除草剂对生物杀线虫剂Pochonia chlamydosporia和Bacillus firmus防治Urochloa brizantha–大豆轮作系统中Meloidogyne javanica效果的影响

《Tropical Plant Pathology》：Influence of herbicides on the efficacy of biological nematicides Pochonia chlamydosporia and Bacillus firmus for the management of Meloidogyne javanica in a Urochloa brizantha–soybean succession system

　　摘要：近年来，生物杀线虫剂的使用显著增加，已成为综合线虫管理的重要组成部分。然而，它们与农业系统中常用除草剂的兼容性仍知之甚少。本研究在温室条件下，评估了萌前除草剂对生物杀线虫剂Pochonia chlamydosporia和Bacillus firmus控制Meloidogyne javanica效果的潜在干扰。实验采用完全随机设计，共8个重复，按照因素方案（4×2×3）进行，包括杀线虫剂策略、马唐草管理方法（机械或化学）以及除草剂处理（imazethapyr、S-metolachlor或不使用除草剂）。处理过程在装有土壤：沙子混合物（1:3）的1.8升盆中进行，并每种处理种植一株Urochloa brizantha cv. Marandu植株。杀线虫剂处理包括不使用杀线虫剂或用Rizotec?（每100公斤种子200克）或Votivo Prime?（每100公斤种子100毫升）进行种子处理。植株被接种1000个M. javanica卵和第二阶段的幼虫。90天后，植株通过手动剪切或用草甘膦（Xeque-Mate?，2480克活性成分/公顷+ Assist?，0.5%体积比）进行化学干燥处理。在播种大豆前，盆子闲置30天（每个盆种植三粒种子，并施用Rizotec?或Votivo Prime?）。随后施用萌前除草剂imazethapyr（Vezir?，106克活性成分/公顷）或S-metolachlor（Dual Gold?，1440克活性成分/公顷），并设置了一个未处理对照组。在大豆出苗后75天评估总线虫数量。数据经过方差分析，并使用Scott–Knott检验在5%的显著性水平上进行均值比较。

在马唐草的机械管理下，仅在大豆上施用B. firmus会导致M. javanica数量高于化学管理组。当P. chlamydosporia同时施用于两种作物，或仅在大豆上施用B. firmus时，S-metolachlor能减少线虫数量。总体而言，在所评估的条件下，imazethapyr和S-metolachlor并未对P. chlamydosporia和B. firmus控制M. javanica的效果产生负面影响。生物杀线虫剂在巴西的应用迅速扩展，已成为多种作物（包括大豆和棉花）综合线虫管理的关键组成部分（Dias-Arieira等人，2023a）。其日益广泛采用的原因包括易于使用、与种子处理系统的兼容性、制剂稳定性提高，以及基于生物靶标的注册（Machado，2022）。这些特点使得生物杀线虫剂成为巴西农业中主要的线虫管理策略之一（Dias-Arieira等人，2023a）。除了直接用于作物外，生物杀线虫剂还被纳入涉及覆盖作物的管理策略中。例如Urochloa属植物常用于轮作系统中，有助于抑制植物寄生线虫（包括Meloidogyne属）（Dias-Arieira等人，2003）。当生物制剂应用于覆盖作物或作物残余物时，可以进一步增强土壤中的线虫抑制作用，从而降低后续作物的线虫数量（Soares等人，2022；Dias-Arieira等人，2023b）。杂草管理是综合线虫管理系统的另一个重要组成部分，杂草可作为多种植物寄生线虫的替代宿主，促进其在农业区域的生存和繁殖（Braz等人，2016）。因此，除草剂不仅在覆盖作物管理中广泛使用，在大豆生产系统中也是如此。然而，某些除草剂可能影响非目标土壤微生物，包括有益的生物控制剂。先前的研究表明，某些除草剂可能干扰生物控制所使用的微生物的生长和活性。例如，草甘膦已被证明会影响Pochonia chlamydosporia的发芽和菌丝生长及其对Meloidogyne属线虫的杀线虫活性（Paredes等人，2018）。还有其他除草剂被报道会影响与生物控制相关的真菌和细菌（Reis等人，2013；Gon?alves等人，2020）。在体外条件下，Ribeiro等人（2025）观察到除草剂如imazethapyr、S-metolachlor和草甘膦对几种生物控制剂的生长具有抑制作用，包括Purpureocillium lilacinum、Pochonia chlamydosporia、Trichoderma harzianum和Bacillus firmus。尽管这些研究提供了重要信息，但大部分数据是在实验室条件下生成的。在田间或温室条件下，由于环境因素、土壤特性和除草剂在土壤-植物系统中的动态变化，除草剂、土壤微生物和线虫之间的相互作用可能有所不同。因此，在更接近农业系统的条件下评估这些相互作用至关重要。

