間作和輪作對設施連作茄子生長及黃萎病發病率的影響

繆其松 王東升 魏猷剛 黃少華 張燕燕

摘? ? 要：為了提高黃萎病高發區設施連作茄子的產量和品質，降低黃萎病發病率和病情指數，在連作茄子10年以上的連棟玻璃溫室內，開展了3年連續試驗，研究蕹菜、大蒜與茄子間作及輪作對茄子產量、品質、黃萎病發病率及病情指數等的影響。結果表明，與蕹菜、大蒜間作和輪作2～3年，茄子產量、品質均顯著高于對照;大蒜輪作3年茄子黃萎病發病率最低（16.9%），顯著低于對照（46.4%）。綜上所述，在設施連作茄子黃萎病高發地區，可使用蕹菜、大蒜與茄子進行持續間作或輪作來降低茄子黃萎病發病率和病情指數，提高茄子產量和品質，使用大蒜輪作的效果最好。

關鍵詞：茄子;間作;輪作;產量;品質;黃萎病

中圖分類號：S641.1 文獻標志碼：A 文章編號：1673-2871（2021）12-033-08

Abstract：In order to improve the yield and quality of continuous cropped eggplant and reduce the incidence and disease index of verticillium wilt in greenhouse， the effects of different cropping patterns （intercropping and rotation with spinach， garlic and eggplant）on the yield， quality， incidence of verticillium wilt and disease index of continuous cropped eggplant were studied. The experiment was repeated for three years in multi span glass greenhouse with continuous cropping of eggplant for more than 10 years. The results showed that： In the second and third year， the growth， yield， and quality of eggplants with different planting patterns were significantly better than the control， and the incidence of verticillium wilt of eggplant in three years of garlic rotation was the lowest （16.9%）， significantly lower than the control （46.4%）. Therefore， in the greenhouse where the incidence of verticillium wilt is more serious， the intercropping and rotation treatments with spinach and garlic for several years will significantly reduce the incidence of verticillium wilt and improve the yield and quality of eggplant.

Key words：Eggplant; Intercropping; Rotation; Yield; Quality; Verticillium wilt

設施土壤常因棚室內高溫、高濕、高蒸發、無雨水淋溶等特點，容易出現土壤板結、養分失衡、土壤微生物區系失調、作物自毒物質積累等現象，造成土壤鹽漬化、土傳病蟲害等連作障礙問題[1-3]。土壤障礙因子能抑制作物生長，致使作物發育不良、產量和品質降低，設施土壤連作障礙嚴重時，作物則完全不能生長[4-5]。中國是世界最大茄子生產國，2020年我國茄子種植面積達7.79×105 hm2，總產量達到3 694.3萬t[6]。隨著國內茄子生產逐漸基地化和專業化，重復種植顯著降低了土壤某些養分含量和土壤相關酶活性，打破了土壤微生物平衡，增加了土壤病蟲害發生概率，降低了茄子產量和品質[7-9]。

黃萎病是危害茄子最嚴重的土傳病害之一，隨種植年限增加，發病逐年加重 [10]。間作和輪作被廣泛用于防控土壤連作障礙，間作一方面可以促進栽培作物生長，減少土壤無效蒸騰，增強作物對土壤水分的利用;另一方面也可以豐富作物根際微生物區系，減輕病蟲害發生[11]。大蒜作為一種重要蔬菜，大蒜與其他作物的間套作研究較多，番茄套作大蒜可以促進番茄生長，對番茄土傳病害有一定防控效果[12]。油菜與大蒜間作可以顯著增加油菜和大蒜產量，且對油菜菌核病有一定防控效果[13]。大蒜分泌物有殺菌驅蟲作用，間作大蒜對草莓白粉病和炭疽病防效達到95%，對蚜蟲、紅蜘蛛的防效達到91% [14]。單獨種植大蒜也能顯著降低土壤鹽分積累，增加土壤微生物數量，抑制鐮刀菌增殖[15]。大蒜與瓜類輪作可明顯減輕瓜類枯萎病發生，抑制病原菌菌絲生長，使土壤中病原菌孢子存活量大大降低[16]。草莓與蕹菜水生栽培試驗表明，設施草莓與蕹菜水旱輪作是一種高效栽培模式，可以提高土地利用率[17]。蕹菜與黃瓜輪作可以減輕黃瓜枯萎病、根腐病、根結線蟲病的發生，促進下茬黃瓜生長，提高產量和品質[18]。蕹菜與玉米間作，能促進玉米根系表層分布，降低土壤剖面及作物體內硝酸鹽累積[19]。

