陳毓瑾,李節(jié)法,曹坳程2,郭美霞2,秦澤冠,王世平,許文平,張才喜
(1.上海交通大學(xué) 農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院,上海 200240;2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 植物保護(hù)研究所,北京 100193)
水蜜桃是上海地區(qū)的特色農(nóng)作物,在當(dāng)?shù)赜兄?0多年的種植歷史,因其形美色艷、味美多汁、營(yíng)養(yǎng)豐富而久負(fù)盛名[1]。而隨著上海郊區(qū)城市化發(fā)展和老桃園經(jīng)營(yíng)的延續(xù),勞動(dòng)力成本不斷增高,老舊桃園內(nèi)土壤和立地環(huán)境逐漸惡化,果樹連作障礙問題爆發(fā)且日趨嚴(yán)重,造成了老桃園果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)的下降[2],水蜜桃產(chǎn)業(yè)的利潤(rùn)空間受到嚴(yán)重?cái)D壓,上海地區(qū)水蜜桃產(chǎn)業(yè)面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。果樹連作障礙是指果園刨除老樹后,重茬栽植新樹時(shí)出現(xiàn)的樹根系發(fā)育不良、病蟲害嚴(yán)重,幼樹成活率低,植株矮小,甚至整株死亡的現(xiàn)象,極大威脅著桃樹的發(fā)展[3]。長(zhǎng)期以來,國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者對(duì)果樹連作障礙的形成機(jī)理及應(yīng)對(duì)方案進(jìn)行了大量研究并取得一定進(jìn)展[4-8],其中,美、日等國(guó)的研究人員采用吸附材料、化學(xué)消毒和土壤改良劑相結(jié)合的方法,在桃、蘋果和梨樹的舊園更新改造中取得了顯著成效[9-11],而國(guó)內(nèi)針對(duì)以此類成果應(yīng)用到舊園改造中的研究報(bào)道卻很少。
為了解決老桃園連作障礙的問題,筆者結(jié)合上海水蜜桃生產(chǎn)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),對(duì)上海市浦東新區(qū)的老桃園進(jìn)行了改造試驗(yàn),形成了一整套較為完善的桃園改造方案,即新型DFC2技術(shù)。該技術(shù)是指土壤管理、特殊吸附材料、有機(jī)肥料,微生物肥料和土壤消毒方法的綜合技術(shù)的簡(jiǎn)稱。其中的“D”即Deep clean (深度清潔),深耕,清除根系殘留物以及為抑制營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)而采用的PP333(多效唑)等物質(zhì)的殘留物;“F”即Fumigation(消毒)+ Fertilization(菌肥),消滅或減少線蟲、毒素和菌群的種類與含量;分析土壤所缺營(yíng)養(yǎng)元素,補(bǔ)充微肥;“C”即Charcol (吸收和抗菌材料),采用不同的吸收和抗菌材料抑制有毒物質(zhì)對(duì)新植桃樹苗的毒害作用。以此技術(shù)進(jìn)行的初步研究與實(shí)踐取得了良好效果,與深耕換土及水洗等方法[12-13]相比,該技術(shù)具有勞動(dòng)力成本低、環(huán)境污染小、土地利用率高的特點(diǎn),對(duì)上海乃至全國(guó)的老桃園改造具有一定的指導(dǎo)作用。
