二甲基二硫與氯化苦聯合熏蒸防治山藥土傳病害效果及生物安全性評價

曾榮 方文生 孫楊 華菊玲 曹坳程 李信申

摘要 為明確二甲基二硫（dimethyl disulfide，DMDS）與氯化苦（chloropicrin，CP）聯合熏蒸對江西黏重土壤條件下山藥土傳病害的防控效果及生物安全性，選擇土質黏重的連作紅壤旱地進行熏蒸試驗。結果表明，DMDS和CP聯合熏蒸對枯萎病和立枯病的防效為90.56%，對根系生長旺盛期吸收根根結線蟲病的防效為99.61%，對收獲期塊莖根結線蟲、根腐線蟲病的防效為88.70%。解除脅迫后20～120 d，熏蒸處理山藥根際土壤微生物總量與空白對照（CK）差異不顯著，但真菌/細菌、真菌/放線菌比值顯著低于CK（P＜0.05），芽胞桿菌數量顯著高于CK（P＜0.05）。熏蒸處理山藥出苗率與CK沒有顯著差異;山藥齊苗期蔓基直徑和藤蔓鮮重分別為3.40 mm和76.08 g，甩蔓盛期葉片葉綠素相對含量（SPAD）為52.56，均顯著高于CK（P<0.05）;收獲期商品薯產量為21 292.86 kg/hm2，顯著高于CK。綜上，DMDS和CP聯合熏蒸對江西黏重土壤條件下山藥土傳病害均具有良好的防病效果，對山藥和土壤微生物安全，增產效果顯著。

關鍵詞 二甲基二硫聯合氯化苦熏蒸;?山藥土傳病害;?防控效果;?生物安全性

中圖分類號： S 482.5

文獻標識碼：?A

DOI：?10.16688/j.zwbh.2021652

Abstract To evaluate the control efficacy of soil fumigation with dimethyl disulfide （DMDS） and chloropicrin （CP） against the soil-borne diseases of yam in the heavy clay soils of Jiangxi province and its biological safety， a continuously cropped upland red soil field with heavy clay was selected for fumigation experiment. The results showed that the control efficacy of DMDS combined with CP against Fusarium wilt and Rhizoctonia wilt of yam was 90.56%， and its control efficacies against root knot nematode disease of the absorbing roots during the period of vigorous root growth， root knot nematode disease and root rot nematode disease of the tubers during harvest period were 99.61% and 88.70%， respectively. There was no significant difference in the total amount of microorganisms in the rhizosphere soil of yam between fumigation treatment and the control group 20 to 120 days after fumigation. However， the number of bacillus was significantly higher than that of the control （P<0.05）， and the ratios of fungi to bacteria and fungi to actinomycete in the rhizosphere soil treated by fumigation were significantly lower compared to the control （P<0.05）. There was no significant difference of the emergence rate of yam between fumigation treatment group of DMDS + CP and the control group. The diameter of vine base and vine fresh weight at the seedling emergence stage were 3.40 mm and 76.08 g， respectively. The relative chlorophyll content （SPAD） in leaves during yam jilt tendril period was 52.56， which was significantly higher than that of the control （P<0.05）. The yield of marketable tubers at the harvesting stage was 21 292.86 kg/hm2， which was significantly higher than that of the control. These results indicated that the combined fumigation of DMDS and CP had good control efficacy against yam soil-borne diseases in heavy clay soils of Jiangxi province. It was safe for yam tubers and the soil microbial community， and had a significant yield-increasing effect on yam tubers.

