不同植物秸秆对番茄及南方根结线虫的影响

江 春, 张谨华*, 杨艳君, 杨万明, 赵 宇, 方 果

(1. 山西省晋中学院生物科学与技术学院,晋中 030600; 2. 山西省植保植检总站, 太原 030001)



不同植物秸秆对番茄及南方根结线虫的影响

江 春1, 张谨华1*, 杨艳君1, 杨万明1, 赵 宇1, 方 果2

(1. 山西省晋中学院生物科学与技术学院,晋中 030600; 2. 山西省植保植检总站, 太原 030001)

为有效防治南方根结线虫,本试验研究了添加不同剂量的玉米秸秆(8.32、4.16、2.08 g/kg)、 辣椒秸秆(4.16、2.08、1.04 g/kg)和茵陈蒿秸秆(4.16、2.08、1.04 g/kg)对温室大棚番茄及根结线虫的影响。结果显示,在根结线虫侵染的土壤中添加植物秸秆后30 d,玉米秸秆(4.16、2.08 g/kg)对番茄株高有显著影响,辣椒(4.16、1.04 g/kg)和茵陈蒿(4.16、2.08 g/kg)秸秆对番茄茎粗影响显著;60 d时经茵陈蒿处理的番茄植株比对照生长发育良好,对形态指标的影响程度依次为茎粗>开花>分枝;120 d时番茄的茎粗、分枝和果实重量均显著高于对照。末次接种后20 d调查,每种作物秸秆处理以高剂量对根结线虫的防治效果最好,防治效果依次为:茵陈蒿秸秆>辣椒秸秆>玉米秸秆,分别为79.60%、71.32%、68.89%,表明茵陈蒿秸秆处理既可降低根结线虫危害程度,又可提高番茄产量。本研究为温室大棚有效防治根结线虫提供了依据。

温室大棚; 南方根结线虫; 秸秆; 番茄

随着人们生活水平不断提高,利用温室大棚种植反季节蔬菜和重茬蔬菜日益增加,但同时也为危害蔬菜的根结线虫提供了适合的生存环境[1]。在设施栽培蔬菜中最重要的根结线虫种类是南方根结线虫(Meloidogyneincognita)。尤其是在土质为沙壤土、有2年以上棚龄的温室大棚中,几乎都有根结线虫。由于温室大棚蔬菜长期单一连作,土壤中线虫数量逐年增加,甚至使蔬菜发病率达90%以上,导致绝收[2-4]。根结线虫与其他病原菌复合侵染,更加重了对蔬菜的危害。

目前,对设施栽培蔬菜根结线虫的防治仍以杀线虫剂为主。杀线虫剂在杀灭线虫的同时,不仅对土壤环境造成了污染,还使线虫产生了抗药性。对根结线虫的防治,也有不少生物措施:曹志平等引入小麦秸秆来防治根结线虫[5];刘晟等研究了22种中草药提取物对根结线虫的活性[6];近年来,还有一些利用菌株生物防治根结线虫的报道[7-11]。但这些措施与山西省晋中市榆次区菜农的传统耕作方式和栽培习惯有较大不同,因此,在榆次区温室大棚种植中未见使用。秸秆历来是一种重要的生物资源,同时在农田生态系统中具有重要地位[12]。但在现代化农业中,秸秆资源大量过剩,就地焚烧现象日趋严重[13]。秸秆防治线虫的措施具有安全有效、操作简便、价格低廉等特点,还可丰富土壤碳源[5],在榆次区也曾有菜农尝试使用,但由于添加量不科学,农作物秸秆未被充分利用,既浪费资源又没有真正起到秸秆还田的作用,且对根结线虫的防治效果不理想。

为此,本研究选取当地大量种植的玉米‘丰田6号’秸秆和野生资源丰富的茵陈蒿秸秆,同时还选用了当地菜农广泛栽培未发现被根结线虫危害的油椒秸秆,以一定比例添加到土壤中,研究其对温室大棚番茄根结线虫的影响,以期为当地温室大棚有效防治根结线虫提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况与管理

试验在山西省晋中市乌金山镇南湖村(海拔820 m,37°41.230′N,112°52.238′E)温室大棚进行。土壤有机质含量4.05 g/kg,全氮0.389 g/kg,碱解氮238.0 mg/kg,有效磷228.2 mg/kg,速效钾164.996 mg/kg,pH 6.4。供试番茄品种为‘金棚1号’,于2012年4月8日覆膜播种于灭菌土中,2叶1心时移苗,5月12日6～8叶时定植于温室花盆内。试验过程的地温保持在17.1～25.2 ℃范围内(地下10 cm处温度)。

