大蒜伴生对连作西瓜生长、产量及品质的影响

吴绍军，孟佳丽，沈 虹，张黎杰，周玲玲，田福发，余 翔

(江苏省农业科学院 宿迁农科所，江苏 宿迁 223800)

西瓜在我国设施农业生产中占有非常重要的地位，由于其生长时间短、上市早、产量高、效益好，在我国南北地区已普遍栽培，加上设施栽培技术的不断普和推广，面积越来越大，成为农业产业结构调整和农民增收的一种重要果蔬[1]。根据联合国粮农组织FAO数据库(2019年1月数据)，2017年世界西瓜的总产量11841.3万t，总栽培面积347.7万hm2，中国分别占67.1%和53.4%，中国的西瓜产量占全世界西瓜产量的60%以上，已经成为世界最大的西瓜生产国[2]。西瓜忌连作，同时由于规模化、集约化种植，导致连作障碍问题突出，造成西瓜土壤理化性质、生物学特性恶化，微生物菌群失衡，土壤酶活性下降，引起西瓜产量和质量下降，病害发生严重，尤其是西瓜枯萎病，导致西瓜植株死亡、减产，甚至绝收[3-4]。因此克服或者减缓西瓜连作障碍，已成为当前西瓜生产中亟待解决的重要难题。

伴生是一种特殊的间作形式，它是利用植物间的间套作，在主栽作物的旁边种植伴生作物，伴生作物不以收获为目的的栽培模式[5]。近些年来，伴随着农业的可持续发展，伴生栽培作为一种生物防治病虫害的有效方式而得到了广泛应用。研究表明，科学合理伴生栽培可以提高作物对土壤中矿质养分的吸收[6]和降低土壤病虫害，提高主栽作物的抗性[7-9]。文强等[10]以新疆耐盐植物伴生胡杨幼苗栽培，结果表明：胡杨幼苗在耐盐植物脱盐作用下生长量增加，且保持一定的根冠比。付彦祥等[11]发现与番茄单作相比，分蘖洋葱伴生改变了番茄根际土壤细菌和真菌群落组成，改善了土壤微生态。吴瑕等[12]发现以分蘖洋葱伴生番茄，可以增强番茄根际土壤酶活性，提高了根系活力，对磷和锰矿质养分的吸收加强，提高了抗灰霉病水平，促进了植株的生长。张晓梅等[13]研究发现5种伴生栽培与单作相比均可改善土壤理化性质，降低土壤真菌的数量、增加放线菌和芽孢杆菌的数量，提高土壤酶活性。可见伴生栽培在作物土壤改良及病虫害防治方面具有重要的利用价值。

目前国内外的伴生作物研究主要是洋葱伴生番茄[12]、大葱伴生黄瓜[14]、小麦伴生黄瓜[15]等；关于西瓜大蒜伴生的研究较少，且主要在实验室中进行，并且是苗期，而关于其全生育期的研究较少。因此本试验以西瓜迁丽2号伴生大蒜，开展大蒜伴生对西瓜枯萎病发病率、生长、产量及品质的影响，探寻大蒜伴生对西瓜枯萎病发病率、生长、产量及品质的影响，以期为西瓜绿色、优质、生态、环保可持续栽培提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试品种为西瓜迁丽2号，由江苏省农业科学院宿迁农科所育成。大蒜品种为邳州白蒜，购自当地市场。供试土壤为壤土，基本理化性质：全氮3.01 g/kg、碱解氮245 mg/kg、有效磷65.1 mg/kg、有效钾329 mg/kg、有机质40.9 mg/kg、pH值7.36。2018年11月12日种植大蒜，2019年2月27日西瓜浸种，3月1日播种，4月11日移栽，6月5日西瓜收获。

