不同原料生物炭防控番茄土传青枯病害的效果研究开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

番茄青枯病害是由茄科劳尔氏菌ralstonia solanacearum（简称青枯菌）引起的一种毁灭性的土传维管束病害，严重制约了我国番茄产业的发展，造成巨大的经济损失。生物炭是一种比表面积大、孔隙发达的多孔性材料，对小分子和大分子有机物均有良好的吸附和储存性能。近年来国内外关于生物质炭与土传病害的研究层出不穷。2013年，garber和elad证明生物质炭可以对增强疾病的抵抗性^[1]，随后garber和frenkel等人又解释了生物质炭影响土传病害的机制^[2]。实验已经证明生物质炭对于桃子再植病^[3],大豆根系疾病^[4]，烟草^[5]等土传病害有显著的抑制作用。此外，还有研究表明生物炭能够吸附外源和植株浸提液中添加的化感物质，而在青枯菌入侵根系的侵染过程中，根系分泌物起到了至关重要作用，根表又是这场战争的主战场，所以利用吸附性材料生物炭将根系分泌物从根表转移，吸引青枯菌离开根表，避免青枯菌在根表的大量增殖，从而有效降低青枯病的发病情况。本试验旨在通过研究不同原料来源的生物炭的相关理化性质以及对番茄土传青枯病害防控效果，选择最佳的防控材料，为后续的生防产品研制提供支持。

参考文献

1. graber er, elad y. biochar impact on plant resistance to disease, 2013.

2. 研究的基本内容和问题

根际定殖是土传青枯菌侵染寄主的第一步。当青枯菌受到寄主根系分泌物中信号物质，如糖类、氨基酸、有机酸、酚酸和黄酮类等的刺激后^[6]，依靠自身的游动性^[7]，向根际聚集^[8]，进而利用根际丰富的根系分泌物资源大量增殖，攻破根表保护层，最终侵入木质部导管，导致寄主萎焉。可见，根系分泌物在青枯菌入侵根系的过程中起重要作用。并且由于青枯菌产生的胞外多糖或者其它信号物质累积在番茄根表会导致青枯菌的进一步侵染，所以针对根系分泌物我们设想利用吸附材料将根系分泌物从根表（部分）转移，可以减少青枯菌在番茄根表大量增殖^[2]。根据前期的文献查阅和研究基础，我们还发现生物炭能够吸附90%以上的青枯菌，而且在盆栽试验中也发现添加生物炭能够显著降低番茄青枯病的发病率，基于这些我们提出试验设想：利用市面上存在的各种不同原料的生物炭材料，研究不同原料的生物炭对于番茄土传青枯病害的防控效果，并选择出最佳的生物炭作为吸附材料，为后续的进一步研究提供最佳的选择材料，以达到对番茄青枯病更好的防控效果。

3. 研究的方法与方案

技术路线：

见附件研究方法：

本试验主要采用在微孔板试验、平板试验和温室盆栽试验来研究不同原料生物炭对番茄青枯病防控效果的研究。

4. 研究创新点

相对于其他吸附材料而言，生物炭具有比表面积大和孔隙发达特点^[9,10],是集肥料、吸附剂和改良剂于一体的新型多孔性材料，有关生物炭防控土传病害的报道也越来越多^{[2, 11]}。由于原生物质的细微孔隙结构在制炭过程中被完好地保留，使得生物炭具有较大的表面积和极强的吸附能力^[12]，生物炭对小分子和大分子有机物均有良好的吸附和储存性能^[13]，也有研究表明生物炭能够吸附外源和植株浸提液中添加的化感物质^[14]。生物炭吸附根系分泌物后，再由于根系分泌物中信号物质对青枯菌的诱导作用，使得青枯菌从根际向生物炭中转移，从而减少在根际的聚集，从而减轻根系压力，最终抑制青枯菌侵染根系。此外，研究发现生物炭的孔径通常小于16 μm，而细菌和真菌的平均尺寸分别为1-4 μm和2-64 μm^[15]，其多孔性可以为大肠杆菌、细菌和部分真菌的生存繁殖提供栖息地^{[16, 17]}。因此，我们推测生物炭也能够直接吸附青枯菌^[18]。基于生物炭的这种吸附特性，我们设想将其应用于病害防治中，且我们试验中所选用的生物炭多为作物秸秆、果壳、木屑等农业废弃物烧制而来的，成本较低，既减轻了农业废弃物处理给环境带来的压力，又增加了其经济效益，可谓变废为宝，一举两得。

5. 研究计划与进展

2016.12至2017.1进行生物炭理化性质测定，分析数据

2017.2至2017.3测定不同原料生物炭对青枯菌的吸附和固持效果研究，初步得出不同原料生物炭的吸附能力的差异。

2017.3至2017.5进行温室盆栽试验，模拟实际生产条件，探究不同原料生物炭对番茄青枯病的防控效果，并与前期的室内理化试验及吸附试验进行综合比较，分析试验结果，得出结论。