玉米//花生间作模式对作物病害发生的影响及分析

贾 曦，王 璐，刘振林，李长松，殷复伟，王莹莹，万书波*

(1.山东省农业科学院/山东省作物遗传改良与生态生理重点实验室，山东 济南 250100；2.山东省泰安市农业技术推广站，山东 泰安 271000)



玉米//花生间作模式对作物病害发生的影响及分析

贾 曦1，王 璐1，刘振林1，李长松1，殷复伟2，王莹莹1，万书波1*

(1.山东省农业科学院/山东省作物遗传改良与生态生理重点实验室，山东 济南 250100；2.山东省泰安市农业技术推广站，山东 泰安 271000)

为探索玉米//花生间作种植模式对玉米和花生病害发生情况的影响，2015-2016年对玉米、花生单作田和间作田进行了病害调查，并对其气象因子和土壤酶活性进行了测定与分析。结果表明：间作模式下玉米和花生病害的发生率都有所降低，玉米病害发病率降低程度尤为显著，其中对玉米茎腐病影响最大，发病降低率可达42.53%。本文对间作田和单作田的多项气象因子进行了测定，结果表明：同单作相比，玉米间作田光照度平均提高了5784.67lx，环境和土壤相对湿度分别平均降低了9.15%和8.23%，花生间作田光照度平均降低了16053.77lx，环境和土壤温度、相对湿度差别不显著。通过土壤中酶活性测定，发现间作模式在一定程度上提高了与抗性正相关的碱性磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶的活性。

间作；病害；气象因子；土壤酶活性

由于单一作物的长期大面积种植和化肥农药的过量超标使用，农田生态系统变得日益脆弱，对自然灾害的抵御能力逐渐下降，这一现象给农业的可持续发展和粮食安全带来了严重威胁，成为国内外农业生产中亟待解决的问题[1]。玉米//花生间作模式作为一种经济高效的种植方式，不仅可以实现粮油均衡增产，而且还能够改变单一作物种植结构，增加田间生物多样性。研究表明，生物多样性的增加可以预防和控制病害的发生和流行[2]。目前玉米//花生间作的研究大多集中在提高作物产量和改善土壤营养元素等方面，对田间病害发生规律的影响尚未报道。

作物病害发生和流行的三要素是寄主、病原和环境条件，而前两者相对稳定，故影响病害发生的主要因素是环境条件。在环境条件中，田间气象因子决定着作物对光、水、气、热等有限资源的利用[3]，从而影响病害发生。土壤酶主要来源于植物根系分泌物和动植物残体腐解过程[4]以及土壤微生物代谢过程[5]。土壤酶活性的高低能反映出土壤生物活性和生化反应强度，是评价土壤肥力的重要指标之一[6]。有研究表明土壤酶活性提高后，作物的抗性随之增强[7]。

本研究对玉米//花生间作田和单作田的病害发生情况进行了调查，并通过对其田间气象因子和土壤酶活性的测定和分析，揭示了玉米//花生间作对病害发生影响的规律及其内在原因，为该间作模式的发展和利用提供理论支撑，并为其在大田生产中的指导提供实践依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

