大蒜對福壽螺的控制效果及其對水稻苗的影響

姬靜華,　馬　偉,　鐘　裕,　胡　飛

(華南農業大學農學院, 廣州　510642)

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大蒜對福壽螺的控制效果及其對水稻苗的影響

姬靜華,馬偉,鐘裕,胡飛*

(華南農業大學農學院, 廣州510642)

在實驗室和盆栽條件下研究了大蒜植株、蒜瓣(鱗莖)和大蒜素對福壽螺和水稻苗生長的影響。結果表明,大蒜植株、蒜瓣中的大蒜素對福壽螺均具有致死效果,大蒜素只是大蒜植株和蒜瓣中致福壽螺死亡的物質之一。福壽螺在大蒜素溶液中出現逃逸現象,在0.025和0.012 5g/mL濃度下全部逃逸,而在0.05g/mL濃度下逃逸率僅為60%,死亡率達40%。福壽螺在大蒜種植密度為9、14、18 株/盆時,含有大蒜根分泌物的盆中均出現逃逸現象,密度越大逃逸越快,數量越多,而在大蒜植株混入土壤的盆中,密度為9株/盆中的福壽螺全部逃逸,密度為14、18株/盆中則只有部分逃逸,沒有逃逸的福壽螺出現死亡或失去取食能力。試驗濃度下的大蒜素溶液對水稻生長影響較小,0.012 5g/mL的大蒜素溶液對水稻還有促進作用。在種植不同密度大蒜的盆中,僅混合大蒜植株,密度為18株/盆的處理中水稻的分蘗數有顯著的減少(P<0.05),其他無論是含有根分泌物還是混合大蒜植株的盆中,水稻生長均未受到不利的影響。表明大蒜植株和蒜瓣中的大蒜素對福壽螺具有抑制取食為害、甚至毒殺的效果,在對福壽螺有效的濃度下對水稻苗的生長沒有不利影響。

大蒜;福壽螺防控;水稻生長

福壽螺[Pomacea canaliculata (Lamarck)]是20世紀80年代作為一種大型淡水食用螺從美洲引入我國廣東,由于管理不善,擴散到田間,現在成為我國16種危害最大的外來物種之一,主要嗜食水稻幼苗,給農業生產帶來很大損失[12],同時對稻田環境也產生影響[3]。福壽螺對環境具有較強的適應能力,不易控制[45]。目前,福壽螺的防治主要采用化學措施,這不僅危害了稻田生態環境,而且一些地區福壽螺對化學農藥產生了抗性,防治難度和成本加大[6]。利用植物資源對福壽螺進行防治,可以減少化學防治對環境產生的不利影響,成為國內外滅螺研究的熱點。駱悅等[7]評價了40種植物毒殺福壽螺的效果,得出木荷、黃姜、博落回等3種植物的提取物對福壽螺有毒殺作用。陳曉娟等[8]比較了10種植物提取物對福壽螺的毒殺活性,其中馬桑、紫堇、紫莖澤蘭和夾竹桃4種植物對福壽螺有較強的毒殺活性,馬桑葉最強。此外,夾竹桃、入侵植物五爪金龍提取物對福壽螺也具有較強的毒殺作用[6,911]。

在華南地區晚稻收獲后,由于冬暖的氣候可以種植多種蔬菜,不僅可以充分利用氣候資源,而且可以通過旱作改良土壤,減少下季水稻病蟲害的發生。青蒜是華南地區常用的冬種蔬菜,大蒜中豐富的大蒜素具有很多生物活性,受到廣泛的關注[1213]。大蒜(Allium sativumL.)不僅可抑制番茄葉霉病菌、稻瘟病菌、油菜菌核病菌等多種病原微生物[1421],還對植物的生長產生影響,例如前茬種植大蒜可促進后茬作物生長、并抑制雜草生長[2227]。研究顯示,大蒜提取物對寄生在魚類皮膚、鰭、鰓、頭、口腔及眼等部位的多子小瓜蟲(Ichthyophthirius multifilis)具有活性[28],但其對水生動物福壽螺是否具有活性并沒有報道。本文研究大蒜植株及其主要活性物質大蒜素對福壽螺和水稻苗生長的影響,以探討利用大蒜無害化防治稻田福壽螺危害的可能性。

