间作黄瓜对辣椒疫病及生长发育的影响

蒋欣梅，张 倩，陈映彤，白国梁，王 杰，吴凤芝，于锡宏

（1.东北农业大学园艺园林学院，哈尔滨 150030；2.农业农村部东北地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室，哈尔滨 150030）

辣椒（Capsicum annuumL.）是世界主要调味蔬菜之一。近年我国辣椒设施栽培面积呈递增趋势[1]。辣椒连作障碍严重，易引发辣椒疫病。辣椒疫病是由辣椒疫霉菌引起的一种土传性病害，可随水传播，辣椒全生育期均可感病，危害成株。发病严重地块可导致绝产[2]。生产上常采用药剂防治辣椒疫病，但存在药害及残留问题，严重影响辣椒品质及食用安全。

间作是我国传统耕作技术，是一种集约利用空间的种植方式。在这种栽培模式下，多种植物综合利用水、肥、光、气等资源，改善田间小环境，提高土地利用率，减少病虫害发生[3]。不同冠层两种植物间作有利于促进群体生长，合理利用环境资源，提高植物抗病虫害能力。如高秧玉米与辣椒间作可降低辣椒疫病发生与传播，同时有效降低玉米大斑病发病率[4]。间作引起植物形态和生理变化。间作提高作物功能叶片叶绿素含量和光合速率，提高环境中光热资源利用率[5]；万寿菊/番茄间作，番茄光合作用增强，抗病能力提高[6]。间作系统中，植株获得的较高抗性与其体内防御酶活性有关，防御酶活性提高则促进抗性基因表达。其中过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）是重要防御酶，其活性变化反映植株遭受病害时对病害的抵御能力[7]。

黄瓜是设施主要栽培蔬菜[8]，在田间管理上与辣椒相似。目前黄瓜间作辣椒后对辣椒疫病防控效果的研究鲜有报道，本试验通过研究黄瓜/辣椒不同间作模式对辣椒生长及疫病发生情况的影响，筛选适宜黄瓜/辣椒间作高效栽培模式，为绿色蔬菜生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

辣椒为“龙椒六号”，由黑龙江省农业科学院园艺分院提供；黄瓜为“津早一号”，由天津科瑞农业科技股份有限公司提供。辣椒疫病菌株，由山东农业大学植保学院张修国教授提供病原菌菌株原种SD33扩繁获得。

1.2 方法

试验于2018～2019年在东北农业大学实验实习与示范中心向阳基地大棚内开展两年重复试验。

辣椒和黄瓜分别于2 月15 日和2 月28 日在温室内播种育苗，4 月25 日同时定植于大棚内。采用垄作方式，垄距60 cm，辣椒和黄瓜株距均为30 cm，采取单穴单株定植方式。黄瓜与辣椒间作模式设置3种方式，即黄瓜与辣椒间作垄数分别为2∶2、2∶4 和2∶6，分 别标记为TH22、TH24 和TH26；以单作辣椒为对照（CK）。小区面积72 m2（即黄瓜辣椒共24 垄，每垄长5 m，每垄定植16株），3次重复，随机区组排列，田间常规管理。

待辣椒定植7 d后，此时辣椒已缓苗并恢复生长，为便于调查辣椒疫病发病程度，选取种植在小区中间的两垄辣椒为接菌垄，在位于接菌垄中间位置2株辣椒上接种疫霉菌，即小区接菌辣椒株数为4 株，接菌方式参照易图永等切茎方法[9]。辣椒接菌当天（0 d）开始，各小区随机选取10株辣椒挂牌标记，每隔7 d 测定抗病相关酶（POD、SOD、CAT）活性，连续测定7 次；每隔14 d 测定株高、株幅及光合相关指标（净光合速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度），连续测定4 次。收获末期调查病情指数、发病率及计算防治效果，每小区选取接菌植株附近50 株辣椒为调查株。当辣椒果实开始采收时测定小区产量和品质，为分析间作效益，同时测定黄瓜产量。

