生物熏蒸对大棚连作茄子产量和黄萎病发病率影响

李淑敏，郑成彧，张润芝，杨自超，曲红云，刘彤彤，袁睿，姚小桐，王雪蓉，许宁，张春怡

（1.东北农业大学资源与环境学院，哈尔滨150030；2.黑龙江省农业科学院园艺分院，哈尔滨150069）

生物熏蒸对大棚连作茄子产量和黄萎病发病率影响

李淑敏1，郑成彧1，张润芝1，杨自超1，曲红云2，刘彤彤1，袁睿1，姚小桐1，王雪蓉1，许宁1，张春怡1

（1.东北农业大学资源与环境学院，哈尔滨150030；2.黑龙江省农业科学院园艺分院，哈尔滨150069）

多年茄子连作种植方式可致病害日益严重，其中茄子黄萎病为常见严重土传病害，造成产量和品质下降。选取多年茄子连作大棚，采用四种芸薹属蔬菜作为土壤生物熏蒸材料，研究其对茄子产量和黄萎病防控效果。结果表明，BFN2处理产量最高，较CN处理增产35.4%，发病率、病情指数、防控效果分别为30.8%、10.4和65.8%，显著优于CN处理。BFN1和BFN2处理大丽花轮枝菌数量在熏蒸后较CN处理显著降低。生物熏蒸后土壤pH、有机质、速效磷含量、脲酶和蔗糖酶活性均显著升高。生物熏蒸可显著提高茄子产量，改善土壤理化性质，抑制茄子黄萎病发生。

生物熏蒸；茄子；产量；大丽轮枝菌；土壤理化性质；酶活性

茄子（Solanaceae melongena L.）属于茄科茄属，种植范围广泛。我国耕地面积有限，茄子作为主要蔬菜品种之一，设施蔬菜栽培中连作现象普遍[1]。茄子病害中黄萎病（Verticiltium dahliae）等土传病害严重，成为棚室茄子栽培减产主要因素[2]。

茄子黄萎病俗称“半边疯”“黑心病”，是由大丽轮枝菌（Verticillium dahliae Kleb.）引起的一种土传病害，一旦发生可造成茄子减产，甚至绝收。其病原菌以微菌核形式在土壤中长期存活，目前尚无有效防治手段[3]。我国黄萎病病原菌主要为大丽轮枝菌，可通过休眠菌丝、厚垣孢子和拟菌等形式在土壤中存活8～20年[4]。为防治黄萎病，实现防病增产，研究人员在培育抗病品种[5]、嫁接、土壤化学消毒等方面取得一定效果，翁祖信发现以野生茄子品种作砧木对茄子黄萎病有较高抗性，但操作繁琐、砧木成本高[6]。周宝利提出施用不同浓度Ca（NO3）2可降低茄子黄萎病发病率和病情指数，但仅在酸性土壤中效果显著[7]。棉隆等化学药剂施用易在土壤中残留，污染环境。因此寻找一种高效、环保黄萎病防治方法尤为重要。

生物熏蒸以含有次生代谢物质硫代葡萄糖甙十字花科植物作为熏蒸材料，机械破碎混入土壤后，植株体内硫代葡萄糖甙在芥子酶水解作用下降解为异硫氰酸酯[8]，异硫氰酸酯可抑制或杀死土壤中病害，控制土传病病情。Walker等指出异硫氰酸酯类化合物具有抑菌性[9]。Mattner指出芸薹属植物作田间绿肥可减少腐霉菌20%[10]。Wang等在多年连作马铃薯田间，将芥菜、甘蓝等芸薹属植物切碎拌入土可显著降低马铃薯田间黄萎病病原菌数量和根结线虫数量[11]。此外，翻入土壤中植物残体也可作为绿肥，改善土壤理化性质，促进植物生长，对环境无害。生物熏蒸也因此日益受关注，认为是控制土传病害新方法。但生物熏蒸用于茄子黄萎病防控研究尚少。本试验采用硫代葡萄糖甙含量不同芸薹属蔬菜作为生物熏蒸材料，探究生物熏蒸对于茄子黄萎病防治效果及对茄子产量影响，为有效防治茄子黄萎病提供新方法。

