伴生大蒜對日光溫室連作番茄根結線蟲及根際微生態環境的影響

劉素慧 尉 輝 孫 淼 榮 兵 徐金強

（山東農業工程學院，山東濟南 250100）

隨著蔬菜栽培面積的擴大及連作年限的延長，特別是節能型日光溫室的迅速發展，根結線蟲（Meloidogynispp.）的發生區域也隨之不斷擴大，在各蔬菜產區的危害日趨嚴重（翁偉 等2013；漆永紅 等，2015），可導致蔬菜作物減產10%～20%，嚴重時可達30%～40%，甚至絕收或無法進行蔬菜再生產（李戌清 等，2012；Yang et al.，2012；盧志軍，2016）。采用化學藥劑防治根結線蟲是人們常用的方式，雖經濟效益可觀，但會對環境尤其是土壤造成嚴重污染，并且使用過程危害人畜安全（Abawi &Widmer，2000）。單獨使用嫁接、選育抗性品種、利用生物菌拮抗作用防治等方法均很難達到理想效果（Beatrice et al.，2011）。因此，尋找防治根結線蟲的有效方法已成為目前的研究熱點。

近年來，利用作物根系分泌物的化感作用合理安排伴生植物來緩解設施主栽植物的一系列栽培問題已成為研究熱點之一（Zhou et al.，2011）。例如：蔥蒜類蔬菜與黃瓜間輪套作可以緩解黃瓜連作障礙，提高經濟效益（楊陽和吳鳳芝，2011）；豌豆與水稻間作可減少豌豆褐斑病的發生（Schoeny et al.，2010）；伴生分蘗洋蔥可減輕番茄黃萎病的發生（付學鵬，2016）；套作大蒜可減輕辣椒土傳病害的發生（Muhammad，2011）；姜、大蒜、黑胡椒的化感物質能抑制鐮刀菌的生長（Shukla &Dwivedi，2012）；根系分泌物中的化學物質可吸引線蟲向根部移動或反向排斥，或抑制線蟲的運動能力，甚至使線蟲死亡（Curtis et al.，2009）。Dutta等（2012）研究表明化學信息素（semiochemicals）可能對根結線蟲產生排斥或化感作用。α 松萜、β 松萜、檸檬烯、青枝烯、二甲基環癸三烯等萜類物質被驗證可能對寄生性根結線蟲有吸引作用（Ali et al.，2011）。這些研究結果充分證明伴生栽培在抑制土傳病害方面發揮重要的作用，但關于伴生栽培對根結線蟲病的影響還未見報道。為深入研究大蒜伴生對番茄根結線蟲病的影響，尤其是伴生大蒜與番茄根結線蟲的防治、番茄根際微生態環境間的關系，本試驗對伴生大蒜對番茄植株、根結線蟲、根際微生態環境的影響開展研究，以期為科學合理的作物伴生模式提供理論依據和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試番茄品種為易感根結線蟲的毛粉802，種子購自濟南市種子市場；供試伴生大蒜品種分別為蒼山蒲棵、金鄉白皮蒜和萊蕪大蒜，種蒜為自留種。供試土壤為日光溫室內連續種植6 年番茄、根結線蟲發生嚴重的帶蟲土，土壤有機質含量56.75 g·kg-1，銨態氮含量18.51 mg·kg-1，硝態氮含量60.32 mg·kg-1，電導率0.675 mS·cm-1，pH 值7.09。

1.2 試驗設計

試驗于2019 年10—12 月在山東省濟寧市任城區濟寧春蕾農業科技有限公司進行。試驗采用加侖盆進行栽培，盆上、下口徑和高分別為26、20 cm和18 cm，每個大蒜品種伴生為1 個處理，每個處理7 盆，3 次重復，以單植番茄為對照（CK），均隨機排列。每盆定植1 株7 葉番茄苗，同時在距離番茄植株6 cm 處均勻播種5 瓣健康大蒜瓣。整個生育期間進行精細管理，按番茄需求澆水施肥。

番茄定植45 d 后，各處理隨機選3 株，先測定株高，再采用抖根法收集番茄根際周圍的土壤，一部分4 ℃保存，用于有關微生物數量的測定；一部分風干，過1 mm 篩孔，用于測定土壤酶活性；調查統計番茄根結線蟲數量、發病率以及伴生大蒜對根結線蟲的防治效果；測定番茄地上部和地下部干、鮮質量。

1.3 測定方法

1.3.1 番茄生長指標的測定 株高：植株根部到主莖頂部的距離。鮮質量：將番茄植株齊根剪斷后，分別將地上部和地下部裝入取樣袋中，置于電子天平上直接稱量。干質量：將番茄植株地上部、地下部分別放在105 ℃的烘箱中30 min，然后于80 ℃下24 h，烘至恒重后用電子天平直接稱量（賈嘗 等，2011）。