1.3 相关指标测定方法

①疫霉病发生发病率、病情指数及防病效果测定方法参照文献[10]。

发病率（%）=病株数/调查总株数×100%。

参照全株田间调查方法，根据发病情况将病情分为0、1、3、5、7、9 级，其中，0 级：无病；1 级：地上部仅叶、果有病斑；3 级：地上茎枝有褐腐斑；5 级：茎基部有褐腐斑；7 级：地上茎、枝、茎基部均有褐腐斑；9级：植株死亡。

病情指数=∑[病株数×病级数值]/[调查总株数×最高病级数值]×100。

防治效果（%）=(对照病情指数-处理病情指数)/对照病情指数×100%。

②抗病相关酶活性测定

辣椒叶片POD 酶活性采用愈创木酚法测定[11]，SOD酶活性采用NBT还原法测定[11]，CAT采用紫外吸收法测定[11]。

③光合指标测定

选取辣椒植株自上而下第5片功能叶片，于测定期9：00～11：00使用Li-6400 XT光合仪测定净光合速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度。

④品质测定方法

VC含量采用2，6-二氯酚靛酚法测定[11]，可溶性糖含量采用蒽酮法测定[11]，可溶性蛋白采用考马斯亮蓝G-250法测定[11]。

1.4 数据分析

采用Microsoft Excel 2010 与Graphpad Prism 5处理数据与绘制图表，采用SPSS 23.0 统计分析，方差分析采用Duncan新复极差法，P＜0.05。

2 结果与分析

2.1 间作黄瓜对辣椒疫病发生的影响

如表1 所示，不同黄瓜/辣椒间作模式对辣椒疫病防控效果不同。

处理TH24 与TH26 间作模式对辣椒疫病有防治效果，与单作辣椒对照CK相比，发病率分别降低45.81%和25.00%，疫病防治效果分别可达42.75%和15.73%，其中TH24间作模式发病率及病情指数显著低于其他处理与对照，TH26 略低于CK，两者差异不显著。处理TH22对辣椒疫病无防治效果，发病率和病情指数均略高于CK，且差异均不显著。

表1 间作黄瓜对辣椒疫病发病率及病情指数的影响Table 1 Effects of intercropping cucumber on incidence rate and disease index of pepper Phytophthora blight

2.2 间作黄瓜对辣椒株高和株幅的影响

如图1、2 所示，接菌后，辣椒株高和株幅均随植株生长增加。在接菌当天（0 d），各处理及CK间均差异不显著。接菌后14 d开始，株高和株幅均表现为处理TH24 最高，显著高于TH26 和CK，而三者均显著高于TH22，TH26和CK间差异不显著。

图1 间作黄瓜对辣椒株高的影响Fig.1 Effect of intercropping cucumber on plant height of pepper

图2 间作黄瓜对辣椒株幅的影响Fig.2 Effect of intercropping cucumber on plant width of pepper

2.3 间作黄瓜对产量及效益的影响

如表2所示，不同黄瓜辣椒间作模式下辣椒产量差异明显，对于单株单产，与单作辣椒相比，处理TH24 单株产量显著提高，TH26 与CK 间差异不显著，而TH26 显著降低；对于间作的折合产量，间作后辣椒产量显著降低，TH24和TH26间差异不显著，但综合黄瓜产量，则间作后折合总产量和总效益均显著提高，其中处理TH24 略高于TH22，二者差异不显著，TH24 显著高于TH26，处理TH26与TH22差异不显著。

表2 间作黄瓜对产量及效益的影响Table 2 Effect of intercropping cucumber on yield and benefit

2.4 间作黄瓜对辣椒品质的影响

如表3所示，采取合理间作方式可改善辣椒品质。在黄瓜/辣椒间作系统中，辣椒果实中VC和可溶性蛋白含量，均表现为TH24处理最高，显著高于其他处理与CK，分别比CK 提高23.74%、13.57%和23.12%；TH22处理最低，显著低于其他处理与CK；TH26 与CK 间差异不显著。辣椒果实可溶性糖含量，TH24略高于TH26，两者差异不显著，TH24 显著高于TH22 和CK,；TH22 显著低于其他处理与CK。

