間作黃瓜對辣椒疫病及生長發(fā)育的影響

蔣欣梅，張 倩，陳映彤，白國梁，王 杰，吳鳳芝，于錫宏

（1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院，哈爾濱 150030；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部東北地區(qū)園藝作物生物學(xué)與種質(zhì)創(chuàng)制重點實驗室，哈爾濱 150030）

辣椒（Capsicum annuumL.）是世界主要調(diào)味蔬菜之一。近年我國辣椒設(shè)施栽培面積呈遞增趨勢[1]。辣椒連作障礙嚴重，易引發(fā)辣椒疫病。辣椒疫病是由辣椒疫霉菌引起的一種土傳性病害，可隨水傳播，辣椒全生育期均可感病，危害成株。發(fā)病嚴重地塊可導(dǎo)致絕產(chǎn)[2]。生產(chǎn)上常采用藥劑防治辣椒疫病，但存在藥害及殘留問題，嚴重影響辣椒品質(zhì)及食用安全。

間作是我國傳統(tǒng)耕作技術(shù)，是一種集約利用空間的種植方式。在這種栽培模式下，多種植物綜合利用水、肥、光、氣等資源，改善田間小環(huán)境，提高土地利用率，減少病蟲害發(fā)生[3]。不同冠層兩種植物間作有利于促進群體生長，合理利用環(huán)境資源，提高植物抗病蟲害能力。如高秧玉米與辣椒間作可降低辣椒疫病發(fā)生與傳播，同時有效降低玉米大斑病發(fā)病率[4]。間作引起植物形態(tài)和生理變化。間作提高作物功能葉片葉綠素含量和光合速率，提高環(huán)境中光熱資源利用率[5]；萬壽菊/番茄間作，番茄光合作用增強，抗病能力提高[6]。間作系統(tǒng)中，植株獲得的較高抗性與其體內(nèi)防御酶活性有關(guān)，防御酶活性提高則促進抗性基因表達。其中過氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）是重要防御酶，其活性變化反映植株遭受病害時對病害的抵御能力[7]。

黃瓜是設(shè)施主要栽培蔬菜[8]，在田間管理上與辣椒相似。目前黃瓜間作辣椒后對辣椒疫病防控效果的研究鮮有報道，本試驗通過研究黃瓜/辣椒不同間作模式對辣椒生長及疫病發(fā)生情況的影響，篩選適宜黃瓜/辣椒間作高效栽培模式，為綠色蔬菜生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

辣椒為“龍椒六號”，由黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝分院提供；黃瓜為“津早一號”，由天津科瑞農(nóng)業(yè)科技股份有限公司提供。辣椒疫病菌株，由山東農(nóng)業(yè)大學(xué)植保學(xué)院張修國教授提供病原菌菌株原種SD33擴繁獲得。

1.2 方法

試驗于2018～2019年在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)實驗實習(xí)與示范中心向陽基地大棚內(nèi)開展兩年重復(fù)試驗。

辣椒和黃瓜分別于2 月15 日和2 月28 日在溫室內(nèi)播種育苗，4 月25 日同時定植于大棚內(nèi)。采用壟作方式，壟距60 cm，辣椒和黃瓜株距均為30 cm，采取單穴單株定植方式。黃瓜與辣椒間作模式設(shè)置3種方式，即黃瓜與辣椒間作壟數(shù)分別為2∶2、2∶4 和2∶6，分 別標(biāo)記為TH22、TH24 和TH26；以單作辣椒為對照（CK）。小區(qū)面積72 m2（即黃瓜辣椒共24 壟，每壟長5 m，每壟定植16株），3次重復(fù)，隨機區(qū)組排列，田間常規(guī)管理。

待辣椒定植7 d后，此時辣椒已緩苗并恢復(fù)生長，為便于調(diào)查辣椒疫病發(fā)病程度，選取種植在小區(qū)中間的兩壟辣椒為接菌壟，在位于接菌壟中間位置2株辣椒上接種疫霉菌，即小區(qū)接菌辣椒株數(shù)為4 株，接菌方式參照易圖永等切莖方法[9]。辣椒接菌當(dāng)天（0 d）開始，各小區(qū)隨機選取10株辣椒掛牌標(biāo)記，每隔7 d 測定抗病相關(guān)酶（POD、SOD、CAT）活性，連續(xù)測定7 次；每隔14 d 測定株高、株幅及光合相關(guān)指標(biāo)（凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間二氧化碳濃度），連續(xù)測定4 次。收獲末期調(diào)查病情指數(shù)、發(fā)病率及計算防治效果，每小區(qū)選取接菌植株附近50 株辣椒為調(diào)查株。當(dāng)辣椒果實開始采收時測定小區(qū)產(chǎn)量和品質(zhì)，為分析間作效益，同時測定黃瓜產(chǎn)量。

