臭氧水對番茄根結線蟲病的防治效果

胡安東，梁 晨，于維霞，孫先濤，王學亮，趙洪海

（1.青島農業大學植物醫學學院/山東省植物病蟲害綜合防控重點實驗室/山東省應用真菌重點實驗室，山東青島 266109；2.濰坊市農業機械管理局，山東 濰坊 261061）

植物病原線蟲是農業生產上的重要有害生物，每年對作物可造成約12%的產量損失[1]，貨幣損失約為1 570億美元[2]。根結線蟲（Meloidogynespp.）為害多種作物，是世界上分布最廣、危害最重的植物病原線蟲[3-4]。根結線蟲能夠侵染幾乎所有蔬菜作物，對保護地蔬菜的危害尤其嚴重[1，5-8]，已經成為我國保護地蔬菜生產的最重要限制因子之一。

蔬菜根結線蟲的防治技術主要包括抗病品種和砧木利用、無土栽培、輪作、蒸汽（熱水）消毒、太陽能消毒、生物熏蒸、化學土壤熏蒸、非熏蒸性殺線蟲劑使用等[9]。非化學防治技術存在一定的限制性，如一些作物上尚無可利用的抗病品種，無土栽培和熱力消毒成本太高，太陽能消毒和生物熏蒸操作復雜、用工量多、規范和推廣難度大等；化學防治方面存在老品種逐漸被淘汰、新品種少，高毒農藥多、低毒農藥少，環境污染、食品安全和抗藥性問題突出等問題[10-11]。新型、高效、環境友好型的線蟲防治技術和產品的研發與推廣已經成為蔬菜“雙減”和綠色生產的迫切需求。近年來，防控根結線蟲的臭氧設備研發和推廣在山東農機領域及高產值蔬菜產區成為一個熱點[12]，即利用臭氧設備產生臭氧，將臭氧與水混合形成臭氧水，用之澆灌以殺滅土壤中的線蟲。本研究旨在利用室內盆栽和溫室小區試驗，探究土壤臭氧水消毒技術對蔬菜根結線蟲的防治效果，以期為根結線蟲的綠色防控提供新途徑。

1 材料和方法

1.1 室內盆栽試驗

1.1.1 試驗材料

供試番茄品種為感病品種“格雷”，由瑞克斯旺（中國）種子有限公司提供。用于接種的根結線蟲群體為南方根結線蟲（Meloidogyne incognita），采自青島即墨國家農業高新技術開發區溫室大棚，在實驗室內制備成卵懸浮液作為接種體[13]。

臭氧發生器為WY-F100型，由濰坊萬有環保設備有限責任公司生產并提供；臭氧發生器通過風冷放電方式產生臭氧，利用管道氣水混合器將臭氧混入水中，形成較高濃度的臭氧水。臭氧測試儀型號為CY-1A型，由上海海爭電子科技有限公司生產。對照藥劑為10%噻唑膦顆粒劑（系目前我國防治根結線蟲的主流化學殺線蟲劑），商品名稱為福氣多，由日本石原產業株式會社生產。番茄栽植容器為高17 cm、直徑16 cm的塑膠盆，購置于青島諾維亞聚合物有限公司。

1.1.2 試驗設計與處理

盆栽試驗在2016年6—8月進行。將壤土與細沙按1∶1比例充分混勻、熱力消毒后裝盆。用卵懸浮液對盆土進行線蟲接種，接種量為5 000卵/盆[13]，之后立即進行清水和臭氧水處理。共設5個處理：（1）空白對照，5次均澆灌清水；（2）臭氧水處理1次，前4次澆灌清水，最后1次澆灌臭氧水；（3）臭氧水處理3次，前2次澆灌清水，后3次澆灌臭氧水；（4）臭氧水處理5次，5次均澆灌臭氧水；（5）噻唑膦處理，土壤處理1次。用于處理的臭氧水中O3濃度為0.5 mg/kg，每次澆灌量為500 mL/盆，澆灌處理間隔3 d，與此同時空白對照以及不進行臭氧水處理的每次澆灌等量清水。設計為噻唑膦處理的，在第5次澆水前，按0.07 g/盆用藥量將10%福氣多顆粒劑與適量細干土混勻后撒施于盆土，耙入土后再澆灌清水。每個處理重復10次（盆）。全部處理結束后，次日定植預先培育的株高約為6 cm、長勢一致的番茄幼苗，置溫室內在25～30 ℃下培育，正常水肥管理。

