生物熏蒸结合阳光消毒治理温室根结线虫技术

黄文坤, 张桂娟, 张 超, 张东升, 王秉宇, 彭德良*

(1.中国农业科学院植物保护研究所,植物病虫害生物学国家重点实验室,北京 100193;2.北京市大兴区植保植检站,北京 102600)

南方根结线虫(Meloidogyne incognita)是北方保护地蔬菜上的主要线虫种类,发生范围广、危害寄主多[1]。近年来,随着农业种植结构的调整,保护地蔬菜栽培面积逐年扩大,为根结线虫的发生、发展提供了适宜的环境,使土壤中的根结线虫数量逐年增加、危害逐年加重,发病田寄主常年减产15%～20%,严重时达到 70%以上[2]。溴甲烷(methyl bromide)是防治根结线虫最好的土壤消毒药剂,但是由于溴甲烷破坏大气层、危害人类健康、在土壤和水中残留量高,根据《蒙特利尔议定书哥本哈根修正案》的规定,发达国家于2005年淘汰溴甲烷,发展中国家于2015年禁止使用溴甲烷[3-4],从而促进了对溴甲烷替代技术的研究。这些替代技术包括使用阳光消毒[5]、热水处理[6]、生物熏蒸[7]等非化学防治技术,使用棉隆[8]、硫酰氟[9]、噻唑膦[10]、阿维菌素等化学防治技术[11],使用厚垣孢轮枝菌[12]、淡紫拟青霉[13-14]、Sr18[15]等生物防治技术。大量研究表明,单独使用上述替代技术难以达到与溴甲烷相同的防治效果,必须联合使用才能有效地控制蔬菜根结线虫[3]。

阳光消毒(solarization)是一种利用透明塑料膜覆盖土壤,经强烈阳光照射,提高土壤温度,从而达到真菌、细菌、线虫等病原物的致死温度以杀死病原物的方法[16]。但是,阳光消毒具有非生产性地长期占有土壤、对高温天气依赖性强、对深层土壤病原物致死性差等缺点。因此,阳光消毒技术必须与其他防治技术结合使用才能达到对病原物较好的防治效果。生物熏蒸(biofumigation)是利用植物有机质在分解过程中产生的挥发性杀生气体抑制或杀死土壤中的有害生物的方法[7,17]。许多十字花科(Brassicaceae)植物含有的硫代葡萄糖苷(glucosinolate)可以脱氢形成挥发性及杀生性很强的异硫氰酸酯(isothiocyanate),从而对土壤病原物产生化学熏蒸作用(chemical fumigation)[18]。除十字花科植物残体外,绿肥、动物粪便、谷壳、辣椒、柑橘皮等均被用作生物熏蒸材料有效地防治植物根结线虫[7,19-22]。此外,生物熏蒸还能有效提高土壤有机质含量,增加土壤肥力,且对环境无污染,因此被认为是一种非常有开发潜力的环保型土壤处理措施[7]。

本研究探讨了利用生物熏蒸结合阳光消毒对蔬菜根结线虫数量、危害程度及番茄产量的影响,并与生产上广泛使用的化学杀线虫剂的作用进行比较,以期为番茄根结线虫病提供安全、经济、有效的防治措施。

1 材料与方法

1.1 试验地概况及土壤处理方法

试验地设在北京市大兴区魏善庄镇东枣林村蔬菜种植基地,连续5年种植番茄的暖式大棚。土质为沙壤土,肥力较好。供试药剂有98%棉隆微粒剂(江苏南通施壮化工有限公司生产)、Sr18生物杀线虫剂(天津师范大学生产)、50%石灰氮颗粒剂(宁夏大荣化工冶金有限公司生产)。试验共设置5个处理:麦秆7.5 t/hm2+50%石灰氮 1.5 t/hm2、麦秆7.5 t/hm2+鸡粪4 t/hm2+17.2%碳酸氢铵1 t/hm2、98%棉隆微粒剂 450 kg/hm2、Sr18生物杀线虫剂50 L/hm2、空白对照。各处理4次重复,随机区组排列,小区面积17 m2。

在上茬番茄拉秧后,将药剂、麦秆、鸡粪等均匀撒施于土表(Sr18生物杀线虫剂加水稀释后均匀淋于地表),用铁锹深翻土壤(20 cm),使药、肥等均匀混合于土壤中。把地面耙平后用清水浇透,然后用塑料薄膜覆盖,周围用土封严。密封大棚20 d后揭膜、敞棚,通气1 d后移栽番茄。番茄品种为根结线虫感病品种金鹏1号,用无病土育苗30 d后移栽。

1.2 根结线虫发生量及危害情况调查

在处理前、处理后2个月、处理后5个月,采用随机五点取样法,分别从各小区取土样约1 000 g(取样深度为 20 cm),利用浅盘法分离后镜检每200 g土壤中的线虫数量[14],计算线虫减退率。处理后2个月与5个月,每小区取20株调查根结线虫危害的各级病株数,计算病株率、根结指数和防治效果。根结线虫危害程度分级标准为:0级,无根结,根系健康;1级,仅有少量根结,占全根系的10%以下;3级,根结明显,占全根系的11%～25%;5级,根结特别明显,占全根系的26%～50%;7级,根结数量很多,占全根系的51%～75%;9级,根结数量特多,占全根系的75%以上。

1.3 植株生长情况及产量测定

处理后1个月,采用随机五点取样法,每小区取20株,调查各处理的株高,计算对番茄株高的影响。从番茄结果盛期开始到结果后期(共85 d),分次单独采收各小区的番茄并称重,计算小区平均产量与增产率。

