劉在民，劉漢兵，程 瑤，佟雪姣，蔣欣梅，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.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，農(nóng)業(yè)部東北地區(qū)園藝作物學(xué)與種質(zhì)創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱 150030)

短毛獨(dú)活(HeracleummoellendorffiiHance)，又名老山芹、東北牛防風(fēng)、短毛白芷等，為傘形科獨(dú)活屬多年生宿根草本植物，是黑龍江省林區(qū)常見山野菜之一。作為藥食兼用山野菜，其嫩莖葉口味鮮美，富含維生素、蛋白質(zhì)和氨基酸等多種營養(yǎng)成分，有顯著的抗疲勞、抗輻射、減肥益智等功效，其富含的黃酮和香豆素類化合物，有顯著的抗癌、防癌效果[1-2]。短毛獨(dú)活原生長在林區(qū)陰蔽環(huán)境，野生資源少，采收困難，原生境環(huán)境被破壞且嚴(yán)重退化[3]，無法滿足市場需求，有必要進(jìn)行短毛獨(dú)活人工栽培。然而近年來，在短毛獨(dú)活人工栽培過程中，白粉病發(fā)生嚴(yán)重[4]，影響了其產(chǎn)量、品質(zhì)和規(guī)?；a(chǎn)，因此開展短毛獨(dú)活白粉病防控研究具有重大意義。

短毛獨(dú)活屬于綠色蔬菜，在病害的防治過程中，應(yīng)以農(nóng)業(yè)防治為主，給作物創(chuàng)造適宜的生長環(huán)境，如改善作物的水肥條件，合理的種植密度[5-8]等。有關(guān)研究[9-11]表明，間套作可減輕作物病害的發(fā)生與危害。目前，關(guān)于間套作控制病害發(fā)生流行的機(jī)理主要集中在3個(gè)方面：一是間套作改善寄主群體的冠層微氣候，影響氣傳病害的侵染和傳播[12]。花生與玉米間作、水稻和慈姑間作均有效改善田間小氣候環(huán)境，減輕玉米莖腐病、銹病和水稻紋枯病的發(fā)生[13-14]。二是間套作可調(diào)節(jié)寄主植株內(nèi)生理生化反應(yīng)，提高寄主抗病性[12]。小麥與蠶豆間作、辣椒與黃瓜間作均提高感病株抗性物質(zhì)含量，減輕小麥白粉病和辣椒疫病發(fā)生[15-16]。三是間套作增加地上部作物的多樣性，增加抗病植株比例，對病原菌起到稀釋效應(yīng)和阻擋效應(yīng)[12]。間作玉米和向日葵，對小麥白粉病菌起到阻擋效應(yīng)，減輕白粉病發(fā)生[17]。

目前，筆者已將侵染短毛獨(dú)活的白粉菌鑒定為白粉菌屬獨(dú)活白粉菌(Erysipheheraclei)[4]，但關(guān)于短毛獨(dú)活露地大規(guī)模栽培過程中農(nóng)業(yè)防治的研究未見報(bào)道。因此，本研究立足于實(shí)際生產(chǎn)并結(jié)合短毛獨(dú)活原生境條件，選用高位作物玉米與短毛獨(dú)活間作，研究間作模式對短毛獨(dú)活白粉病的防控效果，以期為短毛獨(dú)活白粉病的農(nóng)業(yè)防治提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試2 a生短毛獨(dú)活為蔬菜生產(chǎn)設(shè)施工程與環(huán)境實(shí)驗(yàn)室經(jīng)多代馴化的材料。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2018-2019年在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)向陽試驗(yàn)基地和黑龍江省高寒地區(qū)設(shè)施園藝重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。采用隔株間作玉米的方式種植，間作方式設(shè)置3種，即玉米株數(shù)與短毛獨(dú)活株數(shù)之比為1∶4、1∶5和1∶6，3次重復(fù)，以單作短毛獨(dú)活為對照，每小區(qū)面積25 m2。短毛獨(dú)活采用 2 a生苗，4月下旬壟上定植，株行距25 cm× 60 cm；玉米5月上旬定植，穴播，每穴3粒，后期間苗補(bǔ)苗確保每穴1株。田間管理按常規(guī)進(jìn)行，整個(gè)生長季節(jié)不打農(nóng)藥，白粉病為田間自然發(fā)生。從短毛獨(dú)活發(fā)病起，對間作和單作短毛獨(dú)活進(jìn)行病情調(diào)查，同時(shí)用RC-4溫度記錄儀和照度計(jì)測定間作和單作短毛獨(dú)活群體冠層的溫度、濕度和光照度。