Key words fumigation of DMDS and CP;?soil-borne diseases of yam;?control efficacy;?biosafety

山藥Dioscorea polystachyaThunb.，又名薯蕷，為薯蕷科Dioscoreaceae薯蕷屬藤本植物，系我國首批批準的“藥食同源”食品［1］。我國是山藥的重要原產地和馴化中心，已有近3 000年的栽培歷史，擁有溫縣鐵棍山藥、武穴佛手山藥、瑞昌山藥等一大批國家地理標志保護產品。近年來，我國山藥產業已發展壯大為千億級產業，成為各主產區產業致富的重要渠道。然而，由Meloidogyne spp.引起的根結線蟲病［2］，Pratylenchus spp.引起的根腐線蟲?。?-3］，Fusarium spp.引起的枯萎病［4］和Rhizoctonia solani引起的立枯病［5］等土傳病害在我國危害普遍，尤以線蟲病發生最為嚴重。蘇萊曼［2］對江西、山東山藥線蟲發生與分布情況的調查顯示，根際土壤和塊莖中根腐線蟲、根結線蟲檢出率分別高達69%、65%。本項目組調查發現，江西山藥線蟲病田間發病率一般為30%～50%，重病田塊發病率高達100%。線蟲危害不僅導致山藥產量和品質下降，其造成的傷口也為其他土傳病菌的侵染創造了有利條件［6］。江西山藥枯萎病和立枯病往往混合發生，造成的病株率一般為15%～30%，嚴重田塊可達60%以上。各地因病棄收的現象每年都有發生，山藥土傳病害已成為山藥連作障礙的最主要因素。山藥品種繁育研究相對滯后，品種抗病性普遍低下［7］。上述4種山藥土傳病害病原寄主范圍廣泛。山藥與其他谷類作物的生長模式不同，對養分的需求敏感，對土壤理化性狀要求嚴格［8］，適宜栽培區域不大，長期輪作難度大。因此，藥劑防治仍然是山藥土傳病害有效的防治方法。

目前，山藥線蟲病、枯萎病、立枯病等土傳病害防控主要包括新墾荒地種植或進行6～8年以上的輪作以及藥劑防治。受山藥生長特性影響，新墾荒地及可供輪作區域面積日益縮小。播種前應用噻唑膦、阿維菌素、氟吡菌酰胺、噁霉靈等藥劑進行土壤處理是山藥土傳病害最常用的藥劑防治方法。山藥生育期較長，在江西種植區域，出于用工成本考慮，山藥種植時間大多集中在春節前后，藥劑持效期有限，播種前用上述藥劑進行土壤處理不足以將病原數量持續控制在較低水平［9-11］。

作物種植前進行土壤熏蒸被認為是防治作物土傳病害的一種最有效的措施［12］。熏蒸劑分子量小，降解快，無殘留風險，對食品安全［13］。采用威百畝、氯化苦（CP）、二甲基二硫（DMDS）等熏蒸劑進行土壤消毒，是歐美、日本等國家綜合防治技術體系的一部分，廣泛應用于果樹再植、草莓、草坪、蔬菜、觀賞植物［14］。我國土壤熏蒸在設施作物和高附加值作物土傳病害防控中的應用亦日趨廣泛［14］。熏蒸不僅能使藥劑在土壤中均勻分布，并且深度可達60 cm以上［14］，這對于塊莖深扎地下40～100 cm的山藥的土傳病害防控尤為重要。國內外關于土壤熏蒸防治山藥土傳病害的研究報道不多，董文芳［15］測定了威百畝和氯化苦土壤熏蒸對河北山藥根腐線蟲的田間防效，分別為91.75%、77.37%;李皓［16］分析了氯化苦熏蒸對河北山藥“糊頭”病的防治效果及對土壤環境的影響，結果表明，氯化苦防病效果為84.61%～97.56%，對土壤環境安全。與北方山藥種植區域土壤特性不同，江西山藥種植區域土質大多黏重，而熏蒸劑在土壤中分布的均勻度與土壤特性密切相關［17］。至今尚未見土壤熏蒸一站式防控江西山藥根結線蟲、根腐線蟲、枯萎病和立枯病等4種主要土傳病害的報道，以及土壤熏蒸對山藥生物學性狀、產量和土壤根際微生物組成影響的系統分析報道。氯化苦能夠高效防控土傳真菌和細菌［18］，二甲基二硫對線蟲的防控效果顯著［19］。為此，本研究選擇土質黏重、土傳病害發生嚴重的連作紅壤旱地進行熏蒸試驗，測定二甲基二硫與氯化苦聯合防控上述4種土傳病害的效果，分析土壤熏蒸對山藥生長相關生物學指標以及對土壤微生物菌群結構的影響，以期為江西山藥土傳病害高效防控提供技術支撐。