1.2 试验设计

试验于2018年10月至2019年6月在江苏省农业科学院宿迁农科所大棚内进行。试验设3个处理，处理1(CK)：西瓜+空白为对照；处理2(T1)：西瓜+大蒜(大蒜苗期伴生，大蒜抽薹前拔除)；处理3(T2)：西瓜+大蒜(大蒜全生育期伴生，西瓜收获前收蒜头)，每个处理3次重复，每个重复40株。试验大棚长60 m，宽6 m，大棚中间开一条宽40 cm、深25 cm的走道，走道左侧按株行距20 cm×10 cm栽植大蒜，走道两侧60 cm处按株行距3 m×0.3 m栽植西瓜，其他农事操作正常管理。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 生长指标 定植后35 d，测定西瓜植株的蔓长、茎粗和叶片数。坐瓜后20 d，统计枯萎病发病率，发病标准参照表1，以后每隔5 d统计1次，累计统计4次。拉秧时统计西瓜植株鲜重，105 ℃杀青0.5 h，70 ℃烘干至恒重。

表1 西瓜枯萎病发病统计标准

1.3.2 产量和果实性状 西瓜接近成熟时，每小区随机选取具有代表性的10个瓜计算单瓜质量，计算出小区产量，折合成每667 m2的产量，同时测定西瓜的形态指标(纵径、横径、皮厚、中心糖、边糖)。

1.3.3 果实品质 成熟期在各处理区内，采集同一天授粉坐果的西瓜3个，测定果实的亚硝酸盐含量(采用比色法测定)[16]、VC含量(采用2，6-二氯靛酚滴定法)[16]、可溶性蛋白含量(采用考马斯亮兰G-250染色法测定)[16]、可溶性糖含量(采用蒽酮比色法)[16]、总酸含量(采用氢氧化钠滴定法)[16]。

1.4 数据处理

采用Excel 2003进行数据处理，利用SAS 9.4软件对试验数据进行方差分析和Duncan’s多重比较。

2 结果与分析

2.1 大蒜伴生对连作西瓜枯萎病发病率的影响

由表2可知，总体来说，随着时间的推移，各处理的枯萎病发病率逐渐增加，但始终是对照最大，且CK>T1>T2，6月9日的发病率达到高峰，T1、T2的发病率比对照分别减少39.73%、61.00%，与对照相比差异显著。5月25日，CK的发病率为25.81%，T1与T2的发病率为0。5月30日，CK的发病率55.38%，T2最小，T2、T1与对照相比差异显著。6月4日各处理的发病率继续呈增加趋势，T1、T2与对照相比分别减少46%、123%。由此可见，大蒜伴生可有效减少枯萎病发病率，可能是大蒜根系分泌物含有杀菌抑菌成分，抑制了尖孢镰刀菌的萌发。

表2 大蒜伴生对连作西瓜枯萎病发病率的影响

2.2 大蒜伴生对连作西瓜植株生长的影响

一般来说，伴生可促进植株生长。由表3可知，大蒜伴生后，西瓜植株的蔓长、茎粗和叶片数均比对照减少，除了茎粗，其他指标与对照相比差异显著。蔓长的大小依次为CK>T1>T2，T1、T2与对照相比分别减少3.03%、3.28%，且差异显著。茎粗以CK最大，T2最小，T1居中，T1、T2与对照相比分别减少3.93%、7.06%。在叶片数方面，T1、T2与对照相比分别减少7.36%、7.79%。由此可知，大蒜伴生抑制了西瓜植株的生长，可能是由于坐果期测量的时候，枯萎病还未发生，或者是伴生大蒜与西瓜竞争肥水，导致西瓜生长受到抑制。

表3 大蒜伴生对连作西瓜植株生长的影响

2.3 大蒜伴生对连作西瓜植株生物量的影响

大蒜伴生对连作西瓜植株生物量的影响如表4所示：大蒜伴生后，各处理植株茎鲜重、茎干重、茎干物率均比对照增加，且差异显著，总体趋势是T2>T1>CK。T1的茎鲜重、茎干重、茎干物率分别为275.63 g、39.64 g、18.82%，比对照分别增加20.89%、35.63%、12.20%。T2的茎鲜重、茎干重、茎干物率分别为308.00 g、48.68 g、19.23%，比对照分别增加35.09%、66.58%、23.31%。大蒜伴生后，各处理植株根鲜重、根干重的大小顺序是T2>T1>CK，其中根鲜重、根干重、干物率均比对照增加，其中T1、T2的根鲜重、T2的根干重与对照相比差异显著，其余均不显著。根冠比排序为T1>CK>T2，各处理的差异不显著。可能是生长后期，枯萎病已经发生，影响了西瓜生长，大蒜伴生缓解了连作障碍，尤其是枯萎病发病率，影响了植株生长，进而影响植株的生物量。

