紫蘇間作密度對辣椒疫病防控及生長的影響

陳映彤 張 婧 李 坤 吳鳳芝 胡兆平 毛同艷 于錫宏* 蔣欣梅*

（1 東北農業大學園藝園林學院，農業農村部東北地區園藝作物生物學與種質創制重點實驗室，黑龍江哈爾濱 150030；2 伊春市農業綜合服務中心，黑龍江伊春 142800；3 大慶市農業技術推廣中心，黑龍江大慶 163000）

辣椒作為重要的果菜之一，生產面積越來越大，2018 年中國辣椒播種面積213.3 萬hm（王立浩 等，2021）。然而，辣椒疫病作為一種毀滅性土傳病害已經成為全世界范圍內辣椒減產的主要因素，由辣椒疫霉菌（）引起的辣椒疫病一旦發病則傳播快、防控難，還會引起幼苗死亡、根腐、冠腐、莖枯、葉斑等田間癥狀。溫度越高、濕度越大，辣椒疫病越容易暴發（席亞東 等，2016），而適宜的辣椒種植環境不僅對其生長有促進作用，亦可生態防控辣椒病害。目前辣椒疫病的防治措施主要為化學防治，但化學藥劑使用不合理常常導致農藥殘留，從而影響環境及人類健康，長期使用化學藥劑也會使病原菌及害蟲產生抗藥性。農業上正積極探索環保無毒、成本低的高效防治技術，其中生物防治以其防效好、農藥使用量少的特點得到一致好評（Chen et al.，2019）。

間作作為我國傳統農業防治手段之一，是生產中常見的一種栽培措施，對改善田間小環境、促進作物生長、增強植株抗病性、提高作物產量和品質、防控作物病害等有重要作用。間作對群體環境溫濕度的改變能夠抑制病害的發生，如玉米與花生間作降低了空氣和土壤相對濕度，顯著降低玉米莖腐病的發病率（賈曦 等，2016）；間作能夠提高作物抗性，抵御外界傷害，改變植株生長形態的同時提高作物的產量和品質，如辣椒與黃瓜間作能夠顯著提高辣椒超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）等抗病相關酶的活性，促進辣椒生長（蔣欣梅 等，2020）；辣椒和玉米間作不僅能夠提高辣椒株高和產量，而且對辣椒疫病、病毒病和煙青蟲具有一定的防控作用（Zu et al.，2008）。不同作物間作對病害的抑制效果有所不同，藥食同源植物往往具有抑菌、防蟲，促進作物生長的作用，如薄荷可有效防治棉花土傳病害—枯萎病（李玉奎 等，1988）；紫蘇能夠分泌多種抑菌物質，如酚酸類、黃酮類等（劉芳潔，2018；Manila，2020）。紫蘇與茶樹間作可以改善間作群體生態系統，顯著提高茶樹的生長勢、產量和品質（張正群 等，2016）。因此利用某些藥食同源植物間作來防治病蟲害成為生物防治的一種有效手段，但關于其作用規律的研究較少，特別是關于紫蘇與辣椒間作后對辣椒植株控病促生方面的研究鮮見報道。為此，本試驗通過研究紫蘇與辣椒的不同間作密度創造出不同的群體結構、群體環境及對辣椒生長和疫病發生的影響，旨在為探索辣椒防病促生栽培模式提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試辣椒品種為青椒1 號，購于北大荒墾豐種業有限公司；紫蘇種子由綠富農中藥材種業提供；辣椒疫霉菌菌株SD33 由山東農業大學植物保護學院蔬菜病蟲生物學重點實驗室提供。

