大蒜伴生對連作西瓜生長、產量及品質的影響

吳紹軍，孟佳麗，沈 虹，張黎杰，周玲玲，田福發(fā)，余 翔

(江蘇省農業(yè)科學院 宿遷農科所，江蘇 宿遷 223800)

西瓜在我國設施農業(yè)生產中占有非常重要的地位，由于其生長時間短、上市早、產量高、效益好，在我國南北地區(qū)已普遍栽培，加上設施栽培技術的不斷普和推廣，面積越來越大，成為農業(yè)產業(yè)結構調整和農民增收的一種重要果蔬[1]。根據聯合國糧農組織FAO數據庫(2019年1月數據)，2017年世界西瓜的總產量11841.3萬t，總栽培面積347.7萬hm2，中國分別占67.1%和53.4%，中國的西瓜產量占全世界西瓜產量的60%以上，已經成為世界最大的西瓜生產國[2]。西瓜忌連作，同時由于規(guī)?；?、集約化種植，導致連作障礙問題突出，造成西瓜土壤理化性質、生物學特性惡化，微生物菌群失衡，土壤酶活性下降，引起西瓜產量和質量下降，病害發(fā)生嚴重，尤其是西瓜枯萎病，導致西瓜植株死亡、減產，甚至絕收[3-4]。因此克服或者減緩西瓜連作障礙，已成為當前西瓜生產中亟待解決的重要難題。

伴生是一種特殊的間作形式，它是利用植物間的間套作，在主栽作物的旁邊種植伴生作物，伴生作物不以收獲為目的的栽培模式[5]。近些年來，伴隨著農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，伴生栽培作為一種生物防治病蟲害的有效方式而得到了廣泛應用。研究表明，科學合理伴生栽培可以提高作物對土壤中礦質養(yǎng)分的吸收[6]和降低土壤病蟲害，提高主栽作物的抗性[7-9]。文強等[10]以新疆耐鹽植物伴生胡楊幼苗栽培，結果表明：胡楊幼苗在耐鹽植物脫鹽作用下生長量增加，且保持一定的根冠比。付彥祥等[11]發(fā)現與番茄單作相比，分蘗洋蔥伴生改變了番茄根際土壤細菌和真菌群落組成，改善了土壤微生態(tài)。吳瑕等[12]發(fā)現以分蘗洋蔥伴生番茄，可以增強番茄根際土壤酶活性，提高了根系活力，對磷和錳礦質養(yǎng)分的吸收加強，提高了抗灰霉病水平，促進了植株的生長。張曉梅等[13]研究發(fā)現5種伴生栽培與單作相比均可改善土壤理化性質，降低土壤真菌的數量、增加放線菌和芽孢桿菌的數量，提高土壤酶活性?？梢姲樯耘嘣谧魑锿寥栏牧技安∠x害防治方面具有重要的利用價值。

目前國內外的伴生作物研究主要是洋蔥伴生番茄[12]、大蔥伴生黃瓜[14]、小麥伴生黃瓜[15]等；關于西瓜大蒜伴生的研究較少，且主要在實驗室中進行，并且是苗期，而關于其全生育期的研究較少。因此本試驗以西瓜遷麗2號伴生大蒜，開展大蒜伴生對西瓜枯萎病發(fā)病率、生長、產量及品質的影響，探尋大蒜伴生對西瓜枯萎病發(fā)病率、生長、產量及品質的影響，以期為西瓜綠色、優(yōu)質、生態(tài)、環(huán)?？沙掷m(xù)栽培提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試品種為西瓜遷麗2號，由江蘇省農業(yè)科學院宿遷農科所育成。大蒜品種為邳州白蒜，購自當地市場。供試土壤為壤土，基本理化性質：全氮3.01 g/kg、堿解氮245 mg/kg、有效磷65.1 mg/kg、有效鉀329 mg/kg、有機質40.9 mg/kg、pH值7.36。2018年11月12日種植大蒜，2019年2月27日西瓜浸種，3月1日播種，4月11日移栽，6月5日西瓜收獲。