本試驗(yàn)于2014年冬季在上海浦東新區(qū)鹿其果蔬種植專業(yè)合作社進(jìn)行,選取15年生老桃園開展清園改造工作,供試的桃樹品種分別為‘紅清水’‘湖景蜜露’和‘新鳳蜜露’。2013年初拔除試驗(yàn)園的老桃樹,深翻后種植一季西瓜。2013年冬(12月)再次翻土、深耕,同時(shí)將老桃樹殘留根系全部拔出,以減少其對(duì)新植桃樹的影響,2014年3月1日晴天運(yùn)用DCF2技術(shù)對(duì)老桃園實(shí)施改造,以探究不同的土壤處理對(duì)園內(nèi)供試植株的生長(zhǎng)狀況和果實(shí)品質(zhì)的影響。試驗(yàn)中采用了PE和TIF兩種塑料膜對(duì)桃園土壤進(jìn)行覆蓋消毒處理,在以化學(xué)消毒劑處理土壤30 d后揭開塑料膜進(jìn)行觀察,并比較不同覆膜材料下滅菌效果的差異。其中,土壤化學(xué)消毒劑采用溴甲烷和硫酰氟,炭材料采用果粉炭、果殼炭、煤質(zhì)炭這3種,有機(jī)肥采用菜籽餅,微生物菌肥采用木霉菌肥料,對(duì)消毒土壤覆蓋PE和TIF塑料膜以增強(qiáng)滅菌效果。土壤化學(xué)消毒與中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所合作開展,具體使用方法見有關(guān)溴甲烷和硫酰氟使用規(guī)范[14-15],據(jù)有關(guān)國(guó)際公約,溴甲烷土壤熏蒸使用時(shí)間截止至2018年12月31日,故在今后生產(chǎn)實(shí)踐中消毒土壤以解除老桃園連作障礙等問題時(shí)可選擇硫酰氟等化學(xué)消毒劑作為替代方案。土壤處理方案設(shè)有以下13個(gè)組合:(1)硫酰氟;(2)硫酰氟+果粉炭;(3)硫酰氟+果殼炭;(4)硫酰氟+煤質(zhì)炭;(5)溴甲烷+果粉炭+菜餅+木霉菌;(6)溴甲烷+果殼炭+菜餅+木霉菌;(7)溴甲烷+煤質(zhì)炭+菜餅+木霉菌;(8)溴甲烷+菜餅+木霉菌;(9)果粉炭;(10)果殼炭;(11)煤質(zhì)炭;(12)對(duì)照,即未進(jìn)行過任何化學(xué)土壤消毒劑、肥料、木霉菌、菜籽餅等處理的區(qū)域;(13)新建桃園,即在從未種植過桃樹的地塊首次種植桃樹的健康桃園,試驗(yàn)區(qū)的布局為行距2 m、株距2 m,每行種桃樹60株,且實(shí)施同一種土壤處理方案。采用全園調(diào)查法調(diào)查試驗(yàn)園苗木定植后的成活率,其余項(xiàng)目的調(diào)查對(duì)象為各處理下定點(diǎn)選取的4株長(zhǎng)勢(shì)良好的健康植株,每株桃樹設(shè)1個(gè)試驗(yàn)重復(fù)。
1.2.1 植株?duì)I養(yǎng)生長(zhǎng)狀況的調(diào)查
在桃樹苗木定植后的第2年和第3年的秋冬季節(jié)對(duì)供試桃樹品種的植株生長(zhǎng)狀況進(jìn)行調(diào)查,用卷尺、游標(biāo)卡尺測(cè)量株高和基部粗度。
1.2.2 桃苗成活率和葉片缺素癥狀的調(diào)查
桃樹于當(dāng)年春季定植后,在夏季8月和冬季12月進(jìn)行2次植株死亡率的全園調(diào)查,同時(shí)對(duì)園內(nèi)‘紅清水’‘湖景蜜露’和‘新鳳蜜露’3個(gè)供試桃樹品種的缺素癥狀進(jìn)行調(diào)查并記錄。
1.2.3 土壤中病菌和線蟲的調(diào)查
選擇桃園土壤消毒前和消毒處理30 d揭膜后這兩個(gè)時(shí)期對(duì)距樹干基部15 cm、深為10~30 cm范圍內(nèi)的土壤進(jìn)行多點(diǎn)隨機(jī)取樣,采用稀釋平板法將土層深度分別為0~10、10~20、20~40 cm的不同土壤樣品中的疫霉菌、鐮刀菌進(jìn)行分離,計(jì)數(shù),每個(gè)稀釋度重復(fù)3次;不同深度土層各選取100 g 新鮮土樣,利用改良的淺盤法分離提取線蟲,并用顯微鏡觀察蟲的總數(shù)[16]。
1.2.4 物候期的記錄及果實(shí)品質(zhì)等指標(biāo)的測(cè)定