因此，本研究的目的是评估萌前除草剂imazethapyr和S-metolachlor对生物杀线虫剂P. chlamydosporia和B. firmus控制Urochloa brizantha–大豆轮作系统中M. javanica效果的潜在干扰。实验在巴西Paraná州Bandeirantes的一个温室中进行（南纬23°4′24.41″，西经50°23′59.6″，海拔393米），采用完全随机设计，每个处理有8个重复。处理按照因素方案（4×2×3）进行，包括杀线虫剂策略（四个水平）、马唐草管理方法（两种水平：机械或化学）以及在大豆上施用的萌前除草剂（三个水平：imazethapyr、S-metolachlor或不使用除草剂），共24种处理组合（表1）。Urochloa brizantha cv. Marandu种子未经处理或用生物杀线虫剂处理。处理包括：(i) Rizotec?（含有P. chlamydosporia菌株Pc 10，浓度为5.2×10^7个分生孢子/克，每100公斤种子200克）；(ii) Votivo Prime?（含有Bacillus firmus菌株I-1582，至少4.8×10^9 CFU/毫升，每100公斤种子240克）。种子播种在含有商业Carolina土壤基质的托盘中（每个孔一粒种子），并保持在温度控制的温室中（28±2°C）。播种后30天，幼苗移植到装有灭菌土壤：沙子混合物（1:3）的1.8升塑料盆中，该混合物由15%粘土、8%粉砂和77%沙子组成。这种盆的体积确保了Urochloa brizantha和大豆在实验期间的适当根系发育，同时保持了温室条件下的可管理性。移植时，每株植物施用3.0克Osmocote? Plus缓释肥料（15%氮、9%五氧化二磷、12%氧化钾、1%镁、2.3%硫、0.05%铜、0.06%铁、0.06%锰和0.02%钼）。每天灌溉以保持土壤含水量达到田间持水量。移植后5天，通过将含有1000个M. javanica卵和/或第二阶段幼虫（J2）的悬浮液直接注入每株植物的根区来接种病毒。选择这种接种密度是为了确保均匀感染同时避免过度损伤根系，这是在温室研究中常见的方法。植物生长60天后，所有处理均被均匀剪切至距离土壤表面约15厘米。再生期持续30天，之后根据表1中的规定对植物进行化学或机械处理。

化学干燥使用除草剂Xeque-Mate?（活性成分2480克/公顷），并添加助剂Assist?（0.5%体积比）。施用使用CO?加压背包喷雾器，配备2.0米宽的喷杆，喷头上装有五个Magnojet 110.015喷嘴，每个喷嘴带有隔膜止回阀，间距0.50米，总喷射宽度为2.5米。操作压力保持在2.0公斤/平方厘米，喷射量调整为200升/公顷。机械处理则是在接近土壤表面处手动剪切植物。处理后，盆子闲置30天。为了模拟覆盖物，每个处理的土壤表面铺设10克干马唐草秸秆，然后播种大豆。在大豆经过化学或机械处理30天后进行播种，每个盆种植三粒BMX Potência RR大豆品种（对M. javanica敏感）。种子用一种生物杀线虫剂（Votivo Prime?或Rizotec?）处理。为确保杀线虫剂均匀分布，向混合物中加水，最终体积为每100公斤种子600毫升。播种时，每个盆再施用3克Osmocote? Plus缓释肥料。播种后一天，施用萌前除草剂：Vezir?（活性成分106克/公顷，即imazethapyr）或Dual Gold?（活性成分1440克/公顷，即S-metolachlor）。施用使用CO?加压背包喷雾器，喷射量相当于200升/公顷。植物保持在温度控制的温室中（28±2°C），并根据需要每天灌溉。大豆出苗后75天（DAE），评估最终线虫数量。植株的地上部分在基部被剪切，根部仔细清洗以去除土壤。然后使用Boneti和Ferraz（1981）描述的方法提取根系中的新鲜根重（FRW）和线虫。最终线虫数量（Pf，包括卵和第二阶段的幼虫J2）对每个根系进行量化。数据通过三因素因素分析（ANOVA）进行分析。必要时，使用Box–Cox程序（Box和Cox，1964）对数据进行转换以满足模型假设。使用Shapiro–Wilk检验和Bartlett检验分别评估数据的正态性和方差齐性。当检测到显著交互作用时，使用Scott–Knott聚类检验在P≤0.05的水平上比较处理均值。所有统计分析均使用R软件（版本4.4.0；R Core Team 2024）及MAS（Venables和Ripley，2002）和ExpDes包（Ferreira等人，2021）进行。