表4 大蒜伴生对连作西瓜植株生物量的影响

2.4 大蒜伴生对连作西瓜单瓜重及产量的影响

由表5可知，大蒜伴生后，单瓜重、小区商品瓜数、小区产量、折合产量均比对照增加且差异显著。T1的单瓜重、小区商品瓜数、小区产量分别为1.39 kg、23.00个、31.97 kg，比对照分别增加2.30%、27.78%、34.55%。T2的单瓜重、小区商品瓜数、小区产量分别为1.75 kg、37.00个、64.75 kg，比对照分别增加32.57%、105.56%、172.52%。T1、T2相比差异显著。可见大蒜伴生后期有效地缓解西瓜枯萎病的发生，延长了植株的生长期，增加了结瓜数和单瓜重。

表5 大蒜伴生对连作西瓜单瓜重及产量的影响

2.5 大蒜伴生对连作西瓜果实形态指标的影响

由表6可知，大蒜伴生增加了西瓜果实中心糖、边糖、果实纵径、横径、果形指数，均表现为T2>T1>CK；降低了西瓜皮厚，依次表现为CK>T1>T2。T1的中心糖、边糖、果实纵径、横径比对照分别增加13.0%、16.0%、2.0%、1.0%，中心糖、边糖与对照相比差异显著。T2的中心糖、边糖、果实纵径、横径比对照分别增加16.0%、19.0%、7.0%、7.0%。其中T2比T1分别增加2.0%、2.0%、5.0%、6.0%，与对照相比差异显著。各处理间的皮厚与果形指数差异不显著，总体上表现为T2>T1>CK。可见大蒜伴生提高了果实中边糖，改善了果形指数，可能是大蒜改变了根际土壤微生态或者植株的生理生化特性，改变了根系的吸收活力，进而影响了果实的形态指标。

表6 大蒜伴生对连作西瓜果实形态指标的影响

2.6 大蒜伴生对连作西瓜果实品质的影响

由表7可知，大蒜伴生提高了西瓜果实中的可溶性蛋白、可溶性糖含量，降低了VC、总酸比例、亚硝酸盐含量。T1、T2的可溶性蛋白和可溶性糖含量分别为3.15、62.65 mg/g和3.50、64.30 mg/g，比对照分别增加26.44%、18.19%和40.40%、21.30%，且差异显著。T1与T2相比差异显著，T2的可溶性蛋白、可溶性糖含量比T1分别增加11.04%、2.64%。T1、T2的VC和亚硝酸盐含量分别为23.54、0.044 μg/g和24.43、0.052 μg/g，比对照分别减少19.62%、43.56%和16.60%、41.79%，与对照相比差异显著，T1与T2之间差异不显著。在总酸比例方面，大蒜伴生后与对照相比差异显著，T1、T2与对照分别降低23.62%、8.77%。可见大蒜伴生在一定程度上改善了西瓜果实品质。

表7 大蒜伴生对连作西瓜果实品质的影响

3 讨论与结论

3.1 大蒜伴生对西瓜枯萎病发生率的影响

植物的化感作用是指活体植物通过淋溶、根系分泌、地上部挥发、残体分解等途径向环境中释放一些化学物质，影响根际环境，进而影响周围作物的生长[17]。利用伴生植物间套作可防治或减缓病虫害，伴生作物的根系分泌物既能够促进作物生长，又能改善土壤生态环境，控制某些病害的发生[18]。盐角草伴生胡杨幼苗提高其耐盐性[10]，分蘖洋葱伴生番茄，提高了番茄抗灰霉病[12]和黄萎病的水平[19]，小麦伴生降低了西瓜白粉病发病指数[20]。西瓜枯萎病是世界性难题，西瓜枯萎病伴生栽培已成为目前的研究热点。大蒜本身由于含有杀菌抑菌物质，与其他作物间套轮作伴生，可减轻作物病虫害[21]。茼蒿与连作西瓜伴生能够降低了枯萎病的发生率[22]。小麦根系分泌物对西瓜尖孢镰刀菌菌丝生长有显著的抑制作用，浓度为5 mL/株时的抑制作用最大[20]。西瓜与旱稻伴生后，西瓜根际土壤中的尖镰孢菌数量降低[23]。