根據(jù)桃樹植株物候調(diào)查的標(biāo)準(zhǔn),從春季萌芽開始詳細(xì)記錄各土壤處理下‘紅清水’‘湖景蜜露’和‘新鳳蜜露’3個(gè)供試品種桃樹的周年物候期。在桃樹果實(shí)成熟期,在每個(gè)處理桃樹植株上選取20個(gè)不同部位中心枝上的健康果實(shí),稱量單果重后置于-20 ℃冰箱中保存,用于后續(xù)可溶性固形物含量的測(cè)定[17]。
所有數(shù)據(jù)皆取3次重復(fù)試驗(yàn)的均值,采用Microsoft Excel 2010和SPSS 21.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和LSD(P<0.05)方差分析。
在桃樹苗木定植后第2和第3年的秋冬季節(jié),調(diào)查桃園內(nèi)不同土壤處理下‘湖景蜜露’和‘新鳳蜜露’桃樹的生長(zhǎng)狀況,結(jié)果分別如圖1~4所示?!t清水’桃樹在試驗(yàn)期間因管理不當(dāng)而出現(xiàn)了死樹現(xiàn)象,故其數(shù)據(jù)未計(jì)入。
圖1 TIF膜覆蓋處理對(duì)‘湖景蜜露’桃樹1年生芽苗苗木大小的影響Fig.1 Effects of covering TIF plastic film treatments on tree size of ‘Hujingmilu’ peach seedlings(one-year bud seedlings)
圖2 PE膜覆蓋處理對(duì)‘湖景蜜露’桃樹1年生芽苗苗木大小的影響Fig.2 Effects of covering PE plastic film treatments on tree size of ‘Hujingmilu’ peach seedlings(one-year bud seedlings)
圖3 TIF膜覆蓋處理對(duì)‘新鳳蜜露’桃樹1年生芽苗苗木大小的影響Fig.3 Effects of covering TIF plastic film treatments on tree size of ‘Xinfengmilu’ peach seedlings(one-year bud seedlings)
主干基部粗度和株高兩個(gè)指標(biāo)能反映土壤改良后桃樹的生長(zhǎng)勢(shì)。從圖1~4中可以看出,在覆膜處理下,與對(duì)照相比,無論單一或組合使用溴甲烷與菜餅、炭和木霉菌等材料的各處理均能促進(jìn)苗木的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)。在TIF膜覆蓋處理下,單一使用果粉、果殼炭對(duì)新植的‘湖景蜜露’桃樹苗木的效果較好,而使用硫酰氟、果殼炭及硫酰氟、煤質(zhì)炭的組合處理對(duì)苗木的生長(zhǎng)卻起到了抑制作用;在對(duì)‘新鳳蜜露’桃樹苗木的調(diào)查中發(fā)現(xiàn),以溴甲烷+菜餅+果粉炭+木霉菌混合處理后的桃樹苗木生長(zhǎng)最好,就其主干基部粗度而言,各土壤處理較對(duì)照均表現(xiàn)出了促進(jìn)作用。在PE膜覆蓋處理下,與對(duì)照組相比,各土壤處理均表現(xiàn)出良好的效果,其中,以溴甲烷+菜餅+炭材料+木霉菌的幾個(gè)組合處理對(duì)桃樹的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)效果均好于其他土壤處理??偟膩砜?,就苗木栽植成活率和植株長(zhǎng)勢(shì)而言,TIF膜的處理效果比PE膜處理的效果更好一些。
圖4 PE膜覆蓋處理對(duì)‘新鳳蜜露’桃樹1年生芽苗苗木大小的影響Fig.4 Effects of covering PE plastic film treatments on tree size of ‘Xinfengmilu’ peach seedlings(one-year bud seedlings)
