伴生大蒜对日光温室连作番茄根结线虫及根际微生态环境的影响

刘素慧 尉 辉 孙 淼 荣 兵 徐金强

（山东农业工程学院，山东济南 250100）

随着蔬菜栽培面积的扩大及连作年限的延长，特别是节能型日光温室的迅速发展，根结线虫（Meloidogynispp.）的发生区域也随之不断扩大，在各蔬菜产区的危害日趋严重（翁伟 等2013；漆永红 等，2015），可导致蔬菜作物减产10%～20%，严重时可达30%～40%，甚至绝收或无法进行蔬菜再生产（李戌清 等，2012；Yang et al.，2012；卢志军，2016）。采用化学药剂防治根结线虫是人们常用的方式，虽经济效益可观，但会对环境尤其是土壤造成严重污染，并且使用过程危害人畜安全（Abawi &Widmer，2000）。单独使用嫁接、选育抗性品种、利用生物菌拮抗作用防治等方法均很难达到理想效果（Beatrice et al.，2011）。因此，寻找防治根结线虫的有效方法已成为目前的研究热点。

近年来，利用作物根系分泌物的化感作用合理安排伴生植物来缓解设施主栽植物的一系列栽培问题已成为研究热点之一（Zhou et al.，2011）。例如：葱蒜类蔬菜与黄瓜间轮套作可以缓解黄瓜连作障碍，提高经济效益（杨阳和吴凤芝，2011）；豌豆与水稻间作可减少豌豆褐斑病的发生（Schoeny et al.，2010）；伴生分蘖洋葱可减轻番茄黄萎病的发生（付学鹏，2016）；套作大蒜可减轻辣椒土传病害的发生（Muhammad，2011）；姜、大蒜、黑胡椒的化感物质能抑制镰刀菌的生长（Shukla &Dwivedi，2012）；根系分泌物中的化学物质可吸引线虫向根部移动或反向排斥，或抑制线虫的运动能力，甚至使线虫死亡（Curtis et al.，2009）。Dutta等（2012）研究表明化学信息素（semiochemicals）可能对根结线虫产生排斥或化感作用。α 松萜、β 松萜、柠檬烯、青枝烯、二甲基环癸三烯等萜类物质被验证可能对寄生性根结线虫有吸引作用（Ali et al.，2011）。这些研究结果充分证明伴生栽培在抑制土传病害方面发挥重要的作用，但关于伴生栽培对根结线虫病的影响还未见报道。为深入研究大蒜伴生对番茄根结线虫病的影响，尤其是伴生大蒜与番茄根结线虫的防治、番茄根际微生态环境间的关系，本试验对伴生大蒜对番茄植株、根结线虫、根际微生态环境的影响开展研究，以期为科学合理的作物伴生模式提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试番茄品种为易感根结线虫的毛粉802，种子购自济南市种子市场；供试伴生大蒜品种分别为苍山蒲棵、金乡白皮蒜和莱芜大蒜，种蒜为自留种。供试土壤为日光温室内连续种植6 年番茄、根结线虫发生严重的带虫土，土壤有机质含量56.75 g·kg-1，铵态氮含量18.51 mg·kg-1，硝态氮含量60.32 mg·kg-1，电导率0.675 mS·cm-1，pH 值7.09。

1.2 试验设计

试验于2019 年10—12 月在山东省济宁市任城区济宁春蕾农业科技有限公司进行。试验采用加仑盆进行栽培，盆上、下口径和高分别为26、20 cm和18 cm，每个大蒜品种伴生为1 个处理，每个处理7 盆，3 次重复，以单植番茄为对照（CK），均随机排列。每盆定植1 株7 叶番茄苗，同时在距离番茄植株6 cm 处均匀播种5 瓣健康大蒜瓣。整个生育期间进行精细管理，按番茄需求浇水施肥。

番茄定植45 d 后，各处理随机选3 株，先测定株高，再采用抖根法收集番茄根际周围的土壤，一部分4 ℃保存，用于有关微生物数量的测定；一部分风干，过1 mm 筛孔，用于测定土壤酶活性；调查统计番茄根结线虫数量、发病率以及伴生大蒜对根结线虫的防治效果；测定番茄地上部和地下部干、鲜质量。

1.3 测定方法

1.3.1 番茄生长指标的测定 株高：植株根部到主茎顶部的距离。鲜质量：将番茄植株齐根剪断后，分别将地上部和地下部装入取样袋中，置于电子天平上直接称量。干质量：将番茄植株地上部、地下部分别放在105 ℃的烘箱中30 min，然后于80 ℃下24 h，烘至恒重后用电子天平直接称量（贾尝 等，2011）。

