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(nóng)業(yè)大學植物醫(yī)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(nóng)業(yè)機械管理局，山東 濰坊 261061）

植物病原線蟲是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的重要有害生物，每年對作物可造成約12%的產(chǎn)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(jīng)成為我國保護地蔬菜生產(chǎn)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(guī)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(nóng)藥多、低毒農(nóng)藥少，環(huán)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(huán)境友好型的線蟲防治技術和產(chǎn)品的研發(fā)與推廣已經(jīng)成為蔬菜“雙減”和綠色生產(chǎn)的迫切需求。近年來，防控根結線蟲的臭氧設備研發(fā)和推廣在山東農(nóng)機領域及高產(chǎn)值蔬菜產(chǎn)區(qū)成為一個熱點[12]，即利用臭氧設備產(chǎn)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(nèi)盆栽和溫室小區(qū)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(nèi)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(nóng)業(yè)高新技術開發(fā)區(qū)溫室大棚，在實驗室內(nèi)制備成卵懸浮液作為接種體[13]。

臭氧發(fā)生器為WY-F100型，由濰坊萬有環(huán)保設備有限責任公司生產(chǎn)并提供；臭氧發(fā)生器通過風冷放電方式產(chǎn)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(chǎn)。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(chǎn)業(yè)株式會社生產(chǎn)。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(nèi)在25～30 ℃下培育，正常水肥管理。

1.1.3 調(diào)查和統(tǒng)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(zhì)量?？叟枞〕鋈扛?，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(shù)系統(tǒng)統(tǒng)計每個植株的根結指數(shù)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?yōu)榇笮透Y；

4級，50%～75%的根系上有根結，半數(shù)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(shù)主、側根呈畸形或腐爛。

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

試驗所得數(shù)據(jù)均采用Microsoft Office Excel 2007軟件和DPS軟件進行統(tǒng)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(qū)處理試驗

1.2.1 試驗場地和材料設備

溫室分區(qū)處理試驗于2017年6—9月在濰坊市濰城區(qū)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(nèi)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(fā)生嚴重且分布比較均勻；番茄品種為“齊大力”。

臭氧發(fā)生器型號為WY-F160，由濰坊盛唐農(nóng)業(yè)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(chǎn)。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(yǎng)有限公司生產(chǎn)。

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(qū)，每個處理區(qū)面積320 m2，處理區(qū)間設1.5 m寬過道。3個處理區(qū)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(qū)，6月27日畦內(nèi)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(qū)，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(qū)，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(qū)同時定植番茄，之后正常管理。

1.2.3 調(diào)查和統(tǒng)計方法

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

2 結果與分析

2.1 室內(nèi)盆栽試驗

2.1.1 不同處理對室內(nèi)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(zhì)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(zhì)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(shù)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(zhì)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(nèi)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(fā)生嚴重，根結指數(shù)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(shù)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(shù)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(shù)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(shù)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(nèi)盆栽番茄長勢的影響

2.2 溫室分區(qū)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(fā)生最嚴重，根結指數(shù)達61.0。定植前臭氧水澆灌和熏蒸劑熏蒸處理的根結指數(shù)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(qū)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(nèi)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(qū)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(nèi)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(diào)控植物基本防御系統(tǒng)，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(fā)現(xiàn)，在培養(yǎng)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(tài)O3處理爪哇根結線蟲病土，發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(shù)量均呈減少趨勢。本研究發(fā)現(xiàn)，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(wěn)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(shù)的目的。眾所周知，O3在水中的溶解度低，且極不穩(wěn)定。如何提升O3在水中的溶解度和穩(wěn)定性是有效防控根結線蟲的關鍵。研究發(fā)現(xiàn)，O3與植物油中的不飽和脂肪酸發(fā)生氧化反應后可以產(chǎn)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(yōu)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(nèi)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(xù)時間。獲得較高濃度臭氧水的途徑可能涉及高濃度臭氧發(fā)生器、高效臭氧水混合器、助溶輔劑和臭氧緩釋劑等的研發(fā)。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(shù)和時間間隔尚需深入研究，高濃度O3對土壤生態(tài)，特別是微生物和原生動物區(qū)系的影響亦需高度關注和系統(tǒng)探討。