采用玉米品种鲁单818和花生品种花育22号为供试品种。土壤酶测定试剂：苏州科铭生物技术有限公司提供。

1.2 试验方法

1.2.1 田间种植和病害调查 2015-2016年在山东省农业科学院东营试验基地和泰安市马庄镇农场两个试验点进行了连续2年的种植和病害调查。试验田前茬为小麦，每年麦收后播种。设玉米单作、花生单作和玉米//花生间作3种种植模式，单作玉米密度60000株/hm2，行距66cm，株距25.2cm；单作花生密度为150000穴/hm2，垄宽85cm，垄上播2行花生，穴距15.6cm。间作田采取3∶4(3行玉米4行花生)间作模式：间作玉米密度60000株/hm2，行距55cm，株距14.3cm；花生密度为72793穴/hm2，每穴2粒，每垄宽85cm，垄上播2行花生，行距35cm，穴距15.2cm，玉米边行距花生垄35cm，玉米/花生行间距60cm。玉米单作田0.2hm2，花生单作田0.2hm2，间作田0.67hm2。每公顷施N:P:K为15:15:15三元复合肥750kg作底肥，后期不追肥。为确保病害调查的准确性，试验过程中不施用任何杀菌剂和杀虫剂。东营试验点：2015年6月12日播种，玉米10月10日收获，花生10月20日收获；2016年6月15日播种，玉米10月14日收获，花生10月24日收获。泰安马庄镇试验点：2015年6月15日播种，玉米10月7日收获，花生10月17日收获；2016年6月17日播种，玉米10月10日收获，花生10月20日收获。

在玉米大喇叭口期、灌浆期和成熟期和花生苗期、盛花期和成熟期，分别对玉米和花生的主要病害进行了三次田间调查。玉米主要调查了大斑病、小斑病、锈病、褐斑病、弯孢霉叶斑病和茎腐病，叶部病害调查最高穗位的上下各2片叶片，每株共4片叶。玉米叶部病害采用与其相应的分级标准进行调查分级[8-10]，玉米茎腐病只调查发病率。间作田选取5个玉米种植条带进行调查，每个条带随机连续选取40株，共200株；单作玉米采用5点取样，每个点连续取40株，共200株。花生主要调查了褐斑病、黑斑病、网斑病、黄花叶病和焦斑病，其中褐斑病、黑斑病、网斑病和焦斑病采用统一分级方法进行调查分级[11]，黄花叶病只调查发病率。间作田选取5个花生条带进行调查，每个条带随机连续选取50片花生复叶，单作花生田采用5点取样，每个点选取50片花生复叶进行调查，共250片复叶(1000片叶片)，调查并统计发病情况。

1.2.2 田间气象因子测定 从玉米拔节期到成熟期，利用全自动气象站对单作和间作模式下的部分气象因子进行测定。气象站为四组探测单元，分别放于花生单作田、间作田花生行、间作田玉米行和玉米单作田中，每组探测单元包括5个检测传感器探头，分别用于田间环境温度和湿度、土壤温度和湿度以及植物冠层光照强度的测定。花生田中光照强度传感器探头置于花生冠层上方玉米田光照强度传感器探头置于玉米行间，高度与最高穗位平行。气象数据连续记录30d，选取每日12时的数据，计算其平均值。

1.2.3 土壤酶活性测定 在玉米的灌浆期从试验田中采集不同种植模式下的土壤样品，在玉米、花生单作田和间作田每种模式取5点，采集10～15cm土层的等量土壤混合，封口袋保存。间作田采集土壤为花生种植条带和玉米种植条带之间的土壤。采集的土壤样品在室温无菌风干24h后，采用苏州科铭生物技术有限公司试剂，并按照其说明方法对过氧化氢酶、蔗糖酶和土壤酸性磷酸酶进行测定。

过氧化氢酶单位定义：每天每g风干土样催化 1μmol H2O2降解。

蔗糖酶单位定义：每天每g土样中产生1mg还原糖定义为一个蔗糖酶活力单位。

土壤酸性磷酸酶单位定义：37℃中每天每g土壤释放 1nmol 酚为1个酶活单位。

2 结果与分析

2.1 玉米//花生间作对玉米病害的影响

表1可见，玉米大斑病和锈病病害主要发生于灌浆期和成熟期，间作田的发病率和病情指数均低于单作田，其中大斑病间作田的病情指数分别降低了17.24%和25.00%，锈病间作田的病情指数比单作田分别降低36.52%和31.50%。