1　材料與方法

1.1試驗材料

福壽螺(goldenapplesnail,簡稱GAS):采集于華南農業大學農場水溝中,用自來水沖凈后,放入盛有蒸餾水的容器中,禁食24h后挑選出活動正常、重量在29～35g之間的福壽螺(前期試驗表明,這種大小的福壽螺活力強)。

大蒜水提液:在市場購買新鮮大蒜苗和風干的大蒜頭,剝去最外層老皮稱重,搗碎成漿,每1g鮮重加蒸餾水20mL,充分攪拌后,過濾,配制成0.05g/mL的蒜苗水提液A和蒜瓣水提液B。

大蒜素:2013年6月18日從市場購買含量為25%的飼料用大蒜素粉劑。此粉劑為白色粉末狀,純大蒜油含量≥25%,水分含量≤10%,保質期為12個月,由山東濰坊加易加生物科技公司于2013年2月生產。

水稻種子:常規稻‘桂農占’,由廣東省農科院提供。

1.2試驗方法

1.2.1大蒜植株和蒜瓣水提液對福壽螺的影響

將蒜苗水提液 (A)和蒜瓣(鱗莖)水提液(B)分別稀釋成1.250×10-2、0.625 0×10-2、0.312 5×10-2g/mL的供試溶液,以蒸餾水為對照。室溫條件(25～30℃)下,分別將400mL各濃度溶液放入干凈的、帶通氣蓋的透明塑料圓柱形杯(高10cm, 直徑6cm)中,每杯放大小均勻的禁食24h的福壽螺10頭,每隔12h觀察福壽螺死亡數。為了防止福壽螺逃逸,加蓋,且蓋子貼近液面。每處理3個重復。

1.2.2不同濃度的大蒜素溶液對福壽螺的影響

稱取定量的大蒜素粉劑,分別配制成0.05、0.025、0.012 5g/mL大蒜素溶液,以蒸餾水為對照。按1.2.1方法處理福壽螺,每隔12h觀察福壽螺死亡數,并計算不同時間的LC50。同時,每個濃度設不加蓋的處理,每30min觀察福壽螺的逃逸數量。每個處理3個重復。

1.2.3不同濃度的大蒜素溶液對水稻幼苗的影響

分別用0.05、0.025、0.012 5g/mL的大蒜素溶液培養水稻幼苗,以蒸餾水為對照。在帶通氣蓋子的透明塑料圓柱形杯底墊兩層濾紙,均勻放置已露白的水稻種子15粒。用不同濃度的大蒜素溶液將濾紙充分濕潤,3d后補充1次相應濃度的處理液以保持濾紙濕度,在25℃光照培養箱中培養7d后,測量每處理水稻幼苗的鮮重、根長、苗長、葉片數、根數量,倒二展開葉片的SPAD(soilandplantanalyzerdevelopment) 值。

1.2.4種植不同密度的大蒜后土壤對福壽螺和水稻苗的影響

在黑色塑料盆(高30cm, 底部直徑15cm, 口徑17.5cm)中放入8kg風干的水稻土(取自華南農業大學實驗農場,pH5.43,有機質28.72g/kg,堿解N、速效P、速效K分別為95.24mg/kg、77.67mg/kg和115.35mg/kg),濕潤土壤,平整土壤表面,土壤表面離盆口8～10cm。于2013年12月5日種植密度為9、14、18株/盆的大蒜,每處理共種6盆,平均分成2組S1和S2。正常田間管理。S1組于2014年3月20日將大蒜以拔起方式采收后,以小鏟翻動土壤,灌水至離土壤面3cm深度,7d后,用木棒攪拌土壤,移栽3葉1心的水稻苗5穴,每穴3個基本苗。S2組將大蒜植株地上部切割,碎斷為小于4cm的小段后均勻蓋在土壤表面,小鏟翻動土壤,灌水至離土壤面3cm深度,7d后,按同樣的方式移栽水稻。水稻移栽后立即往每盆中投放禁食24h的福壽螺15頭。以不種大蒜的土壤為對照,其中3盆不投放福壽螺,記為G1,另外3盆投放福壽螺,記為G2。