相比其他土壤連作障礙防控措施，間作和輪作仍然是簡單高效的防控措施之一，筆者在設施連作茄子黃萎病高發區，連續3年開展蕹菜、大蒜與茄子間作、輪作試驗，研究這兩種常見蔬菜及其種植模式對改善茄子產量和品質，以及降低黃萎病發病率的效果。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗茄子品種為寧茄4號，由南京市蔬菜科學研究所張燕燕研究員繁育;蕹菜和大蒜種均購買自市場。

1.2 試驗地概況

試驗地位于南京市江寧區橫溪街道蔬菜科技園，該區屬北亞熱帶濕潤氣候區，多年平均降雨時間117 d，多年平均降雨量1 106.5 mm，相對濕度76%，年平均氣溫15.4 ℃，無霜期237 d，每年6 月下旬到7 月上旬為梅雨季節。試驗在連續種植茄子10 a以上的連棟玻璃溫室內進行，該溫室近3年每茬茄子黃萎病發病率都在35%以上。該地區土壤質地為黃棕壤，試驗大棚土壤耕作層平均養分如表1所示。

1.3 試驗設計

試驗將正常設施連作茄子設置為CK，分別設置茄子與蕹菜、大蒜間作輪作等4個處理（表2）。茄子育苗分別在2016年、2017年、2018年的12月下旬開始，在玻璃溫室內使用育苗盤播種，待茄子幼苗長至5 cm左右時移入70穴盤內。使用加溫設備，保持白天溫度15～20 ℃，夜間10～15 ℃，分別在2017年、2018年、2019年的3 月上旬移栽到溫室內。間作處理的大蒜和蕹菜育苗與茄子同一時間在溫室內進行，并與茄子一同定植。輪作處理的蕹菜分別在2016年、2017年、2018年的7月下旬育苗，8月中旬定植。大蒜在2016年、2017年、2018年的10月下旬播種入試驗地塊。

試驗用玻璃溫室南北長80 m，東西長60 m，高5 m，地塊從南北向中間位置開了一條東西向4 m寬路，地塊被均勻整成35 m×2 m小塊共20個，小塊之間有0.5 m分隔。試驗完全隨機設計，隨機選取4個小塊作為每個處理的4次重復試驗地塊，每個處理的3年試驗地塊固定。除輪作時大蒜與蕹菜種植不鋪地膜只鋪設2條滴灌帶用于灌溉外，其他處理均鋪設黑色地膜，膜下各鋪設2 條滴灌帶。每個地塊移栽茄子280 株，每個處理的4個重復地塊共移栽茄子1120株，株行距為50 cm×50 cm。

間作處理：蕹菜和大蒜定植在兩行茄子中間，蕹菜株行距為50 cm×50 cm，大蒜株行距為50 cm×20 cm，當該季茄子全部收完之后，將茄子秸稈清除，蕹菜地上部分收獲后全部翻入土壤。輪作處理：蕹菜定植時株行距為50 cm×50 cm;大蒜播種株行距為50 cm×20 cm，至次年3月，茄子移栽前，結合整地將蕹菜地上部分收獲后全部旋耕進土壤中，其間蕹菜和大蒜常規管理和適時采收。