1.2 試驗方法

試驗于2018—2019 年在東北農業大學試驗基地進行。

辣椒于2018 年5 月17 日溫室常規育苗，7 月6 日選取長勢一致的幼苗采用高畦雙行方式定植在大棚內，畦面寬80 cm，畦間距40 cm，畦長5 m，辣椒定植株距為30 cm，畦上雙行間距為40 cm，同時將紫蘇直播于辣椒雙行之間，與兩側辣椒的間距為20 cm。根據紫蘇間作密度共設3 個處理，即紫蘇分別以20 cm（Z1）、40 cm（Z2）和60 cm（Z3）的株距進行穴播，每穴4～6 粒，4 片真葉期進行定苗（每穴1 株），形成辣椒與紫蘇不同密度間作群體；以單作辣椒為對照（CK）。每處理3 次重復，每小區3 畦，小區面積為12 m，隨機區組排列，田間常規管理。紫蘇定苗后在每小區中間畦的前、中、后3 個位置各選取1 株辣椒（每個位置都是從2 行辣椒中取1 株），采用切莖的方式接種辣椒疫霉菌作為發病菌源（易圖永 等，2003）。接菌后，每小區隨機選取未接菌的10 株辣椒掛牌標記，并分別在接菌0、12、24 d 測定株高、莖粗（根部到第1 個分叉的中間位置）；接菌后6～18 d 測定辣椒植株上方15 cm 處的冠層溫度和空氣相對濕度，以及地下10 cm 處的土壤溫度和相對濕度，每隔3 d 測1 次，連續測5 次；在接菌后0、12、24 d 選取長勢相似的3～5 株辣椒功能葉片（植株自上而下第5 片葉）測定相關生理指標；接菌后24 d 調查各小區辣椒疫病的發病情況。9 月8 日采收辣椒測產，并測定果實品質指標。考慮到較高秧的紫蘇植株可作為辣椒疫病傳播的物理隔離手段，同時也為了防止紫蘇生長過高而影響辣椒生長，當紫蘇株高高于辣椒15～20 cm 時，將紫蘇割收至與辣椒同高度，并對收割的紫蘇進行測產。

1.3 項目測定

株高采用直尺測量，莖粗采用游標卡尺測量；冠層溫度和空氣相對濕度利用TM820M 型溫濕度計測定，土壤溫度和相對濕度利用TA8670 土壤測試儀測定；超氧化物歧化酶（SOD）活性采用NBT 還原法測定，過氧化氫酶（POD）活性采用愈創木酚法測定，多酚氧化酶（PPO）活性采用鄰苯二酚法測定（李合生，2000）；葉綠素含量采用丙酮法測定（舒展 等，2010）；可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定，可溶性蛋白質含量采用考馬斯亮藍G-250 法測定，VC 含量采用2，6-二氯酚靛酚滴定法測定（李合生，2000）。

參照全株田間調查方法（蔣欣梅 等，2020）對辣椒疫病進行病情分級：0 級，無病；1 級，地上部僅葉、果有病斑；3 級，地上部莖、枝有褐腐斑；5 級，莖基部有褐腐斑；7 級，地上部莖、枝、莖基部均有褐腐斑；9級，植株死亡。計算病情指數、發病率和防治效果。

病情指數=∑（各級病株數×相應級值）/（調查總株數×最高級值）× 100

發病率=病株數/調查總株數× 100%

防治效果=（對照病情指數-處理病情指數）/對照病情指數× 100%

1.4 數據處理

采用Microsoft Excel 2019 軟件處理試驗數據，利用Graphpad Prism 8 軟件繪制圖表，采用SPSS 26.0 軟件進行統計分析，采用Duncan 新復極差法進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 紫蘇間作密度對辣椒疫病發生的影響

由表1 可知，辣椒與紫蘇間作后，辣椒疫病病情指數和發病率均顯著降低，防治效果達到了54%以上。其中紫蘇株距為60 cm 的Z3 處理對疫病的防治效果最好，達到了78.23%，比紫蘇株距為20 cm 的Z1 處理提高23.35 百分點。

表1 紫蘇間作密度對辣椒疫病發生的影響

2.2 紫蘇間作密度對環境的影響

如圖1 所示，紫蘇與辣椒間作降低了辣椒群體溫濕度。各處理冠層溫度和空氣相對濕度在接菌后6～18 d 呈下降的趨勢，且紫蘇間距分別為40、60 cm 的Z2、Z3 處理在接菌后9～18 d 冠層溫度均顯著低于單作辣椒（CK）。各處理地下10 cm 處的土壤溫度在接菌后9～18 d 均顯著低于CK，且Z3 處理在接菌后18 d 時顯著高于Z1；土壤相對濕度隨著紫蘇間作密度的降低而降低，除了接菌后9 d 的Z1 處理外，其他時期各處理均顯著低于CK。

圖1 紫蘇間作密度對環境的影響

2.3 紫蘇間作密度對辣椒抗病相關生理指標的影響

2.3.1 紫蘇間作密度對辣椒抗病相關酶活性的影響 如圖2 所示，接菌后，隨著辣椒疫病的發生，各處理辣椒葉片的SOD、POD 和PPO 3 種抗病相關酶活性均有不同程度的升高。接菌當天（0 d），隨著間作密度降低，辣椒葉片SOD 活性顯著升高；接菌后12 d，SOD 活性達到峰值，且各處理均顯著高于CK，其中Z3處理顯著高于Z1；接菌后24 d，SOD 活性表現為Z3 ＞Z2 ＞CK ＞Z1，且差異顯著。POD 活性隨辣椒疫病危害加重而逐漸上升，接菌當天POD 活性隨紫蘇間作密度降低而顯著升高；接菌后12 d，POD 活性表現為Z3 ＞Z2 ＞Z1，各處理間差異顯著；接菌后24 d，各處理POD 活性顯著高于對照。接菌當天PPO 活性較低，但接菌后12 d，PPO 活性達到峰值，各處理均顯著高于CK；接菌后24 d，PPO 活性下降，表現為Z3 ＞Z2 ＞Z1 ＞CK，且差異顯著。