1.3 調(diào)查項(xiàng)目及方法

1.3.1 間作對短毛獨(dú)活白粉病的影響 采用5點(diǎn)取樣法[18]對間作和單作短毛獨(dú)活進(jìn)行病情調(diào)查，每個(gè)小區(qū)對角線5點(diǎn)取樣，每點(diǎn)選取10株，每株調(diào)查全部葉片，每間隔7 d調(diào)查1次，記錄發(fā)病時(shí)間、病株數(shù)、病葉數(shù)并計(jì)算發(fā)病率、病情指數(shù)和病情進(jìn)展曲線下面積(AUDPC)。

1.3.2 間作對短毛獨(dú)活生長和產(chǎn)量的影響 在短毛獨(dú)活采收期(5-6月)測定植株產(chǎn)量，在短毛獨(dú)活白粉病發(fā)病初期、發(fā)病盛期和發(fā)病末期對植株株高和葉片開展度進(jìn)行測定。

1.3.3 間作對短毛獨(dú)活生理指標(biāo)的影響 在短毛獨(dú)活白粉病發(fā)病初期、發(fā)病盛期和發(fā)病末期對植株生理指標(biāo)進(jìn)行測定，愈創(chuàng)木酚法測定過氧化物酶活性，紫外吸收法測定過氧化氫酶活性，硫代巴比妥酸法測定丙二醛含量，類黃酮含量采用硝酸鈉-硝酸鋁比色法測定，總酚含量采用紫外分光光度法[19]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用Excel電子表格進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，利用SPASS 25進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析，并用GraphPad Prism 8.01進(jìn)行圖表繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 玉米間作對短毛獨(dú)活白粉病的影響

2.1.1 發(fā)病率和病情指數(shù) 如圖1所示，與玉米間作可有效控制短毛獨(dú)活白粉病的發(fā)生。3種間作種植模式下，白粉病的發(fā)病較輕，發(fā)病率和病情指數(shù)顯著低于短毛獨(dú)活單作種植，發(fā)病率最高降低40.6%、35.35%和44.04%，病情指數(shù)最高降低22.52、19.03和24.26，相對防效高達(dá) 53.17%、51.30%和55.06%。1∶6間作種植模式下，短毛獨(dú)活白粉病發(fā)生最輕，發(fā)病率和病情指數(shù)最低。

2.1.2 病情增長量 在整個(gè)病情調(diào)查期，短毛獨(dú)活單作種植下，白粉病病情增長迅速，其中發(fā)病率在7月10日-7月17日出現(xiàn)1次增長高峰期，病情指數(shù)在7月10日-7月17日、8月7日-8月14日及8月21日-8月28日均有增長高峰期出現(xiàn)。1∶4和1∶5間作種植模式下，發(fā)病率無增長高峰期出現(xiàn)，病情指數(shù)出現(xiàn)2次增長高峰期，但增長量低于短毛獨(dú)活單作種植；1∶6間作模式下，白粉病病情增長緩慢，無病情增長高峰期出現(xiàn)(圖2)。

2.1.3 病情進(jìn)展曲線下面積 由圖3可知，在整個(gè)病情調(diào)查期，短毛獨(dú)活單作種植下，白粉病病情進(jìn)展曲線下面積(AUDPC)顯著高于3種間作種植模式。1∶6間作種植模式下，短毛獨(dú)活白粉病AUDPC在整個(gè)病情調(diào)查期均最低，且與1∶4和 1∶5間作種植模式在發(fā)病初期表現(xiàn)出顯著性 差異。

2.2 玉米間作對短毛獨(dú)活植株冠層環(huán)境的影響

如圖4，在整個(gè)病情調(diào)查期，1∶4、1∶5和 1∶6間作種植模式下，植株冠層溫度、濕度和光照強(qiáng)度顯著低于短毛獨(dú)活單作種植，冠層溫度分別降低1.76 ℃、1.63 ℃和1.12 ℃，冠層濕度分別降低7.06%、11.73%和11.17%，冠層光照度分別降低3 359 lx、2 872 lx和2 167 lx。在整個(gè)病情調(diào)查期，3種間作模式中，1∶6間作種植模式植株冠層溫度和光照度較高，濕度較低。

2.3 玉米間作對短毛獨(dú)活植株抗病相關(guān)生理指標(biāo)的影響

2.3.1 植株內(nèi)主要多酚類物質(zhì)含量 如圖5所示，種植模式對短毛獨(dú)活植株內(nèi)多酚類物質(zhì)含量有較大影響。短毛獨(dú)活單作和間作種植模式下，植株內(nèi)總酚和類黃酮含量在整個(gè)病情調(diào)查期均表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢，且在發(fā)病盛期(45～60 d)達(dá)到峰值。間作種植模式下，植株內(nèi)總酚和類黃酮含量顯著高于短毛獨(dú)活單作種植，而3種間作種植模式下植株內(nèi)總酚和類黃酮含量無明顯差異。