因2015-2016年间玉米生长中后期锈病较重，尤其2015年锈病发病尤为严重，玉米成熟期锈病成为主要病害，一定程度上影响了其他病害的发生，或因前期存在的症状被锈孢子掩盖而无法识别，所以小斑病、褐斑病和弯孢霉叶斑病主要调查时期在大喇叭口期和灌浆期。其中小斑病病情指数分别降低了20.00%和11.11%，褐斑病为15.38%和26.31%，弯孢霉叶斑病为22.43%和34.84% ，说明间作田对大喇叭口期和灌浆期主要病害都有一定的抑制作用，对弯孢霉叶斑病抑制效果较为显著 。

表1 2015-2016年玉米//花生间作对玉米不同时期主要病害发生情况的影响Table 1 The effects of the maize//peanut intercropping system on the major disease occurrence of maize among different periods in fields during 2015-2016

注： “/” 表示此病害症状无表现。茎腐病调查未分级。
Note:"/" stands for no symptoms of the disease.There is no disease rating in the corn stalk rot investigation.

玉米茎腐病是发生于玉米茎基部的主要土传病害，多发生于乳熟后期，成熟期症状明显。调查结果显示，间作田对玉米茎腐病发病的影响最为显著，单作田的发病率高达87.00%，而间作田的发病率为50.00%，控制效果为42.53%。综上所述，玉米//花生间作模式对不同时期的玉米病害发生都有一定的降低作用，对玉米锈病和茎腐病的控制效果较为显著，均达到30%以上。

2.2 玉米//花生间作对花生病害的影响

由表2可见，间作模式对花生叶部病害具有一定的抑制作用，但抑制效果不如玉米病害显著。间作田对网斑病影响最大，间作田花生网斑病发病率较单作田降低了10.99%。

2.3 不同种植模式间的气象因子差异

玉米和花生不同种植模式下气象因子的差异从表3可见，玉米间作田和单作田之间差异较大的气象因子主要为光照度、环境湿度和土壤湿度，玉米间作田光照度平均提高了5784.67lx，环境和土壤相对湿度分别平均降低了9.15%和8.23%；花生间作田和单作田之间差异较大的气象因子主要为光照度，间作田的光照度低于单作田。从气象因子数据看来，玉米//花生间作模式下，玉米为优势作物，能更好地利用间作带来的多层次“空间差”。

表2 2015-2016年玉米//花生间作对不同时期花生主要叶部病害发生情况的影响Table 2 The effects of the maize//peanut intercropping system on the major disease occurrence of peanut among different periods in fields during 2015-2016

注： “/”表示此病害症状无表现。黄花叶病调查未分级。
Note:"/" stands for no symptoms of the disease.There is no disease rating in the peanut yellow mosaic.

表3 玉米和花生不同种植模式间的气象因子差异Table 3 The differences of meteorological factors under different maize and peanut cropping patterns

2.4 土壤酶活性测定

碱性磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶这三种土壤酶的高低均与土壤生物活性的高低成正相关，而土壤的生物活性又与作物的抗逆性和抗病害能力有着密切联系。由表4可知，不同种植模式下的土壤酶活性中，玉米//花生间作的碱性磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶的活性均高于玉米单作和花生单作，分别比土壤酶活性较高的玉米单作提高了25.93%、9.44%和47.07% ，说明间作模式有利于土壤酶活性的增强。

表4 不同种植模式的土壤酶活性Table 4 The soil enzyme activity under different cropping patterns

注：表中同一列所示字母表示在 0.05 水平差异显著 (DMRT 法)。
Note:The letter showed in the same column means significant differences at 0.05 (DMRT method).

3 结论与讨论

大量研究表明，生物多样性的合理布局在遗传上增加了种植在同一地块中农作物的异质性，特别是抗病异质性，对于流行病害的发生起到了很好的控制作用[12]。我们的病害调查结果同样显示，玉米//花生间作的种植模式同样具有抑制田间病害发生的效果，主要因为玉米和花生是两个不同种类的作物，遗传背景相差甚远，它们之间没有共同的病原，可以对彼此的病原起到稀释作用[13]。而且玉米和花生的高度差异产生了层次性的“空间差”，也可以对病原的传播起到阻隔作用。该空间格局的变化不仅提高了作物对光照和温度的利用效率，还能明显降低田间湿度，从而达到控制病害发生和传播的效果。