圖2 紫蘇間作密度對辣椒葉片抗病相關酶活性的影響

2.3.2 紫蘇間作密度對辣椒葉綠素含量的影響 隨著辣椒生長，葉片葉綠素含量逐漸升高。接菌后0、12 d，Z3 處理的葉綠素含量顯著高于對照；接菌后24 d，隨著間作密度降低，Z2、Z3 處理葉綠素含量均顯著高于對照，其中Z3 處理又顯著高于Z2 處理（圖3）。

圖3 紫蘇間作密度對辣椒葉片葉綠素含量的影響

2.4 紫蘇間作密度對辣椒生長的影響

2.4.1 紫蘇間作密度對辣椒形態指標的影響 接菌后12 d，Z2、Z3 處理間株高差異不顯著，但均顯著高于CK；接菌后24 d，Z3 處理株高和莖粗顯著高于其他處理，而Z1 處理株高和莖粗均低于CK。表明紫蘇間作密度越低，越有利于辣椒株高和莖粗的增加，而高密度間作反而會抑制辣椒生長（圖4）。

圖4 紫蘇間作密度對辣椒株高、莖粗的影響

2.4.2 紫蘇間作密度對辣椒品質的影響 紫蘇不同間作密度處理對辣椒果實品質有一定影響，各處理顯著提高可溶性蛋白質含量；Z3 處理的可溶性糖含量和Z2、Z3 處理的VC 含量顯著高于Z1 處理和CK，且隨著紫蘇間作密度的降低，可溶性糖和VC 含量隨之升高（表2）。

表2 紫蘇間作密度對辣椒果實品質的影響

2.4.3 紫蘇間作密度對辣椒產量的影響 由表3 可知，隨著間作密度的降低，辣椒產量和總效益顯著提高，而紫蘇產量顯著降低。其中紫蘇間作株距最大的Z3 處理辣椒產量最高，分別比Z1 和CK 提高了62.8%和53.8%；總效益也最高，分別比Z1 和CK 提高了29.1%和65.2%。

表3 紫蘇間作密度對辣椒產量的影響

3 討論與結論

間作作為一種傳統栽培方式，能夠在增加生態多樣性、改變群體結構的同時提高土地和光能利用率，營造出不同于單作的群體微環境（朱錦惠 等，2017）；間作可創造適宜的冠層環境和土壤環境，以達到控制病原菌萌發和促進植株生長的目的。辣椒疫病的致病菌—疫霉菌的適應能力較強，在不超過35 ℃的環境下均可存活且具有致病性，環境中空氣溫濕度與土壤溫濕度在一定范圍內的變化均與辣椒疫病的發生具有較大關系，土壤溫度升高可使土壤中辣椒疫霉菌的卵孢子萌發，若此時土壤濕度過高，孢子囊破裂后散發的游動孢子對辣椒植株極具侵染性，因此高溫高濕環境更易促使辣椒疫病的暴發（Feng et al.，2017）。本試驗中，紫蘇間作后對整個間作系統的環境有一定影響。隨著紫蘇與辣椒間作群體形成，紫蘇葉片發揮遮蔽作用，群體冠層空氣溫度、相對濕度以及地下10 cm 處的土壤溫度和相對濕度均在不同程度上低于對照。可見紫蘇間作后溫度和濕度的降低對辣椒疫霉菌的萌發有一定的抑制作用，尤其Z3 處理（紫蘇間作株距為60 cm）顯著降低了土壤相對濕度，辣椒疫病病情指數和發病率均低于其他處理及對照，防病效果達到了78.23%。

