新型DCF2技術在克服老桃園連作障礙中的應用

陳毓瑾，李節法，曹坳程2，郭美霞2，秦澤冠，王世平，許文平，張才喜

（1.上海交通大學 農業與生物學院，上海 200240；2.中國農業科學院 植物保護研究所，北京 100193）

水蜜桃是上海地區的特色農作物，在當地有著50多年的種植歷史，因其形美色艷、味美多汁、營養豐富而久負盛名[1]。而隨著上海郊區城市化發展和老桃園經營的延續，勞動力成本不斷增高，老舊桃園內土壤和立地環境逐漸惡化，果樹連作障礙問題爆發且日趨嚴重，造成了老桃園果實產量和品質的下降[2]，水蜜桃產業的利潤空間受到嚴重擠壓，上海地區水蜜桃產業面臨著嚴峻挑戰。果樹連作障礙是指果園刨除老樹后，重茬栽植新樹時出現的樹根系發育不良、病蟲害嚴重，幼樹成活率低，植株矮小，甚至整株死亡的現象，極大威脅著桃樹的發展[3]。長期以來,國內外專家學者對果樹連作障礙的形成機理及應對方案進行了大量研究并取得一定進展[4-8]，其中，美、日等國的研究人員采用吸附材料、化學消毒和土壤改良劑相結合的方法，在桃、蘋果和梨樹的舊園更新改造中取得了顯著成效[9-11]，而國內針對以此類成果應用到舊園改造中的研究報道卻很少。

為了解決老桃園連作障礙的問題，筆者結合上海水蜜桃生產的實踐經驗，對上海市浦東新區的老桃園進行了改造試驗，形成了一整套較為完善的桃園改造方案，即新型DFC2技術。該技術是指土壤管理、特殊吸附材料、有機肥料，微生物肥料和土壤消毒方法的綜合技術的簡稱。其中的“D”即Deep clean （深度清潔），深耕，清除根系殘留物以及為抑制營養生長而采用的PP333（多效唑）等物質的殘留物；“F”即Fumigation（消毒）＋ Fertilization（菌肥），消滅或減少線蟲、毒素和菌群的種類與含量；分析土壤所缺營養元素，補充微肥；“C”即Charcol （吸收和抗菌材料），采用不同的吸收和抗菌材料抑制有毒物質對新植桃樹苗的毒害作用。以此技術進行的初步研究與實踐取得了良好效果，與深耕換土及水洗等方法[12-13]相比，該技術具有勞動力成本低、環境污染小、土地利用率高的特點，對上海乃至全國的老桃園改造具有一定的指導作用。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與試驗設計

本試驗于2014年冬季在上海浦東新區鹿其果蔬種植專業合作社進行，選取15年生老桃園開展清園改造工作，供試的桃樹品種分別為‘紅清水’‘湖景蜜露’和‘新鳳蜜露’。2013年初拔除試驗園的老桃樹，深翻后種植一季西瓜。2013年冬（12月）再次翻土、深耕，同時將老桃樹殘留根系全部拔出，以減少其對新植桃樹的影響，2014年3月1日晴天運用DCF2技術對老桃園實施改造，以探究不同的土壤處理對園內供試植株的生長狀況和果實品質的影響。試驗中采用了PE和TIF兩種塑料膜對桃園土壤進行覆蓋消毒處理，在以化學消毒劑處理土壤30 d后揭開塑料膜進行觀察，并比較不同覆膜材料下滅菌效果的差異。其中，土壤化學消毒劑采用溴甲烷和硫酰氟，炭材料采用果粉炭、果殼炭、煤質炭這3種，有機肥采用菜籽餅，微生物菌肥采用木霉菌肥料，對消毒土壤覆蓋PE和TIF塑料膜以增強滅菌效果。土壤化學消毒與中國農業科學院植物保護研究所合作開展，具體使用方法見有關溴甲烷和硫酰氟使用規范[14-15]，據有關國際公約，溴甲烷土壤熏蒸使用時間截止至2018年12月31日，故在今后生產實踐中消毒土壤以解除老桃園連作障礙等問題時可選擇硫酰氟等化學消毒劑作為替代方案。土壤處理方案設有以下13個組合：（1）硫酰氟；（2）硫酰氟＋果粉炭；（3）硫酰氟＋果殼炭；（4）硫酰氟＋煤質炭；（5）溴甲烷＋果粉炭＋菜餅＋木霉菌；（6）溴甲烷＋果殼炭＋菜餅＋木霉菌；（7）溴甲烷＋煤質炭＋菜餅＋木霉菌；（8）溴甲烷＋菜餅＋木霉菌；（9）果粉炭；（10）果殼炭；（11）煤質炭；（12）對照，即未進行過任何化學土壤消毒劑、肥料、木霉菌、菜籽餅等處理的區域；（13）新建桃園，即在從未種植過桃樹的地塊首次種植桃樹的健康桃園，試驗區的布局為行距2 m、株距2 m，每行種桃樹60株，且實施同一種土壤處理方案。采用全園調查法調查試驗園苗木定植后的成活率，其余項目的調查對象為各處理下定點選取的4株長勢良好的健康植株，每株桃樹設1個試驗重復。

