吳青松,　郭連興,　李學斌,　王山松,　彭德良,張桂娟,　張　超,　黃文坤*

(1. 中國農業(yè)科學院植物保護研究所,植物病蟲害生物學國家重點實驗室,北京　100193; 2. 北京市大興區(qū)農機技術推廣站,北京　102600; 3. 北京市大興區(qū)植保植檢站,北京　102609)

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土壤熏蒸結合機械化深耕處理防治連作土壤西瓜根結線蟲效果評價

吳青松1,郭連興2,李學斌2,王山松2,彭德良1,張桂娟3,張超3,黃文坤1*

(1. 中國農業(yè)科學院植物保護研究所,植物病蟲害生物學國家重點實驗室,北京100193; 2. 北京市大興區(qū)農機技術推廣站,北京102600; 3. 北京市大興區(qū)植保植檢站,北京102609)

為篩選防治西瓜根結線蟲(Meloidogyneincognita)的安全、高效防治技術,本研究對淺耕、深耕、淺耕+棉隆、深耕+棉隆4種土壤連作障礙處理耕作機械化技術防治西瓜根結線蟲的效果及對土壤微量元素的影響等進行了評價。結果表明,與對照普通耕作模式相比,4種處理均能顯著降低土壤中西瓜根結線蟲的數量,提高對根結線蟲的防治效果,增加西瓜的產量。其中,以深耕+棉隆處理的防治效果和增產效果最好。深耕+棉隆處理可以增加交換性鎂和有效硒的含量,對交換性鈣和有效銅的含量沒有顯著影響。綜合評價認為深耕+棉隆處理適于在西瓜根結線蟲發(fā)生非常嚴重的地區(qū)推廣應用,而對于根結線蟲發(fā)生特別輕的地區(qū),僅以淺耕處理就能有效控制其危害。本研究提供了一種耕作措施與化學農藥熏蒸相結合防治根結線蟲的新方法,對于減少化肥農藥用量,保護農業(yè)生態(tài)環(huán)境安全具有重要意義。

西瓜根結線蟲;連作障礙;機械化深耕;土壤熏蒸

近幾年來,隨著農業(yè)產業(yè)結構調整、設施蔬菜溫室的擴建以及保護地連作和復種指數的增加,設施蔬菜連作障礙逐年加劇,蔬菜根結線蟲病(root-knot nematode, RKN)危害越來越嚴重,其中南方根結線蟲(Meloidogyneincognita)是危害北方地區(qū)大棚蔬菜的主要線蟲[12]。蔬菜根結線蟲可以危害瓜類、茄果類、胡蘿卜、白菜等幾十種蔬菜,已上升為蔬菜生產上的重要病害,直接威脅經濟作物的生產和農民增收。蔬菜根結線蟲病的防治技術重點集中在農業(yè)和物理方法,配合使用化學方法的綜合防治技術的研究上。田間管理上采用重施腐熟的有機肥,增施磷、鉀肥,以提高植株抗病力,通過輪作和覆蓋作物等農業(yè)措施改變土壤微生態(tài)環(huán)境,增加土壤肥力,從而降低有害線蟲數量[36]。物理方法主要是在夏季進行土壤熱消毒處理,包括生物熏蒸、高溫悶棚、陽光消毒以及灌注熱水處理等[79],化學方法主要是使用熏蒸性或非熏蒸性的土壤處理劑,或者是結合使用兩種或多種技術的防治方法[1013]。本實驗室的前期研究表明,生物熏蒸結合陽光消毒是治理溫室根結線蟲病的一種低成本的有效控制技術[10];使用98%棉隆(dazomet)微粒劑結合夏季高溫進行陽光消毒,能有效減輕番茄根結線蟲的危害程度,同時可降低30%左右的棉隆用量[11]。精耕細作是設施蔬菜栽培的重要特點,要求土壤疏松,以便蓄水保墑。設施蔬菜的產量和品質與根系分布深度有著密切聯系,根系分布越深,對水肥的吸收范圍越大,對不良環(huán)境的抵抗能力越強[14]。耕作活動會改變耕層土壤結構,不同耕作方式對土壤理化性質的影響不同,在土壤貯水能力、土壤容重、土壤溫度、土壤微生物的種類和數量等方面存在差異,從而影響作物根系的生長以及對病蟲害的抵抗能力[1516]。馬俊艷研究認為耕作和施肥會改善土壤的物理性狀,深耕30 cm以上的農業(yè)措施可以使積聚于土壤上表層的養(yǎng)分均勻分布于整個耕作層之內,形成較深的耕作層,改善了土壤的水、氣、熱狀況,促進作物根系深扎,增強了對惡劣環(huán)境和病蟲害的抵抗能力。耕翻時配合施用有機肥,對于促進土壤微生物活動效果更好[17]。程曉亮研究認為旋耕和免耕方式下小麥根部病害高于同期深耕和秸稈清除,致病力測定也表明旋耕和免耕耕作方式下分離到的禾谷鐮刀菌和離蠕孢菌的致病力高于深耕和秸稈清除[18]。王蘭等對于棉花黃萎病的研究認為深翻的防病作用在于有效地減少了耕作層中黃萎病菌微菌核的數量[19]。但也有研究認為耕作會加重谷類作物的眼斑病,而免耕操作則降低眼斑病的發(fā)病程度[2021]。因此,科學的耕作方式可以作為一項農藝措施來進行病害的防治。