辣椒疫病雖然屬于土傳病害，病原菌可在土壤中越冬，但當植株地上部受到病原菌危害時，疫霉菌在適宜的環境下也可以通過空氣流動而傳播到其他植株上（Jadon et al.，2015）。本試驗中，當紫蘇高于辣椒植株15～20 cm 時即對紫蘇進行割收至辣椒相同高度，這種采收方式可使辣椒葉片得到充足的光照，在一定程度上保持紫蘇阻隔作用的同時，也防止紫蘇葉片遮擋影響辣椒冠層溫濕度，從而有效降低辣椒疫霉菌的傳播。紫蘇收割后有利于側枝的生長，同時側枝也逐漸填充了辣椒群體的下部空間。紫蘇間作密度越大，群體中辣椒與紫蘇的間隙越小，空氣流動性差，降低了土壤水分蒸發，同時空間競爭和根系養分競爭對辣椒生長有一定的抑制作用。因此紫蘇間作密度大（株距20 cm）的Z1 處理辣椒株高和莖粗均低于其他2 個處理，同時產量顯著低于CK；而紫蘇間作密度小（株距60 cm）的Z3 處理則辣椒植株相對健壯，產量最高。

適當密度的間作能夠為辣椒植株提供健康的生長環境，健壯的辣椒植株能夠更加有效地通過植物生理防御機制提高自身抗病能力。植株感病后，為防止過多的氧化脅迫造成毒害，能夠迅速啟動自身防御酶系統催化一系列生理生化代謝循環，其中超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、多酚氧化酶（PPO）均為關鍵酶。一般酶活性的升高代表著植株抗病性的增強（Delledone et al.，2002），SOD 和POD 活性增加代表自由基的清除能力增強；PPO 作為一種氧化還原酶在光合作用中發揮作用，可調節葉綠體中有害的光氧化反應速度，參與其中電子傳遞，也可增加植株對病原體的抗性；如小麥與西瓜間作后，西瓜植株抗病相關的酶活性顯著提高，對減緩西瓜枯萎病具有重要作用（呂慧芳，2019）。本試驗中，當辣椒受到疫霉菌危害時，SOD、POD 和PPO 活性迅速提升，這與黃瓜間作辣椒時的研究結果一致（蔣欣梅 等，2020）。辣椒疫病發病后期（接菌24 d）POD 仍然保持較高活性，且間作密度最小的Z3 處理POD 活性顯著提高，表明此時POD 為清除自由基的主要抗性酶，顯著地提高了辣椒抗氧化能力，有效地抑制了辣椒疫病的擴散。植株體內防御酶對外界變化敏感，植株受到高溫、低溫、風吹、機械損傷等均有可能導致抗性酶的變化，接菌當天不同處理酶活性升高，表明間作紫蘇后辣椒植株抵抗逆境的能力提高；隨著接菌時間的延長，疫病病原菌逐漸擴散和侵染辣椒，不同間作密度處理的3 種酶活性表現出明顯的差異，間作密度越小的處理3 種酶活性越高，抗病性越強。紫蘇間作密度過大反而導致紫蘇和辣椒根系營養競爭激烈，辣椒的生長明顯受到抑制，辣椒植株抗病性降低，因此本試驗中紫蘇間作密度最小的Z3 處理辣椒疫病防治效果更好。有關根系化感是哪些物質在起作用還有待于進一步研究。

葉綠素是植物體進行光合作用的重要色素，葉綠素含量的高低反應了植株體內積累有機物和抵抗外界環境脅迫的能力。葉綠素含量隨著植株生長會逐漸升高，當黃瓜受霜霉病危害時，受害葉片葉綠素含量降低（孟慶玖 等，2014）。本試驗中也表現出葉綠素含量隨著辣椒的生長而升高，隨著辣椒疫病的發生，各處理辣椒葉片葉綠素含量均顯著高于對照，其中Z3 處理葉綠素含量最高，說明葉綠素含量與病害的危害程度密切相關。由于本試驗僅測定了接菌階段的葉片葉綠素含量，而接菌前期葉綠素含量的變化規律還有待于進一步研究。

辣椒果實品質受多種因素影響，不同密度的紫蘇與辣椒間作改變了群體結構的溫、光、水以及土壤環境，本試驗中Z3 處理辣椒果實中的可溶性糖、可溶性蛋白質以及VC 含量最高，其中VC 可通過其還原能力和超氧離子共同反應起到抗氧化效果（沈垚垚，2020），VC 含量的提高也增強了植株的抗病性。

總之，紫蘇與辣椒合理間作可以有效防控辣椒疫病，辣椒植株生長勢增強，產量提高，果實品質有所改善。其中，高畦雙行辣椒中間種植紫蘇株距為60 cm 的間作處理（Z3）效果最好，辣椒疫病的防治效果達到了78.23%，辣椒產量增加了53.8%，并能顯著提高辣椒果實可溶性蛋白質、可溶性糖及VC 含量。