茄子與大蒜、蕹菜間作及輪作處理茄子單作時，各處理灌水方式一致，從茄子移栽后進行第1次灌溉，并測定土壤含水率，當4個重復地塊茄子根際土壤含水率下限達到土壤飽和含水率的70%時停止灌溉。后定期灌溉，9月至第二年4月每5 d灌溉1次，5—8月每3 d灌溉1次。輪作時大蒜每7 d灌溉1次，蕹菜8—10月每3 d灌溉1次，11月至第二年3月每5 d灌溉1次。茄子與大蒜、蕹菜間作及輪作處理茄子單作時，每個處理施肥量采用當地常規施肥量，為每公頃750 kg復合肥（15：15：15）分3次，分別為1次基肥和2次追肥，輪作處理的蕹菜與大蒜種植時不施肥。

1.4 測定項目和方法

1.4.1? ? 茄子生長指標測定? ? 使用卷尺、游標卡尺測定茄子株高、莖粗、開展度，每個試驗地塊隨機選取10株測定。

1.4.2? ? 產量統計? ? 茄子果實生長至茄眼不明顯時為果實成熟期，在果實成熟時，分批采收，使用電子秤測量并記錄每個處理每批次產量，果實全部采完時，每批次產量相加為總產量，蕹菜和大蒜在生長成熟后，分批采收，統計產量，最后每批次產量相加為總產量。

1.4.3? ? 果實品質指標測定? ? 采用2，6-二氯酚靛酚滴定法測定維生素C含量;采用蒽酮比色法測定可溶性糖含量;采用凱氏定氮法測定粗蛋白含量。

1.4.4? ? 土壤酶活性測定? ? 采用靛酚藍比色法測定土壤脲酶活性，采用磷酸苯二鈉比色法測定堿性磷酸酶活性，采用3，5-二硝基水楊酸比色法測定蔗糖酶活性。

1.4.5? ? 土壤根際微生物數量測定? ? 將種植前后采集的茄子根際土壤，裝入無菌塑料袋，稍風干，過2 mm篩后保存在4 ℃冰箱中備用，使用土壤稀釋平板培養法測定。真菌測定使用孟加拉紅培養基，細菌測定采用牛肉膏蛋白胨瓊脂培養基，放線菌測定采用甘油天門冬酰胺培養基。

1.4.6? ? 茄子黃萎病病情調查? ? 病情指數=∑（各級病株數×該病級值）/（調查總株數×最高級值）×100。

病級分級標準如下：

0級：無癥狀;

1級：20%以下葉片有輕微病斑;

2級：20%～50%葉片有明顯病斑;

3級：50%～65%葉片黃化;

4級：65%以上葉片黃化萎蔫;

5級：65%以上葉片黃化萎蔫并掉落。

發病率/%=發病株數/總株數，統計移栽后120 d的最終發病率。

1.5 數據統計

數據采用Excel 2016和SPSS 17統計軟件進行處理與分析。

2 結果與分析

2.1 間作和輪作對設施連作茄子生長的影響

2.1.1? ? 間作和輪作對設施連作茄子株高的影響? ? 由圖1可以看出，在2017年茄子移栽30～90 d時，各處理間茄子株高無顯著差異，在茄子移栽后120 d時，4個處理茄子株高均顯著高于CK。在2018年茄子移栽后30 d，各處理之間株高無顯著性差異，但在60～90 d時4個處理茄子株高均顯著高于CK，但4個處理之間無顯著性差異;在茄子移栽后120 d時，茄子株高顯現為T4>T3>T2>T1>CK，4個處理均顯著高于CK，且4個處理間均存在顯著差異。在2019年移栽后60 d開始茄子株高表現出4個處理均顯著高于對照，在120 d時，茄子株高表現為T4>T2>T3>T1>CK，但T2與T3處理間無顯著差異。

