土壤深度、温度及生防剂对核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum)菌核与长孢轮枝菌(Verticillium longisporum)微菌核长期存活的影响及其农业生态意义

《Applied Soil Ecology》:Long-term survival of Sclerotinia sclerotiorum sclerotia and Verticillium longisporum microsclerotia in soil and the effects of soil depth, soil temperature, and a biocontrol agent

【字体: 时间:2025年04月22日 来源:Applied Soil Ecology 4.8

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  本研究针对油料作物重大土传病原体核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum)菌核与长孢轮枝菌(Verticillium longisporum)微菌核在土壤中的长期存活难题,通过12年田间试验揭示了其存活动态。研究发现菌核在自由埋土条件下首年存活率骤降至20%,而网袋保护下4年后仍保持45%活性;生防剂Coniothyrium minitans(Contans?WG)可使菌核存活率1年内从90%降至4%。微菌核存活率随年限递减但6-12年后仍有残留,气候变暖可能加剧其持久性。该成果为优化轮作制度与生防策略提供了关键依据。

  

研究背景
在全球第三大油料作物油菜(Brassica napus L.)的生产中,核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum)引起的菌核病与长孢轮枝菌(Verticillium longisporum)导致的黄萎病构成重大威胁。这两种病原体通过形成高度抗逆的休眠结构——菌核(sclerotia)和微菌核(microsclerotia)在土壤中长期潜伏,其存活时间直接决定病害循环周期。尽管已有研究关注这些结构的降解机制,但关于环境因素与生物防治对其长期影响的系统性数据仍属空白,导致农业生产中轮作周期设计缺乏科学依据。

研究设计与方法
德国罗斯托克与哥廷根的研究团队通过三项长期试验(1998-2010年、1998-2004年、2016-2024年)系统评估了休眠结构存活动态。采用Mitscherlich盆栽装置(直径20cm×高18cm)模拟田间条件,设置不同土壤深度(5-50cm)与温度梯度,并引入生防真菌Coniothyrium minitans(Contans?WG)。菌核与微菌核通过联合收割机筛分获得(>3mm与<250μm),每半年检测存活率与回收率。

主要结果

  1. 十二年期菌核存活研究(1998-2010)
    自由埋土条件下菌核存活率首年骤降至20%(回收率30%),而网袋保护组4年后仍保持45%活性(回收率64%),证实土壤节肢动物对降解的关键作用。

  2. 生防剂效应研究(1998-2004)
    未处理组菌核首年存活率达90%,而Contans?WG处理组1年内降至4%,显示该生防菌可高效破坏菌核结构。

  3. 环境因素影响(2016-2024)
    土壤深度对两种病原体存活无显著影响,但升温(+2-3°C)使菌核存活率提升15-20%。微菌核存活率随年限递减,但6-8年后仍有3-5%保持活性。

结论与意义
该研究首次量化了两种病原体休眠结构在自然条件下的衰减曲线,揭示其"长期低水平持续"的特征——即使12年后仍有微量存活。这一发现挑战了传统轮作策略的有效性:对于菌核病,常规4-5年轮作周期可能不足;而微菌核的持久性更预示黄萎病防控需结合土壤温度管理。生防菌Coniothyrium minitans的显著效果为有机农业提供了可行方案,但需注意其在深层土壤的活性限制。研究成果为制定基于病原体生态学的精准农业策略奠定了理论基础,对应对气候变化下的植物保护具有前瞻性意义。

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