1.3.2 根結線蟲指標測定 參照毛愛軍等（2005）制定的標準調查番茄幼苗根結線蟲發病情況。

根結數量：地下部鮮質量稱量后觀察，以肉眼可見米粒大小根結為有效根結。

發病率（%）=發病植株的數量/所調查植株全部的數量×100

根結指數=單株根結數/單株地下部鮮質量

防治效果=（CK 根結指數-伴生大蒜的番茄根結指數）/CK 根結指數×100%

1.3.3 根際土壤微生物數量測定 土壤可培養微生物數量采用稀釋平板法測定。分別用牛肉膏蛋白胨瓊脂培養基、馬丁氏培養基和改良高氏1 號瓊脂培養基測定細菌、真菌和放線菌的數量；氨化細菌、硝化細菌和硫化細菌等主要生理類群均采用特化液體培養基進行培養，采用最大或然計數法（MPN）進行測定（喻于牛 等，1996）。

1.3.4 根際土壤酶活性測定 采用高錳酸鉀滴定法測定過氧化氫酶活性，采用鄰苯三酚比色法測定多酚氧化酶活性，采用苯酚-次氯酸鈉比色法測定脲酶活性，采用磷酸苯二鈉比色法測定磷酸酶活性，采用3，5-二硝基水楊酸比色法測定蔗糖酶活性（關松蔭，1986）。

1.4 數據處理

采用Excel 2007 軟件處理數據，統計分析通過SPSS 軟件進行。

2 結果與分析

2.1 大蒜伴生對番茄生長的影響

從表1 可以看出，除了萊蕪大蒜伴生處理的番茄地下部干質量，蒼山蒲棵、金鄉白皮蒜、萊蕪大蒜伴生處理的番茄株高、地上部鮮質量、地上部干質量、地下部鮮質量、地下部干質量均極顯著低于CK。金鄉白皮蒜和萊蕪大蒜伴生除地下部干質量和鮮質量差異極顯著外，其他指標均無顯著差異；蒼山蒲棵伴生處理的番茄生長量最小，各指標顯著低于金鄉白皮蒜和萊蕪大蒜伴生處理。

表1 不同品種大蒜伴生對番茄生長的影響

2.2 大蒜伴生對番茄根際根結線蟲的影響

如表2 所示，與CK 相比，經過大蒜伴生處理的番茄根結數量極顯著降低，其中蒼山蒲棵伴生處理的根結數量最少，金鄉白皮蒜次之。根結線蟲發病率和根結指數的高低依次均為：CK ＞萊蕪大蒜＞金鄉白皮蒜＞蒼山蒲棵，各伴生處理間、伴生處理與CK 間的差異均達極顯著水平。蒼山蒲棵、金鄉白皮蒜、萊蕪大蒜伴生對番茄根結線蟲的防治效果分別為77.92%、57.80%、41.57%。

表2 不同品種大蒜伴生對番茄根際根結線蟲的影響

2.3 大蒜伴生對番茄根際土壤微生物數量的影響

由表3 可以看出，不同品種大蒜伴生的番茄根際土壤細菌數量差異極顯著，其中蒼山蒲棵＞金鄉白皮蒜＞萊蕪大蒜，且大蒜伴生處理的細菌數量均極顯著高于CK；金鄉白皮蒜伴生的番茄根際土壤放線菌的數量最多，其次分別是蒼山蒲棵、萊蕪大蒜，大蒜伴生處理的放線菌數量均極顯著高于CK；金鄉白皮蒜和萊蕪大蒜伴生的番茄根際土壤真菌數量間無顯著差異，但兩者與蒼山蒲棵、CK間差異極顯著；金鄉白皮蒜和蒼山蒲棵伴生的番茄根際土壤微生物總量差異不顯著，二者均極顯著高于CK。

表3 不同品種大蒜伴生對番茄根際土壤微生物數量的影響 CFU ? g-1

由表3 可知，根際土壤微生物各生理類群數量變化趨勢基本一致：蒼山蒲棵伴生的番茄根際土壤氨化細菌、硝化細菌和硫化細菌的數量均最高，其次是金鄉白皮蒜伴生，CK 最低；除金鄉白皮蒜和萊蕪大蒜伴生處理的硝化細菌間差異顯著外，各伴生處理間、各伴生處理和CK 間氨化細菌、硝化細菌和硫化細菌數量的差異均達極顯著水平。