在清除老桃園內(nèi)的雜草、土壤消毒和施用炭材料之后,對(duì)桃樹苗木進(jìn)行肥水管理,具體方法參照浦東水蜜桃栽培技術(shù)規(guī)范DB31/T347-2005。2014年7月3日對(duì)桃樹苗木的成活率和生長(zhǎng)狀況進(jìn)行了調(diào)查,結(jié)果見表1。
表1 不同土壤處理對(duì)不同品種桃樹苗木栽植成活率的影響?Table 1 Effect of different soil treatments on survival rate of peach trees %
從2014年3月進(jìn)行DCF2技術(shù)改造至同年7月,經(jīng)過了3個(gè)月的生長(zhǎng),不同土壤處理方式下的桃樹苗木在成活率上表現(xiàn)出了明顯的差別。由表1可知,對(duì)照區(qū)域內(nèi)桃樹成活率僅為13.6%~18.3%,而化學(xué)消毒和綜合處理區(qū)的桃苗成活率都在80%以上,顯著高于對(duì)照區(qū)域的桃苗成活率。
不同土壤處理對(duì)桃樹葉片黃化癥狀發(fā)生率的影響情況如表2。由表2可知,采用化學(xué)消毒+炭顆粒+木霉菌綜合處理后的桃樹植株缺素癥狀的發(fā)生率極低,經(jīng)過化學(xué)消毒處理或者化學(xué)消毒+炭顆?;旌咸幚淼奶覙涿缒救彼乇壤矁H為1%~3%,說明其生長(zhǎng)狀況較好。而與對(duì)照地塊相比,經(jīng)化學(xué)消毒+炭顆粒+木霉菌綜合處理后的桃樹缺素癥狀比例降低了32.7%,呈極顯著差異。觀察根域限制處理的桃樹生長(zhǎng)狀況后發(fā)現(xiàn),盡管第1年苗木的成活率可以到達(dá)60%~80%,但在隨后的一年中植株缺素癥狀的發(fā)生率卻達(dá)到了30.2%~50.4%,且第2年植株的成活率在20%以下,故采用根域限制+部分原土回填方式處理的桃樹,雖然能在短期內(nèi)保持良好生長(zhǎng)狀態(tài),但最終也會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的缺素黃化癥狀,進(jìn)而影響到桃樹的正常生產(chǎn)。
分別在土壤消毒處理前和處理30 d后揭膜的兩個(gè)時(shí)期對(duì)桃園內(nèi)土壤進(jìn)行采樣,運(yùn)用稀釋平板法和改良淺盤法將深度分別為0~10、10~20、20~40 cm的土層土壤樣品中的疫霉菌、鐮刀菌和線蟲進(jìn)行分離計(jì)數(shù),統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖5所示。由圖5可知,消毒處理對(duì)土壤中疫霉菌的殺滅效果,以同種覆膜材料覆蓋且土壤深度為0~20 cm時(shí),硫酰氟效果較溴甲烷更好,而在以硫酰氟處理的20~40 cm深的土壤中疫霉菌的數(shù)量更多。針對(duì)疫霉菌滅殺效果而言,以PE膜覆蓋后使用同種化學(xué)消毒劑的效果要優(yōu)于覆蓋TIF膜。就消毒處理對(duì)不同深度土壤中鐮刀菌的滅殺效果來看,在同種覆膜材料下且不論土壤深度如何,溴甲烷的滅菌效果都比硫酰氟更強(qiáng)。在對(duì)土壤使用同種化學(xué)消毒劑的條件下,以PE和TIF兩種覆膜材料覆蓋的不同深度土壤下其滅殺效果各有優(yōu)劣。比較不同處理的線蟲滅殺率后可以發(fā)現(xiàn),消毒劑的殺滅效果隨著土壤深度的增加而降低,且同種覆膜材料下不論土壤多深,溴甲烷的滅殺能力都比硫酰氟更強(qiáng)。若考慮到殺滅土壤中的線蟲,在使用同種化學(xué)消毒劑的條件下,優(yōu)先選擇TIF薄膜對(duì)土壤進(jìn)行覆蓋消毒處理。
表2 不同土壤處理對(duì)桃樹葉片黃化癥狀發(fā)生率的影響Table 2 Effects of different soil treatments on the symptoms of peach leaves yellows %