本试验的结果表明：大蒜伴生可显著降低西瓜枯萎病发病率，与对照相比枯萎病发病率减少61.00%，减少了植株死亡，这在杨瑞平[24]的研究中得到验证。可能是由于其根系分泌物抑制了病原菌的生长繁殖；或是套作大蒜对连作西瓜土壤微生物抑制作用增强，改变了连作西瓜土壤中根际微生物数量和区系，增强了连作西瓜抗病性，减轻了连作对西瓜生长的影响[25]。

3.2 大蒜伴生对西瓜生长产量及品质的影响

生长指标是反映植株长势、评价种苗质量好坏的一个重要参数。伴生栽培可以合理利用伴生作物的化感作用，调控植株生长，改善土壤理化特性和生物学特性[26-28]。吴瑕等[12]研究发现：在分蘖洋葱伴生条件下，番茄的株高、植株干鲜重均增加。陈昱等[29]研究发现芹菜伴生处理显著提高了豇豆株高、茎粗、地上鲜重和地上干重。文强等[10]研究表明，胡杨幼苗在伴生盐生植物脱盐下株高地径均增加，且能够保持一定水平的根冠比、根质量比。徐伟慧等[20]研究发现，小麦伴生显著提高了西瓜根系的生长。

本研究发现：大蒜伴生抑制了西瓜前期生长，促进了西瓜后期的生长，增加了植株地上地下的干鲜重，这与姜忠廷[25]的研究结果一致。可能是由于大蒜根系分泌物改善了土壤理化性状，提高了土壤酶活性，增加了土壤中微生物数量及多样性，改善了根区土壤的微生态环境，从而促进了西瓜的生长[24]。

大多数学者认为，伴生可增加作物产量，改善作物果实品质[30]。茼蒿与连作西瓜伴生能够促进西瓜生长，并提高其产量[22]。分蘖洋葱伴生栽培能够显著提高菜豆产量[31]。伴生小麦能促进黄瓜产量[32]。分蘖洋葱与黄瓜套作，黄瓜产量增加[18]。分蘖洋葱套作有利于提高黄瓜产量[33]。韩哲[34]研究指出，黄瓜伴生小麦栽培能提高单黄瓜株产量。高春琦等[35]等发现黄瓜伴生小麦处理优于黄瓜单作，黄瓜产量增加。

本研究发现：大蒜伴生提高了西瓜单瓜重、小区产量和折合产量，提高了果实形态指标，这一点与前人研究结果一致[36-37]。伴生之所以能提高作物产量，可能是伴生栽培后，提高了植物的光合作用，抑制了土壤中真菌、放线菌和细菌数量的增加，从而降低了土传病害的发生率，同时活化土壤酶，提高了作物对土壤中有效元素的吸收利用，进而提高了作物产量[38]。张晓梅等[37]发现伴生栽培能提高黄瓜维生素和蛋白质含量，降低亚硝酸盐的含量。董雪娇等[36]利用番茄套作分蘖洋葱增加了番茄果实可溶性糖含量，显著降低可滴定酸含量，糖酸比显著升高，改善了番茄果实品质。

本试验结果表明：大蒜伴生后，西瓜的可溶性糖、可溶性蛋白含量增加，VC、总酸、亚硝酸盐含量降低，在一定程度上提高了西瓜的品质。同样的结果在黄瓜伴生青蒜上也得到了验证[39]。可能是由于大蒜根系分泌物的化感作用能够调节土壤生态环境，提高土壤有效养分水平，改良土壤化学性状，促进果实物质转化，进而提高西瓜的品质[40]。

综上所述，大蒜伴生降低了枯萎病发病率和植株死亡率，前期抑制了植株生长，后期促进了西瓜生长；改善了植株地上地下鲜重，增加了商品瓜数和单瓜重；改善了植株果实的形态指标及品质。