表2和表3展示了在不同杀线虫剂处理下，经过马唐草管理（机械或化学）并施用不同萌前除草剂的大豆植株中M. javanica的总数量。表2显示了根据马唐草的管理方式（机械或化学），不同杀线虫剂处理下大豆植株中M. javanica的总数量。表3显示了根据萌前除草剂处理方式，不同杀线虫剂处理下大豆植株中M. javanica的总数量。

表2 和 表3 显示了在不同杀线虫剂处理下，根据马唐草的管理方式（机械或化学），大豆植株中M. javanica的总数量。研究观察到马唐草管理和杀线虫剂策略之间存在显著交互作用（表2）。在机械化管理模式下，仅对大豆施用B. firmus的处理方法导致了最高的线虫数量。相比之下，在化学化管理模式下，各种杀线虫处理方法之间没有观察到显著差异。只有在仅对大豆施用B. firmus的处理方法中，才检测到管理方法之间的显著差异，即机械化管理下的线虫数量明显高于化学干燥处理。对于其余处理方法，不同杂草管理方法之间没有观察到差异。杀线虫策略与苗前除草剂之间的相互作用详见表3。在每个杀线虫处理级别内比较除草剂时，没有观察到显著差异。然而，在特定的杀线虫策略下，除草剂之间存在差异。当在莠去草和大豆中均施用P. chlamydosporia，或仅在大豆中施用B. firmus时，施用S-metolachlor可以降低线虫数量。对于其余处理方法，苗前除草剂处理之间没有观察到差异。

生物杀线虫剂已成为农业系统中线虫管理的的重要组成部分（Machado 2022）。它们的有效性不仅取决于环境条件，还取决于其与作物生产中使用的其他投入物的兼容性，包括苗前除草剂（Reis et al. 2013）。研究结果表明，杂草管理仅在特定条件下影响线虫数量。当仅对大豆施用B. firmus时，机械化管理下的M. javanica线虫数量高于化学干燥处理。对于其余处理方法，管理方法之间没有观察到差异，这表明杂草管理的效果可能取决于杀线虫的应用策略。

使用草甘膦进行杂草干燥并未对所评估的生物杀线虫剂的效果产生负面影响。这一发现与先前的体外研究结果相反，那些研究报道草甘膦对P. chlamydosporia（Paredes et al. 2018）和芽孢杆菌属（Reis et al. 2013; Gon?alves et al. 2020; Ribeiro et al. 2025）等微生物具有抑制作用。然而，在温室条件下，除草剂与土壤微生物之间的相互作用可能受到多种因素的影响，包括土壤吸附、微生物活性和除草剂降解动力学（Reis et al. 2013），这些因素可能会减少生物制剂与其活性成分的直接接触。

关于苗前除草剂，S-metolachlor在特定的杀线虫策略下与较低的线虫数量相关，尤其是在两种作物中均施用P. chlamydosporia或仅在大豆中施用B. firmus的情况下。相比之下，使用imazethapyr或不使用除草剂时没有观察到差异。这些结果表明，在某些条件下，S-metolachlor可能影响线虫数量动态（Ribeiro et al. 2025），但不会损害所评估的生物杀线虫剂的效果。先前的体外研究表明S-metolachlor和其他除草剂会对生物控制剂的生长产生抑制作用（Ribeiro et al. 2025）。然而，这些条件通常代表最坏的暴露情况，可能无法反映土壤-植物系统的复杂性。在本研究中，没有观察到除草剂对P. chlamydosporia和B. firmus效果的负面影响，这进一步强调了在更接近农业系统条件下评估这些相互作用的重要性。

在涉及S-metolachlor的一些处理方法中观察到的线虫数量减少可能与对土壤-植物系统的间接影响有关，而不是对生物控制剂的直接影响。除草剂可以影响根系发育和根系分泌物模式（Qu et al. 2021），这反过来可能影响线虫行为和寄主识别（Ferraz and Brown 2016）。然而，需要进一步的研究来更好地理解这些相互作用背后的机制。鉴于杀线虫应用方法的多样性——从种子处理和沟内施用到喷杆技术——必须仔细考虑产品的兼容性。特别是未经测试的组合可能会降低杀线虫剂的效力。因此，必须对与生物产品一起使用的除草剂和其他农化产品进行体外和田间评估，以确定其真实影响，并确保有效的线虫和害虫管理策略。

总体而言，结果表明，在温室条件下，所评估的除草剂并未损害生物杀线虫剂的效力。这些发现支持了基于除草剂的杂草管理与生物杀线虫控制策略在U. brizantha-大豆轮作系统中的兼容性。