投放福壽螺后每隔30min觀測經盆壁并翻越出盆外的福壽螺數量,連續觀測8h,累計翻越逃逸的數量。移栽15d后,收集每盆的福壽螺,觀測其存活狀況。

每天下午5:00觀測福壽螺的活動和水稻苗被取食的情況。移栽15d后統計留存的水稻穴數,分蘗數,以及倒二展開葉的SPAD值。

1.2.5數據處理

試驗數據運用Excel2010和SPSS16.0進行統計分析。

2　結果與分析

2.1新鮮蒜苗和蒜瓣水提液對福壽螺的致死效果

圖1顯示,大蒜的鮮植株和蒜瓣的水提液均可對福壽螺產生致死作用。濃度越高,致死效果越好;在相同濃度下,蒜瓣溶液致死福壽螺的效果比大蒜植株要好。蒜瓣在B1(1.250×10-2g/mL)濃度時50%致死率的時間在24h,100%致死時間為48h;大蒜鮮植株在A1(1.250×10-2g/mL)濃度時50%致死率的時間在48h,100%致死時間為72h。

圖1　蒜苗水提液和蒜瓣水提液對福壽螺的致死效果Fig.1　Mortality of Pomacea canaliculata at different concentrations of garlic fresh plants and water extracts from garlic bulbs

2.2大蒜素溶液對福壽螺的影響

圖2顯示,大蒜素溶液能使福壽螺死亡。福壽螺在0.05g/mL大蒜素溶液中12h后的死亡率達50%以上,在0.025、0.012 5g/mL濃度下死亡率達50%的時間分別為48h和60h。福壽螺在0.05g/mL濃度下100%死亡的時間僅需36h,而在0.025g/mL和0.012 5g/mL濃度下100%死亡率的時間分別為84h和108h。3個濃度間福壽螺死亡率之間差異顯著(P<0.05)。大蒜素溶液LC50隨著處理時間的延長而減小,大蒜素溶液致死福壽螺的半致死濃度越來越小(表1)。綜合圖1、圖2結果顯示, 0.012 5g/mL大蒜素溶液的效果與0.312 5×10-2g/mL蒜苗水提液的效果相近,而0.025g/mL的大蒜素溶液與0.625 0×10-2g/mL蒜瓣水提液濃度的效果相近。圖1、圖2顯示空白對照(即放入蒸餾水中的處理)中福壽螺84h后沒有取食,會有少量因饑餓而死亡。

圖3顯示,在對照C0中,福壽螺因空間競爭,尋食運動,會逃逸出實驗盆外。由于在面積僅為0.113m2的盆中放入了10頭福壽螺,其個體間空間競爭強烈。因此,在120min內福壽螺因競爭逃逸了一半,在300min后,又出現一個逃逸高峰,這應與福壽螺尋食、擇偶運動有關。

圖2　不同濃度大蒜素溶液對福壽螺的致死效果Fig.2　Mortality of Pomacea canaliculata at different concentrations of allicin

圖3　福壽螺在不同濃度大蒜素中的逃逸行為Fig.3　Escaping percentage of Pomacea canaliculata at different concentrations of allicin

時間/hTime回歸方程RegressionequationR2LC50/g·mL-112y=1234.3x-2.000.99180.042124y=1600x+0.001.00000.031336y=2011.4x-4.000.98780.026848y=2400x+3.330.96430.019460y=3200x+6.670.92310.013572y=3600x+8.330.90670.015684y=3880x+12.500.89680.0966

在大蒜素溶液中福壽螺的逃逸行為與濃度有關。在0.05g/mL濃度中福壽螺僅在90min內有逃逸行為發生,逃逸率達60%,此后沒有螺逃逸出來,120min后將未逃逸出來的螺放入清水,發現20%死亡,剩余的20%雖沒死亡,但行動遲緩,失去了取食為害水稻的能力;在0.025g/mL濃度中,福壽螺在120min內全部逃逸;0.012 5g/mL濃度中全部逃逸的時間為240min。福壽螺在較低濃度大蒜素溶液中逃逸的時間比對照要快,表明其在大蒜素溶液中受到了刺激,感受到了脅迫,選擇逃逸。

2.3大蒜素溶液對水稻幼苗的影響

表2顯示,大蒜素在0.05、0.025g/mL濃度下對水稻苗根長和根數有抑制作用,對根數的抑制與CK相比差異顯著(P<0.05),水稻苗的鮮重也下降顯著,其他形態指標以及葉片的SPAD均與對照沒有顯著差異。0.012 5g/mL濃度生長的水稻苗各項指標均與對照沒有顯著差異。

表2　不同濃度大蒜素對水稻苗的影響1)

1) 表中同列數據后相同小寫字母表示差異未達0.05顯著水平。

Datafollowedbythesamelettersinthesamecolumnarenotsignificantlydifferentat0.05level.