我們對北京市大興區(qū)龐各莊鎮(zhèn)世同瓜園進行調查,發(fā)現西瓜受根結線蟲的危害嚴重,通過特異性引物的分子鑒定結果為南方根結線蟲(M.incognita)。為了更好地控制西瓜根結線蟲(M.incognita)的危害,篩選出安全、高效的西瓜根結線蟲病的防治技術,在該瓜園進行了土壤連作障礙處理深耕機械化技術防治西瓜根結線蟲的田間試驗,采用深耕技術結合棉隆熏蒸,最后用農膜嚴密覆蓋悶棚的方法,評價是否可以有效地控制西瓜根結線蟲的危害。

1　材料和方法

1.1試驗材料和試驗地概況

供試線蟲為南方根結線蟲(Meloidogyneincognita);西瓜品種為‘京穎’,由北京市農林科學院蔬菜研究中心生產。試驗地設在北京市大興區(qū)龐各莊鎮(zhèn)世同瓜園大棚根結線蟲病發(fā)生嚴重的地塊,土質為輕壤土,肥力中等,試驗地以往的耕作方式為普通耕作模式(耕層深度10 cm)。

1.2試驗設計和處理方法

每小區(qū)占地面積約200 m2,4次重復,采取隨機區(qū)組排列。試驗共設5個處理:①普通耕作模式(對照):用大棚王拖拉機(山東濰坊拖拉機廠集團有限公司)懸掛連達牌旋耕機(石家莊連達農業(yè)機械有限公司,耕作深度10 cm)進行整地作業(yè);②淺耕:用小豐田園管理機(北京元凱機械制造有限公司)進行整地作業(yè),旋耕兩遍(耕作深度20 cm);③深耕:用小牛868深耕機(元凱機械股份有限公司)進行整地作業(yè),旋耕兩遍(耕作深度30 cm);④淺耕+棉隆:用小豐田園管理機進行整地作業(yè),旋耕一遍,使土壤顆粒細小而均勻,按照30 kg/667 m2的用量在地表均勻撒施棉隆,然后用小豐田園管理機進行二次旋耕,旋耕后快速用無透膜進行完全覆蓋,悶棚消毒20 d后揭去地膜,透氣15 d,進行作物種植;⑤深耕+棉隆:操作方法與淺耕+棉隆處理相同,但是所用機械為小牛868深耕機。