1.3 相關(guān)指標(biāo)測定方法

①疫霉病發(fā)生發(fā)病率、病情指數(shù)及防病效果測定方法參照文獻[10]。

發(fā)病率（%）=病株數(shù)/調(diào)查總株數(shù)×100%。

參照全株田間調(diào)查方法，根據(jù)發(fā)病情況將病情分為0、1、3、5、7、9 級，其中，0 級：無??；1 級：地上部僅葉、果有病斑；3 級：地上莖枝有褐腐斑；5 級：莖基部有褐腐斑；7 級：地上莖、枝、莖基部均有褐腐斑；9級：植株死亡。

病情指數(shù)=∑[病株數(shù)×病級數(shù)值]/[調(diào)查總株數(shù)×最高病級數(shù)值]×100。

防治效果（%）=(對照病情指數(shù)-處理病情指數(shù))/對照病情指數(shù)×100%。

②抗病相關(guān)酶活性測定

辣椒葉片POD 酶活性采用愈創(chuàng)木酚法測定[11]，SOD酶活性采用NBT還原法測定[11]，CAT采用紫外吸收法測定[11]。

③光合指標(biāo)測定

選取辣椒植株自上而下第5片功能葉片，于測定期9：00～11：00使用Li-6400 XT光合儀測定凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間二氧化碳濃度。

④品質(zhì)測定方法

VC含量采用2，6-二氯酚靛酚法測定[11]，可溶性糖含量采用蒽酮法測定[11]，可溶性蛋白采用考馬斯亮藍G-250法測定[11]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2010 與Graphpad Prism 5處理數(shù)據(jù)與繪制圖表，采用SPSS 23.0 統(tǒng)計分析，方差分析采用Duncan新復(fù)極差法，P＜0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 間作黃瓜對辣椒疫病發(fā)生的影響

如表1 所示，不同黃瓜/辣椒間作模式對辣椒疫病防控效果不同。

處理TH24 與TH26 間作模式對辣椒疫病有防治效果，與單作辣椒對照CK相比，發(fā)病率分別降低45.81%和25.00%，疫病防治效果分別可達42.75%和15.73%，其中TH24間作模式發(fā)病率及病情指數(shù)顯著低于其他處理與對照，TH26 略低于CK，兩者差異不顯著。處理TH22對辣椒疫病無防治效果，發(fā)病率和病情指數(shù)均略高于CK，且差異均不顯著。

表1 間作黃瓜對辣椒疫病發(fā)病率及病情指數(shù)的影響Table 1 Effects of intercropping cucumber on incidence rate and disease index of pepper Phytophthora blight

2.2 間作黃瓜對辣椒株高和株幅的影響

如圖1、2 所示，接菌后，辣椒株高和株幅均隨植株生長增加。在接菌當(dāng)天（0 d），各處理及CK間均差異不顯著。接菌后14 d開始，株高和株幅均表現(xiàn)為處理TH24 最高，顯著高于TH26 和CK，而三者均顯著高于TH22，TH26和CK間差異不顯著。

圖1 間作黃瓜對辣椒株高的影響Fig.1 Effect of intercropping cucumber on plant height of pepper

圖2 間作黃瓜對辣椒株幅的影響Fig.2 Effect of intercropping cucumber on plant width of pepper

2.3 間作黃瓜對產(chǎn)量及效益的影響

如表2所示，不同黃瓜辣椒間作模式下辣椒產(chǎn)量差異明顯，對于單株單產(chǎn)，與單作辣椒相比，處理TH24 單株產(chǎn)量顯著提高，TH26 與CK 間差異不顯著，而TH26 顯著降低；對于間作的折合產(chǎn)量，間作后辣椒產(chǎn)量顯著降低，TH24和TH26間差異不顯著，但綜合黃瓜產(chǎn)量，則間作后折合總產(chǎn)量和總效益均顯著提高，其中處理TH24 略高于TH22，二者差異不顯著，TH24 顯著高于TH26，處理TH26與TH22差異不顯著。

表2 間作黃瓜對產(chǎn)量及效益的影響Table 2 Effect of intercropping cucumber on yield and benefit

2.4 間作黃瓜對辣椒品質(zhì)的影響

如表3所示，采取合理間作方式可改善辣椒品質(zhì)。在黃瓜/辣椒間作系統(tǒng)中，辣椒果實中VC和可溶性蛋白含量，均表現(xiàn)為TH24處理最高，顯著高于其他處理與CK，分別比CK 提高23.74%、13.57%和23.12%；TH22處理最低，顯著低于其他處理與CK；TH26 與CK 間差異不顯著。辣椒果實可溶性糖含量，TH24略高于TH26，兩者差異不顯著，TH24 顯著高于TH22 和CK,；TH22 顯著低于其他處理與CK。

