专利名称：一种控制蚕豆连作障碍的多样性栽培方法
技术领域：
本发明涉及一种控制蚕豆连作障碍的多样性生态栽培方法，具体地说是采用小麦与蚕豆间作来控制蚕豆连作障碍的方法。
背景技术：
蚕豆是世界上重要的豆科作物，因具粮食、蔬菜、饲料和绿肥兼用等特点，且适应性广而具有较高的固氮量，在世界范围内种植的国家超过70个，种植面积高达260万公顷。中国的蚕豆种植面积和产量居世界首位，蚕豆种植面积达105万公顷，占世界种植面积的59%，总产占世界蚕豆总产的61%。中国蚕豆种植情况和生产水平影响和决定世界的蚕豆
生产。 蚕豆是典型的忌连作作物，近年来随着蚕豆生产的不断发展，加之种植习惯和环境条件等原因，主产区的连作障碍现象非常普遍且日益严重，连作障碍已成为制约我国蚕豆生产的重要因素，其中枯萎病是蚕豆连作障碍的主要病害之一，该病在德国、埃及、日本、英国等均有报道，在我国主要蚕豆产区发病非常严重。蚕豆枯萎病在蚕豆整个生育期都有发生，造成根系腐烂、茎基部坏死直至植株萎蔫死亡，一般田块枯死率30%，重病田块发病率高达90%，是制约蚕豆生产的最严重病害。由于蚕豆枯萎病发生因素多，流行时间长，侵染过程复杂，近年来发生极为普遍，尤其在蚕豆连作情况下，病害发生更为严重，发病后很难控制。目前蚕豆枯萎病的防治方法主要有如选育抗病品种、化学防治和生物防治等，但这些方法都有其局限性，如抗枯萎病的蚕豆品种较少，化学防治农药剂型单一，污染环境、有害生物产生抗药性及农药残留，生物防治效果不稳定性等，目前仍然没有一种理想的方法能彻底解决蚕豆枯萎病的危害。利用植物化感作用而采用的间作模式，是以植物为药源取代化学杀菌剂，去弊存利的植物保护措施，是抑制连作土传病害的有效手段，可大幅度减少化学农药的使用，减轻环境污染，提高农产品品质，实现农业的可持续发展。发明人从基础研究出发，在国家自然科学基金(31060277)和云南省自然科学基金(2009⑶059)的资助下，发现采用小麦和蚕豆间作均能较好的控制连作土传蚕豆枯萎病的发生和危害。
发明内容
针对蚕豆连作而导致枯萎病严重发生而目前生产中无有效防治措施的现状，本发明提供一种控制蚕豆枯萎病的多样性栽培方法，以达到有效控制蚕豆枯萎病的目的。为实现上述目的，本发明提供一种控制蚕豆连作障碍的多样性栽培方法，将具有抑菌化感作用的非寄主作物小麦和寄主作物蚕豆间作，可充分发挥植物天然的化学调控机制对有害微生物进行控制，并借以打破寄主作物根分泌物对病原菌的趋化诱导，从而减轻病害发生。控制蚕豆连作障碍的多样性栽培方法如下播种时间10月上旬至中旬,但不能晚于10月15日，小麦与蚕S 同时播种。
种植模式与规格用小麦与蚕豆间作，按6行小麦和2行蚕豆的比例进行间作，小麦和蚕豆的种植方式和规格为小麦条播(播种量150kg hm_2)，行间距0. 2m，蚕豆点播，行距 0. 3m，株距 0. 15m。肥料管理小麦施肥量为氮肥施用量为225kg hm 2，磷肥用量为112. 5kg hm 2，钾肥用量为112. 5kg hm_2。氮肥分底肥和追肥(各50% )两次施用，磷肥和钾肥全部作为基肥，一次性撒施到土表，然后用锄头将肥料混于土中。追肥氮于小麦分蘖拔节期兑水泼施，单间作小区中小麦和蚕豆施肥量一致。蚕豆施肥量氮肥施用量为112. 5kg hnT2,磷肥用量为112. 5kg hnT2,钾肥用量 为112. 5kg hm_2。氮肥、磷肥和钾肥全部作为基肥，一次性施入。