1.2 試驗設計

試驗于2018年10月至2019年6月在江蘇省農業(yè)科學院宿遷農科所大棚內進行。試驗設3個處理，處理1(CK)：西瓜+空白為對照；處理2(T1)：西瓜+大蒜(大蒜苗期伴生，大蒜抽薹前拔除)；處理3(T2)：西瓜+大蒜(大蒜全生育期伴生，西瓜收獲前收蒜頭)，每個處理3次重復，每個重復40株。試驗大棚長60 m，寬6 m，大棚中間開一條寬40 cm、深25 cm的走道，走道左側按株行距20 cm×10 cm栽植大蒜，走道兩側60 cm處按株行距3 m×0.3 m栽植西瓜，其他農事操作正常管理。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 生長指標 定植后35 d，測定西瓜植株的蔓長、莖粗和葉片數。坐瓜后20 d，統(tǒng)計枯萎病發(fā)病率，發(fā)病標準參照表1，以后每隔5 d統(tǒng)計1次，累計統(tǒng)計4次。拉秧時統(tǒng)計西瓜植株鮮重，105 ℃殺青0.5 h，70 ℃烘干至恒重。

表1 西瓜枯萎病發(fā)病統(tǒng)計標準

1.3.2 產量和果實性狀 西瓜接近成熟時，每小區(qū)隨機選取具有代表性的10個瓜計算單瓜質量，計算出小區(qū)產量，折合成每667 m2的產量，同時測定西瓜的形態(tài)指標(縱徑、橫徑、皮厚、中心糖、邊糖)。

1.3.3 果實品質 成熟期在各處理區(qū)內，采集同一天授粉坐果的西瓜3個，測定果實的亞硝酸鹽含量(采用比色法測定)[16]、VC含量(采用2，6-二氯靛酚滴定法)[16]、可溶性蛋白含量(采用考馬斯亮蘭G-250染色法測定)[16]、可溶性糖含量(采用蒽酮比色法)[16]、總酸含量(采用氫氧化鈉滴定法)[16]。

1.4 數據處理

采用Excel 2003進行數據處理，利用SAS 9.4軟件對試驗數據進行方差分析和Duncan’s多重比較。

2 結果與分析

2.1 大蒜伴生對連作西瓜枯萎病發(fā)病率的影響

由表2可知，總體來說，隨著時間的推移，各處理的枯萎病發(fā)病率逐漸增加，但始終是對照最大，且CK>T1>T2，6月9日的發(fā)病率達到高峰，T1、T2的發(fā)病率比對照分別減少39.73%、61.00%，與對照相比差異顯著。5月25日，CK的發(fā)病率為25.81%，T1與T2的發(fā)病率為0。5月30日，CK的發(fā)病率55.38%，T2最小，T2、T1與對照相比差異顯著。6月4日各處理的發(fā)病率繼續(xù)呈增加趨勢，T1、T2與對照相比分別減少46%、123%。由此可見，大蒜伴生可有效減少枯萎病發(fā)病率，可能是大蒜根系分泌物含有殺菌抑菌成分，抑制了尖孢鐮刀菌的萌發(fā)。

表2 大蒜伴生對連作西瓜枯萎病發(fā)病率的影響

2.2 大蒜伴生對連作西瓜植株生長的影響

一般來說，伴生可促進植株生長。由表3可知，大蒜伴生后，西瓜植株的蔓長、莖粗和葉片數均比對照減少，除了莖粗，其他指標與對照相比差異顯著。蔓長的大小依次為CK>T1>T2，T1、T2與對照相比分別減少3.03%、3.28%，且差異顯著。莖粗以CK最大，T2最小，T1居中，T1、T2與對照相比分別減少3.93%、7.06%。在葉片數方面，T1、T2與對照相比分別減少7.36%、7.79%。由此可知，大蒜伴生抑制了西瓜植株的生長，可能是由于坐果期測量的時候，枯萎病還未發(fā)生，或者是伴生大蒜與西瓜競爭肥水，導致西瓜生長受到抑制。

表3 大蒜伴生對連作西瓜植株生長的影響

2.3 大蒜伴生對連作西瓜植株生物量的影響

大蒜伴生對連作西瓜植株生物量的影響如表4所示：大蒜伴生后，各處理植株莖鮮重、莖干重、莖干物率均比對照增加，且差異顯著，總體趨勢是T2>T1>CK。T1的莖鮮重、莖干重、莖干物率分別為275.63 g、39.64 g、18.82%，比對照分別增加20.89%、35.63%、12.20%。T2的莖鮮重、莖干重、莖干物率分別為308.00 g、48.68 g、19.23%，比對照分別增加35.09%、66.58%、23.31%。大蒜伴生后，各處理植株根鮮重、根干重的大小順序是T2>T1>CK，其中根鮮重、根干重、干物率均比對照增加，其中T1、T2的根鮮重、T2的根干重與對照相比差異顯著，其余均不顯著。根冠比排序為T1>CK>T2，各處理的差異不顯著。可能是生長后期，枯萎病已經發(fā)生，影響了西瓜生長，大蒜伴生緩解了連作障礙，尤其是枯萎病發(fā)病率，影響了植株生長，進而影響植株的生物量。