表3 間作黃瓜對辣椒品質(zhì)的影響Table 3 Effect of intercropping cucumber on the quality of pepper

2.5 間作黃瓜對辣椒防御酶活性的影響

2.5.1 間作黃瓜對辣椒葉片POD、SOD酶活性的影響

如圖3、4 所示，隨接菌后時間延長，兩種酶活性均表現(xiàn)為先升后降趨勢，接菌后7 d 達峰值。在接菌當(dāng)天（0 d），各處理及CK兩種酶活性間差異不顯著。

對于POD酶活性，接菌后7～42 d，除接菌14 d的TH24顯著高于其他處理及對照外，其他測定天數(shù)內(nèi)POD 酶活性均表現(xiàn)為TH24 處理略高于TH26處理，兩者差異不顯著，但均顯著高于TH22、CK。接菌后7～14 d，處理TH22 最低，顯著低于CK；隨接菌后植株生長，處理TH22 POD 酶活性逐漸接近CK，接菌后35～42 d，TH22顯著高于CK（見圖3）。

對于SOD 酶活性，接菌后7～28 d，均表現(xiàn)為TH24 處理最高，顯著高于TH26 與CK，三者顯著高于TH22，TH26 與CK 間差異不顯著；接菌35 d后，3 種間作模式下SOD 酶活性均顯著高于對照，其中接菌后35 d 時，TH22 和TH26 間差異不顯著，但均顯著低于TH24，接菌42 d 時，TH24 略高于TH26 處理，二者差異不顯著，均顯著高于TH22與CK。

圖3 間作黃瓜對辣椒葉片POD酶活性的影響Fig.3 Effect of intercropping cucumber on POD enzyme activity of pepper leaves

圖4 間作黃瓜對辣椒葉片SOD酶活性的影響Fig.4 Effect of intercropping cucumber on SOD activity of pepper leaves

2.5.2 間作黃瓜對辣椒植株CAT酶活性的影響

如圖5所示，接菌后隨植株生長，各處理CAT酶活性呈先升后降趨勢。接菌當(dāng)天（0 d）各處理間CAT酶活性差異不顯著；接菌后7、14和21 d測定CAT 酶活性，表現(xiàn)為TH24 處理最高，顯著高于TH26 與CK，三者顯著高于TH22，TH26 與CK 間差異不顯著；接菌28 d，CAT 酶活性表現(xiàn)為TH24處理顯著高于其他處理，TH22、TH26 與CK 間差異不顯著；接菌35 d，各處理和CK 間均差異不顯著；接菌42 d，CAT 酶活性表現(xiàn)為TH24 處理略高于CK，二者間差異不顯著，TH24 顯著高于TH22與TH26，TH22與TH26間差異不顯著。

圖5 間作黃瓜對辣椒葉片CAT酶活性的影響Fig.5 Effect of intercropping cucumber on CAT enzyme activity of pepper leaves

2.6 間作黃瓜對辣椒光合相關(guān)指標(biāo)的影響

間作黃瓜對辣椒葉片光合參數(shù)的影響如圖6所示。接菌后隨植株生長，辣椒葉片凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和胞間二氧化碳濃度均呈逐漸升高趨勢，總體上，處理TH24 的3 個指標(biāo)處于高水平。接菌后14 和28 d 測定凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間二氧化碳均表現(xiàn)為TH24 處理最高，顯著高于TH26 與CK，三者顯著高于TH22，TH26 與CK 間差異不顯著。接菌后42 d，凈光合速率表現(xiàn)為各處理及CK 間差異不顯著；氣孔導(dǎo)度表現(xiàn)為TH24 處理最高，顯著高于TH26 與CK，三者顯著高于TH22，TH26 與CK 間差異不顯著；胞間二氧化碳濃度表現(xiàn)為TH24 略高于CK，兩者之間差異不顯著，TH24顯著高于TH22和TH26。

圖6 間作黃瓜對辣椒葉片光合參數(shù)的影響Fig.6 Effect of intercropping cucumber on photosynthetic parameters of pepper leaves