2.3.2 植株內(nèi)相關(guān)保護(hù)性酶活性 由圖6可知，不同種植模式下短毛獨(dú)活植株內(nèi)POD和CAT活性在整個(gè)病情調(diào)查期均表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢，且在發(fā)病盛期(45～60 d)保護(hù)性酶活性最高。整個(gè)病情調(diào)查期，間作種植模式下，植株內(nèi)POD和CAT活性顯著高于短毛獨(dú)活單作種植，且1∶6間作種植模式下植株內(nèi)POD和CAT活性高于1∶4和1∶5間作種植模式。

2.3.3 植株內(nèi)丙二醛含量 由圖7可知，在整個(gè)病情調(diào)查期，不同種植模式下短毛獨(dú)活植株內(nèi)丙二醛含量均表現(xiàn)出逐漸升高的趨勢。3種間作種植模式下植株內(nèi)丙二醛含量顯著低于短毛獨(dú)活單作種植模式，且3種間作種植模式下植株內(nèi)丙二醛含量無顯著差異。

2.4 玉米間作對短毛獨(dú)活生長的影響

在整個(gè)病情調(diào)查期，3種間作種植模式下，植株株高顯著高于短毛獨(dú)活單作種植(圖8-A)。在發(fā)病初期，3種間作種植模式下植株葉片開展度與短毛獨(dú)活單作種植模式無顯著性差異；在發(fā)病盛期和末期，1∶6間作種植模式下植株葉片開展度顯著高于1∶4間作種植模式和短毛獨(dú)活單作種植模式(圖8-B)。短毛獨(dú)活與玉米間作對植株單株產(chǎn)量影響較大(圖8-C)，1∶5和1∶6間作種植模式下植株單株產(chǎn)量顯著高于1∶4間作種植模式和短毛獨(dú)活單作種植模式。

3 討論與結(jié)論

氣傳病害的發(fā)生流行速度與寄主作物抗性[20]、栽培措施[6-10]、田間氣候條件[21]等密切相關(guān)，研究表明不同作物間套作可減輕作物病害的發(fā)生流行[9-15,22]，本研究亦表明短毛獨(dú)活與玉米間作可以顯著抑制白粉病的發(fā)生與流行。一方面，間作玉米有效改善短毛獨(dú)活群體的濕度、溫度、光照條件和通風(fēng)條件，影響病原菌孢子萌發(fā)、侵染和傳播等環(huán)節(jié)，減輕白粉病的發(fā)生流行[21]。玉米作為一種高位作物，可為短毛獨(dú)活提供一種遮陰環(huán)境，利于植株生長和生理生化抗性提高。該試驗(yàn)中，1∶5和1∶6間作模式下植株內(nèi)次生代謝物質(zhì)總酚和類黃酮含量、保護(hù)性酶POD和CAT活性顯著高于短毛獨(dú)活單作模式，丙二醛含量顯著低于短毛獨(dú)活單作種植模式。

總酚和類黃酮作為一種多酚類物質(zhì)，對作物的抗病性起著重要調(diào)控作用[23]，保護(hù)性酶作為植物重要的防御系統(tǒng)，也在抵御病害、高溫干旱、水澇等不良逆境脅迫中起著重要作用[24]，丙二醛是細(xì)胞膜脂過氧化水平的重要指標(biāo)，是膜脂過氧化作用的重要產(chǎn)物，植株內(nèi)丙二醛含量積累破壞細(xì)胞質(zhì)膜穩(wěn)定性，削弱寄主的抗病性[25]。

白粉菌是專性寄生菌，只能在特定的寄主上生長與繁殖[26]，玉米與短毛獨(dú)活間作降低田間單位面積感病植株的比例，稀釋菌源數(shù)量，同時(shí)玉米作為一種高位作物，在間作系統(tǒng)中形成一種“天然屏障”，阻擋隨氣流傳播的白粉菌的分生孢子。研究表明，間套作種植的稀釋效應(yīng)和阻擋效應(yīng)會(huì)因種植比例的不同有所差異[27]，本試驗(yàn)中，1∶6間作模式下，短毛獨(dú)活白粉病發(fā)病率、病情指數(shù)和病情日增長量較低，稀釋效應(yīng)和阻擋效應(yīng)對短毛獨(dú)活白粉病防控效果最好，植株生長旺盛，單株產(chǎn)量最高，生產(chǎn)中可以采用此種種植模式來進(jìn)行短毛獨(dú)活白粉病的防控。間作玉米可以有效防控短毛獨(dú)活白粉病發(fā)生，且利于植株生長和產(chǎn)量提高，后期將開展重復(fù)試驗(yàn)來進(jìn)一步優(yōu)化和驗(yàn)證，為短毛獨(dú)活白粉病的綠色防控提供科學(xué)依據(jù)。