1 材料与方法

1.1 供试土壤

试验地点选取黑龙江省农业科学院园艺分院，连作茄子12年大棚。土壤理化性质为pH 6.95，有机质20.31 g·kg-1，全氮1.41 g·kg-1，速效磷127.3 mg·kg-1，速效钾190.1 mg·kg-1，硝态氮33.7 mg·kg-1。

1.2 试验设计

共设6个处理，包含4个以芸薹属蔬菜作生物熏蒸处理，分别为小花英芥菜（BFN1）、二道眉芥菜（BFN2）、“九头鸟”雪里红（BFI）、“沃冠二号”油菜（BFC），蔬菜种子均购自园艺分院种子店；以不添加熏蒸材料连作茄子处理（CN）和施用农药50%多菌灵可湿性粉剂（购自哈尔滨市禧隆农化市场）化学熏蒸处理（CF）作为对照，每个处理3次重复，共18个小区，每个小区15 m2。试验小区随机组合排列。

于2015年10月16日将种植60 d小花英芥菜（BFN1）、二道眉芥菜（BFN2）、“九头鸟”雪里红（BFI）、“沃冠二号”油菜（BFC）分别按5.1、7.45、9.1和8.25 kg·m-2量切碎，旋耕机均匀混入各对应小区土壤中，浇水，覆盖塑料薄膜，生物熏蒸处理，15 d后揭膜，透气散湿。50%多菌灵可湿性粉剂按1.5 g·m-2施入化学熏蒸处理（CF）土壤中。

2016年5月4日定植，供试茄子品种为“龙杂茄9号”（由园艺分院茄子课题组提供），选用长势一致四叶一心茄子苗移栽至各小区内，株距0.3 m，行距0.5 m，交叉种植，种植密度4万株·hm-2。各处理茄子定植前施用复合肥（12-11-18）700 kg·hm-2，肥料一次性施入，各小区施肥量相同。

1.3 样品采集方法

1.3.1 土壤样品采集和测定

熏蒸15 d后，采用5点交叉法取各处理0～20 cm耕层土壤，分3份于冰盒保存。①装入密封袋中，置于-80℃冰箱内，用于测定黄萎病病原菌数量；②室内自然风干过0.25 mm和1 mm筛用以土壤养分和酶活性测定，包括土壤pH、有机质、全氮、速效磷、速效钾含量、土壤脲酶和蔗糖酶活性；③鲜土用2 mol·L-1KCl溶液浸提测定土壤硝态氮。

土壤养分测定参照文献[12]。土壤pH采用电位法（水土比1∶2.5），有机质采用重铬酸钾容量法，全氮采用凯氏定氮法，NaHCO3浸提-钼锑抗显色法测定速效磷和NH4OAC，浸提-火焰光度计法测定速效钾。土壤硝态氮含量：2 mol·L-1KCl溶液浸提（水土比1∶5），德国AA3连续流动分析仪测定。

土壤脲酶采用苯酚钠-次氯酸钠比色法，土壤脲酶以24 h，1 g土壤中含有NH3-N毫克数，表示为NH3-N mg·g-1·24 h-1；土壤蔗糖酶采用3，5-二硝基水杨酸比色法，土壤蔗糖酶以24 h，1 g土壤中含有葡萄糖毫克数，以葡萄糖mg·g-1·24 h-1表示[13]。

茄子黄萎病菌数量测定参考文献[14]，取0.5 g带菌土样（干重），根据Soil gDNA kit试剂盒说明书操作，玻璃珠涡旋前反复冻融，65℃水浴后于-20℃冷冻，65℃融化，反复3次，提高细胞裂解效果。dllz1（CCCGCCGGTCCATCAGTCTCTCTG）和dllz2（CGGGACTCCGATGCGAGCTGTAAC）作黄萎病菌检测引物。用荧光定量PCR检测不同土壤样品中V.dahliae数量，用Mean copies·g-1定量