1.3.2 根结线虫指标测定 参照毛爱军等（2005）制定的标准调查番茄幼苗根结线虫发病情况。

根结数量：地下部鲜质量称量后观察，以肉眼可见米粒大小根结为有效根结。

发病率（%）=发病植株的数量/所调查植株全部的数量×100

根结指数=单株根结数/单株地下部鲜质量

防治效果=（CK 根结指数-伴生大蒜的番茄根结指数）/CK 根结指数×100%

1.3.3 根际土壤微生物数量测定 土壤可培养微生物数量采用稀释平板法测定。分别用牛肉膏蛋白胨琼脂培养基、马丁氏培养基和改良高氏1 号琼脂培养基测定细菌、真菌和放线菌的数量；氨化细菌、硝化细菌和硫化细菌等主要生理类群均采用特化液体培养基进行培养，采用最大或然计数法（MPN）进行测定（喻于牛 等，1996）。

1.3.4 根际土壤酶活性测定 采用高锰酸钾滴定法测定过氧化氢酶活性，采用邻苯三酚比色法测定多酚氧化酶活性，采用苯酚-次氯酸钠比色法测定脲酶活性，采用磷酸苯二钠比色法测定磷酸酶活性，采用3，5-二硝基水杨酸比色法测定蔗糖酶活性（关松荫，1986）。

1.4 数据处理

采用Excel 2007 软件处理数据，统计分析通过SPSS 软件进行。

2 结果与分析

2.1 大蒜伴生对番茄生长的影响

从表1 可以看出，除了莱芜大蒜伴生处理的番茄地下部干质量，苍山蒲棵、金乡白皮蒜、莱芜大蒜伴生处理的番茄株高、地上部鲜质量、地上部干质量、地下部鲜质量、地下部干质量均极显著低于CK。金乡白皮蒜和莱芜大蒜伴生除地下部干质量和鲜质量差异极显著外，其他指标均无显著差异；苍山蒲棵伴生处理的番茄生长量最小，各指标显著低于金乡白皮蒜和莱芜大蒜伴生处理。

表1 不同品种大蒜伴生对番茄生长的影响

2.2 大蒜伴生对番茄根际根结线虫的影响

如表2 所示，与CK 相比，经过大蒜伴生处理的番茄根结数量极显著降低，其中苍山蒲棵伴生处理的根结数量最少，金乡白皮蒜次之。根结线虫发病率和根结指数的高低依次均为：CK ＞莱芜大蒜＞金乡白皮蒜＞苍山蒲棵，各伴生处理间、伴生处理与CK 间的差异均达极显著水平。苍山蒲棵、金乡白皮蒜、莱芜大蒜伴生对番茄根结线虫的防治效果分别为77.92%、57.80%、41.57%。

表2 不同品种大蒜伴生对番茄根际根结线虫的影响

2.3 大蒜伴生对番茄根际土壤微生物数量的影响

由表3 可以看出，不同品种大蒜伴生的番茄根际土壤细菌数量差异极显著，其中苍山蒲棵＞金乡白皮蒜＞莱芜大蒜，且大蒜伴生处理的细菌数量均极显著高于CK；金乡白皮蒜伴生的番茄根际土壤放线菌的数量最多，其次分别是苍山蒲棵、莱芜大蒜，大蒜伴生处理的放线菌数量均极显著高于CK；金乡白皮蒜和莱芜大蒜伴生的番茄根际土壤真菌数量间无显著差异，但两者与苍山蒲棵、CK间差异极显著；金乡白皮蒜和苍山蒲棵伴生的番茄根际土壤微生物总量差异不显著，二者均极显著高于CK。

表3 不同品种大蒜伴生对番茄根际土壤微生物数量的影响 CFU · g-1

由表3 可知，根际土壤微生物各生理类群数量变化趋势基本一致：苍山蒲棵伴生的番茄根际土壤氨化细菌、硝化细菌和硫化细菌的数量均最高，其次是金乡白皮蒜伴生，CK 最低；除金乡白皮蒜和莱芜大蒜伴生处理的硝化细菌间差异显著外，各伴生处理间、各伴生处理和CK 间氨化细菌、硝化细菌和硫化细菌数量的差异均达极显著水平。

2.4 大蒜伴生对番茄根际土壤酶活性的影响

由表4 可知，苍山蒲棵伴生处理的番茄根际过氧化氢酶活性最高，其次为金乡白皮蒜和莱芜大蒜伴生处理，大蒜伴生处理均显著高于CK，苍山蒲棵、金乡白皮蒜、莱芜大蒜分别高出CK 27.53%、25.51%、12.96%；苍山蒲棵、金乡白皮蒜、莱芜大蒜伴生番茄根际多酚氧化酶活性均极显著高于CK，分别比CK 高29.41%、25.49%、19.61%；金乡白皮蒜伴生番茄根际脲酶活性最高，其次是苍山蒲棵和莱芜大蒜；苍山蒲棵和金乡白皮蒜伴生番茄根际磷酸酶活性较高，二者之间无显著差异，但二者极显著高于莱芜大蒜伴生和CK；不同品种大蒜伴生番茄根际土壤蔗糖酶活性的变化规律与磷酸酶活性相似，但CK 的蔗糖酶活性与莱芜大蒜伴生处理间无显著差异。

