植物源制劑抗黃瓜根結(jié)線蟲病及促生效果

王 娜 ，王慶菊 ，劉陳晨 ，神興明 ，任士偉 ，2，3，4

(1.金正大生態(tài)工程集團(tuán)股份有限公司 山東臨沭 276700； 2.養(yǎng)分資源高效開發(fā)與綜合利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室山東臨沭 276700； 3.國(guó)家緩控釋肥工程技術(shù)研究中心 山東臨沭 276700；4.農(nóng)業(yè)部植物營(yíng)養(yǎng)與新型肥料創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 山東臨沭 276700)

根結(jié)線蟲(Meloidogynespp.)寄主范圍廣，發(fā)生面積廣泛，危害嚴(yán)重，常常造成農(nóng)作物減產(chǎn)，并且難以根治[1]。現(xiàn)今，我國(guó)防治根結(jié)線蟲主要以化學(xué)防治為主，如魯旭鵬等[2]使用1.8%阿維菌素乳油和10%噻唑磷顆粒劑抑制黃瓜根結(jié)線蟲侵染。但隨著化學(xué)防治中土壤熏蒸法和藥劑撒施給土壤帶來(lái)的危害越來(lái)越大，如農(nóng)藥殘留難以分解、土壤板結(jié)、土壤營(yíng)養(yǎng)過(guò)剩等，呼吁使用生物源農(nóng)藥和植物源農(nóng)藥的人們?cè)絹?lái)越多。生物源農(nóng)藥的研究很多，如席先梅等[3]使用蠟質(zhì)芽孢桿菌水劑灌根能提高黃瓜和番茄的商品性；馬玉琴等[4]使用短短芽孢桿菌、交枝頂孢霉、淡紫擬青霉、鉤狀木霉等制成生物菌肥，與基質(zhì)混合使用，提高相對(duì)防效，并有明顯的促生效果和增產(chǎn)作用；冀宇等[5]使用淡紫擬青霉、紅灰鏈霉菌和蒼白桿菌的復(fù)合菌劑，抑制土壤線蟲擴(kuò)繁，提高對(duì)病害的防效。而近幾年使用植物源制劑防治根結(jié)線蟲的報(bào)道也越來(lái)越多，如王偉軒等[6]研究由半夏和苦豆子生物堿制成的植物源殺線蟲劑；鄧人可[7]研究中藥稀釋液由萬(wàn)壽菊、三顆針等中藥材配制抑制三七的根結(jié)線蟲和防治根腐病的植物源制劑，但需要物料復(fù)雜并且難以獲取，難以推廣到實(shí)際生產(chǎn)中[6-7]。

茶皂素(Tea saponin，TS)是從茶籽餅粕中提取的一種皂類，在我國(guó)含量極為豐富，總量約75萬(wàn)t，其基本結(jié)構(gòu)由三萜皂苷、結(jié)構(gòu)糖、結(jié)構(gòu)酸組成，可為農(nóng)藥主要成分，或者作為增效劑、潤(rùn)濕劑使用，具有殺蟲、殺菌和促進(jìn)植物生長(zhǎng)等多種生理作用，藥效持久，耐水沖刷，毒性極微，無(wú)致畸性且對(duì)皮膚無(wú)刺激性，對(duì)土壤環(huán)境友好，使用安全[8-11]。茶皂素作為直接殺害劑，在防治地下害蟲、觸殺或胃毒鱗翅目幼蟲、抑制枯萎病等方面有較好的效果。如歐曉明等[12]研究報(bào)道，茶皂素與殺蟲單按1∶3比例混合，殺蟲單作為農(nóng)藥助劑能提高茶皂素對(duì)葉蟬和粘蟲的殺蟲效果。所以筆者為明確茶皂素對(duì)根結(jié)線蟲的防治效果及對(duì)作物的促生效果，進(jìn)行了不同濃度茶皂素對(duì)室內(nèi)根結(jié)線蟲抑制侵染活性試驗(yàn)和沖施盆栽黃瓜的藥效試驗(yàn)，以期篩選出最適宜的濃度，為茶皂素作為植物源殺線蟲制劑提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料及室內(nèi)試驗(yàn)