表示。

1.3.2 茄子产量

6月27日采摘成熟茄子果实，每隔4～5 d采摘1次至8月4日结束。累积各处理单株茄子植株产量。

1.3.3 茄子黄萎病发病情况调查

2016年6月12日出现黄萎病病株，每隔3～4 d观察并记录各处理黄萎病发病株数和对应发病等级。发病率和黄萎病发病等级按照以下标准统计和计算。

发病株率（%）=（发病株数/调查总株数）×100%

病情指数=[∑(各级病株数×相应级别)/(调查总株数×最高病级）]×100。

相对防效=（对照病指-防治区病指）/对照区病情指数×100%

黄萎病分级标准：

0级：健株，叶片无症状。

1级：病株叶片25%以下出现症状，叶肉变为淡黄色或呈不规则黄色病斑。

2级：病株叶片25%～50%出现症状，病斑颜色大部分变成黄色或黄褐色，叶片边缘略有卷枯。

3级：病株叶片50%以上表现症状，少数叶片凋落。

4级：全株叶片发病，多为褐色掌状枯斑，叶片甚至全部脱落，整株枯死。

1.4 数据处理

采用Excel 2003软件作数据处理，SPSS18.0软件作方差分析。

2 结果与分析

2.1 生物熏蒸对茄子产量影响

由图1可知，不同生物熏蒸茄子产量相比CN处理均有增加，但幅度不同，BFN2处理产量增幅最大，产量最高，较CN处理增产35.41%。其中BFN2、BFI和CF处理间产量差异不显著，与对照处理相比均显著增加，BFN2处理较CF处理产量提高6.23%。CN、BFN1和BFC处理间产量无显著差异，增产效果不明显。

2.2 生物熏蒸对茄子黄萎病发病率影响

由表1可知，初果期和盛果期对照CN处理发病率分别达41.4%和76.5%，病情指数达14.5和30.5，均显著高于其他处理。初果期，与CN处理相比，各处理发病率和发病指数显著降低。由发病率可见，除CN处理外，其余各处理间无显著差异，在病情指数上，BFC处理显著高于其他生物熏蒸和化学处理，初果期CF处理防治效果最好，BFI处理次之。盛果期，CN处理发病率和发病指数仍显著高于其他处理，熏蒸处理间差异显著，BFC处理发病率和发病指数显著高于其他熏蒸处理，BFN2发病率和病情指数最低，但BFN1、BFN2和BFI处理间差异不显著；在防治效果上，BFN2处理最佳，达65.8%。

2.3 生物熏蒸对土壤黄萎病病原菌数量影响

由图2可知，生物熏蒸显著降低土壤中大丽轮枝菌数量，其中BFN1、BFN2、CF土壤中大丽轮枝菌数量显著低于其他处理。BFN1、BFN2、CF处理间土壤中大丽轮枝菌数量无显著差异，但BFN1和BFN2均低于CF处理，其中BFN1大丽轮枝菌数量最低，较CN处理降低88.48%，BFN2和CF处理较CN处理分别降低64.74%和50.81%。熏蒸后，CN和BFI处理间无显著差异，但BFC处理土壤中大丽轮枝菌数量最高，是CN 3.3倍，CF 6.71倍，显著高于其他处理。

图1 不同生物熏蒸对茄子产量影响Fig.1Effect of different biofumigation on yield of eggplant

表1 生物熏蒸对茄子黄萎病防控效果影响Table 1Effect of biofumigation on control of eggplant verticillium wilt

图2 生物熏蒸对土壤中大丽轮枝菌数量影响Fig.2Effect of biofumigation on amount of soil Verticillium dahliae

2.4 生物熏蒸对土壤理化性质影响

由表2可知，加入十字花科作物作熏蒸15 d后处理pH显著高于CN和CF处理，且各处理土壤pH依次为BFN1＞BFN2＞BFC＞BFI＞CF=CN。BFN1、BFN2、 BFI和BFC处理速效磷含量较CN处理显著增加。BFN1有机质含量较CN处理增加1.65倍，生物熏蒸处理全氮含量除BFI显著高于CN外，均与CN处理差异不显著。CN处理速效磷含量较BFC处理降低54.1 mg·kg-1。BFC处理硝态氮含量最低，BFN1、BFN2和BFC处理硝态氮含量均显著低于CN和CF处理。熏蒸后，BFN1和BFN2速效钾含量与CN和CF处理无显著差异。

