研究發(fā)現(xiàn)種衣劑對(duì)作物種子和根際土壤影響復(fù)雜

研究人員分析采集到的新疆阿拉爾、石河子土壤，發(fā)現(xiàn)種衣劑的使用顯著抑制了根際土壤過(guò)氧化氫酶活性、細(xì)菌和真菌生物量，同時(shí)也顯著抑制了土壤中的一些有益微生物，但也能富集一些潛在的污染物降解菌。

為保障棉花作物的健康安全，研發(fā)土壤環(huán)境污染修復(fù)技術(shù)，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所棉花病害防控與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了種衣劑對(duì)棉花種子及根際土壤微環(huán)境的影響機(jī)制的研究，他們發(fā)現(xiàn)種衣劑改變了種子、根際土壤的微生物群落和代謝譜組成，降低了根際土壤過(guò)氧化氫酶活性和微生物總生物量。該研究為改良種衣劑，完善其在作物病害防治中的應(yīng)用提供了重要參考，相關(guān)研究成果近日發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊《環(huán)境污染》上。

明確種衣劑對(duì)種子內(nèi)生菌群落的影響

棉花是重要的經(jīng)濟(jì)作物，也是紡織工業(yè)的主要原料。目前，對(duì)棉花種子和幼苗危害嚴(yán)重的病害有黃萎病、立枯病、紅腐病、炭疽病、猝倒病等。

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所研究員、棉花病害防控與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)首席科學(xué)家朱荷琴7月11日在接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)表示，由多種病原菌侵染引起的棉花苗期病害，嚴(yán)重影響了棉花種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)，已成為限制棉花生產(chǎn)綠色可持續(xù)發(fā)展的主要問(wèn)題之一。

用含有不同農(nóng)藥成分的種衣劑對(duì)種子進(jìn)行包衣，播種后可防止土壤中病蟲(chóng)侵襲。隨著種子發(fā)芽出土，藥劑從種衣中逐漸釋放，還可防治棉花等農(nóng)作物地上部分的病蟲(chóng)害。目前，采用種衣劑是防治棉花苗病最經(jīng)濟(jì)、最簡(jiǎn)便、最有效的措施之一。

朱荷琴解釋?zhuān)N衣劑中的殺菌劑成分可抑制土壤中病原菌的生長(zhǎng)發(fā)育，起到防治棉花苗病的作用。其中，咯菌腈是一種新型廣譜殺菌劑，它通過(guò)抑制病原真菌分生孢子的萌發(fā)、芽管的伸長(zhǎng)和菌絲的生長(zhǎng)來(lái)發(fā)揮抑菌、殺菌作用；精甲霜靈主要通過(guò)阻斷或抑制病原真菌菌絲體內(nèi)蛋白質(zhì)合成，來(lái)抑菌、殺菌；嘧菌酯則是通過(guò)抑制線粒體呼吸，從而干擾病原菌的能量循環(huán)，達(dá)到抑制病原真菌菌絲生長(zhǎng)和孢子形成的效果。

2.5%咯菌腈和11%精甲·咯·嘧菌是兩種最常用的棉花種衣劑?！暗鋵?duì)種子內(nèi)生群落和根際微生態(tài)的影響尚不清楚?！敝旌汕僬f(shuō)。

“我們通過(guò)微生物組和代謝組聯(lián)合分析的方法，系統(tǒng)評(píng)價(jià)了種衣劑對(duì)棉花種子內(nèi)生菌、根際土壤酶活性、根際土壤微生物群落和代謝譜的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，種衣劑處理顯著改變了種子內(nèi)生細(xì)菌和真菌的群落結(jié)構(gòu)?！敝旌汕僬f(shuō)。

研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，種衣劑處理顯著降低了棉花種子內(nèi)變形菌門(mén)、厚壁菌門(mén)、桿菌等微生物的豐度。而豐度是衡量微生物群落結(jié)構(gòu)、多樣性及生態(tài)功能的重要指標(biāo)。

為開(kāi)發(fā)土壤環(huán)境污染修復(fù)技術(shù)提供支撐

“我們研究分析采集到的新疆阿拉爾、石河子土壤，發(fā)現(xiàn)種衣劑的使用顯著抑制了根際土壤過(guò)氧化氫酶活性、細(xì)菌和真菌生物量，同時(shí)也顯著抑制了土壤中的一些有益微生物，但也能富集一些潛在的污染物降解菌?！敝旌汕僬f(shuō)，種衣劑對(duì)作物種子和根際土壤的影響是非常復(fù)雜的。

細(xì)菌和真菌共生網(wǎng)絡(luò)分析表明，種衣劑顯著改變了播種后21天時(shí)的土壤代謝譜，其中包括脂質(zhì)和類(lèi)脂分子、有機(jī)酸及其衍生物等?？┚?、精甲·咯·嘧菌種衣劑處理的棉花根際土壤過(guò)氧化氫酶活性，在種植后7天、21天和49天時(shí)均顯著低于對(duì)照組。

土壤過(guò)氧化氫酶主要來(lái)源于土壤微生物和植物根系的分泌物，是土壤生物代謝的重要酶類(lèi)，主要功能是解除土壤中過(guò)氧化氫的毒害作用。

“除了棉花根際土壤過(guò)氧化氫酶活性顯著降低外，咯菌腈、精甲·咯·嘧菌種衣劑處理的種子播種在阿拉爾和石河子地區(qū)的土壤中后，土壤總細(xì)菌和總真菌豐度也有顯著降低?！敝旌汕僬f(shuō)，通常認(rèn)為土壤微生物豐度越高，生態(tài)系統(tǒng)就越穩(wěn)定，對(duì)植物的長(zhǎng)期生長(zhǎng)就越有利。

不過(guò)，不同地區(qū)的土壤受種衣劑的影響并不相同。研究發(fā)現(xiàn)，石河子土壤中的微生物群落對(duì)種衣劑脅迫的抵抗力高于阿拉爾土壤。

“根據(jù)這些研究結(jié)果，未來(lái)我們可通過(guò)在種衣劑中添加、整合特定的微生物群，以抵消種子和根際中損失的有益菌群，增加防病效果。同時(shí)，可以進(jìn)一步分離、培養(yǎng)高效降解咯菌腈和精甲·咯·嘧菌的菌株，為開(kāi)發(fā)土壤環(huán)境污染修復(fù)技術(shù)和保障作物健康安全提供有力支撐?！敝旌汕僬f(shuō)。（李 禾）