叶面与土壤施用硼、锌、硅肥诱导小麦对离蠕孢叶枯病（BpLB）的系统抗性研究及其生化防御机制解析

本研究通过田间与盆栽实验，系统探究了硼（B）、锌（Zn）、硅（Si）微营养素通过土壤基施与叶面喷施联合施用对小麦离蠕孢叶枯病（Bipolaris leaf blight, BpLB）的防控效果及抗性诱导机制。结果表明，T7处理（50%土壤施用+叶面喷施0.30g Zn与0.30g Si）显著降低病害发生率与严重度，提升植株生长指标与产量构成，并激活抗氧化酶（CAT、APX）活性、促进酚类物质积累及活性氧（ROS）爆发，为小麦病害绿色防控提供了理论依据与技术途径。

　　

1. 引言

小麦（Triticum aestivumL.）作为全球主要粮食作物，其生产常受离蠕孢叶枯病（Bipolaris leaf blight, BpLB）的严重威胁，该病害由Bipolaris sorokiniana引起，在高温高湿地区尤为猖獗，可导致20%–30%的产量损失，严重时甚至绝收。传统化学防治易引发病原菌抗性及环境污染问题，因此开发绿色防控策略势在必行。微量营养素如硼（B）、锌（Zn）、硅（Si）在植物抗逆与病害防御中扮演关键角色，但其在小麦BpLB防控中的系统研究尚不充分。本研究通过土壤与叶面联合施用B、Zn、Si，探究其对小麦生长、病害抑制及防御机制的影响，为微营养管理在病害综合防控中的应用提供科学依据。

2. 材料与方法

实验在可控网室中进行，采用完全随机设计（CRD），以感病小麦品种Kanchan为材料，设9个处理组合（T₀–T₈），包括对照（T₀）、全量土壤施用（T₁）及50%土壤基施结合叶面喷施不同微营养组合（T₂–T₈）。于幼苗期、分蘖期和孕穗期进行叶面喷施，并人工接种B. sorokiniana分生孢子悬浮液（10⁴ conidia/mL）。评估指标包括植株生长参数、病害发生与严重度、产量构成，以及生化指标如活性氧（ROS）（MDA、H₂O₂）、总酚含量（TPC）和抗氧化酶（CAT、APX）活性。数据采用Duncan多重检验与相关性分析进行统计处理。

3. 结果

3.1. 微营养施用对小麦营养生长的促进效应

所有微营养处理均显著提升植株数、叶片数及株高，其中T₇处理（50%土壤基施+叶面喷施0.30g Si+0.30g Zn）表现最优，在30 DAS时植株数达44.67/盆，显著高于对照（35.00）；叶片数在45 DAS时达155.67/盆，株高在60 DAS时达89.73 cm（T₄处理）。表明微营养特别是Zn与Si的叶面补充能有效促进小麦营养生长。

3.2. 微营养对病害参数的抑制效果

病害评估显示，T₇处理在45 DAS和60 DAS时均显著降低感染分蘖数、病叶数及叶面感染面积。例如，60 DAS时T₇处理的感染分蘖数仅10.00/盆，显著低于对照（16.00）；病叶数为80.67/盆，远低于对照（102.33）；叶面感染面积百分比为23.67%，对照为27.00%。证实Zn与Si联合叶面施用对BpLB具有显著防控效果。

3.3. 产量构成指标的优化

T₇处理在100 DAS时表现出最优产量性状：总穗数达40.67/盆，穗长22.86 cm，健康穗数30.00/盆，健康籽粒数695.33/盆，总籽粒数708.67/盆，均显著高于对照及其他处理。感染籽粒数最低（13.33/盆），表明微营养处理通过减轻病害间接提升产量。

3.4. 病害发生率与严重度的降低

相关性分析显示，营养生长参数与病害发生呈负相关，而病害参数与发病程度呈正相关。T₇处理在60 DAS时病害发生率最低（67.91%），病害严重度最低（72.25%），对照分别为97.29%和77.34%。进一步证明微营养施用可通过增强植株抗性降低BpLB危害。

3.5. 抗性诱导的生化机制

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  活性氧（ROS）积累：T₇处理在21 DAT时MDA含量达68.90 nmol/g FW，H₂O₂含量达82.36 μmol/g FW，均显著高于对照，表明微营养引发氧化爆发，直接抑制病原菌并激活防御信号。
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  总酚含量（TPC）提升：T₇处理的TPC在21 DAT时达401.79 μg/g，显著高于对照（297.95 μg/g），酚类物质作为抗病次生代谢物，增强细胞壁木质化与病原侵染屏障。
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  抗氧化酶激活：CAT活性在T₇处理达2.97 mM min^?1 g^?1，APX活性达15.36 μmol min^?1 g^?1 FW，显著高于对照，表明微营养通过调节ROS稳态强化细胞保护机制。

4. 讨论

本研究系统揭示了B、Zn、Si微营养通过土壤-叶面联合施用调控小麦抗病性的生理与生化机制。Zn与Si的叶面补充（T₇）表现最佳，可能因Si在表皮沉积形成物理屏障，Zn直接抑制病原菌生长，而B增强细胞壁稳定性。微营养处理诱导的ROS爆发、酚类积累及抗氧化酶协同作用，模拟了系统获得抗性（SAR）响应，与文献中Si增强水稻抗病性及Zn抑制B. sorokiniana的结果一致。此外，病害减轻与生长促进的协同效应最终体现为产量提升，为微营养管理在病害绿色防控中的应用提供了实践依据。

5. 局限性

本研究为盆栽实验，结果需在田间条件下进一步验证，尤其是不同土壤类型与环境因子对微营养效应的影响需深入探究。

6. 结论

Zn与Si的叶面联合施用（T₇处理）可有效诱导小麦对BpLB的系统抗性，通过激活生化防御通路（ROS、酚类、抗氧化酶）降低病害危害，并显著提升产量。该策略具环境友好性与可持续性，建议在多种生态区开展田间试验以优化应用方案。未来可探索微营养与生防菌剂的协同效应，进一步提升防控效率。