1.1.3 調查和統計方法

定植后35 d，剪取番茄植株地上部，測定植株高度和地上部鮮質量。扣盆取出全部根系，用清水沖洗干凈后，檢查每株根系形成根結情況，按“0～5級”根結指數系統統計每個植株的根結指數級別值[14]。分級標準如下：

0級，根系上無根結；

1級，根系上只有極少的小根結；

2級，有根結的根系占比不到25%，且沒有相連成串的大型根結；

3級，25%～50%的根系上有根結，部分根結相連成串變為大型根結；

4級，50%～75%的根系上有根結，半數以上根結相連成串，部分主、側根變粗呈畸形；

5級，75%以上的根系上有根結，且相互連接，多數主、側根呈畸形或腐爛。

計算各處理及對照的根結指數以及各處理的相對防效，公式：根結指數＝[∑（具某根結指數級別值的植株數量×相應級別值）/（植株總數×5）]×100；相對防效＝[（對照根結指數-處理根結指數）/對照根結指數]×100%。

試驗所得數據均采用Microsoft Office Excel 2007軟件和DPS軟件進行統計分析，采用Duncan新復極差法對各處理進行顯著性分析。

1.2 溫室分區處理試驗

1.2.1 試驗場地和材料設備

溫室分區處理試驗于2017年6—9月在濰坊市濰城區于河街道辦事處前王村多年連作番茄的冬暖溫室中進行。棚內種植面積為1 000 m2；地塊根結線蟲種類為南方根結線蟲，在上茬番茄上發生嚴重且分布比較均勻；番茄品種為“齊大力”。

臭氧發生器型號為WY-F160，由濰坊盛唐農業裝備科技有限公司研制；臭氧測試儀型號為CY-1A，由上海海爭電子科技有限公司生產。對照藥劑為土壤熏蒸劑“滅線至尊”，有效成分為異硫氰酸甲酯，由英國恩多貝植物營養有限公司生產。

1.2.2 試驗設計與處理

將溫室從東到西劃分成3個處理區，每個處理區面積320 m2，處理區間設1.5 m寬過道。3個處理區從東到西分別依次進行臭氧水澆灌、清水澆灌（空白對照）、熏蒸劑土壤熏蒸處理。（1）臭氧水處理區，6月27日畦內土壤全部深翻整地后進行4次臭氧水澆灌處理，每次間隔7 d，出水口臭氧水濃度為1.0 mg/kg，澆水量控制在完全浸濕30 cm土層但無明顯積水；（2）熏蒸劑處理區，6月27日土壤撒施“滅線至尊”后翻地覆膜，667 m2用量10 kg，30 d后揭膜；（3）空白對照區，澆灌4次清水，時間與用量同臭氧水澆灌處理。8月7日，各處理區同時定植番茄，之后正常管理。

1.2.3 調查和統計方法

番茄定植后35 d，采用“Zig-Zag”取樣法，每個處理區挖取20株番茄根系，參照1.1.3的方法確定根結指數級別值，計算根結指數、相對防效，并進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 室內盆栽試驗

2.1.1 不同處理對室內盆栽番茄長勢的影響

番茄定植35 d后，臭氧水和噻唑膦處理促進番茄植株高度和地上部鮮質量不同程度的增加。噻唑膦處理的番茄植株高度和地上部鮮質量增加最為明顯，增長率分別為92.9%和190.1%，與澆灌不同次數臭氧水處理均存在顯著性差異。澆灌5次臭氧水處理的番茄植株高度和地上部鮮質量增長率分別為60.2%和108.2%，顯著高于澆灌1次和3次的處理（表1）。

2.1.2 不同處理對室內盆栽番茄根結線蟲病的防治效果

番茄定植35 d后，空白對照植株根結線蟲發生嚴重，根結指數高達86.0。各處理對根結線蟲的相對防效均存在顯著性差異；定植前臭氧水澆灌處理1次，根結指數與空白對照的差異不顯著，對根結線蟲防效甚微；臭氧水澆灌處理3次，根結指數較空白對照的顯著降低，對根結線蟲有一定的防治效果，相對防效為30.2%。臭氧水澆灌處理5次，與空白對照、臭氧水澆灌處理1次和3次相比，根結指數均顯著降低，對根結線蟲的相對防效為65.1%；噻唑膦處理的植株根結指數最小，對根結線蟲防效最高，相對防效達82.6%（表2）。