圖5 兩種覆膜材料和不同消毒處理對(duì)桃園內(nèi)不同深度土壤疫霉菌、鐮刀菌及土壤線蟲數(shù)量的影響Fig.5 Effects of covering two kinds of plastic films and various disinfection treatments on density of phytophthora,fusarium and nematode in different depth of soil
2.4.1 物候期
2016年觀測(cè)到的供試桃樹品種的物候期見表3。由表3可知,‘紅清水’的初花期比‘新鳳蜜露’和‘湖景蜜露’要提早2 d左右,其成熟期要早4~5 d。調(diào)查中發(fā)現(xiàn),雖然處理不同,但相同桃樹品種其物候期無明顯差別。
表3 供試桃樹品種的物候期(2016年)Table 3 The trial peach phenology (2016)
2.4.2 坐果率及果實(shí)品質(zhì)
由于對(duì)照區(qū)、PE膜處理區(qū)的桃樹苗木在2015年相繼死亡,僅有TIF膜處理區(qū)的苗木生長(zhǎng)正常,因此僅對(duì)TIF膜處理區(qū)桃樹的坐果率和果實(shí)品質(zhì)進(jìn)行了調(diào)查,結(jié)果見表4~6。表4~6中的果粉炭、果殼炭和煤質(zhì)炭均表示單一的炭材料處理。
表4 不同土壤處理方式對(duì)TIF膜覆蓋區(qū)供試桃樹品種坐果率的影響?Table 4 Effect of different soil treatments on fruit setting rate of peach trees: TIF membrane %
表5 不同土壤處理方式對(duì)TIF膜覆蓋區(qū)供試桃樹品種單果質(zhì)量的影響Table 5 Effect of different soil treatments on single fruit weight of peach: TIF membrane g
由表4可知,試驗(yàn)的3個(gè)桃樹品種其坐果率總體偏低,這與2016年上海市桃樹開花期間低溫陰雨的天氣密切相關(guān),當(dāng)年上海市水蜜桃的整體產(chǎn)量只有正常年份的20%~30%。試驗(yàn)區(qū)3個(gè)桃樹品種的坐果率均在5%以下,有的植株甚至只有2~3個(gè)果實(shí)。在供試的3個(gè)桃樹品種中,‘紅清水’的總體坐果率最高。同一桃樹品種在溴甲烷、菜餅、炭材料和木霉菌等混合處理下其坐果率均明顯高于單一材料處理的植株坐果率。在所有的土壤處理中,采用溴甲烷、菜餅、果粉炭和木霉菌等材料混合處理土壤后供試的3個(gè)桃樹品種均表現(xiàn)出最高的坐果率,且非常接近新建桃園同品種的坐果率。
表6 不同土壤處理方式對(duì)TIF膜覆蓋區(qū)供試桃樹品種果實(shí)可溶性固形物的影響Table 6 Effect of different soil treatments on total soluble solids of peach (Brix): TIF membrane %
由表5可知,供試3個(gè)桃樹品種在不同土壤處理下其單果質(zhì)量均值之間存在顯著性差異,且平均單果質(zhì)量均在180 g以上。在所有的土壤處理中,采用溴甲烷、菜餅、果粉炭和木霉菌等材料混合處理土壤后供試的3個(gè)桃樹品種均表現(xiàn)出相對(duì)較高的平均單果質(zhì)量,其中‘新鳳蜜露’和‘湖景蜜露’這2個(gè)桃樹品種較新建桃園同品種桃樹的單果質(zhì)量均值更大。針對(duì)‘湖景蜜露’桃樹品種而言,與其他處理的相比,采用硫酰氟+煤質(zhì)炭+木霉菌混合處理土壤后其平均單果質(zhì)量最高,這一試驗(yàn)結(jié)果表明,新型DCF2技術(shù)對(duì)老桃園中桃樹果實(shí)的膨大有促進(jìn)作用。