至12月中旬以后进入蚕豆枯萎病始发期以后，于发病初期、盛期和末期进行了三次调查，计算发病率和病情指数，评价间作控制效果。蚕豆枯萎病分级方法田间发病程度分为5级“0级”:茎基部及根无病斑，表观无症状；“I级”:茎基部或根的局部(除主根外)稍显病斑或稍变色；“2级”:茎基部或主侧根有病斑，但不连片；“3级” 1/3-1/2的茎基部或根部出现病斑、变色或腐烂，侧根明显减少；“4级”:茎基部被病斑环绕或根系大部分变色腐烂；“5级”:植株枯萎死亡。发病率(％ )=(发病株数/调查株总数)X 100病情指数(％) =E (各级病株数X相应级值)/(最高级值X调查总株数)X 100本发明适用于大田蚕豆种植过程中枯萎病的控制。有益效果是采用小麦与蚕豆间作能改善蚕豆的生长，增加根际微生物(细菌、真菌和放线菌)的数量和微生物代谢功能多样性，减少蚕豆根际病原菌的数量，减少蚕豆根系分泌物中有机酸和氨基酸的含量，减轻蚕豆枯萎病的发生危害，可以降低蚕豆枯萎病发病率9. 2-45. 5%,降低病情36. 2% -48. 6%。
图I为小麦与间作对蚕豆枯萎病发病率(A)和病情指数(B)的控制效果；图2为小麦与间作后蚕豆根际微生物区系变化情况；图3为间作小麦后蚕豆根际土壤微生物的Biolog碳源平均颜色变化率；图4为间作小麦后蚕豆根际微生物多样性指数⑶和丰富度指数⑶的变化；图5为间作小麦后蚕豆根际镰刀菌数量的变化；图6为间作小麦后蚕豆根系分泌物中有机酸含量的变化；图7为间作小麦后蚕豆根系分泌物中氨基酸含量的变化；
具体实施例方式本发明将通过实例更加具体的说明小麦与蚕豆间作抑制蚕豆枯萎病发生的方法，但所述实例仅用于说明本发明而非限制本发明，对本发明方法或条件所作的修改，均属于本发明的范围。实施例I利用小麦与蚕豆间作，评价间作控制枯萎病发生危害的效果。实施地点云南省曲靖市陆良县中枢镇李家村。选用当地的主栽品种，小麦与蚕豆同时播种。采用蚕豆单作和小麦与蚕豆间作两种种植方式，小麦施氮量为施氮225kg *hm 2,磷肥施用量为112. 5kg *hm 2 (以P2O5计)，钾肥施用量为112. 5kg ^hnT2 (以K2O计)，不施有机肥。氮肥施用分底肥和追肥(各50%)两次施用，磷肥和钾肥全部作为基肥，一次性施入。底肥氮、磷肥和钾肥于播种前均匀撒施于小区表面，然后用锄头将肥料混于土中，追肥氮于小麦分蘖拔节期兑水泼施，单间作小区中小麦和蚕S 施肥量一致。蚕S 氮肥施用量为112. 5kg hm 2，磷肥施用量为112. 5kg hm 2 (以P2O5计)，钾肥施用量为112.5kg*hm_2(以K2O计)，不施有机肥。蚕豆氮肥作为基肥一次性施入，不追肥；磷钾肥用量和施用方法与小麦相同。 2005年10月13日同时播种小麦与蚕豆。小麦条播(播种量150kg hm—2)，行间距0. 2m，蚕豆点播，行距0. 3m，株距0. 15m。间作小区按6行小麦2行蚕豆的方式种植，日常管理按当地常规进行。间作控病效果参考图1，蚕豆分枝期调查时，间作蚕豆枯萎病发病率和病情指数平均比单作降低45. 5%和46. 9%。蚕豆开花期，间作蚕豆枯萎病发病率和病情指数平均比单作降低20. 8%和48. 6%。蚕豆鼓荚期，间作平均使蚕豆枯萎发病率和病情指数降低9. 2%和36. 2%。在发病盛期对病情指数的降幅最大，三个发病时期平均，小麦/蚕豆间作降低蚕豆枯枯萎病发病率25.2%,降低病情指数43. 