1.1.1 TS溶液配制 將60%茶皂素分別用蒸餾水配制成體積分?jǐn)?shù)為 1.0‰、2.5‰、5.0‰、7.5‰和15.0‰的溶液，以蒸餾水為對(duì)照。

1.1.2 供試線蟲 在山東省臨沂市等地采集分離獲得，經(jīng)過(guò)雌蟲會(huì)陰花紋鑒定為南方根結(jié)線蟲，二齡幼蟲(J2)由所采集的卵囊孵化獲得，方法是將卵囊在培養(yǎng)皿中加水至淹沒(méi)，培養(yǎng)10 d后，存放在4℃冰箱備用，存放時(shí)間不超過(guò)2 d。

1.1.3 殺線蟲活性測(cè)定 本試驗(yàn)于2016年5月20至7月20日在山東省臨沂市臨沭縣國(guó)家緩控釋肥工程技術(shù)研發(fā)中心試驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行。采用浸漬法，選用透明培養(yǎng)皿(直徑6 cm)，每個(gè)培養(yǎng)皿中用移液槍加入J2懸浮液1 mL(500條·mL-1)，各處理分別加入2 mL配制的TS溶液，放于26℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。試驗(yàn)共設(shè)6個(gè)處理，每個(gè)處理5次重復(fù)。分別在 6、12、24、48、60 和 72 h，取 100 μL 溶液于表面皿上。線蟲死亡時(shí)呈僵直或彎曲如弓狀；活體通常多扭動(dòng)彎曲。用顯微鏡觀察J2存活情況并記錄，在清水中復(fù)活2 h觀察存活情況并記錄。計(jì)算不同濃度茶皂素對(duì)J2致死情況，參考下列公式計(jì)算校正死亡率[13]:

1.2 田間試驗(yàn)

1.2.1 盆栽試驗(yàn)設(shè)計(jì) 本試驗(yàn)于2016年9月10日至11月30日在山東省臨沂市臨沭縣國(guó)家緩控釋肥工程技術(shù)研發(fā)中心溫室中進(jìn)行。供試線蟲病土取自臨沭周邊根結(jié)線蟲發(fā)病嚴(yán)重的溫室大棚，均勻混合。試驗(yàn)設(shè)6個(gè)處理，以盆栽方式進(jìn)行，每處理3次重復(fù)。每盆裝病土共4.5 kg，移栽均勻一致的黃瓜苗于盆中，澆水充足且等量。移栽7 d后，按TS溶液配制處理進(jìn)行沖施，間隔15 d沖施1次，共3次。統(tǒng)一日常肥水管理，不再施藥。

1.2.2 指標(biāo)測(cè)量方法 采用SPAD502葉綠素含量測(cè)定儀測(cè)定黃瓜葉綠素相對(duì)含量，采用卷尺量取黃瓜的地上部長(zhǎng)度，采用游標(biāo)卡尺測(cè)定黃瓜靠近根部的第一節(jié)莖的直徑；用電子秤測(cè)量單果質(zhì)量和總果質(zhì)量；莖葉干質(zhì)量測(cè)定時(shí)將地上部莖葉裝入信封標(biāo)記，置于80℃烘箱中烘干并稱量記錄；根系根結(jié)百分率和根結(jié)指數(shù)測(cè)定將根系整盆土壤全部倒出裝入40目網(wǎng)袋，用水沖洗根系，按分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)記錄根系上的根結(jié)數(shù)及根結(jié)指數(shù)。按照肖炎農(nóng)等[14]的方式，對(duì)根結(jié)指數(shù)進(jìn)行分級(jí)，共5級(jí)，記錄并按以下公式計(jì)算病情指數(shù)和防治效果:

2 結(jié)果與分析

2.1 室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果分析

圖1和圖2分別表示在培養(yǎng)皿中添加不同質(zhì)量濃度茶皂素，調(diào)查 6、12、24、48、60 和 72 h 時(shí)的線蟲死亡率和校正死亡率，表明茶皂素可抑制根結(jié)線蟲活性。不同質(zhì)量濃度的茶皂素殺線活力均呈現(xiàn)相似規(guī)律，隨著觀察時(shí)間遞增至60 h時(shí)，J2死亡率和校正死亡率逐漸提高；至72 h時(shí)，J2死亡率在15‰時(shí)達(dá)到100%，而校正死亡率為77.9%。在6 h茶皂素體積分?jǐn)?shù)為7.5‰和15‰時(shí)開始觀察到J2死亡，其中體積分?jǐn)?shù)為15‰處理的死亡率和校正死亡率最高，分別是25.7%和8.2%；在12 h，各處理的J2均出現(xiàn)死亡，以15‰茶皂素處理的死亡率和校正死亡率最高，分別是85.5%和33.4%；在24～60 h，死亡率和校正死亡率由高到低的處理均為15‰>7.5‰>5‰>2.5‰>1‰，其中15‰茶皂素處理在24 h的死亡率到達(dá)100%；在72 h，線蟲死亡率與60 h相同，而線蟲校正死亡率以7.5‰茶皂素處理最高，為78.5%。

