王萌 解紅娥 王凌云 解曉紅 李江輝 吳宇浩 張鴻興 武宗信

摘要：為探究高硫苷油菜晉黃芥對(duì)甘薯莖線蟲病的防治潛能及對(duì)植株生長的影響，通過盆栽試驗(yàn)和大田試驗(yàn)，利用生物熏蒸技術(shù)，將油菜粉碎并用塑料薄膜密封15 d后進(jìn)行薯苗移栽，盆栽試驗(yàn)油菜用量為200、300、400 g/盆，大田試驗(yàn)油菜用量為75 t/hm，移栽后采用人工接種病原線蟲方式分別于接種后30、60、90 d統(tǒng)計(jì)甘薯莖部和薯塊中莖線蟲數(shù)量，收獲期調(diào)查單株薯蔓質(zhì)量、單株鮮薯質(zhì)量、單株結(jié)薯數(shù)及發(fā)病情況，并計(jì)算薯塊的發(fā)病率、病情指數(shù)和防治效果。結(jié)果表明，油菜處理400 g/盆防治莖線蟲病效果最佳，與線蟲對(duì)照相比，接種后90 d甘薯莖部和薯塊中線蟲數(shù)量分別減少99.58%、89.79%，發(fā)病率和病情指數(shù)分別降低了60.00百分點(diǎn)、84.00%，防治效果81.67%，增產(chǎn)率127.48%。大田試驗(yàn)結(jié)果表明，噻唑磷減量20%+油菜處理效果最佳，與對(duì)照相比，發(fā)病率和病情指數(shù)分別降低了39.69百分點(diǎn)、78.30%，防治效果78.30%，增產(chǎn)率87.70%。本研究表明，高硫苷油菜晉黃芥能顯著抑制腐爛莖線蟲對(duì)甘薯莖部和薯塊的侵染，降低發(fā)病率和病情指數(shù)，對(duì)甘薯莖線蟲病防治效果顯著，同時(shí)促進(jìn)了地上部和地下部的生長。

關(guān)鍵詞：甘薯;腐爛莖線蟲;高硫苷油菜;生物熏蒸;防治效果

中圖分類號(hào)：S435.313.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2022）11-0119-05

收稿日期：2021-08-04

基金項(xiàng)目：國家甘薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)（編號(hào)：CARS-10-C2）;山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程（編號(hào)：YGC2019FZ4）;山西省科技成果轉(zhuǎn)化引導(dǎo)專項(xiàng)（編號(hào)：201904D131049）。

作者簡介：王 萌（1990—），女，山西運(yùn)城人，碩士，助理研究員，從事甘薯育種、栽培及脫毒技術(shù)研究。E-mail：mkswangmeng@126.com。

通信作者：解紅娥，研究員，從事甘薯育種、栽培及脫毒技術(shù)研究。E-mail：xieheyb@126.com。

甘薯[Ipomoea batatas（L.） Lam.]是世界上重要的糧食、飼料及工業(yè)原料作物，亦是現(xiàn)代社會(huì)優(yōu)質(zhì)的抗癌保健食品。中國為世界上最大的甘薯生產(chǎn)國，2018年甘薯種植面積為 237.93萬hm，占世界種植總面積的29.0%，總產(chǎn)占世界57.0%。甘薯莖線蟲病又稱糠心病、空心病等，是甘薯生產(chǎn)上一種毀滅性病害，系我國植物檢疫性病害。該病害由腐爛莖線蟲（Ditylenchus destructor）引起，育苗期間爛種、死苗，大田期間造成薯塊糠心、腐爛，儲(chǔ)存期間造成爛窖。一般發(fā)病地塊減產(chǎn)10%～20%，嚴(yán)重地塊減產(chǎn) 60%～70%，連作重茬地甚至絕收，嚴(yán)重影響甘薯相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

