花椒籽饼熏蒸对温室根结线虫防效及番茄生长发育的影响

来源:用户上传      作者:王纪磊 李霜 史庆华

　　 摘要：本试验以花椒籽和花椒籽饼为生物熏蒸材料，探究其对根结线虫防治效果及番茄生长发育的影响。结果表明，施用花椒籽（饼）后番茄根结线虫的根结指数和根结线虫数较对照分别下降73.68%和85.48%，而阿维菌素处理的则较对照分别下降31.58%和41.13%，表明施用花椒籽和花椒籽饼对根结线虫的防治效果优于阿维菌素。施用花椒籽和花椒籽饼后土壤酶活性较对照显著升高，番茄植株鲜（干）物质量、根系活力、叶片SPAD值、果实可溶性固形物和可滴定酸含量均显著增加，并且666.7m2番茄产量较对照和阿维菌素处理分别增加18.92%和9.61%。综上可知，施用花椒籽和花椒籽饼不仅可以有效防治番茄根结线虫病、改善土壤理化和生物学性质、促进番茄植株生长发育、提高番茄品质和产量，而且能够部分替代化肥农药，这对番茄安全优质生产具有重要意义。
　　关键词：番茄; 根结线虫;花椒籽（饼）;生物熏蒸
　　中图分类号：S436.412.2+9  文献标识号：A  文章编号：1001-4942（2020）01-0120-06
　　Abstract Zanthoxylum bungeanum seeds and seed cake were used as biological fumigation materials， and their effects on controlling root knot nematode and fruit quality and yield of tomato were investigated in this paper. The results showed that compared with the control （CK）， the root-knot index and the number of root-knot nematodes of tomato decreased by 73.68% and 85.48% respectively in the Zanthoxylum bungeanum seeds （cake） treatment， while those only decreased by 31.58% and 41.13% respectively under the avermectin treatment. It indicated Zanthoxylum bungeanum seeds （cake） had better control effect on root knot nematode than avermectin. After applying Zanthoxylum bungeanum seeds （cake）， the soil enzyme activities significantly increased; the fresh and dry weight， root activity and SPAD value of tomato plants increased significantly， and also the soluble solids and titratable acid contents of tomato fruits. Zanthoxylum bungeanum seeds （cake） treatment and avermectin treatment resulted in incresase of tomato fruit yield by 18.92% and 9.61% compared with the control， respectively. In conclusion， the application of Zanthoxylum bungeanum seeds （cake） could not only effectively control tomato root-knot nematode disease， improve soil physicochemical