本次試驗(yàn)中，當(dāng)TS濃度在1‰～2.5‰時(shí)，J2校正死亡率前24 h低于16.0%，至72 h在20.0%～35.0%之間；當(dāng)TS濃度在7.5‰～15‰時(shí)，J2校正死亡率在24 h達(dá)到38.0%～41.0%，至72 h在77.5%～79.0%之間，當(dāng)TS濃度高于7.5‰時(shí)，J2校正死亡率增幅有所下降。隨著TS質(zhì)量濃度的提高，TS對(duì)根結(jié)線蟲的擊倒能力和致死率均提高；死亡校正率與死亡率比較，J2校正死亡率有一定程度下降，說(shuō)明加入清水后，線蟲又漸漸復(fù)蘇，表明TS對(duì)J2擊倒能力強(qiáng)，致死能力相對(duì)較弱。

圖1 不同茶皂素含量對(duì)根結(jié)線蟲死亡率隨時(shí)間變化情況

圖2 不同茶皂素含量對(duì)根結(jié)線蟲校正死亡率隨時(shí)間變化情況

2.2 茶皂素對(duì)黃瓜根結(jié)線蟲病的防效

依據(jù)試驗(yàn)處理，使用不同TS溶液對(duì)盆栽黃瓜進(jìn)行沖施，觀察黃瓜根結(jié)線蟲病的發(fā)生情況。從表1可看出，沖施不同體積分?jǐn)?shù)TS的根結(jié)百分率和根結(jié)指數(shù)顯著降低，對(duì)南方根結(jié)線蟲均有防治效果。根結(jié)百分率，當(dāng)TS處理的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到5.0‰時(shí)，較對(duì)照減少了62.07%，與處理7.5‰和15.0‰之間無(wú)明顯差異。根結(jié)指數(shù)，當(dāng)TS處理達(dá)到5.0‰時(shí)，較對(duì)照減少了52.14%，與處理7.5‰和15.0‰之間無(wú)顯著差異。綜合來(lái)看，隨著茶皂素體積分?jǐn)?shù)的提升，對(duì)根結(jié)數(shù)和根結(jié)指數(shù)有明顯的改善，根結(jié)線蟲病得到抑制，當(dāng)茶皂素體積分?jǐn)?shù)達(dá)到5.0‰后，各項(xiàng)指標(biāo)明顯達(dá)到拐點(diǎn)，之后提高茶皂素體積分?jǐn)?shù)，各項(xiàng)指標(biāo)增幅不大，甚至有下降趨勢(shì)。

表1 不同茶皂素含量對(duì)設(shè)施黃瓜根結(jié)線蟲病防治效果

2.3 茶皂素對(duì)黃瓜農(nóng)藝性狀的影響

從表2可看出，茶皂素對(duì)黃瓜的葉綠素含量、株高和莖粗有增加作用，隨著濃度的增加，農(nóng)藝性狀增長(zhǎng)率均呈現(xiàn)先提高后降低的趨勢(shì)，當(dāng)茶皂素濃度為5.0‰時(shí)，各農(nóng)藝性狀值達(dá)到最大，之后快速降低。其中葉綠素相對(duì)含量由高至低為5.0‰>7.5‰>15.0‰>2.5‰>1.0‰，以5.0‰處理最優(yōu)，較清水增長(zhǎng)9.99%，顯著高于其他處理，2.5‰和15.0‰處理之間差異不顯著。株高由高至低的處理為5.0‰>7.5‰>15.0‰>2.5‰>1.0‰，以 5.0‰最優(yōu)，較清水增長(zhǎng)10.47%，顯著高于其他處理，7.5‰和15.0‰處理之間差異不明顯。莖粗由高至低的處理為5.0‰>15.0‰>7.5‰>2.5‰>1.0‰，以 5.0‰處理最優(yōu)，較清水增長(zhǎng)6.17%，顯著高于其他處理，7.5‰和15.0‰處理之間差異不顯著。