表1 不同處理對室內盆栽番茄長勢的影響

2.2 溫室分區處理試驗

不同處理對溫室番茄根結線蟲病的防治效果見表3。番茄定植35 d后，空白對照植株根結線蟲發生最嚴重，根結指數達61.0。定植前臭氧水澆灌和熏蒸劑熏蒸處理的根結指數分別為17.0和12.0，兩者之間差異不顯著，但均顯著低于空白對照。臭氧水和熏蒸劑處理對根結線蟲的相對防效分別為72.1%和80.3%，前者為后者的90%。

3 結論與討論

本研究采用盆栽定量接種法和溫室分區處理試驗測定了番茄定植前澆灌臭氧水對南方根結線蟲的防治效果。室內盆栽試驗結果表明：番茄定植前澆灌O3濃度為0.5 mg/kg的臭氧水5次，雖未達到噻唑膦（0.07 g/盆）的防治效果，但也獲得相對防效為65.1%的較好效果。溫室分區處理試驗結果表明：番茄定植前澆灌O3濃度為1.0 mg/kg的臭氧水4次，對根結線蟲的相對防效為72.1%，達到熏蒸劑“滅線至尊”相對防效的90%。

O3是一種具有極強滅生性的氧化劑。由于溴甲烷的逐漸淘汰，國內外均已開始將O3作為其替代品進行土壤熏蒸的研究。除了對線蟲直接的殺滅作用外，O3還可能具有誘導植物對線蟲的抗性作用。Veronico 等[15]利用臭氧水澆灌的方式測定了O3對南方根結線蟲侵染番茄的影響，結果顯示：臭氧可調控植物基本防御系統，顯著降低線蟲侵染率。O3對根結線蟲的防治效果，主要取決于其濃度高低和保持時間。郭培強等[16]研究發現，在培養皿清水中，當O3濃度低于0.2 mg/kg時臭氧水對南方根結線蟲卵的孵化有促進作用，當濃度≥0.5 mg/kg時才有抑制作用；隨著濃度的增大，對根結線蟲2齡幼蟲的致死效果呈上升趨勢。Qiu等[17]用不同劑量的氣態O3處理爪哇根結線蟲病土，發現1%（w/w）O3在通氣施用劑量相當于50 kg/hm2和250 kg/hm2時，爪哇根結線蟲分別減少24%和68%。張瑞華等[18]在生姜、西瓜和番茄生長期用不同濃度臭氧水分別澆灌20次、5次和11次，發現隨著臭氧水濃度（1.0、1.5、2.0 mg/kg）的增大，3種作物上的根結數量均呈減少趨勢。本研究發現，與較低O3濃度（0.5 mg/kg）臭氧水澆灌處理5次相比，較高O3濃度（1.0 mg/kg）臭氧水澆灌處理4次對根結線蟲的防效較好。因此，提升臭氧水中O3的濃度及其穩定性有望獲得更好的防治效果，或者達到保持防治效果而減少澆灌處理次數的目的。眾所周知，O3在水中的溶解度低，且極不穩定。如何提升O3在水中的溶解度和穩定性是有效防控根結線蟲的關鍵。研究發現，O3與植物油中的不飽和脂肪酸發生氧化反應后可以產生過氧化氫、醛類等，對微生物、動物等有較強殺滅作用，如臭氧化葵花油（oleozon）對根結線蟲2齡幼蟲具有較強的殺滅作用，0.5 g/L的處理劑量對2齡幼蟲的殺滅效果優于飽和臭氧水；盆栽試驗結果則顯示，含量為5 g/L和10 g/L的臭氧化葵花油制劑對甜瓜根結線蟲病的防治效果分別為79.2%和88.7%[19]。

表2 不同處理對室內盆栽番茄根結線蟲病的防治效果

表3 不同處理對溫室番茄根結線蟲病的防治效果

綜上可知，O3對作物根結線蟲具有防控作用，理想的防治效果取決于土壤中O3足夠高的濃度及其足夠長的持續時間。獲得較高濃度臭氧水的途徑可能涉及高濃度臭氧發生器、高效臭氧水混合器、助溶輔劑和臭氧緩釋劑等的研發。針對不同作物上的根結線蟲病，臭氧水的施用時期（定植前或生長期）、次數和時間間隔尚需深入研究，高濃度O3對土壤生態，特別是微生物和原生動物區系的影響亦需高度關注和系統探討。