9%。实施例2采用小麦与蚕豆间作改变根际微生物区系(土壤细菌、真菌和放线菌数量)实施地点云南省曲靖市陆良县中枢镇李家村。种植规格和施肥管理同实施例I。在实施例I试验中，对应于每次蚕豆枯萎病的调查时期，采集相应的蚕豆根际土壤样品，带回实验室置4°C冰箱内保存，一周内完成分析测定。测定时称取10. Og 土壤，用90ml无菌水稀释，振荡20分钟，此为KT1稀释度的微生物溶液，然后再稀释成不同浓度梯度的微生物悬浊液，细菌的接种浓度为10_6，真菌的接种浓度为10_4，放线菌的接种浓度为10_5，接种量为0. 2ml。细菌采用牛肉膏蛋白胨培养基培养牛肉膏3. 0g、蛋白胨10. 0g、NaCl
5.0g、琼脂20g、水1000mL、pH7. 4 7. 6 ;真菌采用马丁氏培养基培养KH2P04lg、MgS04 7H200. 5g、蛋白胨5g、葡萄糖10g、琼脂15-20g、水lOOOmL，此培养液IOOOmL加I %孟加拉红1%水溶液3. 3mL,临用时每IOOmL培养基中加入I %链霉素液0. 3mL ;放线菌采用高氏一号培养基进行培养可溶性淀粉 20g、KNO3 lg、NaCl 0. 5g、K2HPO4 3H200. 5g、MgSO4 7H20 0. 5g、FeSO4 7H20 0. 01g、琼脂20g、水1000mL、pH7. 4 7. 6。2-7天后开始观察平板中菌落长势，数出菌落数目并记录。间作改变蚕豆根际微生物数量的效果参考图2，A、B、C图，小麦与蚕豆间作后使细菌数量增加18. 9-65. 5%，真菌数量增加24. 9-176. 3%，放线菌数量增加45. 0-112. 3%。微生物数量的变化与枯萎病的病情变化一致，在发病前期和盛期微生物数量的增殖最大。实施例3采用小麦与蚕豆间作根际微生物代谢功能多样性变化。实施地点云南农业大学温室。设蚕豆单作和小麦与蚕豆间作两种种植方式，小麦、蚕豆种子在播种前用10%H2O2消毒10分钟，点播。于2006年10月15日同时播种小麦与蚕豆。盆栽试验所用盆钵规格为380 X 260cm，每盆装土 10Kg，间作处理其盆钵的1/2用于种蚕豆，1/2用于种小麦。单作蚕豆每盆种8粒，单作小麦每盆种28粒。间作小麦每盆播种14粒，间作蚕豆每盆种4粒；间作模式按6行小麦2行蚕豆的方式种植。氮肥用量为150mg/Kg土,磷钾肥用量相同(P2O5 100mg/kg ；K20 100mg/kg)。氮肥 的1/2作为基肥，1/2于拔节初期追施。磷肥和钾肥均作为基肥，一次性施入。所用氮肥为尿素(N 46. 4% )，磷肥为普通过磷酸钙(P2O5 16% )，钾肥为硫酸钾(K2O 52% )0整个生育期按常规管理，不使用杀虫剂、杀菌剂和除草剂，并定期调换盆的位置。于蚕豆开花期采集单作和间作蚕豆根际土壤测定根际微生物代谢功能多样性。微生物代谢多样性采用Biolog方法进行分析，即将Biolog ECO平板从冰箱内取出，预热到25 °C。称取10. Og 土壤加90mL无菌的0. 85 %的NaCl溶液中，在摇床上振荡30min，然后将土壤样品稀释至10_3，用8道加样枪吸取150uL稀释液至ECO板的微孔中，然后将接种好的板放置在25°C的恒温培养箱中暗室培养，每隔12h在Biolog Emax 自动读盘机上用 Biolog Reader4. 2 软件(Biolog, Hayward, CA, USA)读取 590nm 波长的光密度值，培养时间为168h。