3 討論與結(jié)論

間作是我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中重要的栽培措施，可增加農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)多樣性，促進間作作物協(xié)調(diào)生長，改善生態(tài)環(huán)境獲得較高經(jīng)濟效益。間作減輕植物病害機制主要是通過改變田間微環(huán)境（包括冠層環(huán)境與土壤環(huán)境）抑制病原菌繁殖與傳播；通過提高植物生理抗性如寄主植物體內(nèi)抗氧化酶、酚類、黃酮類等含量抵抗病原菌的侵染；通過植物間化感作用抑制病原菌侵染[12]。秦立金等研究表明，黃瓜與西芹間作可促進黃瓜營養(yǎng)生長，減輕黃瓜枯萎病發(fā)病率與病情指數(shù)[13]。本試驗表明，黃瓜和辣椒采用壟數(shù)比為2∶4（TH24）和2∶6（TH26）間作模式對辣椒疫病發(fā)生防控效果良好，其中TH24間作模式效果最佳，發(fā)病率和病情指數(shù)均顯著降低，而黃瓜和辣椒采用壟數(shù)比為2∶2（TH22）時則對辣椒疫病無防控效果。說明高秧黃瓜與辣椒間作時比例在一定范圍內(nèi)對辣椒疫病防控發(fā)揮作用，采用與辣椒生長習(xí)性類似的高秧黃瓜作為間作植株，對病原菌傳播發(fā)揮阻隔作用，也為辣椒創(chuàng)造適宜小環(huán)境，使其生長勢增強，抗病能力提高。TH22 防疫病效果不理想可能是因為黃瓜辣椒間作后黃瓜株幅過大而影響辣椒生長，使黃瓜與辣椒間產(chǎn)生種間干擾性競爭，限制辣椒生長。間作優(yōu)勢與劣勢并存，而間作優(yōu)勢是時空生態(tài)位分離和種間促進共同作用的結(jié)果[14-15]。本試驗中TH24 表現(xiàn)間作優(yōu)勢，而TH22表現(xiàn)間作劣勢，間作體系如何發(fā)揮最大優(yōu)勢，間作模式選擇尤為重要。

間作提高植物抗病性，與植物體內(nèi)多種生理生化變化過程有關(guān)，POD、SOD、CAT是植物重要保護酶，可有效清除植物體內(nèi)自由基，使植物保持健康生長狀態(tài)[16]。遭受病害時，植物體內(nèi)抗氧化酶活性隨病害發(fā)生維持較高活性。玉米與大豆、馬鈴薯間作后，間作玉米葉片中POD、SOD、CAT酶活性顯著增強，有效延緩葉片衰老，提高玉米抗病能力[17]。本試驗中，TH24與TH26間作模式下辣椒葉片中POD、SOD、CAT酶保持較高活性，可有效減輕辣椒疫病發(fā)病程度，說明兩種間作處理提高辣椒生理抗性，提高辣椒抗病能力。

光合作用是植物重要生命活動，對環(huán)境脅迫敏感，如病原菌侵染植物后，光合作用被削弱，對病害抗性降低[18]。間作體系下，間作復(fù)合群體吸收不同層次光熱能源，使群體受光面積增大，光能利用率提高，群體結(jié)構(gòu)優(yōu)化，增加群體生物多樣性，增加群體內(nèi)互惠型競爭，有效防治病害侵染與蔓延[19]。玉米與花生間作提高花生功能葉片葉綠素含量、改變?nèi)~綠素結(jié)構(gòu)，提高蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和光合速率[20]。金盞花與番茄間作改變光照等田間微環(huán)境，有效減輕番茄疫病傳播與蔓延[21]。本試驗中，TH24與TH26間作模式下辣椒葉片凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度提高，生長勢增強，疫病發(fā)病率與病指數(shù)降低。間作減輕病害發(fā)生與間作后田間微環(huán)境的改變關(guān)系密切，間作后冠層溫濕度發(fā)生變化，從而抑制病原菌傳播與繁殖，黃瓜/辣椒間作對冠層溫濕度的影響尚待進一步研究。單株產(chǎn)量、種植種類、種植數(shù)量及價格等因素影響經(jīng)濟效益，TH22 間作模式下辣椒長勢較弱，對辣椒疫病無防治效果，但與高產(chǎn)黃瓜間作后總產(chǎn)量與總效益提高。本試驗采用黃瓜辣椒系統(tǒng)屬于高矮生態(tài)位間作系統(tǒng)，此間作系統(tǒng)間作可形成更利于作物生長的立體冠層結(jié)構(gòu)，改變作物光利用率及生理生態(tài)特性[22]。在同一地塊中多種作物共同生長產(chǎn)生生態(tài)位重疊，因此多種作物間競爭與促進關(guān)系并存。選擇間作體系時作物合理搭配與間作模式選擇同樣重要，本研究中TH24與TH26間作模式對辣椒疫病防治效果分別為42.75%和15.73%。

黃瓜與辣椒采用壟數(shù)比為2∶4（TH2∶4）時，可有效控制疫病發(fā)生與蔓延；辣椒植株受疫霉菌浸染后，植株體內(nèi)POD、SOD和CAT酶活性提高且光合作用加強，可緩解疫霉菌危害植株。