油菜屬十字花科蕓薹屬，是我國第一大油料作物，因具有生物熏蒸作用成為“綠肥綠藥作物”。生物熏蒸是蕓薹屬植物組織中硫代葡萄糖苷（glucosinohe，簡稱GSLs）在內(nèi)源黑芥子酶的作用下，水解產(chǎn)生異硫氰酸酯（isothiocyanates，簡稱ITCs）類揮發(fā)性化合物。該類物質(zhì)對(duì)許多有機(jī)體包括昆蟲、雜草、真菌、細(xì)菌和植物寄生性線蟲等具有很強(qiáng)的殺生作用。目前，蕓薹屬植物生物熏蒸防治作物土傳病害已成為美國、澳大利亞、荷蘭等國家的研究熱點(diǎn)，生物熏蒸技術(shù)也在一些國家和地區(qū)開始了大面積推廣應(yīng)用。我國雖然有悠久的油菜種植歷史，但長期以來人們對(duì)它的認(rèn)識(shí)只停留在是重要的油料作物、能源作物和富含高附加值產(chǎn)品的作物，鮮有研究和應(yīng)用高硫苷油菜及其殺菌滅蟲作用。本研究利用生物熏蒸技術(shù)，探究高硫苷油菜品種晉黃芥對(duì)甘薯莖線蟲病的防治潛能及對(duì)植株生長的影響，為高硫苷油菜生物熏蒸技術(shù)早日在甘薯莖線蟲病防治中發(fā)揮作用提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試線蟲：在山西夏縣牛家凹農(nóng)場采集受腐爛莖線蟲侵染的病薯塊，一部分晾干切碎混勻后用于大田試驗(yàn)，另一部分帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行線蟲分離后用于盆栽試驗(yàn)。盆栽試驗(yàn)線蟲分離參照Shepherd的方法，將病薯切成1 cm小塊放置于淺盤中，加入適量滅菌水，待線蟲游出后收集。將收集到的腐爛莖線蟲用1%硫酸鏈霉素消毒，離心后棄上清液，用滅菌水沖洗3次，4℃保存?zhèn)溆谩?/p>

供試甘薯：晉甘薯9號(hào)，由山西農(nóng)業(yè)大學(xué)棉花研究所提供。供試油菜：晉黃芥，為當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)種植油菜品種，硫苷質(zhì)量濃度為106.31 μmol/g。供試藥劑：噻唑磷顆粒劑。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 盆栽試驗(yàn)

將自然田間土與1/3/盆的細(xì)沙混合成沙壤土，在121℃下濕熱滅菌1 h，分裝入直徑18 cm、深20 cm的花盆中，用土量4 kg/盆。2018年10月16日播撒油菜種子，油菜盛花期采集整株新鮮油菜粉碎，稱取定量油菜與滅菌土混合均勻，塑料薄膜密封15 d。噻唑磷穴施。然后選擇生長健壯一致的薯苗進(jìn)行扦插，每盆移栽1株，扦插深度為5 cm。扦插后采用灌根法接種病原線蟲，使土壤中的線蟲量為100頭/g。完成接種后，將甘薯盆栽移入未受莖線蟲侵染的防蟲網(wǎng)棚內(nèi)。盆栽試驗(yàn)共設(shè)6個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)10次，共60盆，詳見表1。

1.2.2 大田試驗(yàn)

試驗(yàn)田選擇在山西夏縣牛家凹農(nóng)場無病甘薯田。2019年10月12日，甘薯收獲后撒播油菜種子，播種量為15? kg/hm。油菜盛花期將油菜用秸稈粉碎機(jī)破碎并旋耕15 cm深，旋耕前油菜鮮質(zhì)量達(dá)到75 t/hm。按450 t/hm水量澆水，使土壤含水量達(dá)到20%～30%。覆蓋薄膜15 d后按常規(guī)方法進(jìn)行薯苗栽植，薯苗栽植時(shí)每穴均勻接種帶線蟲的病薯，田間管理與大田相同。每小區(qū)栽種250株，5行區(qū)，行距0.5 m、株距0.25 m。試驗(yàn)設(shè)3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)之間間隔1 m。大田試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)處理，詳見表2。

1.3 測試項(xiàng)目

1.3.1 盆栽試驗(yàn)

（1）甘薯莖部和薯塊中莖線蟲數(shù)量統(tǒng)計(jì)。

接種后每隔30、60、90 d各取樣1次，每次隨機(jī)取3株。采用淺盤法分離甘薯莖部（5 cm長地下莖部和5 cm長地上莖部線蟲數(shù)量之和）和薯塊中線蟲，24 h后收集線蟲，棄上清液，轉(zhuǎn)移至2 mL離心管中以3 000 r/min離心2 min。棄上清液后將底層少量線蟲混合液滴于載玻片上，顯微鏡下計(jì)數(shù)。

（2）甘薯地上部、地下部及發(fā)病情況調(diào)查。

接種后90 d隨機(jī)取3株，分別統(tǒng)計(jì)各處理單株薯蔓質(zhì)量（g）、單株結(jié)薯數(shù)（個(gè)）、單株鮮薯質(zhì)量（g）及發(fā)病情況，計(jì)算薯塊的發(fā)病率、病情指數(shù)和防治效果。具體調(diào)查方法參照馬代夫等的方法。