以每孔平均吸光度(AWCD)作为整体活性的有效指数。采用72h时的光密度测定值来计算土壤微生物功能多样性指数。平均光密度(AWCD)的计算如公式AffCD = E (C-R) /n其中C为每一个微孔的光密度值，R为ECO板空白微孔的光密度值，n为ECO板上碳源的种类，n = 31。微生物多样性指数(H)采用Shannon-Wiener指数法计算，H的计算如公式H=E (PiX IogPi)式中，Pi= (C-R) / E (C-R)间作改变蚕豆根际微生物活性和多样性效果参考图3，4-1，4_2图，蚕豆与小麦间作后蚕豆根际微生物对碳源的利用能力(AffCD)提高，根际微生物多样性指数⑶和丰富度指数⑶均比单作提高。实施例4采用小麦与蚕豆间作后减少了蚕豆根际土壤中病原菌-镰刀菌的数量。实施地点云南省安宁市禄滕镇上村。种植规格和施肥管理同实施例I。于蚕豆枯萎病发病初期⑴、中期(ii)、盛期(iii)和末期(iv)分别采集蚕豆根际土，测定根际土壤中镰刀菌的数量。测定方法采用稀释平板法进行，所用培养基为尖抱镰刀菌的选择性培养基(Komada H)具体配方为KH2PO4 I. Og, KCl 0. 5g,MgSO4. 7H20 0. 5g Fe-Na-EDTA 0. Olg L-天门冬氨酸2. Og,D —半乳糖20. Og,蒸懼水1000mL(121°C灭菌、20min)。灭菌后加入物质:二硝基苯(75% WP) I. 0g，牛胆汁0. 5g，Na2B4O7. IOH2O I. 0g、硫酸链霉素0. 3g(培养基用10%磷酸调节pH至3. 8±0. 2)。间作减少蚕豆根际镰刀菌数量的效果参考图5，蚕豆与小麦间作后蚕豆根际镰刀菌数量四个发病时期平均降低40. 0%，其中发病初期降低57. 9%、中期降低53. 8%、盛期降低33. I %、末期降低15. 4%。实施例5采用小麦与蚕豆间作后根系分泌物的含量的变化。实施地点中国农业大学植物营养系温室。试验设蚕豆单作和小麦与蚕豆间作2个处理，4次重复。 施肥量和施肥方式同实例3。挑选大小、饱满度一致,种皮完整的种子，用10%的H2O2浸泡30min,用去离子水清洗干净，再用饱和CaSO4浸泡12h至种子发胀饱满，点播。种植模式与管理同实例3。根系分泌物收集与测定方法把蚕豆植株轻轻抖动后，在0. 2mM CaCl2的收集液里涮把根上的土涮在容器中即可(时间要统一，控制在30秒)，取上清液20mL收集液于50mL离心管，立即向收集的营养液中加入浓度为0. IgL4的微生物抑制剂和6滴浓H3PO4，样品立即放入冰盒内并立即拿到_20°C冰箱冷冻，将容器中的根际土风干称重。浓缩前将根系分泌物过0.25 pm滤膜，于真空干燥器中冻干，测定之前将样品稀释到1ml。低分子量有机酸组分及含量分析使用高效液相色谱测定，条件是250_X4. 6mmC18 反相柱(Altima C-185)，流动相为 25mmol/L KH2PO4 (PH 2. 25)，流速为lmL/min，温度为31 °C，测定波长为214nm，进样量为20y L。采用氨基酸分析仪测定氨基酸含量。间作改变蚕豆根系分泌物中氨基酸效果参考图6，在测定的六种有机酸中，总体上蚕豆与小麦间作后蚕豆根系分泌物中有机酸含量降低，间作平均比单作降低82.6%。与单作相比，酒石酸、苹果酸、柠檬酸和延胡索酸分别比单作降低75. 