间作种植能增加田间通风透光、降低作物叶片表面湿度、稀释病原菌等[14]，上述现象对间作中的优势作物玉米的作用尤为明显。间作不仅改变了单作玉米田中郁闭的环境，增强了田间的通透性，降低了环境的湿度，而且还打破了玉米叶片采光的局限性，充分发挥了边行效应。而单作玉米对阳光的利用局限于上部的平面采光，下部处于弱光条件，不利于采光，本研究中的田间气象因子测定也证实了这一结论。作物光合作用的提高，有利于养分的运输和积累，提升了作物的抗逆、抗病能力。

某些土壤酶活性显著增加，意味着土壤生物活性的提高，能增强植物的抗性[15]，其活性与土壤中的腐殖质、水溶性有机质以及微生物的数量及其活动呈正相关[16]。目前有关根际土壤酶活性与作物抗病性的报道还较少，有关玉米//花生间作的报道中也多侧重于与营养相关的土壤酶的探讨。在本文的研究中，土壤酶活性的测定结果，也是与病害的调查结果呈负相关的。玉米//花生间作模式下三种土壤酶活性的升高，也代表着植物抗病性的增强。由此分析玉米//花生间作模式不仅可以通过改变田间小气候，而且还可以通过改变作物根际土壤活性，来实现对病害发生的预防和控制。因此，在实际生产中，玉米//花生间作不但可以作为一种经济高效的种植模式来实现粮油的均衡增产，还可以作为一种切实可行的农药减施措施。

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Effects and Analyses of Intercropping Pattern for Maize and Peanut on Crops Disease Occurrence

JIA Xi1,WANG Lu1,LIU Zhen-lin1,LI Chang-song1,YIN Fu-wei2,WANG Ying-ying1,WAN Shu-bo1*

(1.ShandongAcademyofAgriculturalSciences/ShandongKeyLab.ofCropGeneticImprovement,EcologyandPhysiology,Jinan250100,China; 2.Tai'anAgr.TechnologyExtensionStation,Tai'an271000,China)

In order to reveal the effects of the intercropping system on the diseases of peanut and maize,we have measured and analyzed the meteorological factors and soil enzyme with the disease investigation of single maize,single peanut and intercropping system during 2015～2016.The results showed that intercropping system could decrease the disease incidence and disease severity index of maize and peanut.Especially for maize,the disease incidence of the corn stalk rot could be reduced by 42.53%.In the experiment of the meteorological factors and soil enzyme,the light illuminance in maize field had been raised 5784.67lx in the intercropping system.The relative humidity of environment and soil had been respectively reduced by 9.15% and 8.23%.But the light illuminance of maize field in the intercropping system had been reduced 16053.77lx.In addition,the relative humidity of environment and soil in peanut field had little difference between single peanut and intercropping system.And the enzyme activities in the rhizosphere soil which exist positive correlation with the disease resistance of crops,such as alkaline phosphatase,sucrase and catalase,had been increased.

intercropping; disease; meteorological factors; soil enzyme

10.14001/j.issn.1002-4093.2016.04.010

2016-12-06

山东省重点研发计划项目(2015GNC111023)；山东省2013年度农业重大应用技术创新课题“玉米//花生间作均衡增产增效技术体系研究”；山东省2015年度农业重大应用技术创新课题“粮-经-饲高效生态种养模式研究建立与示范”；山东省2015年度农业重大应用技术创新项目“山东省玉米病虫害绿色防控技术研究与应用”

贾曦(1974-)，男，山东鄄城人，山东省农业科学院研究员，硕士，主要从事植物病理研究。E-mail:jiaxi1022@sina.com

*通讯作者： 万书波(1962-)，男，研究员，博士生导师，主要从事花生栽培生理研究。E-mail:wansb@saas.ac.cn

S344.2；S314

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