1.3取樣調查方法

在西瓜定植前、膨瓜期、收獲期進行“S”形5點取樣,每點取土壤0.5～1 kg(取樣深度為20 cm),混勻后取1 kg帶回實驗室按照淺盤法分離檢測土壤線蟲數量,同時測定土壤主要微量元素含量。在膨瓜期和收獲期,進行隨機5點取樣,每點取4株共20株,調查根結線蟲對西瓜的危害情況,計算根結指數和防治效果。西瓜收獲期連續(xù)統(tǒng)計各處理西瓜產量。根結線蟲危害程度分級按以下標準:0級,無根結,根系健康;1級,僅有少量根結,根結占全根系的11%以下;3級,根結明顯,根結占全根系的11%～25%;5級,根結特別明顯,根結占全根系的26%～50%;7級,根結數量很多,占全根系的51%～75%;9級,根結數量特別多,占全根系的75%以上[10]。

1.4藥效計算方法

依據下列公式計算根結線蟲的根結指數和防治效果,采用SAS軟件進行統(tǒng)計分析,比較處理間的差異顯著性[10]。

根結指數=∑(各級植株數×相應病級數值)/(調查總株數×最高病級數值)×100;

防治效果(%)=(對照區(qū)根結指數-處理區(qū)根結指數)/對照區(qū)根結指數×100。

1.5土壤微量元素測定

對上述3個時期采集的土樣,按照土壤微量元素檢測標準進行微量元素測定。其中有效鐵、錳、銅、鋅含量測定采用DTPA浸提-原子吸收分光光度法[22](主要儀器為原子吸收分光光度計);有效硫測定采用磷酸鹽-乙酸提取-硫酸鋇比濁法[23](主要儀器為分光光度計);交換性鈣、鎂測定采用醋酸銨-EDTA浸提-原子吸收分光光度法[24](主要儀器為原子吸收分光光度計);有效硒測定采用硝酸-高氯酸消解-原子熒光光譜法[25](主要儀器為原子熒光光度計)。

1.6產量測定

收獲期摘取小區(qū)中所有西瓜，計算總重量,評價不同處理的增產率。

2　結果與分析

2.1不同處理對土壤中根結線蟲數量的影響

應用土壤連作障礙處理深耕機械化技術進行土壤處理后,均能顯著降低土壤中的根結線蟲數量。土壤處理前,根結線蟲的基數基本一致,沒有顯著性差異。淺耕、深耕、淺耕+棉隆、深耕+棉隆及普通耕作措施(對照)處理后,以淺耕+棉隆對線蟲數量增長的抑制效果最好,線蟲數量減少約50%;其次是淺耕措施,線蟲數量略有減少;而深耕處理與對照處理線蟲數量顯著增加(表1)。

表1　不同處理對土壤西瓜根結線蟲數量的影響1)

1) 同列數據后不同的小寫字母表示處理間在0.05水平差異顯著。下同。

Data followed by different letters in the same column are significantly different at 0.05 level. The same below.

2.2不同處理對西瓜根結線蟲的防治效果

試驗結果表明,通過應用土壤連作障礙處理深耕機械化技術,根結線蟲危害程度顯著降低,西瓜收獲期檢驗發(fā)現淺耕、深耕、淺耕+棉隆、深耕+棉隆4種處理均可顯著降低根結指數、提高對根結線蟲的防治效果,其中以深耕+棉隆的防治效果最好,防治效果在80%以上,顯著高于其他三個處理(表2)。

2.3不同處理對土壤中微量元素的影響

按照土壤微量元素檢測標準,對西瓜定植前(6月26日)、膨瓜期(7月27日)、收獲期(10月7日)3個時期采集的土樣進行了微量元素測定。與對照相比,淺耕、深耕處理膨瓜期土壤有效鋅、有效硫的含量增加,而淺耕+棉隆處理收獲期有效鋅含量以及深耕+棉隆處理收獲期有效硫含量顯著增加(圖1a～b)。淺耕、深耕、淺耕+棉隆、深耕+棉隆處理在膨瓜期都降低了有效鐵的含量,對交換性鈣和有效銅的含量沒有顯著影響(圖1c～e)。淺耕處理可以短期增加有效錳的含量,而深耕、深耕+棉隆處理短期降低了有效錳的含量(圖1f)。此外,深耕+棉隆處理收獲期可以增加交換性鎂的含量,膨瓜期增加了有效硒的含量，但淺耕、深耕、淺耕+棉隆處理對有效硒的含量沒有顯著影響(圖1g～h)。