4%,80. 9%,93. 0%和81. 0%。而琥珀酸和顺乌头酸在单作种没有检测到，而在间作蚕豆根际检测到这两种酸，但含量均较低。间作改变蚕豆根系分泌物中氨基酸效果参考图7，与小麦间作后蚕豆根系分泌物中氨基酸含量总体均降低，其中苏氨酸在间作蚕豆根系分泌物中未检测到，间作平均比单作降低氨基酸总量69. 5%。与单作相t匕，天门冬氨酸、丝氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、胱氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、组氨酸、精氨酸、脯氨酸比单作降低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间作效果采用小麦与蚕豆间作显著降低了蚕豆枯萎病的发生，缓解了蚕豆连作障碍。小麦/蚕豆间作降低蚕豆枯萎病发病率25. 2 %，降低病情指数43. 9 %。间作增加蚕豆根际细菌数量18. 9-65. 5 %，增加真菌数量24. 9-176. 3 %，放线菌数量增加45.0-112.3%。微生物多样性指数增加18. 7%，丰富度指数增加6.4%，镰刀菌数量降低40% ;蚕豆根系分泌物中有机酸降低82. 6%、氨基酸含量降低69. 5%。 应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种控制蚕豆连作障碍的多样性栽培方法，其特征在于，播种时间10月上旬至中旬，但不能晚于10月15日，小麦与蚕豆同时播种； 种植模式与规格用小麦与蚕豆间作，按6行小麦和2行蚕豆的比例进行间作，小麦和蚕豆的种植方式和规格为小麦条播，播种量150kg. hm_2，行间距0. 2m ;蚕豆点播，行距0. 3m,株距0. 15m ； 肥料管理 小麦施肥量为氮肥施用量为225kg hm_2，磷肥用量为112. 5kg hm_2，钾肥用量为.112. 5kg hm_2，氮肥分底肥和追肥两次施用，每次各50% ;磷肥和钾肥全部作为基肥，一次性撒施到土表，然后用锄头将肥料混于土中；追肥氮肥于小麦分蘖拔节期兑水泼施； 蚕豆施肥量氮肥施用量为112. 5kg hm_2,磷肥用量为112. 5kg hm_2,钾肥用量为.112. 5kg hm_2 ;氮肥、磷肥和钾肥全部作为基肥，一次性施入。
全文摘要
本发明公开了一种控制蚕豆连作障碍的多样性栽培方法，播种时间10月上旬至中旬，但不能晚于10月15日，小麦与蚕豆同时播种；用小麦与蚕豆间作，按6行小麦和2行蚕豆的比例进行间作，小麦和蚕豆的种植方式和规格为小麦条播，播种量150kg.hm-2，行间距0.2m；蚕豆点播，行距0.3m，株距0.15m。采用小麦与蚕豆间作能改善蚕豆的生长，增加根际微生物(细菌、真菌和放线菌)的数量和微生物代谢功能多样性，减少蚕豆根际病原菌的数量，减少蚕豆根系分泌物中有机酸和氨基酸的含量，减轻蚕豆枯萎病的发生危害，可以降低蚕豆枯萎病发病率9.2-45.5％，降低病情36.2％-48.6％。
文档编号A01G1/00GK102726200SQ201210249758
公开日2012年10月17日 申请日期2012年7月19日 优先权日2012年7月19日
发明者杨智仙, 汤利, 肖靖秀, 胡国彬, 董坤, 董艳, 赵平, 郑毅 申请人:云南农业大学