2.4不同種植密度的大蒜對水稻幼苗和福壽螺的影響

圖4顯示,D0G2(沒有種植大蒜的盆中)處理移栽水稻后1d,投放15頭福壽螺,在240～270min之間平均有3頭福壽螺逃逸。

在大蒜收獲后再移栽水稻的處理中,各處理盆中會存留大蒜的根分泌物和少量的沒有完全取出的大蒜根組織。密度為9株/盆時,福壽螺在放入120min后開始有逃逸現象,至300min后停止逃逸,其逃逸總數平均為5頭/盆。密度為14株/盆和18株/盆時,盆中的福壽螺在放入30min內即有逃逸現象,密度為14株/盆時福壽螺至360min后停止逃逸,其逃逸總數平均為9頭/盆,密度為18株/盆時福壽螺至270min后全部逃逸。

將大蒜植株地上部切碎混在土壤中,再移栽水稻的各處理,既保留了其在生長過程中的根分泌物,同時,大蒜植株中的有效成分也混在土壤中,其對福壽螺產生的作用比土壤中只有根分泌物的要強。試驗結果也如此,圖4表明,密度為14株/盆和18株/盆時,福壽螺均在30min內出現逃逸現象,且都在30～60min內集中逃逸,60min后均未發現逃逸。密度為9株/盆時,福壽螺也在30min內開始逃逸,且逃逸持續時間相對較長,在240min后全部逃逸。

圖4　福壽螺放入不同大蒜種植密度盆后的逃逸行為Fig.4　Escaping of Pomacea canaliculata at different planting densities of garlic

圖5顯示,在大蒜收獲后再移栽水稻的處理中,當大蒜密度為9株/盆和14株/盆時,福壽螺部分逃逸,而留在盆中的均存活,勢必取食稻苗。在將種植的9株/盆的大蒜地上部切碎混在土壤中再移栽水稻和將18株/盆的大蒜收獲后再移栽水稻的處理中,福壽螺在短時間內全部逃逸,取食水稻苗的可能性很小。將大蒜植株切碎混在土壤中,再移栽水稻的處理中,大蒜密度為14株/盆和18株/盆時,雖然逃逸的福壽螺數量少,特別是密度為18株/盆時逃逸的數量最少,但是盆中存活的數量也少,平均每盆才1頭,沒有逃逸的福壽螺大量死亡,密度為14株/盆存活數較18株/盆的略多,死亡數略少,觀測發現,在大蒜密度為14株/盆和18株/盆處理中存活的福壽螺活動能力都很弱,失去了取食為害水稻的能力。

圖5　福壽螺放入不同大蒜種植密度盆內15 d后的存活和死亡數Fig.5　Death and survival numbers of Pomacea canaliculata 15 days after putting them at different planting densities of garlic

福壽螺主要取食水稻苗及其分蘗,對水稻生產造成嚴重的危害。表3顯示,在沒有種植過大蒜的盆中引入福壽螺(D0G2)的處理中,移栽水稻苗因福壽螺的取食為害,導致平均僅存1.7穴,移栽15d后的分蘗數也只有對照的一半左右。沒有種植過大蒜但引入福壽螺的盆中存活的水稻株高和葉片的SPAD雖略高于沒有種植過大蒜也未引入福壽螺的處理,但這種增加不足以補償因福壽螺取食造成的危害。