1.2 調查方法

1.2.1 植株營養生長狀況的調查

在桃樹苗木定植后的第2年和第3年的秋冬季節對供試桃樹品種的植株生長狀況進行調查，用卷尺、游標卡尺測量株高和基部粗度。

1.2.2 桃苗成活率和葉片缺素癥狀的調查

桃樹于當年春季定植后，在夏季8月和冬季12月進行2次植株死亡率的全園調查，同時對園內‘紅清水’‘湖景蜜露’和‘新鳳蜜露’3個供試桃樹品種的缺素癥狀進行調查并記錄。

1.2.3 土壤中病菌和線蟲的調查

選擇桃園土壤消毒前和消毒處理30 d揭膜后這兩個時期對距樹干基部15 cm、深為10～30 cm范圍內的土壤進行多點隨機取樣，采用稀釋平板法將土層深度分別為0～10、10～20、20～40 cm的不同土壤樣品中的疫霉菌、鐮刀菌進行分離，計數，每個稀釋度重復3次；不同深度土層各選取100 g 新鮮土樣，利用改良的淺盤法分離提取線蟲，并用顯微鏡觀察蟲的總數[16]。

1.2.4 物候期的記錄及果實品質等指標的測定

根據桃樹植株物候調查的標準，從春季萌芽開始詳細記錄各土壤處理下‘紅清水’‘湖景蜜露’和‘新鳳蜜露’3個供試品種桃樹的周年物候期。在桃樹果實成熟期，在每個處理桃樹植株上選取20個不同部位中心枝上的健康果實，稱量單果重后置于-20 ℃冰箱中保存，用于后續可溶性固形物含量的測定[17]。

1.3 數據處理

所有數據皆取3次重復試驗的均值，采用Microsoft Excel 2010和SPSS 21.0軟件對試驗數據進行記錄和LSD（P＜0.05）方差分析。

2 結果與分析

2.1 植株營養生長狀況的調查結果

在桃樹苗木定植后第2和第3年的秋冬季節，調查桃園內不同土壤處理下‘湖景蜜露’和‘新鳳蜜露’桃樹的生長狀況，結果分別如圖1～4所示。‘紅清水’桃樹在試驗期間因管理不當而出現了死樹現象，故其數據未計入。

圖1 TIF膜覆蓋處理對‘湖景蜜露’桃樹1年生芽苗苗木大小的影響Fig.1 Effects of covering TIF plastic film treatments on tree size of ‘Hujingmilu’ peach seedlings(one-year bud seedlings)

圖2 PE膜覆蓋處理對‘湖景蜜露’桃樹1年生芽苗苗木大小的影響Fig.2 Effects of covering PE plastic film treatments on tree size of ‘Hujingmilu’ peach seedlings(one-year bud seedlings)