2.5 生物熏蒸对土壤酶活性影响

生物熏蒸处理对土壤脲酶影响如表3所示，生物熏蒸处理脲酶活性显著升高，且BFI脲酶活性在生育时期内显著高于其他各处理。花期，BFI较CN和CF处理分别高21.21%和17.65%。各时期生物熏蒸处理之间存在差异。可见生物熏蒸增加土壤脲酶活性，各生物熏蒸处理间差异显著。

从表3可以看出，生物熏蒸处理各时期蔗糖酶活性均显著升高，BFI在3个时期内活性最高，且显著高于其他生物熏蒸处理。盛果期时，BFI酶活性较CN和CF处理分别高35.54%和32.61%。除BFI处理外，其他3个生物熏蒸处理之间蔗糖酶活性差异不显著，但较CN处理分别增加11.02%、11.02%和9.18%。

表2 生物熏蒸处理对土壤理化性质影响Table 2Effect of biofumigation on soil physic-chemical characteristics

表3 生物熏蒸对不同时期土壤酶活性影响Table 3Effect of biofumigation on enzyme activities of soil in different stage

3 讨论与结论

生物熏蒸选用十字花科芸薹属植物，植物体内含有硫代葡萄糖苷，在植物组织被切碎、咀嚼时会发生“芥子气爆炸”，降解成异硫氰酸酯等[15]。异硫氰酸酯可杀死土壤中线虫[16]、杂草[17]、病原真菌[18-19]和细菌，改善土壤结构和作物产量[20]。

范成明等以PSA为培养基在平板试验中将芸薹属蔬菜球茎甘蓝、白花椰菜等榨汁，发现其防治棉花枯萎病菌、黄瓜腐霉菌和白菜镰刀菌效果优于芹菜、大葱和黄瓜等非芸薹属蔬菜[21]。本试验选用芸薹属蔬菜小花英芥菜（BFN1）、二道眉芥菜（BFN2）和雪里红（BFI）作熏蒸材料，对茄子黄萎病均有防治效果，盛果期防治效果达57%～65.8%。

本试验不同品种芸薹属植物防治效果不同，二道眉芥菜（BFN2）生物熏蒸效果最佳，其发病率和病情指数在盛果期显著低于空白对照（CN）处理，防治效果达65.8%，其次为雪里红处理（BFI）。通过测定土壤中黄萎病病原菌数量发现，在生物熏蒸后，小花英芥菜（BFN1）和二道眉芥菜（BFN2）处理土壤中大丽轮枝菌数量较空白对照（CN）显著下降。不同熏蒸材料对大丽轮枝病菌抑制效果不同，原因是不同熏蒸材料降解释放出可杀死或抑制病原菌异硫氰酸酯的数量和种类不同，而芸薹属蔬菜对病原菌抑制作用主要取决于其所含硫代葡萄糖苷种类和数量。本试验油菜处理（BFC）发病率、病情指数显著高于农药处理（CF），熏蒸后大丽轮枝菌数量也显著高于其他处理。原因是油菜植物组织内硫代葡萄糖苷含量较低，水解生成异硫氰酸酯含量较少，对大丽轮枝菌无抑制效果。

生物熏蒸降低茄子黄萎病发病率，提高作物产量，Njoroge等将种植芥菜混入土壤中，甜瓜产量较对照增加17.3%[22]。本试验小花英芥菜（BFN1）和二道眉芥菜（BFN2）生物熏蒸处理后茄子产量较CN处理增加14.41%和35.41%，可见生物熏蒸可提高茄子产量。

