郭晓霞，田 露，樊福义，黄春燕，任霄云，宫前恒，李 智，菅彩媛，张丽霞，苏文斌

(1.内蒙古农牧业科学院 特色作物研究所，呼和浩特 010031; 2.中农绿康生物技术有限公司,北京 102100)

内蒙古是中国甜菜主要产区之一，其种植面积由2010年2万多公顷增加至2018年12.67万公顷左右，制糖企业由2017年7家增至2018年14家，甜菜产糖量由全国第三上升为第一。目前，由于制糖企业的集中分布，导致原料紧张，甜菜产量不能满足生产需要，造成内蒙古甜菜大面积重茬种植。随着甜菜重茬种植年限的增加，造成土壤质量退化，病虫草危害加重，甜菜产量、含糖率降低，尤其是根腐病发生严重[1-3]。甜菜根腐病病原菌和有害菌随着重茬年限逐年增加[4]，造成根腐病逐年加重，直接影响甜菜产质量水平，成为内蒙古重茬甜菜种植的最大障碍，威胁着内蒙古甜菜产业持续稳定发展。国内外关于根腐病发病因素已有许多研究，研究表明与发病关系最密切的是年份、地区、重茬年限及前茬，与发病有一定关系的是土质、品种及杂草等[5]。因此，开展不同重茬年限甜菜根腐病发病情况和产质量变化规律研究，为将来的大趋势重茬甜菜种植提供有力的技术支持。目前，通过生物效应克服重茬障碍已成为当前的研究热点[6]，其原理是通过生物防治或施用有益微生物、拮抗微生物[7-9]等措施，在植物根际形成优势菌群抑制病原菌的生长和侵染，控制病害发生[10-11]，改善土壤理化性质[12-13]。微生态制剂是指用于动物和植物生理性细菌治疗的活菌制剂[7]，现关于微生态制剂应用于畜牧业、医学等领域的研究取得了良好的进展[14-16]，其在作物中，主要集中于小麦、玉米等作物，内容多集中于作物光合、产量形成上[17-19]，在甜菜上应用微生态制剂仅见于苗床喷施研究[20]，在大田生产中应用研究鲜有报道。本试验通过在不同重茬年限土壤中施用不同量微生态制剂，对甜菜产质量及病害发生动态规律进行系统研究，旨在揭示不同重茬年限下微生态制剂对病害的防治效果及产质量提升水平，明确适宜内蒙古重茬田微生态制剂的最佳施用量，为本区甜菜重茬障碍问题提出有效的解决途径，确保甜菜产业持续稳定发展。

1 材料与方法

1.1 试验材料

微生态制剂由中农绿康生物技术有限公司提供，该制剂由芽胞杆菌与木霉菌复配而成，剂型为粉剂，有效活菌数5.0 亿个/g。

2015年试验开始前，对4种微生态制剂进行大田施用预试验，采用平板计数法测定施用后土壤中芽孢杆菌数量变化趋势。由表1可知，微生态制剂1号、2号、3号和4号施用5 d后，土壤中芽孢杆菌数量分别比对照高66.67%、301.67%、200%和116.67%；施用后30 d，微生态制剂1号、2号、3号和4号芽孢杆菌数量分别比施用5 d后高520%、796.27%、322.22%和207.69%，说明在短时间内，微生态制剂能迅速增殖，形成优势菌群，从而达到抑制有害菌和病原菌的生长或侵染，且以微生态制剂2号在研究区域效果最为明显，因此选取微生态制剂2号进行试验研究。

1.2 试验设计

试验于2015-2017年在内蒙古农牧业科学院试验地进行，试验地基础理化性质见表2。2015年试验地为重茬第3年、2016年为重茬第4年、2017年为重茬第5年。

试验分别设微生态制剂施用量为0 kg/hm2、30 kg/hm2、60 kg/hm2、90 kg/hm2和120 kg/hm2，分别用B0、B2、B4、B6和B8表示，共 5个处理，采取随机区组设计，重复4次，小区面积6 m×10 m=60 m2。供试甜菜品种为‘IM1162’，采用滴灌模式，随播种一次性施入甜菜专用肥50 kg/667m2，行距50 cm，株距25 cm，全生育期滴灌4次，滴灌量为每次30 m3/667m2。