2.1.2? ? 間作和輪作對設施連作茄子莖粗的影響? ? 由圖2可以看出，在2017年試驗中，4個處理茄子莖粗在整個生育期均與CK無顯著性差異。在2018年試驗90 d時，4個處理茄子莖粗均顯著高于CK，其中T1與T3處理間、T2與T4處理間均無顯著性差異。在2019年茄子移栽后60～120 d時，4個處理茄子莖粗值均顯著高于CK。由此可知，在2017年間作和輪作處理對茄子莖粗無顯著影響，在2018年試驗茄子移栽后90 d開始輪作和間作茄子莖粗均顯著高于對照，在2019年60 d開始輪作和間作茄子莖粗均顯著高于對照。

2.1.3? ? 間作和輪作對設施連作茄子開展度的影響? ? 由圖3可以看出，在2017年茄子移栽后30～90 d期間，各處理茄子開展度沒有顯著性差異。在2018年試驗90 d時，茄子開展度表現為T4>T2>T3>T1>CK，各處理均顯著高于CK。在第2019年茄子移栽后60 d時，4個處理開展度均顯著高于對照，在120 d時，4個處理與對照間差距進一步加大。由此可以看出，在2017年茄子移栽120 d開始表現出4個處理茄子開展度顯著高于CK，在2018年試驗90 d時開始表現出4個處理茄子開展度顯著高于CK，在2019年試驗60 d時表現出4個處理茄子開展度顯著高于CK，且與大蒜輪作處理（T4）的茄子開展度最大，蕹菜輪作（T2）次之，最后是大蒜間作（T3）和蕹菜間作（T1）處理。

2.2 間作和輪作對茄子果實品質的影響

由圖4可以看出，3年中4個處理茄子果實維生素C、可溶性糖含量均顯著高于CK;2017年試驗中4個處理粗蛋白含量與對照無顯著差異，在2018年和2019年試驗中，4個處理粗蛋白含量均顯著高于CK。其中，3年中蕹菜輪作處理茄子維生素C含量、可溶性糖含量均顯著高于蕹菜間作處理，2017年、2018年蕹菜間作與蕹菜輪作處理粗蛋白含量無顯著性差異，僅2019年蕹菜輪作粗蛋白含量顯著高于蕹菜間作處理。2017年、2019年大蒜間作和輪作處理維生素C、可溶性糖含量均顯著高于蕹菜間作和輪作處理。由此表明，間作和輪作顯著提高了茄子果實維生素C含量及可溶性糖含量。

2.3 間作和輪作對設施連作茄子產量的影響

由表3可以看出，在2017年試驗中，4個處理間茄子產量無顯著差異，且均顯著高于CK，輪作處理蕹菜和大蒜產量均顯著高于間作處理大蒜和蕹菜產量。在2018年試驗中，CK茄子產量顯著低于其他處理，且比2017年下降，產量最高的是T2處理，T4處理次之。2019年茄子產量表現為：T4>T3>T2>T1>CK，4個處理茄子產量均顯著高于對照，而T1與T2處理間、T3與T4處理間產量沒有顯著性差異。由此可知，輪作和間作處理茄子質量均顯著提高，且輪作處理的副產物大蒜和蕹菜產量都顯著高于間作處理。可能是因為在茄子生長中后期，茄子植株遮住了間作的大蒜和蕹菜部分陽光，使其生長受到一定抑制，致使產量顯著下降。