2.4 大蒜伴生對番茄根際土壤酶活性的影響

由表4 可知，蒼山蒲棵伴生處理的番茄根際過氧化氫酶活性最高，其次為金鄉白皮蒜和萊蕪大蒜伴生處理，大蒜伴生處理均顯著高于CK，蒼山蒲棵、金鄉白皮蒜、萊蕪大蒜分別高出CK 27.53%、25.51%、12.96%；蒼山蒲棵、金鄉白皮蒜、萊蕪大蒜伴生番茄根際多酚氧化酶活性均極顯著高于CK，分別比CK 高29.41%、25.49%、19.61%；金鄉白皮蒜伴生番茄根際脲酶活性最高，其次是蒼山蒲棵和萊蕪大蒜；蒼山蒲棵和金鄉白皮蒜伴生番茄根際磷酸酶活性較高，二者之間無顯著差異，但二者極顯著高于萊蕪大蒜伴生和CK；不同品種大蒜伴生番茄根際土壤蔗糖酶活性的變化規律與磷酸酶活性相似，但CK 的蔗糖酶活性與萊蕪大蒜伴生處理間無顯著差異。

表4 不同品種大蒜伴生對番茄根際土壤酶活性的影響

3 討論與結論

本試驗中不同品種大蒜伴生對番茄株高、地上部地下部干、鮮質量均有不同程度的抑制作用，這與楊帆等（2020）的研究結果相一致，通過初篩出的7 種伴生植物，對番茄株高、地上部干鮮質量和地下部干鮮質量等指標均有明顯的抑制作用；劉同金等（2013）研究也發現套作大蒜顯著降低了番茄莖粗；但劉淑芹和吳鳳芝（2015）研究表明，套作不同化感潛力的分蘗洋蔥顯著促進了番茄幼苗株高的生長、植株干鮮質量及葉面積的增加；趙曉翠（2016）的研究結果卻表明在伴生大蒜20～50 d 時的黃瓜株高低于單植黃瓜對照，在80～120 d 時高于對照，且伴生大蒜比伴生大蔥增產更明顯。伴生栽培對主栽植物生長量有抑制作用也有促進作用，其原因可能是伴生植物在一定時期內會對主栽植物的空間和營養造成競爭性抑制作用，也有可能是伴生植物的蔭蔽有利于主栽植物幼苗的緩苗。

Tringovska 等（2015）研究發現萬壽菊、紫蘇、萵苣和白芥伴生提高了番茄對根結線蟲的抗性；楊瑞娟（2016）發現大麥、小麥和水稻伴生降低了番茄根系上的根結數量，大麥和水稻伴生可以抑制番茄根結線蟲的繁殖，降低土壤中根結線蟲二齡幼蟲的數量和卵密度（楊瑞娟 等，2017）。這與本試驗結果相一致，伴生大蒜可提高番茄抗根結線蟲的能力。但不同品種大蒜伴生番茄對根結線蟲的防治效果不同，這與白晶芝等（2018）的研究結果相類似，不同品種分蘗洋蔥伴生對番茄根結線蟲防治有不同的作用，但其作用機理尚未可知，有待進一步的研究，大蒜伴生也是如此。

和眾多試驗結果（趙曉翠，2016；楊瑞娟 等，2017；劉素慧 等，2018）相類似，伴生大蒜可提高番茄根際細菌和放線菌數量，但本試驗結果中大蒜伴生也顯著提高了番茄根際土壤真菌數量，這與前人（趙曉翠，2016；楊瑞娟 等，2017；張曉梅 等，2020）研究結果不同，到底是真菌種類多樣性增加還是致病菌種類及其數量增加有待進一步證實。除放線菌數量以金鄉白皮蒜伴生最高外，細菌、真菌、微生物總量、氨化細菌、硝化細菌和硫化細菌的數量均以蒼山蒲棵伴生最高，說明在提高番茄根際微生物數量方面，蒼山蒲棵最為突出，下一步可就蒼山蒲棵根系分泌物展開進一步研究。

根際土壤酶活性的提高對有機養分的轉化具有重要作用（Utobo &Tewari，2015）。其中，過氧化氫酶可催化分解過氧化氫從而減輕對植物的毒害；脲酶直接參與土壤有機態氮的轉化，磷酸酶可促進土壤中無效磷向有效態磷的轉化，蔗糖酶對增加土壤中營養物質起重要作用。本試驗中，3 個大蒜品種伴生均提高了番茄根際土壤過氧化氫酶、多酚氧化酶、脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性，這與楊瑞娟等（2017）的研究結果相一致，本試驗中蒼山蒲棵伴生在提高酶活性方面效果最好，這可能是由于酶活性的提高與土壤微生物數量和活性的變化密切相關（He et al.，2013）。但也有試驗表明，分蘗洋蔥伴生的番茄根際土壤脲酶和酸性磷酸酶活性與對照間差異不顯著（吳瑕 等，2015），這可能與不同伴生條件下植株根系生理代謝和養分吸收利用有關（楊瑞娟 等，2017）。

綜合來看，3 個大蒜品種伴生番茄處理對番茄植株地上部和地下部生長均有不同程度的抑制作用，從對番茄根結線蟲的防治效果、番茄根際土壤微生物數量和土壤酶活性的影響來看，蒼山蒲棵均高于金鄉白皮蒜和萊蕪大蒜，試驗結果為后續大蒜伴生番茄時期和伴生大蒜品種選擇提供了依據。