表1 微生态制剂施用后芽孢杆菌数量Table 1 Amount of bacillus after using microbial ecological agents (×104)

表2 试验地土壤养分状况Table 2 Soil nutrient status of experimental field

1.3 测定指标及方法

1.3.1 出苗率 待甜菜子叶完全展开时统计幼苗出苗情况，自出苗开始，每天在每个小区统计出苗情况，待出苗稳定后，计算出苗率。

1.3.2 发病率 甜菜收获时，按照小区统计发病株数，计算发病率。发病率=发病株数/供试植株总数×100%。

1.3.3 死株率 甜菜收获时，按照小区统计存活株数，计算死株率。死株率=(出苗株数-存活株数)/出苗株数×100%

1.3.4 含糖率 甜菜收获时，每个小区随机取15株甜菜块根，采用日本产Atago Refractometer PAL-1数字手持折射仪测定块根锤度，折算其含糖率。含糖率= PAL-1测定的锤度×80%。

1.3.5 产量 甜菜收获时，每个小区选取 10 m2测定块根产量。

1.3.6 产糖量 产糖量=产量×含糖率。

1.4 数据分析

采用Ecxel 2010 进行数据计算、处理和作图，采用SAS 9.0软件进行显著性及相关性 分析。

2 结果与分析

2.1 微生态制剂对不同重茬年限甜菜出苗率的影响

由图1可知，3 a内随微生态制剂施用量的增加，有利于提高甜菜出苗率， B2、B4、B6和B8分别较B0处理重茬3 a提高0.5%、2.43%、 2.18%和3.00%；重茬4 a提高1.36%、 2.31%、1.63%和3.07%；重茬5 a提高 1.09%、2.62%、3.01%和3.73%，不同处理间总体为B0、B2与B4、B6、B8间差异达到了显著性水平(P<0.05)，B8与B0差异均达到极显著水平(P<0.01)。不同年际间，随着重茬年限的增加甜菜出苗率总体呈下降趋势，为重茬3 a>重茬4 a>重茬5 a，但下降幅度不明显，出苗率均在90%以上，可见微生态制剂施用对保证重茬甜菜出苗具有重要 作用。

图中不同大(小)字母表示处理间差异达1%(5%)显著水平，下同 Different capital(lower case) letters showed in pictures are significantly different among treatments at the 1% (5%) level,the same below.

图1 甜菜出苗率的变化
Fig.1 Variation of sugar beet emergence rate

2.2 微生态制剂对不同重茬年限甜菜死株率的影响

由图2可知，3 a内随微生态制剂施用量的增加，可明显降低甜菜死株率， B2、B4、B6和B8分别较B0处理在重茬3 a下降低7.76%、 17.15%、23.18%和32.38%；重茬4 a降低 21.43%、34.67%、34.44%和37.61%；重茬5 a降低4.46%、4.55%、6.20%和9.43%。不同年际间，随着重茬年限的增加甜菜死株率呈显著上升趋势，为重茬5 a>重茬4 a>重茬3 a，且随重茬年限的增加，各处理的显著性分析结果不同，重茬3 a B0与B4、B6、B8差异达到极显著水平 (P<0.01)，重茬4 a和重茬5 a处理间的显著性水平基本不显著。说明微生态制剂对甜菜死株率的防效随着重茬年限的增加呈下降趋势，在重茬年限逐渐增加的情况下，重茬年限是导致甜菜死株率逐渐加大的主导因素。

图2 甜菜死株率的变化Fig.2 Variation of sugar beet death rate

2.3 微生态制剂对不同重茬年限甜菜根腐病发病率的影响

由图3可知，3 a内随微生态制剂施用量的增加，可有效降低甜菜发病率， B2、B4、B6和B8分别较B0处理在重茬3 a下降低16.97%、 41.84%、45.75%和56.09%；重茬4 a降低 22.26%、35.02%、30.39%和37.96%；重茬5 a降低5.32%、8.32%、11.24%和12.33%，不同处理间B0与B2、B4、B6、B8间基本为差异极显著水平(P<0.01)。不同年际间，随着重茬年限的增加，甜菜根腐病发病率呈极显著上升趋势，为重茬5 a>重茬4 a>重茬3 a，且随重茬年限的增加，微生态制剂对甜菜根腐病发病率的防效呈下降趋势，重茬年限在根腐病发生中占主导因素。