在收獲了大蒜的3個處理中,18株/盆大蒜收獲后再移栽水稻的處理中,水稻的存留穴數以及分蘗數與未種植過大蒜也未引入福壽螺的處理沒有差異,顯示18株/盆的大蒜收獲后,在土壤中保持的大蒜根系殘留及根分泌物基本控制了福壽螺取食對水稻的危害。由圖3和圖4可見,這種控制是福壽螺選擇逃逸行為的結果。在收獲大蒜后再移栽水稻的處理中,當大蒜密度為9株/盆和14株/盆時,福壽螺取食導致水稻存留的穴數較沒有種植過大蒜也未引入福壽螺的處理有顯著的下降,結合圖3和圖4可見,雖然這兩個處理中有部分福壽螺有逃逸行為,但仍有少量的福壽螺在15d后依然存活在水稻盆中,水稻穴數的下降應是這些存活福壽螺為害的結果。

在移栽水稻整地時,將種植的大蒜植株切碎混在土壤中,使土壤中除了存有大蒜根分泌物質外,又增加了大蒜植株中的活性物質,共同對水稻和福壽螺產生影響。表2顯示,在將大蒜植株切碎混在土壤中,再移栽水稻的處理中,密度為9株/盆和14株/盆時,水稻各項指標均與沒有種植過大蒜也未引入福壽螺的處理相近,其中株高和SPAD還略有升高,但將18株/盆大蒜植株切碎混在土壤中再移栽的水稻在分蘗數上顯著比沒有種植過大蒜也未引入福壽螺的處理要低。大蒜密度為9株/盆和14株/盆時,雖然福壽螺對水稻苗的為害均得到了有效的控制,但是其作用方式不同,結合圖3和圖4可見,密度為9株/盆處理中的福壽螺在引入后240min內全部逃逸,而密度為14株/盆時則逃逸數很少,移栽15d后盆內活螺數盆均不到3頭,余下的均因被毒殺致死。密度為18株/盆的處理盆中福壽螺存活數更少,而死亡數較多。

表3　水稻苗在種植不同密度大蒜后引入福壽螺盆中的生長差異1)

1) 表中同列數據后相同小寫字母表示差異未達0.05顯著水平。

Datafollowedbythesamelowercaselettersinthesamecolumnarenotsignificantlydifferentat0.05level.

3　討論

大蒜是公認的良好前茬作物,大蒜根系分泌物、蒜瓣提取物的化感、抑菌作用受到了較多的關注。大蒜植株及其蒜瓣(鱗莖)的主要活性成分為大蒜素 (allicin),是一種有機硫化合物,同時也存在于洋蔥等其他百合科植物中,被廣泛應用于食品和醫藥等領域。此外,大蒜素也被廣泛應用于農業生產中,對于畜禽和魚類產品產量和質量的提高有重要的意義[29]。大蒜素對有害生物的研究主要集中在對植物病原的抑控方面,報道顯示大蒜素對稻瘟病菌(Pyricularia oryzae)、小麥紋枯病菌(Rhizoctonia cerealis)、油菜菌核病菌(Sclerotinia sclerotiorum)、辣椒疫霉病菌(Phytophthora capsici)、草莓灰霉病菌(Botrytis cinerea)、番茄青枯病菌(Pseudomonas solanacearum)、煙草青枯病菌(Ralstonia solanacearum)及煙草普通花葉病(Tobacco mosaic virus)均有明顯的抑(控)制效果[1820]。

福壽螺在南方稻區對水稻育秧和本田期、分蘗前期的為害十分嚴重,需要采用化學殺螺劑加以防除。雖然福壽螺從引入、擴散到大范圍為害,運用高強度化學農藥的防治時間僅30年左右[2],但其已對化學農藥產生了耐藥性,化學防治的效果在下降[6]。采用非化學藥劑防治福壽螺已進行了多方探索,如篩選殺螺植物[78]、采用茶籽餅[30]、利用入侵植物防螺、采用排灌曬田和水旱輪作等農業防治措施，養鴨及引入天敵(中華鱉)等生物防治措施[6,11,31],并取得了良好的效果和效益[32]。本研究進一步發現,大蒜植株、大蒜素及其根分泌物對福壽螺有驅離、抑制取食、毒殺的效果,無論是哪種方式,都有效降低、甚至消除了福壽螺對水稻的為害。因此,利用大蒜素進行稻田福壽螺防治也是一種新的、有效的選擇。