表3 间作黄瓜对辣椒品质的影响Table 3 Effect of intercropping cucumber on the quality of pepper

2.5 间作黄瓜对辣椒防御酶活性的影响

2.5.1 间作黄瓜对辣椒叶片POD、SOD酶活性的影响

如图3、4 所示，随接菌后时间延长，两种酶活性均表现为先升后降趋势，接菌后7 d 达峰值。在接菌当天（0 d），各处理及CK两种酶活性间差异不显著。

对于POD酶活性，接菌后7～42 d，除接菌14 d的TH24显著高于其他处理及对照外，其他测定天数内POD 酶活性均表现为TH24 处理略高于TH26处理，两者差异不显著，但均显著高于TH22、CK。接菌后7～14 d，处理TH22 最低，显著低于CK；随接菌后植株生长，处理TH22 POD 酶活性逐渐接近CK，接菌后35～42 d，TH22显著高于CK（见图3）。

对于SOD 酶活性，接菌后7～28 d，均表现为TH24 处理最高，显著高于TH26 与CK，三者显著高于TH22，TH26 与CK 间差异不显著；接菌35 d后，3 种间作模式下SOD 酶活性均显著高于对照，其中接菌后35 d 时，TH22 和TH26 间差异不显著，但均显著低于TH24，接菌42 d 时，TH24 略高于TH26 处理，二者差异不显著，均显著高于TH22与CK。

图3 间作黄瓜对辣椒叶片POD酶活性的影响Fig.3 Effect of intercropping cucumber on POD enzyme activity of pepper leaves

图4 间作黄瓜对辣椒叶片SOD酶活性的影响Fig.4 Effect of intercropping cucumber on SOD activity of pepper leaves

2.5.2 间作黄瓜对辣椒植株CAT酶活性的影响

如图5所示，接菌后随植株生长，各处理CAT酶活性呈先升后降趋势。接菌当天（0 d）各处理间CAT酶活性差异不显著；接菌后7、14和21 d测定CAT 酶活性，表现为TH24 处理最高，显著高于TH26 与CK，三者显著高于TH22，TH26 与CK 间差异不显著；接菌28 d，CAT 酶活性表现为TH24处理显著高于其他处理，TH22、TH26 与CK 间差异不显著；接菌35 d，各处理和CK 间均差异不显著；接菌42 d，CAT 酶活性表现为TH24 处理略高于CK，二者间差异不显著，TH24 显著高于TH22与TH26，TH22与TH26间差异不显著。

图5 间作黄瓜对辣椒叶片CAT酶活性的影响Fig.5 Effect of intercropping cucumber on CAT enzyme activity of pepper leaves

2.6 间作黄瓜对辣椒光合相关指标的影响

间作黄瓜对辣椒叶片光合参数的影响如图6所示。接菌后随植株生长，辣椒叶片净光合速率、气孔导度和胞间二氧化碳浓度均呈逐渐升高趋势，总体上，处理TH24 的3 个指标处于高水平。接菌后14 和28 d 测定净光合速率、气孔导度、胞间二氧化碳均表现为TH24 处理最高，显著高于TH26 与CK，三者显著高于TH22，TH26 与CK 间差异不显著。接菌后42 d，净光合速率表现为各处理及CK 间差异不显著；气孔导度表现为TH24 处理最高，显著高于TH26 与CK，三者显著高于TH22，TH26 与CK 间差异不显著；胞间二氧化碳浓度表现为TH24 略高于CK，两者之间差异不显著，TH24显著高于TH22和TH26。

图6 间作黄瓜对辣椒叶片光合参数的影响Fig.6 Effect of intercropping cucumber on photosynthetic parameters of pepper leaves