图3 甜菜根腐病发病率的变化Fig.3 Variation of the incidence of root rot disease

2.4 微生态制剂与重茬年限双因素对甜菜出苗率、死株率、发病率的影响

由表3可知，通过微生态制剂与重茬年限双因素对甜菜出苗率、死株率和发病率的显著性分析，明确了双因素对甜菜的出苗率、死株率和发病率均存在极显著影响(P<0.01)，双因素互作对其不显著是由于一个因素是正效应，另一个因素为负效应，同时也说明微生态制剂可有效的改善重茬年限所带来的甜菜发病率高等系列问题，为解决重茬障碍问题提出了有效的解决方案。

表3 微生态制剂与重茬年限双因素效应分析Table 3 Two-factor effect analysis between microbial ecological agents and continuous cropping years

2.5 微生态制剂对不同重茬年限甜菜产质量及经济效益的影响

由表4可知，重茬3 a、重茬4 a和重茬5 a条件下，随微生态制剂施用量的增加，可明显提高甜菜的产量、含糖率和产糖量，处理间以B6和B8较好。甜菜产量B2、B4、B6和B8分别较B0处理重茬3 a下提高10.12%、12.51%、18.12%和19.19%；重茬4 a提高6.87%、9.95%、 10.65%和12.35%；重茬5 a提高1.42%、6.48%、 8.76%和8.09%；甜菜含糖率B2、B4、B6和B8分别较B0处理重茬3 a提高0.94%、2.61%、 4.75%和5.70%；重茬4 a提高6.47%、 14.12%、17.22%和18.61%；重茬5 a提高 8.64%、8.84%、16.37%和19.83%；产糖量B2、B4、B6和B8分别较B0处理重茬3 a提高 11.14%、 15.45%、23.74%和25.98%；重茬4 a提高 13.78%、25.45%、29.68%和33.24%；重茬5 a提高10.18%、15.46%、26.56%和 29.51%。不同处理间B0与B2、B4、B6、B8甜菜产质量基本达到显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)差异。不同年际间，随着重茬年限的增加，甜菜产量、含糖率和产糖量均显著降低，重茬3 a>重茬4 a>重茬5 a，且随重茬年限的增加，各处理较对照产量提高幅度明显降低，说明微生态制剂对重茬甜菜产量的提升水平呈下降趋势，重茬年限在影响因素中占主导作用。甜菜的净收益呈逐年下降趋势，在重茬5 a的条件下，已经失去效益。

表4 微生态制剂对重茬甜菜产质量及经济效益的影响Table 4 Effects of microbial ecological agents on yield,sugar yield and economic benefits of sugar beet

注:同列数据后不同大(小)字母表示处理间差异达1%(5%)显著水平。

Note:Values followed by different capital(lower case) letters in a column are significantly different among treatments at the 1% (5%) level.

2.6 甜菜根腐病及出苗率与甜菜产质量的相关性分析

由图4可知，通过对重茬3 a、重茬4 a和重茬5 a的甜菜根腐病和出苗率与产质量的相关分析，结果表明甜菜的出苗率与产量、产糖量相关性不大，这是由于现在甜菜种子发芽率均较高，出苗水平已经不是影响甜菜产量的一个因素。甜菜的死株率和根腐病的发病率与甜菜的产量和产糖量均达到了极显著的相关关系(P<0.01)，特别是发病率与其相关性非常高。出苗率与甜菜产量和产糖量的关系式分别为：y= 6 196.9x- 545 839，R2= 0.314 9、y= 1 189.6x- 106 542，R2= 0.326 5；死株率与甜菜产量和产糖量的关系式分别为：y=-1 315.6x+83 025，R2= 0.872 7、y= -248.41x+14 034，R2= 0.875 5；发病率与甜菜产量和产糖量的关系式分别为：y= -583.21x+655 60，R2= 0.967 6、y=-109.72x+10 717，R2= 0.963 6。说明甜菜根腐病发病率直接影响重茬甜菜产质量水平的高低，已成为重茬甜菜的主要障碍问题。