圖3 TIF膜覆蓋處理對‘新鳳蜜露’桃樹1年生芽苗苗木大小的影響Fig.3 Effects of covering TIF plastic film treatments on tree size of ‘Xinfengmilu’ peach seedlings(one-year bud seedlings)

主干基部粗度和株高兩個指標能反映土壤改良后桃樹的生長勢。從圖1～4中可以看出，在覆膜處理下，與對照相比，無論單一或組合使用溴甲烷與菜餅、炭和木霉菌等材料的各處理均能促進苗木的營養生長。在TIF膜覆蓋處理下，單一使用果粉、果殼炭對新植的‘湖景蜜露’桃樹苗木的效果較好，而使用硫酰氟、果殼炭及硫酰氟、煤質炭的組合處理對苗木的生長卻起到了抑制作用；在對‘新鳳蜜露’桃樹苗木的調查中發現，以溴甲烷＋菜餅＋果粉炭＋木霉菌混合處理后的桃樹苗木生長最好，就其主干基部粗度而言，各土壤處理較對照均表現出了促進作用。在PE膜覆蓋處理下，與對照組相比，各土壤處理均表現出良好的效果，其中，以溴甲烷+菜餅+炭材料+木霉菌的幾個組合處理對桃樹的營養生長效果均好于其他土壤處理。總的來看，就苗木栽植成活率和植株長勢而言，TIF膜的處理效果比PE膜處理的效果更好一些。

圖4 PE膜覆蓋處理對‘新鳳蜜露’桃樹1年生芽苗苗木大小的影響Fig.4 Effects of covering PE plastic film treatments on tree size of ‘Xinfengmilu’ peach seedlings(one-year bud seedlings)

2.2 桃苗成活率和葉片缺素癥狀的調查結果

在清除老桃園內的雜草、土壤消毒和施用炭材料之后，對桃樹苗木進行肥水管理，具體方法參照浦東水蜜桃栽培技術規范DB31/T347-2005。2014年7月3日對桃樹苗木的成活率和生長狀況進行了調查，結果見表1。

表1 不同土壤處理對不同品種桃樹苗木栽植成活率的影響?Table 1 Effect of different soil treatments on survival rate of peach trees %

從2014年3月進行DCF2技術改造至同年7月，經過了3個月的生長，不同土壤處理方式下的桃樹苗木在成活率上表現出了明顯的差別。由表1可知，對照區域內桃樹成活率僅為13.6%～18.3%，而化學消毒和綜合處理區的桃苗成活率都在80%以上，顯著高于對照區域的桃苗成活率。

不同土壤處理對桃樹葉片黃化癥狀發生率的影響情況如表2。由表2可知，采用化學消毒+炭顆粒+木霉菌綜合處理后的桃樹植株缺素癥狀的發生率極低，經過化學消毒處理或者化學消毒+炭顆粒混合處理的桃樹苗木缺素比例也僅為1%～3%，說明其生長狀況較好。而與對照地塊相比，經化學消毒+炭顆粒+木霉菌綜合處理后的桃樹缺素癥狀比例降低了32.7%，呈極顯著差異。觀察根域限制處理的桃樹生長狀況后發現，盡管第1年苗木的成活率可以到達60%～80%，但在隨后的一年中植株缺素癥狀的發生率卻達到了30.2%～50.4%，且第2年植株的成活率在20%以下，故采用根域限制+部分原土回填方式處理的桃樹，雖然能在短期內保持良好生長狀態，但最終也會出現嚴重的缺素黃化癥狀，進而影響到桃樹的正常生產。