and biological properties， promote growth and development of tomato plants and increase yield and quality of tomato fruits， but also could replace some chemical fertilizers and pesticides， which was of great significance to the safe and high-quality production of tomato.
　　Keywords Tomato; Root-knot nematode; Zanthoxylum bungeanum seeds （cake）; Biological fumigation
　　 番茄（Solanum lycopersicum L.）作為我国重要的设施蔬菜之一，栽培面积逐年增加[1]，复种指数升高明显，加之化肥农药使用量居高不下，致使设施土壤环境不断恶化，土传病害日益严重[2]。根结线虫是危害设施番茄等蔬菜作物的病原生物之一。到目前为止，世界各地已报道的根结线虫种类超过80种，我国报道的有29种，其寄主范围广泛，已超过3 000种作物[3]。农业部于2015年颁布实施《到2020年化肥使用量零增长行动方案》和《到2020年农药使用量零增长行动方案》[4]，指明设施蔬菜要走优质安全的生产道路，即利用绿色的病虫害防控技术和有机肥替代化肥技术，降低设施蔬菜的病害发生和农药化肥的用量，提高设施蔬菜的品质和安全性[5]。
　　 花椒是我国传统的调味香料和中药材，种植广泛[6]，其作为调味品食用的历史可追溯至春秋战国时期，距今已有两千多年[7]。目前，花椒已被开发出多种用途，在食品、药品和化妆品的生产中均得到有效利用[8]。祝瑞雪等[9]以汉源花椒籽油为材料，提取得到D-柠檬烯、芳樟醇、乙酸芳樟酯和β-品烯等物质。王珊珊等[10]用有机溶剂提取的花椒挥发油对细菌具有普遍的抑制性，在抗虫试验中提高了棉铃虫的拒食性。路纯明等[11]从花椒挥发油中分离出β-水芹烯，并通过试验证明该物质具有较高的杀虫活性。花椒籽和花椒籽饼是花椒生产的副产品，总养分含量≥5.42%，有机质含量≥47.3%，蛋白含量≥18.7%，超过国家有机肥有机质45%和总养分5%的标准，另外，花椒籽（饼）还含有丰富的杀虫成分，具有生物熏蒸活性[12]。Chatterjee[13]、Wick[14]等通过试验得出， D-柠檬烯和芳樟醇能够有效抑制根结线虫活性。何川等[15]研究表明， D-柠檬烯和芳樟醇是花椒籽饼防治番茄根结线虫的重要活性成分。 Hartmann等[16]证明花椒素对树木疫病有良好的防治效果。因此，花椒籽（饼）作为一种具有生物熏蒸功能的优质有机肥材料，在蔬菜的绿色生产中有着较大的应用潜力。 　　 本研究针对设施番茄根结线虫发生严重的现实问题，以花椒籽和花椒籽饼作为生物熏蒸材料处理含根结线虫的番茄连作土，探究花椒籽（饼）生物熏蒸对根结线虫的防治效果以及番茄植株生长、产量和品质的影响，以期为花椒籽和花椒籽饼在设施番茄根结线虫的绿色防控和优质生产中的应用提供一定的技术支撑和理论基础。
　　1 材料与方法
　　1.1 试验材料
　　 供试番茄品种为金棚8号，由西安金鹏种苗有限公司研制。
　　 试验所用花椒籽和花椒籽饼均由山东丰根生态肥业有限公司提供。花椒籽在施用前已经过破碎处理，全氮、全磷和全钾含量分别是37.6%、6.85%和19.54 g/kg;花椒籽饼为花椒籽榨油后所得，全氮、全磷和全钾的含量分别是34.79%、6.18%和16.54 g/kg。3.2%阿维菌素，由石家庄宝丰化工有限公司提供。
　　1.2 试验设计
　　 试验于2018年8月至2019年1月在山东省泰安市房村镇蔬菜大棚中进行。棚内土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量分别为247.80、142.75、341.47 mg/kg，土壤pH值为7.06，EC值为0.93 mS/cm。