2.4 間作和輪作對茄子根際土壤酶活性的影響

由表4可知，3年中間作和輪作處理茄子根際脲酶、蔗糖酶活性均顯著高于CK;2017年、2018年間作和輪作處理茄子磷酸酶活性均顯著高于CK，2019年蕹菜間作和輪作處理磷酸酶活性均與CK無顯著差異，而大蒜輪作和間作處理磷酸酶均顯著高于CK。其中，大蒜輪作和間作處理土壤脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性均顯著高于蕹菜間作和輪作處理。3年中T3、T4處理間磷酸酶活性均顯著高于T2、T1處理，除2018年T3、T4處理間差異顯著外，其他2年間作和輪作處理間磷酸酶活性差異均不顯著。3年中蔗糖酶活性最高的均為T4處理，T3處理次之，且T3、T4處理間蔗糖酶活性無顯著差異，T2和T1處理間無顯著差異。在2018年試驗中，T3和T4處理磷酸酶、脲酶和蔗糖酶活性相比2017年酶活性進一步提高。2019年試驗結果與2018年一致。由此可以看出，隨著連作年限的增加，茄子根際土壤脲酶、蔗糖酶活性逐漸降低，使用蕹菜與大蒜間作和輪作處理，均能顯著增加土壤脲酶、蔗糖酶活性，但大蒜效果好于蕹菜。

2.5 間作和輪作對設施連作茄子根際土壤微生物數量的影響

由表5可以看出，在3年試驗中，CK處理茄子根際土壤真菌數量顯著高于其他處理;4個處理細菌數量均高于CK，僅2018、2019年4個處理與CK有顯著差異，2017年中4個處理細菌數量均高于CK，僅T2處理與CK差異顯著;4個處理土壤放線菌數量均顯著高于CK。在2018年試驗中，4個處理間土壤細菌數量有顯著性差異;真菌數量表現為T4<T3<T2<T1<CK。與2017年相比，2018年T3和T4處理真菌數量降低。在2019年試驗中，T4和T3處理放線菌數量較高，真菌數量較低。由此可見，種植年限對土壤微生物結構有一定影響，連作造成CK土壤細菌數量降低，真菌數量增加。而間作和輪作可以顯著降低土壤中真菌數量，提高細菌和放線菌數量，維持茄子根際土壤微生物平衡。

2.6 間作和輪作對設施連作茄子黃萎病病情指數和發病率的影響

由圖5可以看出，在2017年試驗中，CK、T3和T4處理茄子黃萎病病情指數均顯著高于T1和T2處理，且CK與T3、T4處理均無顯著差異;CK茄子黃萎病發病率顯著高于其他處理。2018、2019年茄子黃萎病病情指數和發病率均表現為：CK>T1>T2>T3>T4，且4個處理之間以及4個處理與CK間均存在顯著差異。3年試驗表明，CK茄子黃萎病發病率和病情指數逐年上升，其他處理逐年降低。在2019年試驗中，CK茄子黃萎病發病率最高，為46.4%，T1、T2、T3、T4處理分別為25.7%、24.3%、19.7%、16.9%。結果表明，3年間作和輪作處理顯著降低了茄子黃萎病病情指數和發病率，輪作處理病情指數和發病率低于間作，使用大蒜效果好于蕹菜。

3 討論與結論

為了防控土壤連作障礙，科研人員一直在不斷研究有效防控土壤連作障礙方法。使用物理、化學、抗性育種、水肥管理、土壤處理等方法，都有一定效果，但都存在一定弊端，且不同區域，不同土壤和氣候環境，都很難有通用的防控方法[20-22]。茄子在出現黃萎病癥狀后，大部分在果實成熟前已經枯死，病株不及時清除，也容易傳染其他植株[23]。針對間作和輪作的種植模式，盡管人們已經開展了大量研究，但多數不能用重復試驗來證明有效性和可重復性。另外，間套作品種選擇也有復雜性，有的作物不適合用于間套作。前期，筆者已經開展了葉菜類、蔥蒜類、根莖類蔬菜與設施連作茄子間套作試驗，在前期試驗數據基礎上選擇了效果較好的蕹菜和大蒜用于本項試驗。