表4 大蒜伴生對連作西瓜植株生物量的影響

2.4 大蒜伴生對連作西瓜單瓜重及產量的影響

由表5可知，大蒜伴生后，單瓜重、小區(qū)商品瓜數、小區(qū)產量、折合產量均比對照增加且差異顯著。T1的單瓜重、小區(qū)商品瓜數、小區(qū)產量分別為1.39 kg、23.00個、31.97 kg，比對照分別增加2.30%、27.78%、34.55%。T2的單瓜重、小區(qū)商品瓜數、小區(qū)產量分別為1.75 kg、37.00個、64.75 kg，比對照分別增加32.57%、105.56%、172.52%。T1、T2相比差異顯著。可見大蒜伴生后期有效地緩解西瓜枯萎病的發(fā)生，延長了植株的生長期，增加了結瓜數和單瓜重。

表5 大蒜伴生對連作西瓜單瓜重及產量的影響

2.5 大蒜伴生對連作西瓜果實形態(tài)指標的影響

由表6可知，大蒜伴生增加了西瓜果實中心糖、邊糖、果實縱徑、橫徑、果形指數，均表現為T2>T1>CK；降低了西瓜皮厚，依次表現為CK>T1>T2。T1的中心糖、邊糖、果實縱徑、橫徑比對照分別增加13.0%、16.0%、2.0%、1.0%，中心糖、邊糖與對照相比差異顯著。T2的中心糖、邊糖、果實縱徑、橫徑比對照分別增加16.0%、19.0%、7.0%、7.0%。其中T2比T1分別增加2.0%、2.0%、5.0%、6.0%，與對照相比差異顯著。各處理間的皮厚與果形指數差異不顯著，總體上表現為T2>T1>CK。可見大蒜伴生提高了果實中邊糖，改善了果形指數，可能是大蒜改變了根際土壤微生態(tài)或者植株的生理生化特性，改變了根系的吸收活力，進而影響了果實的形態(tài)指標。

表6 大蒜伴生對連作西瓜果實形態(tài)指標的影響

2.6 大蒜伴生對連作西瓜果實品質的影響

由表7可知，大蒜伴生提高了西瓜果實中的可溶性蛋白、可溶性糖含量，降低了VC、總酸比例、亞硝酸鹽含量。T1、T2的可溶性蛋白和可溶性糖含量分別為3.15、62.65 mg/g和3.50、64.30 mg/g，比對照分別增加26.44%、18.19%和40.40%、21.30%，且差異顯著。T1與T2相比差異顯著，T2的可溶性蛋白、可溶性糖含量比T1分別增加11.04%、2.64%。T1、T2的VC和亞硝酸鹽含量分別為23.54、0.044 μg/g和24.43、0.052 μg/g，比對照分別減少19.62%、43.56%和16.60%、41.79%，與對照相比差異顯著，T1與T2之間差異不顯著。在總酸比例方面，大蒜伴生后與對照相比差異顯著，T1、T2與對照分別降低23.62%、8.77%?？梢姶笏獍樯谝欢ǔ潭壬细纳屏宋鞴瞎麑嵠焚|。

表7 大蒜伴生對連作西瓜果實品質的影響

3 討論與結論

3.1 大蒜伴生對西瓜枯萎病發(fā)生率的影響

植物的化感作用是指活體植物通過淋溶、根系分泌、地上部揮發(fā)、殘體分解等途徑向環(huán)境中釋放一些化學物質，影響根際環(huán)境，進而影響周圍作物的生長[17]。利用伴生植物間套作可防治或減緩病蟲害，伴生作物的根系分泌物既能夠促進作物生長，又能改善土壤生態(tài)環(huán)境，控制某些病害的發(fā)生[18]。鹽角草伴生胡楊幼苗提高其耐鹽性[10]，分蘗洋蔥伴生番茄，提高了番茄抗灰霉病[12]和黃萎病的水平[19]，小麥伴生降低了西瓜白粉病發(fā)病指數[20]。西瓜枯萎病是世界性難題，西瓜枯萎病伴生栽培已成為目前的研究熱點。大蒜本身由于含有殺菌抑菌物質，與其他作物間套輪作伴生，可減輕作物病蟲害[21]。茼蒿與連作西瓜伴生能夠降低了枯萎病的發(fā)生率[22]。小麥根系分泌物對西瓜尖孢鐮刀菌菌絲生長有顯著的抑制作用，濃度為5 mL/株時的抑制作用最大[20]。西瓜與旱稻伴生后，西瓜根際土壤中的尖鐮孢菌數量降低[23]。