3 讨论与结论

间作是我国传统农业中重要的栽培措施，可增加农田生态系统多样性，促进间作作物协调生长，改善生态环境获得较高经济效益。间作减轻植物病害机制主要是通过改变田间微环境（包括冠层环境与土壤环境）抑制病原菌繁殖与传播；通过提高植物生理抗性如寄主植物体内抗氧化酶、酚类、黄酮类等含量抵抗病原菌的侵染；通过植物间化感作用抑制病原菌侵染[12]。秦立金等研究表明，黄瓜与西芹间作可促进黄瓜营养生长，减轻黄瓜枯萎病发病率与病情指数[13]。本试验表明，黄瓜和辣椒采用垄数比为2∶4（TH24）和2∶6（TH26）间作模式对辣椒疫病发生防控效果良好，其中TH24间作模式效果最佳，发病率和病情指数均显著降低，而黄瓜和辣椒采用垄数比为2∶2（TH22）时则对辣椒疫病无防控效果。说明高秧黄瓜与辣椒间作时比例在一定范围内对辣椒疫病防控发挥作用，采用与辣椒生长习性类似的高秧黄瓜作为间作植株，对病原菌传播发挥阻隔作用，也为辣椒创造适宜小环境，使其生长势增强，抗病能力提高。TH22 防疫病效果不理想可能是因为黄瓜辣椒间作后黄瓜株幅过大而影响辣椒生长，使黄瓜与辣椒间产生种间干扰性竞争，限制辣椒生长。间作优势与劣势并存，而间作优势是时空生态位分离和种间促进共同作用的结果[14-15]。本试验中TH24 表现间作优势，而TH22表现间作劣势，间作体系如何发挥最大优势，间作模式选择尤为重要。

间作提高植物抗病性，与植物体内多种生理生化变化过程有关，POD、SOD、CAT是植物重要保护酶，可有效清除植物体内自由基，使植物保持健康生长状态[16]。遭受病害时，植物体内抗氧化酶活性随病害发生维持较高活性。玉米与大豆、马铃薯间作后，间作玉米叶片中POD、SOD、CAT酶活性显著增强，有效延缓叶片衰老，提高玉米抗病能力[17]。本试验中，TH24与TH26间作模式下辣椒叶片中POD、SOD、CAT酶保持较高活性，可有效减轻辣椒疫病发病程度，说明两种间作处理提高辣椒生理抗性，提高辣椒抗病能力。

光合作用是植物重要生命活动，对环境胁迫敏感，如病原菌侵染植物后，光合作用被削弱，对病害抗性降低[18]。间作体系下，间作复合群体吸收不同层次光热能源，使群体受光面积增大，光能利用率提高，群体结构优化，增加群体生物多样性，增加群体内互惠型竞争，有效防治病害侵染与蔓延[19]。玉米与花生间作提高花生功能叶片叶绿素含量、改变叶绿素结构，提高蒸腾速率、气孔导度和光合速率[20]。金盏花与番茄间作改变光照等田间微环境，有效减轻番茄疫病传播与蔓延[21]。本试验中，TH24与TH26间作模式下辣椒叶片净光合速率、蒸腾速率和气孔导度提高，生长势增强，疫病发病率与病指数降低。间作减轻病害发生与间作后田间微环境的改变关系密切，间作后冠层温湿度发生变化，从而抑制病原菌传播与繁殖，黄瓜/辣椒间作对冠层温湿度的影响尚待进一步研究。单株产量、种植种类、种植数量及价格等因素影响经济效益，TH22 间作模式下辣椒长势较弱，对辣椒疫病无防治效果，但与高产黄瓜间作后总产量与总效益提高。本试验采用黄瓜辣椒系统属于高矮生态位间作系统，此间作系统间作可形成更利于作物生长的立体冠层结构，改变作物光利用率及生理生态特性[22]。在同一地块中多种作物共同生长产生生态位重叠，因此多种作物间竞争与促进关系并存。选择间作体系时作物合理搭配与间作模式选择同样重要，本研究中TH24与TH26间作模式对辣椒疫病防治效果分别为42.75%和15.73%。

黄瓜与辣椒采用垄数比为2∶4（TH2∶4）时，可有效控制疫病发生与蔓延；辣椒植株受疫霉菌浸染后，植株体内POD、SOD和CAT酶活性提高且光合作用加强，可缓解疫霉菌危害植株。