稻田控制福壽螺的方法,對水稻苗的不良影響越小越好,如果對水稻苗的生長有促進作用則更好。本研究顯示在合適的濃度下大蒜素既能控制福壽螺,也對水稻生長有一定的促進效果。

本研究顯示,大蒜鮮植株、蒜瓣、大蒜素均能夠致福壽螺死亡,大蒜植株和蒜瓣中所含的大蒜素是其對福壽螺產生行為影響和毒殺效果的重要成分。但大蒜植株和蒜瓣中對福壽螺有毒殺效果的物質不只是大蒜素一種。大蒜素的提取加工生產成本較高,直接應用到稻田福壽螺的防治顯然是不經濟的。大蒜種植后其在土壤中的根系分泌物、植株殘體、鮮植株均可顯著減輕福壽螺對水稻的為害。大蒜是人們常用的蔬菜,有收獲青蒜和蒜頭(鱗莖)兩種方式,南方多以青蒜為主。華南地區晚稻收割后,冬季氣候溫和,適合種植青蒜。在福壽螺為害較重的田塊冬種一季青蒜,一方面旱作減少了稻田福壽螺的存量,另一方面其根系分泌物可以對后茬早稻田中的福壽螺產生驅離甚至毒殺作用。收獲大蒜青苗還可以獲取一定的經濟收益,若大蒜市場價偏低,可直接將大蒜返田,不僅可以有效控制福壽螺對水稻的為害,而且對水稻的生長有一定的促進效果。

雖然本研究是在盆栽條件下進行的,大蒜種植與生產種植密度相近,試驗中投放的福壽螺密度遠高于實際田間的調查密度[1],因此,將本研究結果應用在大田生產中,其控螺效果值得期待。另有研究表明,冬種大蒜可以明顯改善根際堿解氮、速效鉀微環境[33],有利于后茬水稻的生長。下一步將在大田進行小區試驗,為構建一個利用冬閑田種植大蒜控制早稻田福壽螺為害,促進水稻生長,提高單位農田經濟和生態效益的種植模式提供技術支撐。

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(責任編輯：田喆)

ControleffectsofgarliconPomacea canaliculataanditsinfluencesonthegrowthofriceseedlings

JiJinghua,MaWei,ZhongYu,HuFei

(CollegeofAgriculture,SouthChinaAgriculturalUniversity,Guangzhou510642,China)

Thecontroleffectsofgarlicplants,itsbulbsandallicinonPomacea canaliculata (goldenapplesnail,GAS)andtheirinfluencesonthegrowthofriceseedlingswerestudiedinthelaboratoryandpotculture.TheresultsshowedthatalliciningarlicplantsanditsbulbletswerethemaineffectivecomponentsforkillingGAS,butnotonecomponentalone.AllGASsescapedfrompotsfilledwithallicinsolutionsattheconcentrationsof0.025g/mLand0.012 5g/mL,butonly60%GASsescapedat0.05g/mL,while40%werekilled.GASsescapedfromthepotswithgarlicplantedatthedensityof9,14,18plants/pot;thedenser,thehighertheescapingspeedandnumber.However,inthepotsoilmixedwiththe3differentgarlicdensities,allGASsescapedatthedensityof9plants/pot,butonlypartsofGASsescapedatotherdensities,wheretheotherGASsdiedorlosttheirforagingability.Allicinsolutionslightlyaffectedriceseedlinggrowth;attheconcentrationof0.012 5g/mL,itevenshowedpromotingeffectundertestedconcentrations.Inthepotswithgarlicplantedorwithrootexudatesofgarlic,therewerenonegativeeffectsonthegrowthofrice,exceptatthedensityof18plants/pot,thericetillersmixedwithgarlicplantsreducedsignificantly(P<0.05).Itcanbeconcludedthatallicin,garlicplants,andgarlicbulbletscouldinhibitGASsforagingpotential,evenkillGASs,buthavenonegativeeffectsonriceseedlinggrowth.

garlic;controlofPomacea canaliculata;ricegrowth

20150424

20150708

公益性行業(農業)科研專項(201403030)；華南農業大學農學院金穗計劃

E-mail:hufei@scau.edu.cn

S482.59

ADOI：10.3969/j.issn.05291542.2016.03.019