2.3 土壤中病菌和線蟲的調查結果

分別在土壤消毒處理前和處理30 d后揭膜的兩個時期對桃園內土壤進行采樣，運用稀釋平板法和改良淺盤法將深度分別為0～10、10～20、20～40 cm的土層土壤樣品中的疫霉菌、鐮刀菌和線蟲進行分離計數，統計結果如圖5所示。由圖5可知，消毒處理對土壤中疫霉菌的殺滅效果，以同種覆膜材料覆蓋且土壤深度為0～20 cm時，硫酰氟效果較溴甲烷更好，而在以硫酰氟處理的20～40 cm深的土壤中疫霉菌的數量更多。針對疫霉菌滅殺效果而言，以PE膜覆蓋后使用同種化學消毒劑的效果要優于覆蓋TIF膜。就消毒處理對不同深度土壤中鐮刀菌的滅殺效果來看，在同種覆膜材料下且不論土壤深度如何，溴甲烷的滅菌效果都比硫酰氟更強。在對土壤使用同種化學消毒劑的條件下，以PE和TIF兩種覆膜材料覆蓋的不同深度土壤下其滅殺效果各有優劣。比較不同處理的線蟲滅殺率后可以發現，消毒劑的殺滅效果隨著土壤深度的增加而降低，且同種覆膜材料下不論土壤多深，溴甲烷的滅殺能力都比硫酰氟更強。若考慮到殺滅土壤中的線蟲，在使用同種化學消毒劑的條件下，優先選擇TIF薄膜對土壤進行覆蓋消毒處理。

表2 不同土壤處理對桃樹葉片黃化癥狀發生率的影響Table 2 Effects of different soil treatments on the symptoms of peach leaves yellows %

圖5 兩種覆膜材料和不同消毒處理對桃園內不同深度土壤疫霉菌、鐮刀菌及土壤線蟲數量的影響Fig.5 Effects of covering two kinds of plastic films and various disinfection treatments on density of phytophthora,fusarium and nematode in different depth of soil

2.4 物候期及果實品質等指標的觀測結果

2.4.1 物候期

2016年觀測到的供試桃樹品種的物候期見表3。由表3可知，‘紅清水’的初花期比‘新鳳蜜露’和‘湖景蜜露’要提早2 d左右，其成熟期要早4～5 d。調查中發現，雖然處理不同，但相同桃樹品種其物候期無明顯差別。

表3 供試桃樹品種的物候期（2016年）Table 3 The trial peach phenology (2016)

2.4.2 坐果率及果實品質

由于對照區、PE膜處理區的桃樹苗木在2015年相繼死亡，僅有TIF膜處理區的苗木生長正常，因此僅對TIF膜處理區桃樹的坐果率和果實品質進行了調查，結果見表4～6。表4～6中的果粉炭、果殼炭和煤質炭均表示單一的炭材料處理。

表4 不同土壤處理方式對TIF膜覆蓋區供試桃樹品種坐果率的影響?Table 4 Effect of different soil treatments on fruit setting rate of peach trees: TIF membrane %

表5 不同土壤處理方式對TIF膜覆蓋區供試桃樹品種單果質量的影響Table 5 Effect of different soil treatments on single fruit weight of peach: TIF membrane g

由表4可知，試驗的3個桃樹品種其坐果率總體偏低，這與2016年上海市桃樹開花期間低溫陰雨的天氣密切相關，當年上海市水蜜桃的整體產量只有正常年份的20%～30%。試驗區3個桃樹品種的坐果率均在5%以下，有的植株甚至只有2～3個果實。在供試的3個桃樹品種中，‘紅清水’的總體坐果率最高。同一桃樹品種在溴甲烷、菜餅、炭材料和木霉菌等混合處理下其坐果率均明顯高于單一材料處理的植株坐果率。在所有的土壤處理中，采用溴甲烷、菜餅、果粉炭和木霉菌等材料混合處理土壤后供試的3個桃樹品種均表現出最高的坐果率，且非常接近新建桃園同品種的坐果率。

表6 不同土壤處理方式對TIF膜覆蓋區供試桃樹品種果實可溶性固形物的影響Table 6 Effect of different soil treatments on total soluble solids of peach (Brix): TIF membrane %

