棉花黄萎病是由大丽轮枝菌（Verticillium dahliae）引起的世界性的土传性真菌病害，在连续开展棉秆直接还田40余年的新疆棉田有逐年加重的趋势。统计数据表明，病秆连年直接还田加重土传病害发生程度。然而带菌棉秆直接还田与棉花黄萎病发生的相关性如何？是否通过增加田间棉花黄萎病菌病原量引起？等问题一直悬而未决。研究带菌棉秆直接还田与棉花黄萎病发生的相关性及应对方案，对于棉花黄萎病绿色防控和棉花产业的可持续发展具有重要意义。
近日，国际知名期刊Frontiers in Plant Science在线发表了古天乐代言太阳集团教育部棉花工程研究中心的研究论文“Investigating Verticillium wilt occurrence in cotton and its risk management by the direct return of cotton plants infected with Verticillium dahliae to the field”。
该研究表明，带菌棉秆和根茬直接还田对当年棉花的生长发育肥效不明显，且有加重棉花黄萎病发生和根际土壤微菌核积累的风险，作为风险应对方案，虫（白星花金龟Protaetia brevitarsis Lewis）菌(腐解菌)复合技术转化棉秆间接还田为棉花黄萎病绿色防控和产业可持续发展提供新的路径。该研究通过开展带菌/灭菌棉秆（棉株地上部分）和根茬（地上留茬10cm+地下根部）添加到灭菌/带菌土壤中的棉花盆栽试验，探究带菌秸秆还田对棉花生长发育及棉花黄萎病发生的影响。结果表明，盆栽棉花在70 d的生长期内，病田土盆栽棉花的生长发育情况整体优于灭菌田土，7个处理的整体表现为：带菌棉株＞灭菌棉株＞CK＞带菌根茬＞灭菌根茬＞带菌棉秆＞灭菌棉秆。棉株全量还田对棉花的生长发育有一定的促进作用，根茬和棉秆单独还田对棉花的生长发育有一定的负面影响。
表1带菌棉秆和根茬直接还田对棉花生长发育的影响（70 d）
本研究表明，带菌棉秆和根茬直接还田加重了当年棉花黄萎病发生的风险和程度，病田土根际土壤中棉花黄萎病微菌核的数量在黄萎病发生的高峰期相较于初始土样增长0.16~8.37倍，棉花黄萎病发生的病情指数与根际土壤微菌核数量有正相关趋势。带菌根茬还田对棉花黄萎病的发生负面影响最大，病情指数加重20.00%，土壤微菌核数量增长8.37倍。
|
图1 带菌棉秆和根茬直接还田对棉花黄萎病发生的影响（B50：第50天的病田土棉株；B70：第70天的病田土棉株；M70：第70天的灭菌田棉株）
表2 带菌棉秆和根茬直接还田对棉花黄萎病病情指数增减率的影响
表3 带菌棉秆和根茬直接还田对根际土壤中棉花黄萎病带菌量的影响（BS70：第70天病田土棉花根际土样；MS70：第70天灭菌土棉花根际土样）
作为带菌棉秆直接还田的风险应对方案，我们探究了虫菌复合技术转化带菌棉秆间接还田对传播棉花黄萎病微菌核的风险及可行性。结果表明，发酵5 d以上的带菌棉秆和根茬饲料及其转化的虫砂（昆虫排泄物，颗粒较大的称为虫砂）未检测到棉花黄萎病微菌核，虫砂还田不存在传播棉花黄萎病微菌核的风险。白星花金龟对发酵25 d的棉秆和根茬配合物料有较好的转化力，每增长1单位的虫体，可以取食27.47倍的饲料，产出23.88倍的虫砂。每公顷棉秆可以产出3000kg的虫砂和120kg的干虫。最终得出，虫菌复合技术转化棉秆间接还田是值得进一步探究的棉花黄萎病绿色防控和产业可持续发展的新思路。
图2 发酵天数对6种物料堆体温度的影响
4白星花金龟幼虫对6种物料的转化力差异
古天乐代言太阳集团教育部棉花工程研究中心马德英教授和蒋平安教授为该论文的共同通讯作者，农学院博士毕业生张广杰为该论文的第一作者。该研究得到了新疆维吾尔自治区重点研发计划项目(2022B02046)和古天乐代言太阳集团研究生创新项目（XJAUGRI2021002）的资助。