1.2 试验材料

‘丰田6号’玉米(ZeamaysL.):上年采收果实后的秸秆,自然晾干,粉碎后过325目筛待用。

油椒(CapsicumfrutescensL.):上年采收果实后的秸秆,自然晾干,粉碎后过325目筛待用。

茵陈蒿(ArtemisiacapillarisThunb.):当年4月采集全草,洗净,烘干,粉碎后过325目筛待用。

供试线虫:南方根结线虫(M.incognita),由青岛农业大学提供。从感病严重的番茄根部分离根结线虫卵囊,置于26 ℃无菌水中培养。将孵化的2龄幼虫(J2)调整到500 条/mL,待用。

育苗土、定植土:采自晋中学院校区外,每10 kg土混合0.5 kg禽粪,常压灭菌8 h,自然冷却。

1.3 试验设计

参考华北地区农田小麦秸秆还田模式平均输入量(7.5 t/hm2)[14],称取不同量的植物秸秆分别与定植土充分混匀,使定植土中玉米秸秆的含量分别为8.32、4.16、2.08 g/kg; 辣椒秸秆的含量分别为4.16、2.08、1.04 g/kg;茵陈蒿秸秆的含量分别为4.16、2.08、1.04 g /kg。将含秸秆的定植土置于21 cm×23 cm的花盆内,每盆种1株番茄苗。对照(CK)区不添加任何秸秆,每处理30盆,重复3次。置于温室大棚内随机排列,按照当地常规方法种植管理。

1.4 接种线虫、线虫计数

待番茄缓苗后(5月20日),在距番茄根部2～3 cm的土壤中,用铅笔扎4个深度10 cm左右的小洞接种J2线虫,覆土。7 d后(5月27日)第2次接种J2线虫,每次3 000条。 CK以相同方法加无菌水6 mL。末次接种后20 d(6月16日),随机拔取各处理植株3株进行根部酸性品红染色[15],检验接种效果。

在距番茄根3～15 cm 处取番茄根围土,以改良贝尔曼漏斗法[15]分离J2并计数,同时将线虫数量折算成每100 g 干土含有线虫的数量[16]。

1.5 生长量、产量及防治效果测定

分别于定植后30、60、120 d,测定株高、茎粗、分枝和开花率,采收果实计重量,拉秧时将番茄根拔出,冲洗干净后,记录每株根结数。参照刘维志分级标准[15]进行病情分级和防效计算:0级为根系完整,无根结;1级为有少量根结,根坏死少于25%;2级为根结数占根系的26%～50%;3级为根结数占根系的51%～75%;4级为根结特多且较大,占根系的76%～100%。按下式计算防治效果。

防治效果(%)=(对照根结指数-处理根结指数)/对照根结指数×100。

1.6 数据处理

试验数据采用SAS 9.0软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对番茄生长指标的影响

由表1可见,添加玉米秸秆4.16 g/kg和2.08 g/kg处理的番茄株高显著高于对照,极显著高于添加油椒秸秆处理,添加油椒秸秆2.08 g/kg处理的株高最低,比对照低11%。玉米秸秆各处理、油椒秸秆2.08 g/kg处理和茵陈蒿1.04 g/kg处理与对照的茎粗无显著差异,其余均有显著差异。表明在苗期不同处理对植株的影响没有规律性。

表1 不同秸秆添加处理下番茄苗期(30 d)生长指标1)

1) 表中不同小写和大写字母分别表示在0.05和0.01水平上差异显著,下同。

The different lowercase and uppercase letters indicated significant difference at the 0.05 and 0.01 levels, respectively. The same below.

由表2可知, 1.04 g/kg和2.08 g/kg的油椒秸秆处理,不同浓度的茵陈蒿处理均对茎粗的影响有显著差异,且不同浓度的茵陈蒿处理与对照差异极显著;1.04 g/kg的茵陈蒿处理对分枝的影响差异显著;1.04 g/kg和2.08 g/kg的茵陈蒿处理对开花数的影响差异显著。表明60 d后经茵陈蒿处理的植株比对照植株生长发育良好,其形态指标的影响程度依次为:茎粗>开花数>分枝数。

由表3可见,2.08、4.16 g/kg茵陈蒿处理对茎粗和分枝有极显著的促进作用,油椒各处理对分枝有极显著促进作用,玉米、油椒和茵陈蒿各处理对果实均有极显著促进作用。添加茵陈蒿秸秆2.08 g/kg处理,番茄的茎粗、分枝和果实的值均极显著高于对照(分别比对照高57.5%,57.1%,152.7%),且高于其他不同处理,表明添加适量的(2.08 g/kg)茵陈蒿秸秆处理可抑制根结线虫,显著促进番茄的生长。