1?材料與方法

1.1?試驗地點

試驗于2020年在瑞昌山藥核心種植區范鎮盛家村連作地塊進行。該地塊為紅壤旱地，土壤質地黏重，基礎養分較低。供試土壤基礎理化性狀見表1。上年度根結線蟲病、根腐線蟲病、枯萎病、立枯病發生較重。

1.2?試驗材料

山藥品種：獲國家地理標志保護品種‘瑞山藥，由瑞昌市農業農村局山藥種質保存中心提供。

土壤熏蒸劑：99%二甲基二硫乳油（EC），臨海市建新化工有限公司;99.5%氯化苦水劑（AS），遼寧省大連綠峰化學股份有限公司。

種薯處理劑：39%精甲·嘧菌酯懸浮劑（SC），山東禾宜生物科技有限公司;5%阿維菌素乳油（EC），河北三農農用化工有限公司;48%復合肥（N、P2O5、K2O各含16%），貴州西洋實業有限公司。

培養基：牛肉膏蛋白胨培養基（牛肉膏3 g，蛋白胨10 g，氯化鈉5 g，瓊脂15 g，蒸餾水1 000 mL，pH 7.4～7.6）、鏈霉素—馬丁氏孟加拉紅培養基（蛋白胨5 g，葡萄糖10 g， KH2PO4 1 g， MgSO4 0.5 g，瓊脂15 g，孟加拉紅0.03 g，鏈霉素0.03 g，蒸餾水1 000 mL，pH 7.0～7.4），放線菌酮高氏一號培養基（可溶性淀粉20 g，KNO3 1 g，K2HPO4 0.5 g，MgSO4· 7H2O 0.5 g，NaCl 0.5 g，FeSO4· 7H2O 0.01 g，瓊脂20 g，放線菌酮0.02 g，蒸餾水1 000 mL，pH 7.2～7.4）、酵母浸膏蛋白胨培養基（蛋白胨20 g，酵母浸膏10 g，葡萄糖20 g，瓊脂15 g，蒸餾水1000 mL，自然pH）。

儀器：恒美HM-YA便攜式植物葉綠素測定儀，美耐特MNT-150數顯卡尺。

1.3?試驗方法

1.3.1?試驗設計

試驗共設2個處理：1）99%二甲基二硫EC 600 kg/hm2+99.5%氯化苦AS 400 kg/hm2（DMDS+CP）;2）空白對照（CK）。每處理重復3次，小區面積28 m2。土壤熏蒸方法按照NY/T2725-2015 氯化苦土壤消毒技術規范要求進行［20］。土壤熏蒸時間：2019年11月22日，揭膜時間：2019年12月12日。山藥播種時間：2020年1月1日。播種前，用39%精甲·嘧菌酯SC 1 500倍+5%阿維菌素EC 1 000倍液浸種30 min，陰干后播種。播種方法為開溝條播，種植密度約72 750株/hm2。山藥萌動前（2020年4月10日），熏蒸處理和空白對照均施用48%復合肥1 200 kg/hm2，之后不施用任何肥料，其余按大田常規管理方法進行人工除草、水分管理和炭疽病防控，整個試驗期間不再施用防治線蟲病、枯萎病、立枯病藥劑。

1.3.2?山藥土傳病害調查方法

山藥枯萎病、立枯病植株發病情況調查時間為2020年6月1日-9月15日，每隔15 d左右調查1次。調查方法為全小區調查。這兩種病害?；旌习l生，合并調查病株數，統計病株率，按病株率計算防效。吸收根根結線蟲病發生情況調查于根系生長旺盛期（2020年7月30日）進行。調查方法為對角線5點取樣，每點取樣5株，按照李信申等［9］的病情分級標準進行調查。塊莖根結線蟲和根腐線蟲病發生情況調查于山藥采收時（2020年10月14日-15日）進行。調查方法為對角線5點取樣，每點取25個薯塊。這兩種病害常在薯塊上混合發生，合并進行分級，并按病情指數計算防效。病情分級標準參照李信申等［9］。