　　 将土壤浇透水后用透明地膜将地面覆盖，保持密封，高温闷棚25 d后将透明薄膜揭开，通风换气3 d使土壤温度恢复正常，后整地做畦。试验共设3个处理，包括CK（对照）：不使用阿维菌素、花椒籽和花椒籽饼;T1：花椒籽和花椒籽饼处理，即将花椒籽和花椒籽饼各按1.5 kg/m2的用量均匀施用到栽培畦中，并与土壤混匀;T2：阿维菌素处理，即将3.2%阿维菌素用自来水稀释1 000倍，分别于番茄定植后14、21、35 d灌根，每次每株250 mL。每处理重复3次，每重复5畦。大行距70 cm，小行距50 cm，株间距30 cm，定植后按正常栽培管理。
　　1.3 测定指标及方法
　　 1.3.1 土壤酶活性 番茄定植50 d后，每处理随机选取5株，用毛刷刷取根际土50 g，自然风干3 d后过36目筛，再进行相关酶活性测定。其中，土壤脲酶用苯酚钠-次氯酸钠比色法测定，土壤磷酸酶活性用磷酸苯二钠比色法测定，土壤蔗糖酶活性用3，5-二硝基水杨酸比色法测定，过氧化氢酶活性用高锰酸钾滴定法测定[17]。
　　1.3.2 叶片SPAD值和根系活力 番茄定植40 d后，使用SPAD-502 Plus葉绿素仪测定叶片SPAD值。取侧根，用TTC（氯化三苯基四氮唑）法测定根系活力[18]。
　　1.3.3 鲜、干物质量和产量 番茄定植50 d后，每处理随机选择3株，取地上部测定干、鲜物质量。鲜物质量用电子天平称量;干物质量的测定需先将洗净的番茄植株放入烘箱，105℃杀青后75℃烘干至恒重，再用电子天平称重[19]。
　　 每畦随机选取10株番茄，用电子天平称量每株前4穗果（每穗留4个果）产量，每小区选3畦作为重复，计算小区产量并折算666.7m2产量。
　　1.3.4 根结指数、线虫减退率、线虫防治效果和根中线虫数 参照肖炎农等[20]的方法，即拔出番茄整株根系，按照根瘤长度之和占总根系长度的百分数确定根结线虫分级。具体分级标准为：0级，无可见根瘤或卵块;1级，根瘤总长占总根长的1%～24%;2级，根瘤总长占总根长的25%～49%;3级，根瘤总长占总根长的50%～74%;4级，根瘤总长占总根长的75%～100%。
　　 根结指数、减退率、病情指数和防治效果分别按以下公式计算：
　　 根结指数=∑（各级病株数×病级值）/（调查总株数×最高等级代表值）×100;
　　 减退率=（处理前线虫数-处理后线虫数）/处理前线虫数×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%。
　　 番茄定植50 d后，每处理随机选取3株，取相同位置的根系20 g，利用卡勃过筛法[21]和离心法[22]分离根样中线虫，定容至50 mL水中混匀后得到线虫悬浮液。取1滴线虫悬浮液镜检计数，按1滴体积为0.05 mL计算每克根样中根结线虫数。
　　1.3.5 果实品质的测定 可溶性固形物含量使用数显折射仪测定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定[23]。
　　1.4 数据分析
　　 采用Microsoft Excel 2013软件进行数据处理和作图，SPSS 19.0软件进行统计分析，LSD检测法进行差异显著性分析（P<0.05）。
　　2 结果与分析
　　2.1 不同处理对土壤酶活性的影响
　　 由图1可以看出，不同处理的土壤酶活性均以T1处理最高。T1的土壤脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性较CK分别增加24.13%、21.00%、113.22%、29.37%（P<0.05），较T2分别增加13.29%、26.56%、1.43%、25.61%（P<0.05）。T2的土壤脲酶和蔗糖酶活性较CK分别增加6.75%、110.21%（P<0.05），但碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性与CK无显著差异。
　　2.2 不同处理对番茄植株生长量的影响