前人研究證實，大蒜和辣椒輪作，可以顯著提高辣椒根際土壤過氧化氫酶、脲酶活性，增加根際土壤細菌、放線菌數量，減少真菌數量[24]。黃瓜輪作可以顯著減少土壤鹽分積累，增加土壤微生物數量，抑制鐮刀菌增殖[25]。大蒜分泌物對黃瓜枯萎病和西瓜枯萎病菌絲生長及孢子萌發有顯著抑制效果[26]。筆者研究結果表明，在茄子黃萎病高發區，大蒜間作和輪作1年前期，對茄子株高、莖粗及開展度均沒有顯著影響，在間作和輪作2年后期才開始有顯著影響，在間作和輪作3年60 d開始，顯著促進了茄子生長。但間作和輪作1～3年，都顯著增加了茄子果實維生素C、可溶性糖含量，在間作和輪作2年開始，粗蛋白含量顯著高于對照。本研究結果表明，使用大蒜間作和輪作2年、3年，都顯著增加了茄子根際土壤細菌和放線菌數量，顯著降低了真菌數量;顯著增加了根際土壤脲酶、磷酸酶及蔗糖酶活性，這與前人研究結果一致。本研究也表明，使用大蒜的輪作模式比間作效果更好。

蕹菜常用于水旱輪作，可改善土壤連作障礙。有研究證實，蕹菜與草莓輪作可增加草莓產量，提高大果率，降低病害[27]。水旱輪作可以改善連作土壤理化性質，如土壤結構、礦物質元素、有機質、次生鹽漬化、酸化、酶活性、微生物群落及化感自毒物質，抑制病蟲害和雜草生長[28]。本研究中蕹菜在8—10月期間每3 d灌溉1次，結果表明，使用蕹菜間作和輪作處理與對照相比，2017年試驗對茄子莖粗無顯著影響，后期對株高和開展度有顯著影響，2018年試驗后期開始顯著促進了茄子的生長。蕹菜間作和輪作1～3年，都顯著增加了茄子果實維生素C及可溶性糖含量，在間作和輪作2年時，粗蛋白含量均顯著高于對照。有研究證實，在蕹菜半淹水條件下，與辣椒輪作，能夠提高辣椒土壤根際蔗糖酶、脲酶、磷酸酶活性[29] 。本研究蕹菜輪作結果與此類似，提高了茄子根際蔗糖酶、脲酶及磷酸酶活性。另外本研究結果顯示，使用蕹菜間作和輪作1～3年，增加了茄子根際土壤細菌數量，顯著增加了放線菌數量，顯著降低了真菌數量。

在本研究中，對照茄子產量逐年降低，使用蕹菜和大蒜間作和輪作1年，茄子產量都顯著高于對照，但蕹菜和大蒜處理間沒有顯著性差異。在間作和輪作處理3年時蕹菜間作和輪作茄子產量無顯著差異，大蒜間作和輪作茄子產量最高，且逐年顯著增加。在2019年試驗中，間作及輪作處理茄子產量沒有顯著性差異。間作和輪作茄子產量的逐年增加，可能是因為茄子黃萎病發病率及病情指數的逐年降低。前人研究證實，輪作能有效防控土壤連作障礙，但多數試驗周期較短，往往只有1茬或1年時間[30]。現有研究對茄子種植模式研究較少，少量文獻表明，輪作可以降低茄子黃萎病發病率和病情指數。本研究表明，使用大蒜間作和輪作1年時，黃萎病病情指數沒有顯著性變化，使用蕹菜間作和輪作1年時，黃萎病病情指數顯著性降低;使用蕹菜和大蒜間作和輪作1年時發病率均有顯著性降低，但降低幅度有限。在間作和輪作2年時，與對照相比，各處理茄子黃萎病發病率和病情指數都顯著降低，而對照的茄子病情指數、發病率都在上升。在間作和輪作3年時，大蒜輪作處理茄子發病率最低，約為對照的30%。

綜上所述，在設施連作茄子黃萎病高發區，蕹菜與大蒜都可以用來與茄子間作和輪作，在間作和輪作2年基礎上，能有效促進茄子生長，提高茄子土壤根際酶活性，改善土壤微生物環境，提高茄子果實品質和產量，降低黃萎病發病率和病情指數，其中，使用大蒜輪作效果最好。

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