表2 不同茶皂素含量對(duì)黃瓜農(nóng)藝性狀的影響

試驗(yàn)結(jié)果表明，TS處理在1.0‰至15.0‰時(shí)，隨水沖施對(duì)黃瓜的葉綠素含量、株高和莖粗均有促進(jìn)作用，隨著TS體積分?jǐn)?shù)的增加，各指標(biāo)相較于對(duì)照均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，當(dāng)體積分?jǐn)?shù)在5.0‰時(shí)，各指標(biāo)達(dá)到最高值，葉綠素含量增加9.99%、株高增加10.47%、莖粗增加6.17%，隨著TS體積分?jǐn)?shù)的繼續(xù)提升，各項(xiàng)指標(biāo)呈下低趨勢(shì)。

2.4 茶皂素對(duì)黃瓜產(chǎn)量的影響

由表3可以看出，茶皂素對(duì)黃瓜的莖葉干質(zhì)量、單果質(zhì)量、果數(shù)和總果質(zhì)量均有促進(jìn)生長(zhǎng)的作用，隨著茶皂素體積分?jǐn)?shù)的提高，當(dāng)體積分?jǐn)?shù)達(dá)到5.0‰時(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到最優(yōu)，地上部干質(zhì)量增長(zhǎng)率為13.04%，單果質(zhì)量增長(zhǎng)率為10.96%，果數(shù)增長(zhǎng)率為33.33%，總果質(zhì)量增長(zhǎng)率為47.94%，當(dāng)茶皂素體積分?jǐn)?shù)再提高時(shí)，產(chǎn)量下降。說(shuō)明當(dāng)黃瓜受根結(jié)線蟲侵染時(shí)，茶皂素體積分?jǐn)?shù)為5‰時(shí)，對(duì)黃瓜產(chǎn)量促生效果最優(yōu)，當(dāng)高體積分?jǐn)?shù)處理時(shí)，對(duì)黃瓜產(chǎn)量的促生效果逐漸下降。

表3 不同茶皂素含量對(duì)黃瓜產(chǎn)量的影響

3 討論與結(jié)論

茶皂素作為一種植物源農(nóng)藥，有較強(qiáng)的殺蟲、殺菌能力，并且有良好的潤(rùn)濕、發(fā)泡等作用，用途廣泛[15]。本次試驗(yàn)茶皂素添加體積分?jǐn)?shù)在1.0‰～15.0‰的范圍，能促進(jìn)黃瓜的生長(zhǎng)發(fā)育，抑制根結(jié)線蟲病的發(fā)生；當(dāng)茶皂素添加體積分?jǐn)?shù)為5.0‰時(shí)，黃瓜的各個(gè)生長(zhǎng)指標(biāo)促進(jìn)效果最優(yōu)，根結(jié)最少，抑制根結(jié)線蟲病能力最強(qiáng)。但當(dāng)添加高體積分?jǐn)?shù)茶皂素時(shí)，對(duì)黃瓜生長(zhǎng)有一定的抑制作用，且抑制根結(jié)線蟲病效果下降。

同時(shí)根據(jù)前人研究表明，測(cè)定茶皂素離體殺線能力，明顯對(duì)植物線蟲有選擇性致死活性，對(duì)土壤生態(tài)保護(hù)有積極意義，并且5.0 mg·mL-1效果最優(yōu)；也有研究表明，使用添加茶皂素的顆粒復(fù)配劑底施，對(duì)黃瓜、番茄、空心菜、木耳菜的根結(jié)線蟲病有50%左右防治效果，且具有緩釋效果，持效期長(zhǎng)[16-17]。以上試驗(yàn)結(jié)論均與本試驗(yàn)結(jié)論相符。

通過(guò)本次試驗(yàn)，茶皂素室內(nèi)試驗(yàn)表明其能擊倒根結(jié)線蟲，盆栽試驗(yàn)表明其能抑制根結(jié)線蟲病的發(fā)生，對(duì)黃瓜有促生作用，并且能提高產(chǎn)量，且茶皂素在我國(guó)資源豐富，可將茶皂素制成相應(yīng)劑型，進(jìn)行大田試驗(yàn)，驗(yàn)證其促生及抑制根結(jié)線蟲的效果。