發(fā)病率=病薯數(shù)/薯塊總數(shù)×100%;

病情指數(shù)=[∑（各級(jí)別薯塊數(shù)×相應(yīng)級(jí)數(shù)）/（總薯塊數(shù)×最高級(jí)數(shù)）]×100;

防治效果=[（對(duì)照區(qū)病情指數(shù)-處理區(qū)病情指數(shù)）/對(duì)照區(qū)病情指數(shù)]×100%。

1.3.2 大田試驗(yàn)

2019年10月下旬調(diào)查各小區(qū)中間3行發(fā)病情況和產(chǎn)量，計(jì)算薯塊的發(fā)病率、病情指數(shù)及防治效果。

1.4 統(tǒng)計(jì)方法

采用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，不同處理間經(jīng)方差分析統(tǒng)計(jì)差異顯著后再用Duncan's新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 高硫苷油菜對(duì)甘薯莖部和薯塊中莖線蟲數(shù)量的影響

由表3、圖1、圖2可知，與CK-2處理（線蟲對(duì)照）相比，油菜處理200、300、400 g/盆甘薯莖部和薯塊中莖線蟲數(shù)量顯著減少，接種后30、60、90 d莖部線蟲數(shù)量分別減少42.71%～75.25%、84.86%～95.40%、97.52%～99.58%，接種后60、90 d薯塊線蟲數(shù)量分別減少67.10%～89.20%、50.10%～89.79%?？梢?，油菜處理可顯著抑制甘薯莖線蟲的侵染，油菜劑量越大，抑制效果越明顯，以油菜處理400 g/盆甘薯莖部和薯塊中線蟲數(shù)量最少，與CK-3處理（化學(xué)殺線劑對(duì)照）處理效果相當(dāng)。

2.2 高硫苷油菜對(duì)甘薯莖線蟲病的防治效果

由表4可知，高硫苷油菜可顯著降低甘薯莖線蟲病的發(fā)病率和病情指數(shù)，防病效果顯著。盆栽試驗(yàn)結(jié)果表明，與CK-2處理（線蟲對(duì)照）相比，油菜處理200、300、400 g/盆薯塊發(fā)病率和病情指數(shù)分別降低38.89～60.00百分點(diǎn)、55.00%～84.00%，防治效果可達(dá)45.83%～81.67%，以油菜處理400 g/盆效果最佳，發(fā)病率23.33%，病情指數(shù)13.33，防治效果在80%以上，與CK-3處理（化學(xué)殺線劑對(duì)照）防治效果相當(dāng)。大田試驗(yàn)結(jié)果表明，甘薯復(fù)種油菜、噻唑磷減量20%+油菜及噻唑磷減量40%+油菜處理薯塊發(fā)病率和病情指數(shù)較對(duì)照分別降低33.09～39.69百分點(diǎn)、72.48%～78.30%，防治效果可達(dá)72.55%～78.30%，以噻唑磷減量20%+油菜處理效果最佳，發(fā)病率26.81%、病情指數(shù)17.90，防治效果可達(dá)75%以上。

2.3 高硫苷油菜對(duì)甘薯生物量的影響

由表5可知，高硫苷油菜能顯著促進(jìn)甘薯地上部和地下部生長。盆栽試驗(yàn)結(jié)果表明，與CK-2處理（線蟲對(duì)照）相比，油菜處理200、300及400 g/盆單株薯蔓質(zhì)量、單株鮮薯質(zhì)量、單株結(jié)薯數(shù)分別增加233.86%～461.17%、37.28%～127.48%、76.92%～230.77%，以油菜處理400 g/盆時(shí)薯蔓增質(zhì)量最為明顯，地下部產(chǎn)量最高，結(jié)薯數(shù)可達(dá)到 CK-3 處理（化學(xué)殺線劑對(duì)照）水平。大田試驗(yàn)結(jié)果表明，與對(duì)照相比，甘薯復(fù)種油菜、噻唑磷減量20%+油菜及噻唑磷減量40%+油菜處理單株薯蔓質(zhì)量、單株鮮薯質(zhì)量、單株結(jié)薯數(shù)分別增加71.21%～82.05%、75.73%～87.70%、88.46%～103.85%，以噻唑磷減量20%+油菜處理效果最佳，單株薯蔓質(zhì)量514.1 g、單株鮮薯質(zhì)量641.2 g、單株結(jié)薯數(shù)5.3個(gè)。