2.2 添加秸秆对根围土根结线虫的影响

2.2.1 添加秸秆对苗期根结线虫数量的影响

由图1可知,添加玉米、油椒和茵陈蒿秸秆对番茄苗期根结线虫均有抑制作用。苗期添加玉米秸秆8.32、4.16 g/kg和添加油椒秸秆2.08 g/kg处理,均与对照有显著差异。表明添加低剂量的玉米秸秆8.32、4.16 g/kg 和中等剂量的油椒秸秆2.08 g/kg对温室大棚番茄苗期根结线虫有抑制作用,添加8.32 g/kg的玉米秸秆处理效果最好,防效达27.15%。

表3 不同秸秆添加处理下番茄收获期(120 d)生长指标

图1 不同处理对番茄苗期根围土根结线虫数量的影响Fig.1 Effect of different treatments on root-knot nematode number in the rhizosphere of tomatoes at seedling stage

2.2.2 添加秸秆对成株期根结线虫数量的影响

由图2可知,添加玉米、辣椒和茵陈蒿不同剂量秸秆对番茄成株期根结线虫的防效均影响显著,2.08 g/kg的茵陈蒿秸秆防效最好,达48.37%。

2.2.3 添加秸秆对收获期土壤根结线虫数量的影响

由图3可知,添加玉米、辣椒和茵陈蒿不同剂量秸秆对番茄收获期根结线虫的防效均与对照有显著差异,2.08 g/kg的茵陈蒿秸秆处理防效最好,达74.02%。

2.3 添加秸秆对收获期根内线虫数量的影响

由表4可知,添加‘丰田6号’玉米秸秆8.32 g/kg时防效最好,达到了68.89%,根结指数显著降低(P<0.05)。添加玉米秸秆4.16 g/kg与8.32 g/kg的防效和根结指数差异不显著。因此,推荐添加玉米秸秆防治温室大棚番茄根结线虫的用量为4.16 g/kg。

图2 不同处理对番茄成株期根围土根结线虫数量的影响Fig.2 Effect of different treatments on root-knot nematode number in the rhizosphere of tomatoes at adult stage

图3 不同处理对番茄收获期根围土根结线虫数量的影响Fig.3 Effect of different treatments on root-knot nematode number of tomatoes in the rhizosphere at harvest season

添加油椒秸秆4.16 g/kg时的防效最好,达到了71.32%,根结指数显著降低(P<0.05)。添加4.16 g/kg与2.08 g/kg的油椒秸秆防效和根结指数差异不显著。因此,推荐添加油椒秸秆防治温室大棚番茄根结线虫的用量为2.08 g/kg。

由表4可知,添加茵陈蒿秸秆4.16 g/kg的防效最好,达到了79.60%,根结指数显著降低(P<0.05)。添加茵陈蒿秸秆各处理的根结指数与防治效果均达到0.05显著水平。因此,推荐添加茵陈蒿秸秆防治温室大棚番茄根结线虫的用量为2.08 g/kg。

三种秸秆的防治效果依次为:茵陈蒿秸秆>油椒秸秆>玉米秸秆,表明茵陈蒿作为添加物效果最好。

表4 添加玉米秸秆、油椒秸秆、茵陈蒿秸秆对线虫的防治效果

3 讨论与结论

在调查晋中市温室大棚根结线虫危害时发现,种植辣椒的土壤,无论是否连作,辣椒植株及根系基本正常,未见到由于根结线虫危害形成特别膨大的根结。研究表明,辣椒根结线虫的种群密度可达28～208个/g土,根结线虫对辣椒的潜在危害十分严重,但未对辣椒根系造成危害[17];这可能与辣椒植株的化感作用对番茄根围土中线虫产生趋避作用有关,从而抵消了根系分泌物对线虫的吸引作用[18]。本试验结果表明:将辣椒秸秆1.04～4.06 g/kg添加到根结线虫的病土中,对根结线虫有一定的防治效果。

茵陈蒿是菊科(Compositae)蒿属(ArtemisiaL.)的一种多年生草本植物,广泛分布于我国南北各省区,生长于山坡、荒地、路边、草地等。幼嫩茎叶可入药,具清热利湿、退黄、利胆、利尿,治疗皮肤病等作用,其主要成分为茵陈炔酮(capillin)。茵陈蒿提取物对储粮害虫赤拟谷盗(TriboliumferrugineumFabricius)有较强的趋避作用[19-20], 但对茵陈蒿秸秆防治根结线虫的研究还未见报道。本试验尝试用茵陈蒿秸秆作为土壤添加剂,结果表明,添加1.04、2.08 g/kg的茵陈蒿秸秆对番茄平均株高、茎粗和平均分枝的影响显著。2.08 g/kg用量对平均果实重量有显著影响,1.04 g/kg用量与对照差异也达到了显著水平。本试验结果表明:施用茵陈蒿秸秆1.04～4.16 g/kg作为防治根结线虫的植物秸秆均可应用到生产中。