1.4 数据统计分析

试验数据使用SAS软件的邓肯氏新复极差法进行统计分析,比较各处理间在p＜0.05水平的差异显著性。线虫减退率、病株率、病情指数、防治效果及增产率按以下公式计算:减退率=[(处理前线虫数-处理后线虫数)/处理前线虫数]×100%;病株率=(∑各级病株数/20)×100%;根结指数=[∑(各级病株数×病级值)/(20×9)]×100;防治效果=[(对照区根结指数-处理区根结指数)/对照区根结指数]×100%;增产率=[(处理区产量-对照区产量)/对照区产量]×100%。

2 结果与分析

2.1 各处理对根结线虫数量的影响

在进行土壤处理以前,各处理土壤中的根结线虫2龄幼虫数量较多(表1)。在处理后2个月,各处理线虫数量均比处理前降低。对照区线虫减退率为14.5%,说明阳光消毒对蔬菜根结线虫有一定的杀伤作用,但杀伤作用相对较小。添加“麦秆+石灰氮”或“麦秆+鸡粪+碳酸氢铵”后进行阳光消毒,可有效地降低土壤中根结线虫的数量,线虫数量减退率为49.4%～56.9%,显著高于生物杀线虫剂Sr18处理线虫的减退率,但低于熏蒸性化学杀线虫剂棉隆处理后的线虫减退率。处理后5个月,各处理线虫数量均比处理前有所增加,但添加“麦秆+石灰氮”或“麦秆+鸡粪+碳酸氢铵”后进行阳光消毒,线虫数量增长率约50%,显著低于Sr18处理中线虫的增长率,略高于熏蒸性化学杀线虫剂棉隆处理的线虫增长率,但没有显著性差异。

表1 处理前后土壤中根结线虫的数量(条/200 g土)1)

2.2 各处理对番茄根结线虫病的防治效果

添加“麦秆+石灰氮”或“麦秆+鸡粪+碳酸氢铵”进行阳光消毒处理后2个月,可有效地抑制番茄根结线虫的危害,病株率仅50%左右,与棉隆处理的危害程度相近,防治效果达60.3%～68.1%(表2)。在处理后5个月,各处理防治效果降低,添加“麦秆+石灰氮”或“麦秆+鸡粪+碳酸氢铵”的防治效果为40.9%～44.3%,显著高于Sr18处理的防效,但低于化学杀线虫剂棉隆的防效。说明添加石灰氮或鸡粪进行生物熏蒸结合阳光消毒,在前期可以有效地控制番茄根结线虫的危害,但持效期只有2个月左右,后期需结合使用化学杀线虫剂进行防治。

表2 不同处理对番茄根结线虫的防治效果1)

2.3 各处理对番茄株高及产量的影响

施药后1个月调查,添加“麦秆+石灰氮”或“麦秆+鸡粪+碳酸氢铵”结合阳光消毒,番茄的株高大于对照区,但各处理对番茄株高的影响无显著差异(表3)。结果盛期开始到结果后期的产量测定表明,利用“麦秆+石灰氮”或“麦秆+鸡粪+碳酸氢铵”进行生物熏蒸处理,增产率达20%左右,仅次于棉隆处理的增产效果。但是,用“麦秆+鸡粪+碳酸氢铵”处理的成本相对较低(约0.6万元/hm2),投入产出比达1∶2.7,与使用棉隆的投入产出比相近,高于使用“麦秆+石灰氮”的投入产出比。因此,使用“麦秆+鸡粪+碳酸氢铵”处理结合阳光消毒处理根结线虫土壤,操作简便、防治效果好、投入产出比高,适宜在蔬菜种植区推广使用。

表3 不同处理对番茄株高及产量的影响1)

3 讨论

添加“麦秆+石灰氮”或“麦秆+鸡粪+碳酸氢铵”等进行生物熏蒸结合阳光消毒,可有效地降低土壤中根结线虫的数量,减轻根结线虫的危害程度,提高番茄的产量,这一结果与已报道的利用甘蓝、芥菜、未腐熟的牛粪等进行生物熏蒸对蔬菜根结线虫的效果相似[4,7,23]。

石灰氮的主要成分为氰氨化钙,在土壤中分解成氰氨和双氰氨,具有消毒、灭虫、防病的作用,已作为一种高效的土壤消毒剂广泛使用[4,24-25]。土壤中添加的鸡粪、麦秆等有机物降解后形成挥发性的异硫氰酸酯类、含硫化合物等对土传病原物具有杀灭效果[26],但这些挥发物的浓度与加热强度直接相关[27]。在高温闷棚处理的大棚内,中午棚内温度可达50℃左右,膜下土壤温度高达55℃左右。这样的温度不仅有利于药剂的分解、使其充分发挥药效,而且能够抑制土壤中有害生物的活性,起到杀灭作用。因此,在大棚内进行生物熏蒸处理时,盖膜、闷棚可有效提高对蔬菜根结线虫的防治效果。此外,添加的石灰氮或者碳酸氢铵,可最终转化为氨,其氮素长期以氨态氮的形式存在,有利于促进植物生长,增强植物对病原物的抗性[28]。

在夏秋两季蔬菜换茬休闲时,用石灰氮、鸡粪及麦秆等有机物进行生物熏蒸,结合夏季高温、阳光充足等自然条件等进行阳光消毒,是防治土壤根结线虫及其他土传病害的有效措施之一。由于番茄的生育期较长,在生长后期结合使用阿维菌素等化学杀线虫剂进行灌根处理,可进一步提高根结线虫的防治效果、增加番茄的产量。

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