQ201210249758
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月19日 優先權日2012年7月19日
發明者楊智仙, 湯利, 肖靖秀, 胡國彬, 董坤, 董豔, 趙平, 鄭毅 申請人:雲南農業大學