由表5可知，供試3個桃樹品種在不同土壤處理下其單果質量均值之間存在顯著性差異，且平均單果質量均在180 g以上。在所有的土壤處理中，采用溴甲烷、菜餅、果粉炭和木霉菌等材料混合處理土壤后供試的3個桃樹品種均表現出相對較高的平均單果質量，其中‘新鳳蜜露’和‘湖景蜜露’這2個桃樹品種較新建桃園同品種桃樹的單果質量均值更大。針對‘湖景蜜露’桃樹品種而言，與其他處理的相比，采用硫酰氟＋煤質炭＋木霉菌混合處理土壤后其平均單果質量最高，這一試驗結果表明，新型DCF2技術對老桃園中桃樹果實的膨大有促進作用。

表6為供試桃樹品種果實可溶性固形物的測定結果。表6表明，同一桃樹品種在溴甲烷、炭材料、木霉菌等材料混合處理下其果實可溶性固形物含量較單一炭材料處理的均更高。其中，以溴甲烷+菜餅+果粉炭+木霉菌組合處理區的桃樹其果實可溶性固形物含量最高，且非常接近新建桃園同品種果實的含量值。

綜合表4～6的數據分析可知，在炭材料中小顆粒的果粉炭是一種較好的桃園改造復配材料。

3 小結與討論

目前，國外的專家學者針對老桃園、梨園等老果園的更新改造開展了大量的研究工作，而國內對此領域的研究較少。本試驗結果表明，從植株生長狀況來看，桃園改造方案中的溴甲烷與菜餅、炭材料和木霉菌組合處理能夠極大地提高苗木成活率，增強桃苗在田間的生長勢[18-21]。其樹體長勢、分枝能力比單獨應用硫酰氟、果粉炭、果殼炭、煤質炭或溴甲烷與木霉菌等處理的效果更好。試驗中采用PE和TIF兩種塑料膜覆蓋在化學消毒過的土壤表面，并在消毒劑處理結束30 d后揭開塑料膜，觀察其對應處理的苗木后發現，無論從栽植成活率還是植株經年長勢，TIF膜覆蓋處理的植株均表現較好。總體而言，混合處理區的桃樹成枝力較單一材料處理區的的桃樹要強，其長勢更旺。就果實品質而言，比較DCF2技術改造后的老桃園和新植桃園的相關數據可知，兩者在開花結果、果實品質等方面基本一致，表明該技術對舊園的更新改造起到了重要作用。而在2016年，經改造后老桃園與新植桃園都出現了總體坐果率極低的現象，這是由于當年春季桃樹開花期間出現的低溫陰雨天氣影響了桃樹的坐果和發育，導致整個上海市栽培區的桃樹均嚴重減產。由表4～6可知，在實施溴甲烷＋菜餅＋果粉炭＋木霉菌混合處理后的桃樹，其坐果率高，單果質量也最大，果實中的可溶性固形物含量也最高；替代溴甲烷而使用硫酰氟＋果粉炭＋木霉菌的混合處理也能達到較好效果；采用果粉炭組合處理的桃樹的果實品質較果殼炭、煤質炭組合處理的更好。這一試驗結果表明，在桃樹生產中小顆粒的果粉炭是一種相對較好的復配材料，值得推廣應用。總體而言，與單種材料處理區的桃樹相比，混合處理區的桃樹其果實較大，品質更佳。結合經濟效益來說，采用DCF2技術改造后老桃園所需的新型材料（吸附材料、菌肥、消毒材料）成本控制在69 000元/hm2，相較于熏蒸、換土等傳統土壤處理方法[22-23]，DCF2技術具有低成本、污染小、土地利用效率高的特點。

綜上所述，在桃園更新改造中采用混合處理的桃樹較單種材料處理土壤后的桃樹其生長效果更好，以TIF膜覆蓋土壤的消毒效果較PE膜更佳，在多種炭材料中，顆粒較小的果粉炭吸附效果優于較大顆粒的其他炭材料，同時木霉菌的使用能加快土壤根際微生物的活動，對植株的生長具有促進作用。本研究結果對上海乃至全國的老桃園改造均有一定的參考價值和指導作用，對于老桃園壽命的延續和桃產業的振興意義重大。

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