研究人员分析采集到的新疆阿拉尔、石河子土壤，发现种衣剂的使用显著抑制了根际土壤过氧化氢酶活性、细菌和真菌生物量，同时也显著抑制了土壤中的一些有益微生物，但也能富集一些潜在的污染物降解菌。
◎本报记者 李 禾
为保障棉花作物的健康安全，研发土壤环境污染修复技术，中国农业科学院棉花研究所棉花病害防控与风险评估创新团队开展了种衣剂对棉花种子及根际土壤微环境的影响机制的研究，他们发现种衣剂改变了种子、根际土壤的微生物群落和代谢谱组成，降低了根际土壤过氧化氢酶活性和微生物总生物量。该研究为改良种衣剂，完善其在作物病害防治中的应用提供了重要参考，相关研究成果近日发表在学术期刊《环境污染》上。
明确种衣剂对种子内生菌群落的影响
棉花是重要的经济作物，也是纺织工业的主要原料。目前，对棉花种子和幼苗危害严重的病害有黄萎病、立枯病、红腐病、炭疽病、猝倒病等。
中国农业科学院棉花研究所研究员、棉花病害防控与风险评估创新团队首席科学家朱荷琴7月11日在接受科技日报记者采访时表示，由多种病原菌侵染引起的棉花苗期病害，严重影响了棉花种子萌发和幼苗生长，已成为限制棉花生产绿色可持续发展的主要问题之一。
用含有不同农药成分的种衣剂对种子进行包衣，播种后可防止土壤中病虫侵袭。随着种子发芽出土，药剂从种衣中逐渐释放，还可防治棉花等农作物地上部分的病虫害。目前，采用种衣剂是防治棉花苗病最经济、最简便、最有效的措施之一。
朱荷琴解释，种衣剂中的杀菌剂成分可抑制土壤中病原菌的生长发育，起到防治棉花苗病的作用。其中，咯菌腈是一种新型广谱杀菌剂，它通过抑制病原真菌分生孢子的萌发、芽管的伸长和菌丝的生长来发挥抑菌、杀菌作用；精甲霜灵主要通过阻断或抑制病原真菌菌丝体内蛋白质合成，来抑菌、杀菌；嘧菌酯则是通过抑制线粒体呼吸，从而干扰病原菌的能量循环，达到抑制病原真菌菌丝生长和孢子形成的效果。
2.5%咯菌腈和11%精甲·咯·嘧菌是两种最常用的棉花种衣剂。“但其对种子内生群落和根际微生态的影响尚不清楚。”朱荷琴说。
“我们通过微生物组和代谢组联合分析的方法，系统评价了种衣剂对棉花种子内生菌、根际土壤酶活性、根际土壤微生物群落和代谢谱的影响，结果发现，种衣剂处理显著改变了种子内生细菌和真菌的群落结构。”朱荷琴说。
研究团队还发现，种衣剂处理显著降低了棉花种子内变形菌门、厚壁菌门、杆菌等微生物的丰度。而丰度是衡量微生物群落结构、多样性及生态功能的重要指标。
为开发土壤环境污染修复技术提供支撑
“我们研究分析采集到的新疆阿拉尔、石河子土壤，发现种衣剂的使用显著抑制了根际土壤过氧化氢酶活性、细菌和真菌生物量，同时也显著抑制了土壤中的一些有益微生物，但也能富集一些潜在的污染物降解菌。”朱荷琴说，种衣剂对作物种子和根际土壤的影响是非常复杂的。
细菌和真菌共生网络分析表明，种衣剂显著改变了播种后21天时的土壤代谢谱，其中包括脂质和类脂分子、有机酸及其衍生物等。咯菌腈、精甲·咯·嘧菌种衣剂处理的棉花根际土壤过氧化氢酶活性，在种植后7天、21天和49天时均显著低于对照组。
土壤过氧化氢酶主要来源于土壤微生物和植物根系的分泌物，是土壤生物代谢的重要酶类，主要功能是解除土壤中过氧化氢的毒害作用。
“除了棉花根际土壤过氧化氢酶活性显著降低外，咯菌腈、精甲·咯·嘧菌种衣剂处理的种子播种在阿拉尔和石河子地区的土壤中后，土壤总细菌和总真菌丰度也有显著降低。”朱荷琴说，通常认为土壤微生物丰度越高，生态系统就越稳定，对植物的长期生长就越有利。
不过，不同地区的土壤受种衣剂的影响并不相同。研究发现，石河子土壤中的微生物群落对种衣剂胁迫的抵抗力高于阿拉尔土壤。
“根据这些研究结果，未来我们可通过在种衣剂中添加、整合特定的微生物群，以抵消种子和根际中损失的有益菌群，增加防病效果。同时，可以进一步分离、培养高效降解咯菌腈和精甲·咯·嘧菌的菌株，为开发土壤环境污染修复技术和保障作物健康安全提供有力支撑。”朱荷琴说。