病株率＝病株數/調查總株數×100%;

病情指數＝∑（各級病株數×相應級數值）／（調查總株數×9）×100;

枯萎病、立枯病防效＝（對照組病株率－處理組病株率）/對照組病株率×100%;

線蟲病防效＝（對照組病情指數－處理組病情指數）/對照組病情指數×100%。

1.3.3?土壤微生物測定

于揭膜后10 d（2019年12月22日）、20 d（2020年1月1日）和120 d（2020年4月10日）采用對角線5點取樣法取樣。應用取土鉆取0～40 cm土樣200 g以上。每小區的5份土樣混合均勻后，稱取25 g加入225 mL無菌水，200 r/min振蕩60 min制成土壤懸浮液（0.1 g/mL），按10倍梯度依次稀釋，每個梯度稀釋液取0.1 mL涂布于相應培養基，3個重復。

真菌、細菌、放線菌分別用鏈霉素—馬丁氏孟加拉紅培養基、牛肉膏蛋白胨培養基、放線菌酮高氏一號培養基平板培養［21］。芽胞桿菌分離方法：先將土樣懸浮液80℃恒溫水浴10 min，后用酵母浸膏蛋白胨培養基平板培養［21］。細菌30℃培養2 d后計數統計，真菌28℃培養3 d后計數統計，放線菌28℃培養5 d后計數統計。同時測定供試土壤的含水量，土壤微生物數量以每克干土中含菌數表示。

每克干土中含菌數＝平板菌落數平均值 ×稀釋倍數×10/干土重量。

1.3.4?山藥生物學性狀測定

山藥齊苗后（2020年5月27日），采用全小區調查法調查各小區出苗情況。同時，對角線5點取樣，每點取3株，測定山藥蔓基直徑和藤蔓鮮重。山藥甩蔓盛期（2020年7月30日），每小區對角線5點取樣，每點取3株，每株取上、中、下各3片葉，測定葉綠素相對含量（SPAD）。山藥收獲時（2020年10月14日-15日），每小區對角線5點取樣，每點取3 m2，測定商品薯（重量大于0.15 kg的健康薯塊）產量，統計健康薯塊比率。

增產率＝（處理組商品薯產量－對照組商品薯產量）/對照組商品薯產量×100%;

健康薯塊比率＝健康薯塊數量/調查薯塊數量×100%。

1.4?數據分析

采用DPS 2.00 軟件對數據進行統計分析，應用Duncan氏新復極差法進行差異顯著性檢驗。

2?結果與分析

2.1?二甲基二硫與氯化苦聯合熏蒸對山藥土傳病害防控效果

山藥齊苗后至收獲前全小區定期調查結果（表2）表明，土壤熏蒸后，山藥枯萎病、立枯病發病率顯著下降，防效高達90.56%。吸收根生長旺盛期根結線蟲病發生情況調查結果（表3）表明，土壤熏蒸處理后僅零星發病，防效高達99.61%。山藥收獲期取樣調查結果（表4）顯示，山藥塊莖根結線蟲病、根腐線蟲病發生程度亦明顯降低，防效達88.70%。對比分析發現，土壤熏蒸處理健康薯塊比率達76.54%，而對照健康薯塊比率僅為0.26%;土壤熏蒸處理5級、7級、9級病薯率分別為2.40%、3.20%、2.40%，而對照5級、7級、9級病薯率分別高達16.00%、20.26%、58.14%。