表6為供試桃樹品種果實(shí)可溶性固形物的測(cè)定結(jié)果。表6表明,同一桃樹品種在溴甲烷、炭材料、木霉菌等材料混合處理下其果實(shí)可溶性固形物含量較單一炭材料處理的均更高。其中,以溴甲烷+菜餅+果粉炭+木霉菌組合處理區(qū)的桃樹其果實(shí)可溶性固形物含量最高,且非常接近新建桃園同品種果實(shí)的含量值。
綜合表4~6的數(shù)據(jù)分析可知,在炭材料中小顆粒的果粉炭是一種較好的桃園改造復(fù)配材料。
目前,國(guó)外的專家學(xué)者針對(duì)老桃園、梨園等老果園的更新改造開展了大量的研究工作,而國(guó)內(nèi)對(duì)此領(lǐng)域的研究較少。本試驗(yàn)結(jié)果表明,從植株生長(zhǎng)狀況來看,桃園改造方案中的溴甲烷與菜餅、炭材料和木霉菌組合處理能夠極大地提高苗木成活率,增強(qiáng)桃苗在田間的生長(zhǎng)勢(shì)[18-21]。其樹體長(zhǎng)勢(shì)、分枝能力比單獨(dú)應(yīng)用硫酰氟、果粉炭、果殼炭、煤質(zhì)炭或溴甲烷與木霉菌等處理的效果更好。試驗(yàn)中采用PE和TIF兩種塑料膜覆蓋在化學(xué)消毒過的土壤表面,并在消毒劑處理結(jié)束30 d后揭開塑料膜,觀察其對(duì)應(yīng)處理的苗木后發(fā)現(xiàn),無論從栽植成活率還是植株經(jīng)年長(zhǎng)勢(shì),TIF膜覆蓋處理的植株均表現(xiàn)較好??傮w而言,混合處理區(qū)的桃樹成枝力較單一材料處理區(qū)的的桃樹要強(qiáng),其長(zhǎng)勢(shì)更旺。就果實(shí)品質(zhì)而言,比較DCF2技術(shù)改造后的老桃園和新植桃園的相關(guān)數(shù)據(jù)可知,兩者在開花結(jié)果、果實(shí)品質(zhì)等方面基本一致,表明該技術(shù)對(duì)舊園的更新改造起到了重要作用。而在2016年,經(jīng)改造后老桃園與新植桃園都出現(xiàn)了總體坐果率極低的現(xiàn)象,這是由于當(dāng)年春季桃樹開花期間出現(xiàn)的低溫陰雨天氣影響了桃樹的坐果和發(fā)育,導(dǎo)致整個(gè)上海市栽培區(qū)的桃樹均嚴(yán)重減產(chǎn)。由表4~6可知,在實(shí)施溴甲烷+菜餅+果粉炭+木霉菌混合處理后的桃樹,其坐果率高,單果質(zhì)量也最大,果實(shí)中的可溶性固形物含量也最高;替代溴甲烷而使用硫酰氟+果粉炭+木霉菌的混合處理也能達(dá)到較好效果;采用果粉炭組合處理的桃樹的果實(shí)品質(zhì)較果殼炭、煤質(zhì)炭組合處理的更好。這一試驗(yàn)結(jié)果表明,在桃樹生產(chǎn)中小顆粒的果粉炭是一種相對(duì)較好的復(fù)配材料,值得推廣應(yīng)用??傮w而言,與單種材料處理區(qū)的桃樹相比,混合處理區(qū)的桃樹其果實(shí)較大,品質(zhì)更佳。結(jié)合經(jīng)濟(jì)效益來說,采用DCF2技術(shù)改造后老桃園所需的新型材料(吸附材料、菌肥、消毒材料)成本控制在69 000元/hm2,相較于熏蒸、換土等傳統(tǒng)土壤處理方法[22-23],DCF2技術(shù)具有低成本、污染小、土地利用效率高的特點(diǎn)。
綜上所述,在桃園更新改造中采用混合處理的桃樹較單種材料處理土壤后的桃樹其生長(zhǎng)效果更好,以TIF膜覆蓋土壤的消毒效果較PE膜更佳,在多種炭材料中,顆粒較小的果粉炭吸附效果優(yōu)于較大顆粒的其他炭材料,同時(shí)木霉菌的使用能加快土壤根際微生物的活動(dòng),對(duì)植株的生長(zhǎng)具有促進(jìn)作用。本研究結(jié)果對(duì)上海乃至全國(guó)的老桃園改造均有一定的參考價(jià)值和指導(dǎo)作用,對(duì)于老桃園壽命的延續(xù)和桃產(chǎn)業(yè)的振興意義重大。
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