3 討論與結(jié)論

針對(duì)甘薯莖線蟲病生產(chǎn)上主要以農(nóng)業(yè)防治和化學(xué)防治為主，農(nóng)業(yè)防治如培育抗病新品種、輪作倒茬、深翻曬土等。但由于國內(nèi)缺乏高抗甘薯品種，且腐爛莖線蟲寄主范圍十分廣泛，因此農(nóng)業(yè)防治的效果并不理想?；瘜W(xué)殺線劑不僅造成環(huán)境污染，還易誘發(fā)線蟲產(chǎn)生抗性，因而可選擇的殺線劑品種十分有限。隨著人們對(duì)食品安全重視程度的不斷提高，生物防治以其無污染、無公害、長效等優(yōu)點(diǎn)在甘薯莖線蟲病綜合治理中顯示出越來越重要的地位。

植物體內(nèi)含有多種天然有效活性成分可抑制或毒殺線蟲，因而植物源殺線劑是甘薯莖線蟲病生物防治的研究重點(diǎn)之一。美國、印度、墨西哥等國家有關(guān)天然殺線活性物質(zhì)對(duì)寄生線蟲防效的研究起步較早且成果顯著，很多植物化合物已經(jīng)商品化生產(chǎn)，我國在這方面明顯落后。目前研究報(bào)道具有殺線蟲或使線蟲致病活性的植物約有300余種，防治對(duì)象涉及根結(jié)線蟲、胞囊線蟲、松材線蟲等多種植物寄生性線蟲，但關(guān)于甘薯莖線蟲的研究很少。Handiseni等發(fā)現(xiàn)，十字花科植物種子提取液（油菜、芥菜、白芥）能顯著降低狗牙根中根結(jié)線蟲的數(shù)量，并通過大田應(yīng)用得到進(jìn)一步驗(yàn)證。Soheili等發(fā)現(xiàn)，油菜植株組織可顯著抑制土壤和寄主植物中根結(jié)線蟲活性，降低繁殖系數(shù)，促進(jìn)番茄和土豆植株生長，提高果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)，建議可將油菜與番茄等易感線蟲的作物進(jìn)行輪作。閆磊等發(fā)現(xiàn)，銀杏、馬櫻丹和曼陀羅植物提取物對(duì)甘薯莖線蟲均有較強(qiáng)的毒性，其中銀杏和馬櫻丹的殺線蟲活性都在90%以上。本研究發(fā)現(xiàn)，利用生物熏蒸技術(shù)，高硫苷油菜晉黃芥能明顯抑制腐爛莖線蟲對(duì)甘薯莖部和薯塊的侵染，降低發(fā)病率和病情指數(shù)，對(duì)甘薯莖線蟲病防治效果顯著，且可促進(jìn)地上部和地下部的生長。因此，對(duì)于甘薯莖線蟲病發(fā)病嚴(yán)重的地塊，可考慮采用輪作、間作、套種等方式種植高硫苷油菜作為綠肥，并適時(shí)碎汁、入土、捂青。不僅能有效控制莖線蟲病的發(fā)生，而且可大大減少化學(xué)合成農(nóng)藥的用量，對(duì)改善土壤結(jié)構(gòu)、提高作物產(chǎn)量也大有裨益。

硫苷存在于植物亞細(xì)胞區(qū)室中被多價(jià)鰲合，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、無生物活性，而黑芥子酶分布在液泡中，只有當(dāng)植物組織受到破壞（如機(jī)械損失、害蟲侵襲、自然腐敗降解等）時(shí)，硫苷才能與黑芥子酶發(fā)生作用從而產(chǎn)生抑菌抗蟲類生物活性物質(zhì)異硫氰酸酯。因此，如何最大限度地使材料中硫苷水解成異硫氰酸酯，增強(qiáng)硫苷及降解產(chǎn)物對(duì)甘薯莖線蟲病的生防效果，還有待進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]秦 楨，李愛賢，侯夫云，等. 甘薯貯藏根淀粉代謝相關(guān)基因表達(dá)分析[J]. 山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019，51（11）：8-12.

[2]王 欣，李 強(qiáng)，曹清河，等. 中國甘薯產(chǎn)業(yè)和種業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與未來展望[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2021，54（3）：483-492.