本试验BFN1、BFN2、BFI和BFC处理土壤有机质和速效磷含量明显高于CN和CF处理，表明芸薹属蔬菜可作为绿肥改善连作茄子种植土壤理化性质[23]。Costa等研究证明，作物轮作可增加土壤有机碳含量，提高土壤肥力[24]。本试验BFN1、BFN2、BFI和BFC有机质含量较CN处理增加1.65、1.61、0.87和1.22倍。生物熏蒸混入植物残体内含有大量碳水化合物和矿物质，改善土壤中养分状况，微生物数量增多，迅速增长微生物群落促进有机物向土壤碳库转化，微生物生物多样性增强，影响土壤中微生物种群和数量变化，对茄子黄萎病有抑制作用。

本试验提高花期、初果期和盛果期土壤脲酶和蔗糖酶活性，而土壤酶活性与土壤中微生物种群和数量变化密切相关。土壤脲酶促进土壤中氮素转化，对提高氮素利用率和土壤氮循环起重要作用，蔗糖酶可将蔗糖转化为葡萄糖和果糖，其活性反映土壤有机碳积累和转化规律。生物熏蒸可显著提高土壤中脲酶和蔗糖酶活性，与张雪艳等研究一致，采用不同方式对土壤消毒，对比发现生物熏蒸可显著提高番茄盛果期和拉秧期土壤蔗糖酶活性[25]。吴凤芝等也通过盆栽试验发现在连作黄瓜土壤中添加小麦、苏丹草、黑麦地上部残体可显著提高土壤脲酶活性[26]。

生物熏蒸在防治茄子黄萎病和提高茄子产量上效果显著。生物熏蒸材料可抑制病害，改善土壤理化性质和微生物活性。同时对环境友好，可培肥地力，减少化肥施用。

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Effect of biofumigation on yield andverticilliumwilt incidence of con-tinuous eggplant in greenhouse

/LI Shumin1,ZHENG Chengyu1,ZHANG Runzhi1,YANG Zichao1,QU Hongyun2,LIU Tongtong1,YUAN Rui1,YAO Xiaotong1,WANG Xuerong1,XU Ning1,ZHANG Chunyi1(1.School of Resources and Environmental Sciences,Northeast Agricultural University,Harbin 150030,China;2.Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences Horticultural Branch,Harbin 150069,China)

Eggplant disease in greenhouse was becoming increasingly serious,due to continuous cropping,eggplantverticilliumwilt was one of the most common and seriously soil-borne disease,which lead to eggplant yield and quality reduced.In this experiment,four types of Brassica vegetables were used as fumigation materials in continuous eggplant cropping greenhouse to study their effects on eggplant yield andverticilliumwilt incidence rate.Experiment results showed that the yield of BFN2 treatment was the highest,and increased by 35.4%compared with CN treatment.The effect of BFN1 and BFN2 treatments on eggplant morbidity,disease index,disease prevention was 30.8%,10.4 and 65.8%,respectively,which was significantly higher than that of CN treatment.After fumigation the amount ofVerticillium dahliaein BFN1 treatment and BFN2 treatment was significantly lower than thatof CN treatments.Soil pH,total organic matter,Olsen-P content,urease activities and invertase activities were significantly improved after biofumigation.Biological fumigation could significantly increase yield of eggplant,improve soil physical and chemical properties and has certain inhibiting effect on eggplantverticilliumwilt.

biofumigation;eggplant;yield;Verticillium dahliae;soil physical and chemical properties;enzyme activity

S641；S436.411

A

1005-9369（2017）05-0035-07

时间2017-5-23 12:40:13[URL]http://kns.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20170523.1240.018.html

李淑敏,郑成彧,张润芝,等.生物熏蒸对大棚连作茄子产量和黄萎病发病率影响[J].东北农业大学学报,2017,48(5):35-41.

Li Shumin,Zheng Chengyu,Zhang Runzhi,et al.Effect of biofumigation on yield andverticilliumwilt incidence of continuous eggplant in greenhouse[J].Journal of Northeast Agricultural University,2017,48(5):35-41.(in Chinese with English abstract)

2017-01-05

公益性行业（农业）科研专项（201503109）；黑龙江省自然科学基金（C2015016）

李淑敏（1971-），女，教授，博士，博士生导师，研究方向为作物营养与施肥。E-mail:lishumin113@126.com