表4 不同品种大蒜伴生对番茄根际土壤酶活性的影响

3 讨论与结论

本试验中不同品种大蒜伴生对番茄株高、地上部地下部干、鲜质量均有不同程度的抑制作用，这与杨帆等（2020）的研究结果相一致，通过初筛出的7 种伴生植物，对番茄株高、地上部干鲜质量和地下部干鲜质量等指标均有明显的抑制作用；刘同金等（2013）研究也发现套作大蒜显著降低了番茄茎粗；但刘淑芹和吴凤芝（2015）研究表明，套作不同化感潜力的分蘖洋葱显著促进了番茄幼苗株高的生长、植株干鲜质量及叶面积的增加；赵晓翠（2016）的研究结果却表明在伴生大蒜20～50 d 时的黄瓜株高低于单植黄瓜对照，在80～120 d 时高于对照，且伴生大蒜比伴生大葱增产更明显。伴生栽培对主栽植物生长量有抑制作用也有促进作用，其原因可能是伴生植物在一定时期内会对主栽植物的空间和营养造成竞争性抑制作用，也有可能是伴生植物的荫蔽有利于主栽植物幼苗的缓苗。

Tringovska 等（2015）研究发现万寿菊、紫苏、莴苣和白芥伴生提高了番茄对根结线虫的抗性；杨瑞娟（2016）发现大麦、小麦和水稻伴生降低了番茄根系上的根结数量，大麦和水稻伴生可以抑制番茄根结线虫的繁殖，降低土壤中根结线虫二龄幼虫的数量和卵密度（杨瑞娟 等，2017）。这与本试验结果相一致，伴生大蒜可提高番茄抗根结线虫的能力。但不同品种大蒜伴生番茄对根结线虫的防治效果不同，这与白晶芝等（2018）的研究结果相类似，不同品种分蘖洋葱伴生对番茄根结线虫防治有不同的作用，但其作用机理尚未可知，有待进一步的研究，大蒜伴生也是如此。

和众多试验结果（赵晓翠，2016；杨瑞娟 等，2017；刘素慧 等，2018）相类似，伴生大蒜可提高番茄根际细菌和放线菌数量，但本试验结果中大蒜伴生也显著提高了番茄根际土壤真菌数量，这与前人（赵晓翠，2016；杨瑞娟 等，2017；张晓梅 等，2020）研究结果不同，到底是真菌种类多样性增加还是致病菌种类及其数量增加有待进一步证实。除放线菌数量以金乡白皮蒜伴生最高外，细菌、真菌、微生物总量、氨化细菌、硝化细菌和硫化细菌的数量均以苍山蒲棵伴生最高，说明在提高番茄根际微生物数量方面，苍山蒲棵最为突出，下一步可就苍山蒲棵根系分泌物展开进一步研究。

根际土壤酶活性的提高对有机养分的转化具有重要作用（Utobo &Tewari，2015）。其中，过氧化氢酶可催化分解过氧化氢从而减轻对植物的毒害；脲酶直接参与土壤有机态氮的转化，磷酸酶可促进土壤中无效磷向有效态磷的转化，蔗糖酶对增加土壤中营养物质起重要作用。本试验中，3 个大蒜品种伴生均提高了番茄根际土壤过氧化氢酶、多酚氧化酶、脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性，这与杨瑞娟等（2017）的研究结果相一致，本试验中苍山蒲棵伴生在提高酶活性方面效果最好，这可能是由于酶活性的提高与土壤微生物数量和活性的变化密切相关（He et al.，2013）。但也有试验表明，分蘖洋葱伴生的番茄根际土壤脲酶和酸性磷酸酶活性与对照间差异不显著（吴瑕 等，2015），这可能与不同伴生条件下植株根系生理代谢和养分吸收利用有关（杨瑞娟 等，2017）。

综合来看，3 个大蒜品种伴生番茄处理对番茄植株地上部和地下部生长均有不同程度的抑制作用，从对番茄根结线虫的防治效果、番茄根际土壤微生物数量和土壤酶活性的影响来看，苍山蒲棵均高于金乡白皮蒜和莱芜大蒜，试验结果为后续大蒜伴生番茄时期和伴生大蒜品种选择提供了依据。