圖1　不同處理對土壤微量元素含量的影響Fig.1　Effect of different treatments on the content of microelement in soil

處理Treatment根結指數Gallindex防治效果/%Controlefficacy淺耕Shallowtillage(66.67±7.7)b(28.57±8.2)c深耕Deeptillage(35.56±7.7)c(61.90±8.2)b淺耕+棉隆Shallowtillageanddazomet(33.33±3.6)c(64.28±3.9)b深耕+棉隆Deeptillageanddazomet(9.44±2.1)d(89.88±2.3)a對照CK(93.33±2.6)a—

2.4不同處理對西瓜產量的影響

應用土壤連作障礙處理深耕機械化技術進行土壤處理后,均能顯著增加西瓜產量。淺耕、深耕、淺耕+棉隆、深耕+棉隆處理的西瓜增產率分別為:21.96%、24.89%、37.24%、39.43%,以深耕+棉隆處理的增產效果最好,其次是淺耕+棉隆處理(表3)。

表3　不同處理對西瓜產量的影響

3　結論與討論

本研究中土壤熏蒸結合機械化深耕處理技術顯著降低了西瓜根結線蟲數量,提高了土壤微量元素含量和西瓜產量,為防治蔬菜根結線蟲,提高設施蔬菜生產的經濟效益提供了一種合理的農業(yè)措施。設施蔬菜連年種植和近年來倡導的免耕操作易導致土壤耕層變薄、養(yǎng)分分布不均勻、微生物區(qū)系失衡及產量和品質降低等連作障礙問題[17],也改變了土壤線蟲及其他土傳病害的群落結構和危害程度。對不同耕作方式下線蟲群落結構的研究發(fā)現,兩次犁地后降低了植物寄生線蟲的數量,增加了食細菌線蟲數量,而免耕措施增加了植物寄生線蟲的數量[26]。不同耕作制度會影響土壤線蟲群落的豐富度,改變線蟲群落在土壤剖面的垂直分布,與免耕和15 cm耕作深度相比,25～30 cm耕作深度影響了表面土壤的線蟲棲息環(huán)境,將植物根系碎片混入到深土層,減少了植物寄生線蟲的豐度,且耕作相對于作物覆蓋和施肥措施對線蟲群落和土壤生態(tài)結構的影響更大[27],但也有研究表明,旋耕與免耕相比,免耕操作降低了連作旱稻田中水稻孢囊線蟲的數量[28]。本研究結果發(fā)現深耕+棉隆處理對于西瓜根結線蟲的防治效果好,但線蟲數量卻是淺耕+棉隆更少,原因可能是夏季溫度高,線蟲有向土壤深層移動的趨勢,而深耕技術將深層土壤耕翻上來,隨之也增加了耕作層的線蟲數量,同時在取樣上也存在不可避免的誤差,但深耕+棉隆技術改變了耕層土壤結構,疏松土壤且增加通氣透水性,使得作物對水肥的吸收范圍更大,對不良環(huán)境的抵抗能力更強,在綜合條件上更有利于防治西瓜根結線蟲,獲得高產。

棉隆是一種廣譜性的熏蒸性殺線蟲劑,易于在土壤中擴散且持效期長,可以有效防治根結線蟲和多種土傳病害,是低毒低殘留的土壤消毒劑[11],在地表撒施后進行整地作業(yè),最后用農膜嚴密覆蓋進行悶棚,可以有效對土壤進行消毒。但棉隆作為熏蒸劑,成本較高,施用過程中如果揭膜后放氣不充分,容易產生藥害[29]。因此,結合深耕等耕作措施防治西瓜根結線蟲,不但可以提高西瓜產量和品質,而且可以降低生產成本,減少化肥和農藥的使用量。