图4 甜菜出苗率、死株率以及根腐病发病率与甜菜产质量的相关性Fig.4 Correlation ship between sugar beet emergence rate,death rate and incidence of root rot disease with yield,sugar yield

3 讨 论

内蒙古甜菜生产和加工能力大幅度提高，为满足当前生产需求，原料区呈现大面积重茬种植，造成甜菜病害逐年加重，产质量水平大幅度下降，针对该问题，开展了微生态制剂对重茬甜菜根腐病的防控及甜菜产质量水平提升的研究。Lang等[21]研究证明连作条件下微生物群落结构变化与土传病害发生存在直接关系，土传病害发生的根本原因是土壤微生物区系和多样性失调，导致土壤中病原菌激增[22]。调控土壤微生物环境是有效防控土壤病害的重要途径之一[23]。王光飞等[24]认为土壤中细菌、真菌和放线菌数量的增加有利于营造健康的土壤微生物区系，形成利于植物生长而不利于病原菌生长的健康土壤环境。微生态制剂施用后能够在短时间内形成优势菌群，抑制有害菌的滋生，从而有效降低重茬甜菜的病虫害问题。本研究表明，施用微生态制剂和重茬年限对甜菜出苗、死株率和发病率均存在单因素极显著影响，随微生态制剂施用量的增加，有利于提高甜菜出苗率，不同年际间，甜菜出苗率总体为重茬3 a>重茬4 a>重茬5 a，但下降幅度不明显，出苗率均在90%以上，说明各处理甜菜的出苗率均较高，后期甜菜的死株与前期出苗无关。甜菜的死株率主要是由根腐病造成，3 a内随微生态制剂施用量的增加，甜菜死株率和根腐病发病率明显降低，说明微生态制剂有一定防效，但微生态制剂对重茬3 a地块甜菜的根腐病有很好的防治效果，重茬5 a甜菜根腐病发病非常严重，到收获期甜菜的健康株数远远小于发病株数，可见随着重茬年限的增加，微生态制剂防效逐渐降低，是由于甜菜根腐病为土传病害，土壤中病原菌数量会随着重茬年限增加而增加的幅度加大，造成病害占主导因素，这说明微生态制剂改善甜菜根腐病发生情况需在一定重茬年限内。

随着重茬年限的增加，微生态制剂同一施用量下甜菜产量、含糖率和产糖量均显著降低，且各处理较对照产量提高幅度明显降低，重茬3 a产量提高10.12%～19.19%，重茬4 a提高6.87%～12.35%，重茬5 a提高1.42%～8.09%，说明微生态制剂对重茬甜菜产量的提升水平呈下降趋势，重茬年限在影响因素中占主导作用。通过对重茬3 a、重茬4 a和重茬5 a甜菜出苗率和根腐病发病率与其产质量的相关分析，明确甜菜的出苗率与其产量、产糖量的相关性不大，甜菜的死株率和根腐病的发病率与其达到了极显著的相关关系(P<0.01)，说明甜菜根腐病发病率直接影响重茬甜菜产质量水平的高低，甜菜死株率也主要是由于重茬多年后根腐病导致的，可见甜菜根腐病为重茬甜菜的主要障碍因子。

4 结 论

随重茬年限的增加，甜菜的发病率、死株率呈大幅度增加，造成产质量水平显著降低。不同年限内，随微生态制剂施用量的增加，可明显提高甜菜的出苗率，显著降低甜菜的死苗率和根腐病发病率，提高甜菜的产质量水平，但微生态制剂施用效果随着重茬年限的增加呈降低趋势，重茬的负效应逐年上升，致使根腐病发生严重，甜菜产质量水平下降明显，因此在重茬3 a时施用微生态制剂可以达到较好的种植效益，重茬5 a施用微生态制剂，虽可起到一定效果，但由于甜菜产质量水平均较低，种植效益较差。