通过对比不同剂量的3种植物秸秆添加到灭菌土中对番茄根结线虫的防治效果,表明添加适量的植物秸秆对根结线虫均有较好的防治效果。植物在生长过程中会产生并释放一些化感物质[17,21],这些物质通过影响根际微生物种群,进一步直接或间接地影响和抑制根结线虫的数量。尤其是添加茵陈蒿秸秆的处理,既可调整土壤碳源,改善土壤食物链结构;又因其主要成分茵陈炔酮对线虫的趋避作用,可对番茄根结线虫产生明显的抑制效果[5,22]。

秸秆还田是从改变土壤生态角度寻求的一种生物防治根结线虫的新方法[13]。曹志平等[5]在2010年就引入小麦秸秆抑制番茄根结线虫,成功地将秸秆还田的农业措施与防治根结线虫联系起来。引入小麦秸秆后,土壤线虫群落结构发生了变化,植食线虫的比例下降了97.3%,下降原因与食细菌线虫的比例上升了189.7%有关[5]。据雍太文等[21]报道:土壤微生物是维持土壤质量的重要组成部分,也是土壤物质循环的主要推动者。土壤微生物能快速分解土壤有机物质,促进土壤团粒的形成,且通过有益菌的活动能够疏松土壤,土壤的保肥、供肥、保水、供水及透气性都得到很好的调节。本试验结果与曹志平等[5]、雍太文等[21]的结论一致。试验中就地取材的‘丰田6号’玉米秸秆、油椒秸秆和茵陈蒿秸秆添加后对根结线虫的防效,比曹志平等[5]小麦秸秆添加物的最佳防效低,这可能与本试验为了便于统计、单一检测根结线虫对不同植物秸秆的响应,采用灭菌土进行试验,杀死了根结线虫、捕食性线虫及微生物等天敌有关。但是,秸秆的添加并不是越多越好,引入小麦秸秆碳源过多,会对番茄生长造成不利影响。这可能与小麦秸秆自身含有大量的化感物质有关[22-23]。本试验也表现出随着3种秸秆添加量的加大,防治效果逐渐变缓的趋势。所以,在抑制番茄根结线虫,保证番茄产量的前提下,结合就地取材和防治效果综合考虑,茵陈蒿作为添加物和趋避剂效果最好,可提高番茄产量,推荐剂量为1.04～4.16 g/kg。

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(责任编辑：王 音)

Effect of plant straws on tomato andMeloidogyneincognita

Jiang Chun1, Zhang Jinhua1, Yang Yanjun1, Yang Wanming1, Zhao Yu1, Fang Guo2

(1. College of Biological Science and Technology, Jinzhong University, Shanxi 030600, China; 2. Plant Protection and Quarantine Station of Shanxi Province, Taiyuan 030001, China)

In order to take effective control onMeloidogyneincognita(Kofoid & White) Chitwood, and to optimize cultivation conditions of greenhouse tomato, the effect of corn straw (8.32, 4.16, 2.08 g/kg), pepper straw (4.16, 2.08, 1.04 g/kg) andArtemisiacapillarisstraw (4.16, 2.08, 1.04 g/kg) on tomato andM.incognitawas investigated in this study. The results showed that different treatments had different effect on tomato at seedling stage (30 days), the corn straw (4.16, 2.08 g/kg) had significant influence on plant height, the pepper straw (4.16, 1.04 g/kg)andA.capillarisstraw(4.16, 2.08 g/kg)had significant influence on stem diameter. Tomato grew better than the control group 60 days after treated withA.capillarisstraw. Morphological parameter varied as stem diameter> flowering > branch. Stem diameter, branch and fruit parameters of the treated tomato were much higher than those of the control plants 120 days after treatment. The rank order of the control effect againstM.incognitawas:A.capillarisstalk> pepper stalk> corn stalk, with the efficacy of 79.60%, 71.32% and 68.89%, respectively. It was indicated thatA.capillarisstalk had the best effect to improve tomato yield and controlM.incognita.

greenhouse;Meloidogyneincognita; straw; tomato

2015-01-23

2015-03-03

山西省教育厅科技开发项目(20111025)；山西省自然科学基金(2013011039-2)

S 436.412

A

10.3969/j.issn.0529-1542.2015.04.032

* 通信作者 E-mail: zhangjinhua211@126.com