土壤微量元素是作物生長發(fā)育過程中的必需元素,雖然作物對微量元素的需要量很少,但微量元素作用的專一性卻較強。有研究指出一定濃度的硒處理能夠增強高溫脅迫下西瓜幼苗的根系活力,提高葉片葉綠素含量和光合作用,增強西瓜幼苗體內的抗氧化酶活性,從而緩解和減輕高溫脅迫傷害,增強抗逆性[30]。施用硫肥可以增加西瓜產量,提高西瓜含糖量[31]。一定濃度的鈣處理可以促進西瓜苗期和生長期植株的生長,促進果實膨大,提高維生素C含量及可溶性蛋白含量[32]。本研究中通過深耕和棉隆熏蒸處理增加了土壤中有效硒、交換性鎂的含量,對于提高西瓜產量和品質具有重要作用,適于在根結線蟲發(fā)生非常嚴重的地區(qū)推廣應用。此外,對于根結線蟲發(fā)生較輕的地區(qū),通過淺耕和高溫暴曬1個月以上,也可以有效控制根結線蟲的危害。

發(fā)展設施農業(yè),需要打破地域和季節(jié)的自然限制,才能提供速生、高產、優(yōu)質的農產品。在提高設施農業(yè)發(fā)展水平的同時,需要探索經濟有效的輕簡化病蟲害防治技術,降低蔬菜和瓜果中的化學農藥殘留量,才能保障農業(yè)生態(tài)環(huán)境安全。本研究探索了耕作措施與化學農藥熏蒸相結合防治根結線蟲的新途徑,對于減少化肥農藥用量,提高作物產量和品質,促進有機農業(yè)的發(fā)展等具有重要意義。

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(責任編輯：田喆)

Effect of soil fumigation in combination with deep tillage on controlling root-knot nematodes in continuous cropping watermelon system

Wu Qingsong1,Guo Lianxing2,Li Xuebin2,Wang Shansong2,Peng Deliang1, Zhang Guijuan3,Zhang Chao3,Huang Wenkun1

(1. State Key Laboratory for Biology of Plant Diseases and Insect Pests, Institute of Plant Protection, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing100193, China; 2. Agricultural Machinery Technology Extending Station of Daxing County, Beijing102600, China; 3. Plant Protection and Quarantine Station of Daxing County, Beijing102609, China)

For screening safe and efficient control techniques to control root-knot nematode (Meloidogyneincognita)in continuous cropping watermelon system, four mechanical tillage technologies including shallow tillage, deep tillage, shallow tillage in combination with dazomet, and deep tillage in combination with dazomet were carried out to evaluate the effects on nematodes and micro minerals. Compared with the common tillage mode, all the four treatments significantly reduced the number of root-knot nematodes in the soil, improved the control efficacy, and increased the yield of watermelon. Among those treatments, deep tillage in combination with dazomet had the best effects on nematode control and watermelon yield. Treatment of deep tillage in combination with dazomet increased the level of exchangeable magnesium and effective selenium, but had no significant impact on the level of exchangeable calcium and effective copper. Comprehensive evaluation suggested that deep tillage in combination with dazomet was applicable to the areas where root-knot nematodes occurred severely, while the shallow tillage treatment was effective for the areas where the disease is not very serious. In this investigation, a new mode of controlling root-knot nematode was presented by deep tillage in combination with fumigation, which would be useful in decreasing the dosage of chemical and fertilizer, and protecting the agricultural eco-environment.

Meloidogyneincognita;continuous cropping obstacle;mechanical deep tillage;soil fumigation

20160119

20160205

國家自然科學基金(31571986); 國家重點基礎研究發(fā)展計劃(2013CB127502); 國家科技支撐計劃(2012BAD19B06)

E-mail:wkhuang2002@163.com

S 436. 5

B

10.3969/j.issn.05291542.2016.03.045