　　 由表1可以看出，T1处理的番茄植株地上部鲜、干物质量均为最高，其鲜、干物质量分别较CK增加12.75%、16.44%，差异达显著水平;T2则分别较CK增加7.59%、10.63%。CK、T1、T2处理的666.7m2产量分别为2 980.47、3 544.26、3 233.40 kg。T1产量显著高于CK，增幅为18.92%，T2产量虽高于CK，但差异未达显著水平。
　　2.3 不同处理对番茄叶片SPAD值和根系活力的影响
　　 与CK相比，T1、T2处理均不同程度地提高番茄叶片SPAD值，尤其是T1，SPAD值较CK升高27.38%（P<0.05）。番茄根系活力同样以T1最高，分别比CK、T2增加22.56%和12.72%（图2）。 　　2.4 不同处理对番茄根结线虫的影响
　　 由表2可以看出，与CK相比，T1、T2处理的番茄植株根结线虫的根结指数和根结线虫数分别降低73.68%和85.48%、31.58%和41.13%（P<0.05）。
　　2.5 不同处理对番茄果实品质的影响
　　 由图3可以看出，T1处理番茄果实的可溶性固形物和可滴定酸含量均高于其它处理，分别较CK、T2增加18.64%和37.5%、4.48%和18.67%。
　　3 讨论与结论
　　 生物熏蒸（biofumigation）是利用植物有机质含有或在分解过程中产生的活性物质抑制或杀死土壤中有害生物的方法[24]。闷棚是用透明膜覆盖土壤，经太阳光增温土层以达到土传病害病原致死温度来杀灭病原的技术[25]。本试验在闷棚的基础上，以花椒籽和花椒籽饼为材料进行生物熏蒸，证实该条件下的番茄植株根结线虫的根结指数和根结线虫数均显著低于对照和阿维菌素药剂防治，防效极为明显。
　　 Yang等[26]研究表明，施用油茶籽饼对香蕉根结线虫有明显的抑制效果并且能够显著促进香蕉幼苗生长。杨丽丽等[27]以豆粕、菜粕和芝麻粕3种饼肥为试材，得到施用不同饼肥组合处理的烤烟生长量与化肥处理相比明显增加。本试验中，经过花椒籽和花椒籽饼处理后的番茄地上部干、鲜物质量均明显优于对照和阿维菌素处理，根系活力顯著增强，表明施用花椒籽（饼）在防控番茄根结线虫的同时，可能通过促进番茄根系的发育，提高了植株对水分和营养物质的吸收及转运能力，更利于番茄植株生长。
　　 花椒籽和花椒籽饼都是良好的植物源全效有机肥，含有大量的有机质、花椒油素和蛋白质，并含有钾、锰等多种矿物质和微量元素[28]。土壤酶活性的强弱直接影响土壤中物质的转化、能量的传递及土壤肥力状况[29]。其中，土壤脲酶活性与有机质含量、土壤微生物数量、全氮和速效氮含量呈正相关[30]。本试验的花椒（籽）饼处理显著提高了土壤脲酶活性，更利于有机质和氮素的转化。土壤碱性磷酸酶活性高低直接影响土壤中有机磷的分解、转化和生物有效性，是评价土壤磷素生物转化方向和强度的指标[31]。萨如拉等[32]试验表明秸秆还田显著提高了土壤碱性磷酸酶活性，与本试验中花椒（籽）饼处理效果类似。土壤蔗糖酶能够水解蔗糖变成相应的单糖而被作物吸收，其酶促作用产物与土壤中有机质、氮、磷含量和微生物数量及土壤呼吸强度密切相关，是评价土壤肥力的重要指标。本研究中花椒（籽）饼处理的土壤蔗糖酶活性明显升高，表明施用花椒（籽）饼有利于土壤有机质转化和微生物活动。因此，花椒（籽）饼显著提升了土壤的健康水平，这可能是其提高番茄根系活力的重要原因。
　　 番茄叶片SPAD值与叶绿素含量呈显著正相关，可以间接反映出番茄植株光合作用的强弱[33]。本试验施用花椒籽和花椒籽饼后，叶片SPAD值明显升高，说明该处理可提高植株光合效率，促进光合产物积累。李淑敏等[34]利用4种芸薹属蔬菜作为生物熏蒸材料处理大棚茄子，表明生物熏蒸能够有效防治茄子黄萎病，显著提升茄子产量。王德江等[35]利用3种芸薹属植物（芥菜、红圆芜菁和秋冬小白菜）作为生物熏蒸材料处理含有黄瓜枯萎病的土壤，表明芥菜和红圆芜菁处理可显著抑制黄瓜枯萎病的发生，明显提升黄瓜产量和品质。与上述生物熏蒸结果类似，本研究中花椒籽（饼）处理对番茄果实产量和品质均有显著提升效果。
　　 综上所述，花椒籽（饼）生物熏蒸对番茄根结线虫有明显防治效果，可促进番茄生长、产量和品质的提升。因此，花椒籽（饼）可以部分实现对化肥农药双替代，在设施番茄的绿色生产中具有重要的利用价值。
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