本試驗的結果表明：大蒜伴生可顯著降低西瓜枯萎病發(fā)病率，與對照相比枯萎病發(fā)病率減少61.00%，減少了植株死亡，這在楊瑞平[24]的研究中得到驗證?？赡苁怯捎谄涓捣置谖镆种屏瞬≡纳L繁殖；或是套作大蒜對連作西瓜土壤微生物抑制作用增強，改變了連作西瓜土壤中根際微生物數量和區(qū)系，增強了連作西瓜抗病性，減輕了連作對西瓜生長的影響[25]。

3.2 大蒜伴生對西瓜生長產量及品質的影響

生長指標是反映植株長勢、評價種苗質量好壞的一個重要參數。伴生栽培可以合理利用伴生作物的化感作用，調控植株生長，改善土壤理化特性和生物學特性[26-28]。吳瑕等[12]研究發(fā)現：在分蘗洋蔥伴生條件下，番茄的株高、植株干鮮重均增加。陳昱等[29]研究發(fā)現芹菜伴生處理顯著提高了豇豆株高、莖粗、地上鮮重和地上干重。文強等[10]研究表明，胡楊幼苗在伴生鹽生植物脫鹽下株高地徑均增加，且能夠保持一定水平的根冠比、根質量比。徐偉慧等[20]研究發(fā)現，小麥伴生顯著提高了西瓜根系的生長。

本研究發(fā)現：大蒜伴生抑制了西瓜前期生長，促進了西瓜后期的生長，增加了植株地上地下的干鮮重，這與姜忠廷[25]的研究結果一致?？赡苁怯捎诖笏飧捣置谖锔纳屏送寥览砘誀?，提高了土壤酶活性，增加了土壤中微生物數量及多樣性，改善了根區(qū)土壤的微生態(tài)環(huán)境，從而促進了西瓜的生長[24]。

大多數學者認為，伴生可增加作物產量，改善作物果實品質[30]。茼蒿與連作西瓜伴生能夠促進西瓜生長，并提高其產量[22]。分蘗洋蔥伴生栽培能夠顯著提高菜豆產量[31]。伴生小麥能促進黃瓜產量[32]。分蘗洋蔥與黃瓜套作，黃瓜產量增加[18]。分蘗洋蔥套作有利于提高黃瓜產量[33]。韓哲[34]研究指出，黃瓜伴生小麥栽培能提高單黃瓜株產量。高春琦等[35]等發(fā)現黃瓜伴生小麥處理優(yōu)于黃瓜單作，黃瓜產量增加。

本研究發(fā)現：大蒜伴生提高了西瓜單瓜重、小區(qū)產量和折合產量，提高了果實形態(tài)指標，這一點與前人研究結果一致[36-37]。伴生之所以能提高作物產量，可能是伴生栽培后，提高了植物的光合作用，抑制了土壤中真菌、放線菌和細菌數量的增加，從而降低了土傳病害的發(fā)生率，同時活化土壤酶，提高了作物對土壤中有效元素的吸收利用，進而提高了作物產量[38]。張曉梅等[37]發(fā)現伴生栽培能提高黃瓜維生素和蛋白質含量，降低亞硝酸鹽的含量。董雪嬌等[36]利用番茄套作分蘗洋蔥增加了番茄果實可溶性糖含量，顯著降低可滴定酸含量，糖酸比顯著升高，改善了番茄果實品質。

本試驗結果表明：大蒜伴生后，西瓜的可溶性糖、可溶性蛋白含量增加，VC、總酸、亞硝酸鹽含量降低，在一定程度上提高了西瓜的品質。同樣的結果在黃瓜伴生青蒜上也得到了驗證[39]?？赡苁怯捎诖笏飧捣置谖锏幕凶饔媚軌蛘{節(jié)土壤生態(tài)環(huán)境，提高土壤有效養(yǎng)分水平，改良土壤化學性狀，促進果實物質轉化，進而提高西瓜的品質[40]。

綜上所述，大蒜伴生降低了枯萎病發(fā)病率和植株死亡率，前期抑制了植株生長，后期促進了西瓜生長；改善了植株地上地下鮮重，增加了商品瓜數和單瓜重；改善了植株果實的形態(tài)指標及品質。