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防治再植病害的新方法
【美】Geraldine Warner
果园再植之前，通常情况下都会先熏蒸土壤，对土壤进行消毒，以防发生再植病害。再植病害是由于果树根际土壤中微生物累积从而对果树的生长和产量产生了不利影响。
据美国报道，如果用化学物质TeloneC-17（1，3-二氯丙烯和氯化苦）熏蒸土壤，只能对有害土壤微生物进行短暂的控制。美国农业部的马佐拉博士，发现了一种能够替代熏蒸的方法，该方法比土壤熏蒸的持效期更长，更能促进树木生长发育并提高产量。
马佐拉博士说，种植者们可能没有意识到，在熏蒸处理过的土壤中再植果树，虽然比不处理的要好，但是果树生长状况其实仍然不理想。只不过因为种植者们没有其他可以替代土壤熏蒸的技术。马佐拉发现在定植前将黄芥和白芥种子饼粉（菜籽饼粉，译者注）混合施入土壤中，可以控制华盛顿州果园土壤里的所有再植病原物，包括线虫。这种处理方法可以在有机果园中应用。已经有很多有机果树种植者因为需要控制再植病害熏蒸土壤而使其有机果园被降级处理。马佐拉于1995年来到了华盛顿州韦纳奇的农业研究实验室并开始致力于再植病害防控的研究。
首先，找到再植病害的发病原因，发现再植病害的最主要病原是真核微生物：腐霉菌、丝核菌、土赤壳属和疫霉属等，以及线虫。各种生物在致病性方面的相对重要性不同，地点之间也有差异。马佐拉首先尝试再植果树之前种植一些其他作物，包括小麦，油菜和苏丹草等，以期改变土壤微生物种群，但是结果没有任何一种作物能够达到预期目的，即使在休耕了三年的土壤中种植，也对再植病害的发生没有实质性影响。然后他把注意力转向了菜籽饼粉，这是生物柴油生产的副产物，他试验了加拿大油菜，普通油菜，白芥，黄芥（雪菜）的种子饼粉，但温室和田间试验表明，没有任何一种菜籽饼粉能抑制所有再植病菌。例如，油菜籽饼粉可以控制丝核菌，但却促进腐霉菌生长。
他进一步测试了各种种子处理的组合和比例，考虑到成本和试验效果，最佳配方是黄芥和白芥各占一半的混合物。在再植果树前一年的秋天进行处理，第二年春天再定植果树。
这两种物质的混合物有化学和生物学的作用模式。种子产生化学物质，通过酶反应，可能产生对病原菌有毒的物质，并且改变了土壤微生物种群，从而达到对病原菌侵染的长期控制效果。在2010年定植的田间试验中，品种使用的是乔纳金（以“日内瓦11”作为砧木），在化学熏蒸处理上前两个生长季平均每棵苹果树的产量为11公斤。而菜籽饼粉处理的苹果平均每株产量达到了16公斤，每棵树产量比熏蒸处理增加了45%。2010年种植的嘎拉苹果（以M9和M11为砧木），表现出类似的趋势，前两季作物累积收益比熏蒸处理高出25%。对土壤中穿刺短体线虫的调查发现，线虫种群数量在熏蒸处理和菜籽饼粉处理中都明显下降。经化学熏蒸处理的根际土壤中线虫数量当年明显下降，但由于线虫的迁移特性，在熏蒸处理后的第二年苹果根际土壤中线虫数量比空白对照还要多，而菜籽饼粉处理的线虫数量在第二年仍远低于对照处理。种子饼粉处理对病原物的抑制作用可以持续到第四个生长季。两种处理方法对腐霉菌属病菌的效果与线虫的效果是类似的。菜籽饼粉处理与熏蒸处理在第一年的发病率均降低了，但是在第二个生长季结束，熏蒸处理的土壤中腐霉菌数量又上升到处理前的水平。
马佐拉和他的同事使用宏基因组分析的方法来确定根际（包括根系及附着的土壤）微生物，以找出熏蒸和菜籽饼粉处理对土壤微生物的影响。这项工作产生和筛选了数以百万计的DNA序列。他认为自己是使用这个先进的技术研究土壤微生物的第一人。
分析结果表明，两个生长季节后的微生物群落在熏蒸过的土壤中已经与未经任何处理的再植土壤一样，相反在菜籽饼粉处理的土壤中微生物群落则不同，其中还有一些可以抑制病原微生物的菌群。
例如，节丛孢（一种能够攻击线虫的真菌），卵寄生指孢霉（一种能够寄生线虫卵的真菌），都只在菜籽饼粉处理的土壤中才出现。这些线虫寄生真菌可能是菜籽饼粉处理的土壤中穿刺短体线虫数量长期受到抑制的原因。而另一种真菌——树粉孢是在菜籽饼粉处理的土壤中才有的一种能够抑制疫霉病菌的真菌。
马佐拉既是植物病理学家，还是森林生物学家。他说再植前对土壤的处理与火灾后的森林情况有点相似，生物会随着时间推移陆续回到土壤中。宏基因组分析结果表明，熏蒸后土壤的微生物群落会恢复原状，而与熏蒸土壤不同，菜籽饼粉处理后的土壤微生物群落变化过程持续时间更长，其菌群组成对于抵抗病原微生物的入侵更有弹性。一般认为多样化系统是一个更具有弹性的系统，但是马佐拉发现对于再植土壤处理后的微生物群落情况却恰恰相反。熏蒸过的土壤中微生物种群的多样性更为丰富，而菜籽饼粉处理的土壤中微生物种群丰度较低但对病原菌的抗性却更强。熏蒸并不一定能导致一个更稳定的多样性系统形成，具体机制还有待进一步研究。
马佐拉的研究还发现，菜籽饼粉处理还可以控制杂草，此外宏基因组的分析结果表明，更丰富的细菌种群能够代谢有潜在毒性的有机化合物。这表明菜籽饼粉处理果园土壤可能有促进化学农药分解的作用（这还需要进一步研究）。
他研究的下一步是要筛选可以降低菜籽饼粉用量，自身对再植病害有一定抗性的砧木，就像Geneva41 和G.210。现在菜籽饼粉的用量是3吨/英亩（1英亩=6.07亩，译者注），他计划下一步将用量降低到0.5吨/英亩。
他也在寻找提高土壤微生物活性的办法，以促进树木的生长。因为在土壤中存在很多生长促进剂或固氮细菌。他也在尝试投入各种肥料，如堆肥，在果园定植后施用，以观察这些方法是否可以帮助减少根际线虫。
（丁丽译，王树桐校）
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