2.2?二甲基二硫與氯化苦聯合熏蒸對山藥根際土壤微生物的影響

平板純培養測定結果（圖1）顯示，熏蒸處理前，DMDS+CP聯合熏蒸處理區山藥根際土壤真菌數量、細菌數量、放線菌數量、芽胞桿菌數量及微生物總量與空白對照區沒有顯著差異（P＞0.05）。揭膜后10 d，空白對照區山藥根際土壤真菌數量、細菌數量、放線菌數量及微生物總量分別為聯合熏蒸處理區的798、2、72倍和3倍（P<0.05），芽胞桿菌數量則與聯合熏蒸處理區差異不顯著。揭膜后20 d（山藥播種期），空白對照區山藥根際土壤真菌數量為DMDS+CP聯合熏蒸處理區的1 236倍（P<0.05），芽胞桿菌數量約為聯合熏蒸處理區的9%（P<0.05），而細菌數量、放線菌數量及微生物總量均與聯合熏蒸處理區沒有顯著差異。揭膜后120 d（山藥萌動前），空白對照區山藥根際土壤真菌數量為DMDS+CP聯合熏蒸處理區的128倍（P＜0.05），芽胞桿菌數量約為聯合熏蒸處理區的7.7%（P＜0.05），細菌數量、放線菌數量及微生物總量均與聯合熏蒸處理區沒有顯著差異。對DMDS+CP聯合熏蒸處理對山藥根際土壤微生物菌群結構的影響進行分析后發現，解除脅迫后10～120 d，真菌/細菌、真菌/放線菌比值均顯著低于空白對照（表5，P＜0.05）。綜上所述，解除處理脅迫后，山藥根際土壤微生物豐度短期內即能恢復到正常水平，并且與空白對照相比，芽胞桿菌種群數量豐度顯著增加，真菌/細菌、真菌/放線菌比率顯著降低。

2.3?二甲基二硫與氯化苦聯合熏蒸對山藥生物學性狀及產量的影響

山藥齊苗時調查結果（表6）表明，土壤熏蒸處理和空白對照山藥出苗率均達95%以上，兩者沒有顯著差異;但土壤熏蒸處理的山藥蔓基直徑和藤蔓鮮重均顯著高于空白對照（P＜0.05）。山藥甩蔓盛期測定結果顯示，土壤熏蒸處理山藥葉片葉綠素相對含量顯著高于空白對照（P＜0.05）。山藥收獲期測產結果表明，在空白對照商品薯幾乎絕產的情況下，土壤熏蒸處理商品薯產量達21 292.86 kg/hm2，比空白對照增產11 000%以上。說明DMDS+CP聯合土壤熏蒸對山藥出苗安全，提高了山藥幼苗生長指標，增強了植株葉片光合能力，顯著增加了商品薯產量。

3?結論與討論

DMDS作為自然界存在的物質，低劑量下可以作為食品添加劑，且對臭氧層無破壞作用，具有高效和環境安全兼備的特性，現已被聯合國溴甲烷技術選擇委員會提為最有潛力的新型溴甲烷替代品［22］。張大琪等［23］報道，DMDS對根結線蟲的生物活性非常高，LD50為4.743 mg/kg;對鐮刀菌屬Fusarium真菌也有較高活性，LD50為1.513 mg/kg。氯化苦對絲核菌屬Rhizoctonia、鐮刀菌屬Fusarium等真菌的活性高，對線蟲也有一定的活性［24-25］。因此二者聯合熏蒸可實現對枯萎病、立枯病、根結線蟲病和根腐線蟲病的協同增效。DMDS和CP的亨利常數（Henrys law constants， KH）分別為0.054和0.100［26］，具有高KH（＞10﹣4）的化合物通常遷移擴散速度快，因此在黏性重的土壤中也能均勻分布。DMDS和CP比重分別為1.690 g/mL和1.063 g/mL，施藥深度30 cm，通過下沉擴散作用，藥劑能達到50～60 cm的深度［14］。因而，盡管山藥塊莖深扎地下，上述兩種藥劑仍能對其土傳病害起到很好的防控效果。這一研究結果也為土壤藥劑熏蒸在江西設施栽培及高附加值作物的推廣應用提供了依據。后期將開展DMDS與棉隆、辣根素、乙蒜素等藥劑對山藥土傳病害的協同防控效果研究，為土壤熏蒸劑在江西山藥及其他高附加值作物上應用奠定基礎。