[3]張勇躍，劉志堅(jiān)，孟凡奇，等. 不同抗性甘薯品種在莖線蟲病區(qū)的田間表現(xiàn)[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019，47（7）：161-162，170.

[4]王凌云，王 萌，解曉紅，等. 甘薯莖線蟲病研究進(jìn)展[J]. 山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，46（7）：1211-1215.

[5]Kirkegaard J，Sarwar M. Biofumigation potentialOf brassicas. Ⅰ. Variation in glucosinolate profilesOf diverse field-grown brassicas[J]. Plant and Soil，1998，201：71-89.

[6]Meyer S L F，Zasada I A，Rupprecht S M，et al. Mustard seed meal for managementOf root-knot nematode and weeds in tomato production[J]. HortTechnology，2015，25（2）：192-202.

[7]Fourie H，Ahuja P，Lammers J，et al. Brassicacea-based management strategies as an alternative to combat nematode pests：a synopsis[J]. Crop Protection，2016，80：21-41.

[8]Wright A J，Back M A，Stevens M，et al. Evaluating resistant Brassica trap crops to manage Heterodera schachtii（Schmidt） infestations in eastern England[J]. Pest Management Science，2019，75（2）：438-443.

[9]Ghosh P.Nematode population and activity under varying cropping ratioOf wheat and mustard in Central Himalayan Agro Ecosystem[J]. International JournalOf Agriculture Innovations and Research，2015，4：11-16.

[10]Liu Y B，Li J S，Stewart C N Jr，et al. The effectsOf the presenceOf Bt-transgenicOilseed rape in wild mustard populationsOn the rhizosphere nematode and microbial communities[J]. ScienceOf the Total Environment，2015，530/531：263-270.

[11]文學(xué)飛，潘前穎，潘幸來.“綠肥綠藥美土嘉禾”農(nóng)田生態(tài)新技術(shù)[J]. 園藝與種苗，2011，31（4）：118-121.

[12]Shepherd A M. Laboratory methods for work with plant and soil Nematodes[J]. Indian JournalOf Nematology，1987，17（1）：154.

[13]馬代夫，李洪民，謝逸萍，等. 甘薯抗莖線蟲病品種的選育[J]. 作物雜志，1997（2）：15-16.

[14]謝逸萍，王 欣，李洪民，等. 甘薯莖線蟲病抗侵入和抗擴(kuò)展資源評(píng)價(jià)[J]. 植物遺傳資源學(xué)報(bào)，2009，10（1）：136-139.

[15]馬 娟，王容燕，李秀花，等. 甘薯對(duì)馬鈴薯腐爛莖線蟲趨化性的影響[J]. 中國生物防治學(xué)報(bào)，2018，34（1）：141-147.

[16]高 沖，王 懇. 甘薯莖線蟲病防治措施研究進(jìn)展[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2018（19）：150-152.

[17]舒 潔，張仁軍，梁應(yīng)沖，等. 植物源與微生物源生物制劑復(fù)配防治根結(jié)線蟲病[J]. 生物技術(shù)通報(bào)，2021，37（7）：164-174.

[18]Handiseni M，Cromwell W，Zidek M，et al. UseOf brassicaceous seed meal extracts for managing root-knot nematode in bermudagrass[J]. Nematropica，2017，47（1）：55-62.

[19]Soheili A. SuppressionOf brassicaceous tissueOn Meloidogyne javanica in a rhizosphere[J]. International JournalOf Agriculture and Biology，2017，19（5）：1012-1018.

[20]Daneel M，Engelbrecht E，F(xiàn)ourie H，et al. The host statusOf Brassicaceae to Meloidogyne and their effects as cover and biofumigant cropsOn root-knot nematode populations associated with potato and tomato under South African field conditions[J]. Crop Protection，2018，110：198-206.

[21]閆 磊，肖 婷，牛洪濤，等. 不同植物提取物對(duì)馬鈴薯莖線蟲的活性篩選[J]. 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008，39（2）：223-228.

[22]Angus J F，Gardner P A，Kirkegaard J A，et al. Biofumigation：isothiocyanates released from brassica roots inhibit growthOf the take-all fungus[J]. Plant and Soil，1994，162（1）：107-112.

[23]Smolinska U，Morra M J，Knudsen G R，et al. Isothiocyanates produced by Brassicaceae species as inhibitorsOf FusariumOxysporum[J]. Plant Disease，2003，87（4）：407-412.

[24]丁 艷. 油菜籽餅粕中異硫氰酸酯的酶法富集和提取及其抑菌活性的研究[D]. 南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2014.