土壤微生物是土壤中活的有機體，細菌、放線菌和真菌是土壤微生物的三大類群，構成了土壤微生物的主要生物量，它們的區系組成和數量變化常反映出土壤生物活性水平。由于熏蒸劑的廣譜性， 施入土壤后在殺死有害生物的同時， 也會對非靶標土壤微生物產生影響。王方艷［27］報道，氯化苦熏蒸脅迫解除后，土壤中真菌、細菌、放線菌數量呈現先被抑制后恢復的趨勢;Li等［28］測定顯示，氯化苦熏蒸后，土壤中芽胞桿菌豐度提高;Stromberger等［29］報道，DMDS熏蒸土壤后， 大幅減少了可培養真菌數量。范琳娟等［30］報道，氯化苦熏蒸后，草莓緩苗期和幼果期，土壤中細菌和真菌數量均顯著降低，放線菌數量則表現為抑制—恢復的趨勢。本研究測定表明，解除熏蒸脅迫后，山藥根際土壤真菌、細菌和放線菌數量均呈現先抑制后恢復的趨勢。但與空白對照相比，真菌豐度顯著降低，真菌/細菌、真菌/放線菌比值亦均顯著下降，這往往是土壤的生物活性高的標志。值得注意的是，解除熏蒸脅迫后，芽胞桿菌數量顯著提高，這一研究結論與Chen等［31］的研究報道一致。芽胞桿菌中的很多種類可以產生多種微生物酶制劑和抗病蟲物質，在土壤改良和病蟲害防治中具有重要作用。

DMDS、CP在有氧環境土壤中降解迅速，半衰期分別為1～5 d、0.2～4.5 d［14］。因而，揭膜敞氣后播種對山藥出苗安全。土壤氮庫中的營養元素主要以有機態或螯合態的形式存在，而植物所吸收的營養元素幾乎都是無機態，所以， 土壤營養庫中的營養元素需通過礦化作用轉化為植物可吸收的有效態。微生物是土壤營養元素循環轉化的主體，熏蒸處理顯著影響土壤微生物數量、群落結構及活性，對土壤營養元素循環也必然產生巨大影響［32］。本項目組前期研究發現，DMDS土壤熏蒸增加了氮轉化過程相關細菌的數量，抑制了氨氧化過程相關細菌的數量［33］，顯著提高了土壤中植物可吸收態氮素水平、有機質含量和電導率［23］。氯化苦熏蒸抑制了土壤中硝化作用相關菌株數量、促進反硝化作用相關菌株數量［34-36］，改變了土壤中編碼堿性磷酸酶phoD基因微生物群落的組成［37］;參與氮、磷循環細菌群落結構的改變提高了土壤中植物可吸收態氮素、磷素含量［35］;此外，氯化苦熏蒸還能顯著增加土壤中有效錳、鈷等微量元素的含量［38］。二甲基二硫與氯化苦聯合熏蒸提高了土壤中可利用營養元素含量，改善了土壤肥力，因而顯著增強了山藥幼苗生長。葉綠素含量直接反映了葉片的光合能力。本研究首次報道二甲基二硫與氯化苦聯合熏蒸后，山藥植株葉片的葉綠素含量顯著提高。山藥商品薯產量的大幅增加是熏蒸對土傳病害的高效防控、根際土壤微生物區系正向調控、土壤可利用營養元素增加以及葉片光合能力增強的綜合體現。氯化苦與二甲基二硫聯合熏蒸能顯著促進作物生長和提高產量的結論與Mao等［39］報道的氯化苦熏蒸后生姜產量提高3.12 kg/m2以上，Yan等［40］報道的熏蒸大幅提高了草莓產量的結論一致。田間調查還發現，盡管山藥整個生產季節僅于山藥出苗前按常規用量施用了一次基肥，且供試田塊土壤基礎養分較低，山藥甩蔓期熏蒸處理區山藥藤蔓生長仍非常旺盛，暗示二甲基二硫與氯化苦聯合熏蒸存在化肥減施的空間。后續將開展基于土壤熏蒸的化學肥料減施高產高效配套技術研究。

綜上所述，二甲基二硫與氯化苦聯合熏蒸對江西山藥根結線蟲病、根腐線蟲病、枯萎病、立枯病等4種土傳病害防控效果達85%以上，能正向調控土壤微生物菌群結構，顯著促進山藥生長，增產效果顯著。

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（責任編輯：楊明麗）