不同土壤處理方式對(duì)連作黃瓜生長(zhǎng)的影響

聶園軍 ，楊三維 ，趙 佳 ，肖 蓉 ，王 媛 ，薄曉峰

（1.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與經(jīng)濟(jì)研究所，山西太原030006；2.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究中心，山西太原030031；3.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所，山西太谷030800）

自20世紀(jì)80年代以來，我國(guó)的蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，已經(jīng)成為僅次于糧食作物的第二大農(nóng)作物。黃瓜作為設(shè)施蔬菜的重要組成部分之一，由于其經(jīng)濟(jì)效益高，越來越受到人們的重視。但連作障礙的發(fā)生已經(jīng)嚴(yán)重影響到以設(shè)施黃瓜為代表的設(shè)施農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[1-5]。吳鳳芝等[6]將連作障礙發(fā)生的原因歸納為生物因素和非生物因素2種，其中，生物因素包括土壤微生物、病蟲害、殘茬及根分泌物等；非生物因素包括營(yíng)養(yǎng)不均衡、理化性狀惡化等。目前，生產(chǎn)上針對(duì)設(shè)施蔬菜連作障害的解決辦法大多以單個(gè)調(diào)控措施為主，例如輪作、土壤消毒、高溫悶棚、增施有機(jī)肥等，由于缺乏配套的集成技術(shù)，很難達(dá)到理想的調(diào)控效果。單個(gè)連作障礙調(diào)控措施由于處理方法不當(dāng)或者地域條件不適合，往往也面臨著一些局限性，在溫室集約化種植黃瓜的情況下，輪作會(huì)影響農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收益；用化學(xué)藥劑進(jìn)行土壤消毒對(duì)土壤、人畜和果實(shí)都有害，造成的不良后果更加嚴(yán)重[7-9]。

生物有機(jī)肥是指將特定功能微生物與畜禽糞便、農(nóng)作物秸稈等結(jié)合起來，經(jīng)無害化處理、腐熟后制成兼具微生物肥料和有機(jī)肥效應(yīng)的肥料，增施生物有機(jī)肥對(duì)解決幾乎所有蔬菜作物的連作障礙均有效果[10-12]。埋施生秸稈，在夏季休閑期結(jié)合溫室土壤消毒大量利用含氮量低而含碳量高的秸稈來吸收土壤中游離態(tài)的氮，這一措施可同時(shí)起到除鹽、培肥和滅菌的作用[13]。添加微生物菌劑植物根圍促生菌可以各種間接或直接的方式抑制植物病原菌繁殖并促進(jìn)植物生長(zhǎng)，通過接種有益微生物來分解連作土壤中存在的有害物質(zhì)，或通過與特定的病原菌競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)和空間來減少病原菌的數(shù)量和對(duì)根系的感染，從而減少根部病害發(fā)生，其中包括接種一些有益的菌根菌或其他有益菌群以便在根際形成生物屏障；接種致病菌弱毒菌株以促進(jìn)幼苗產(chǎn)生免疫機(jī)能，也可用于解決蔬菜作物連作障礙問題；使用含有有益微生物種群的生物有機(jī)肥抑制土壤致病菌的發(fā)展是生物防治的途徑之一[14-18]。因此，針對(duì)特定的栽培條件，研究成套的克服連作障礙的方法及提出可行性的防治措施是設(shè)施栽培生產(chǎn)中亟待解決的重要問題，對(duì)設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

本試驗(yàn)以重茬種植的黃瓜為研究對(duì)象，設(shè)置3種不同的土壤處理方式，研究不同土壤處理方式對(duì)設(shè)施黃瓜生長(zhǎng)期根結(jié)線蟲病和枯萎病的防治效果以及對(duì)設(shè)施黃瓜生長(zhǎng)量、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，對(duì)比不同土壤處理方式的差異，旨在明確微生物+太陽能土壤處理對(duì)設(shè)施黃瓜生長(zhǎng)的影響，為克服設(shè)施黃瓜連作障礙提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

不同土壤處理試驗(yàn)于2016—2017年在山西省曲沃縣史村鎮(zhèn)南韓村日光溫室內(nèi)進(jìn)行，溫室重茬種植黃瓜13 a。土壤類型為碳酸鹽褐土，0～20 cm土壤的全氮含量為0.145%，有機(jī)質(zhì)為16.7 g/kg，pH值為7.98。

1.2 試驗(yàn)材料

供試黃瓜品種為新科801（以白籽南瓜采用插接法嫁接），由天津科潤(rùn)農(nóng)業(yè)股份有限公司黃瓜研究所培育，山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與經(jīng)濟(jì)研究所提供。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

黃瓜于2015年9月30日定植，2016年5月3日拉秧。試驗(yàn)共設(shè)3個(gè)試驗(yàn)組，各試驗(yàn)組隨機(jī)排列，每組3個(gè)小區(qū)，共計(jì)9個(gè)小區(qū)。3個(gè)試驗(yàn)組分別對(duì)應(yīng)3種土壤處理方法，處理1.以添加生物有機(jī)肥為主，處理措施是以太陽能＋生物有機(jī)肥＋微生物菌肥為基礎(chǔ)的土壤處理，簡(jiǎn)稱為生物有機(jī)肥太陽能法（BF＋SD）；處理2.以添加農(nóng)家肥和化學(xué)藥劑為主，處理措施是以太陽能＋農(nóng)家肥＋化學(xué)藥劑＋市售菌肥為基礎(chǔ)的處理方法，簡(jiǎn)稱為化學(xué)藥劑太陽能法（CA＋SD）；處理3.對(duì)照組（CK）以太陽能＋農(nóng)家肥為基礎(chǔ)的處理方法，簡(jiǎn)稱為太陽能法（SD）。其中，生物有機(jī)肥太陽能法土壤處理過程經(jīng)過清園、整地、施生物有機(jī)肥、澆水、作畦、鋪膜、膜下灌水、常溫晾棚、高溫悶棚、降溫、補(bǔ)充微生物菌肥等步驟；化學(xué)藥劑太陽能法土壤處理過程經(jīng)過清園、整地、施農(nóng)家肥、澆化學(xué)藥劑、鋪膜、膜下灌水、高溫悶棚、降溫、補(bǔ)充市售菌肥等步驟；太陽能法土壤處理過程經(jīng)過清園、整地、施農(nóng)家肥、澆水、鋪膜、膜下灌水、高溫悶棚、降溫等步驟。

1.4 調(diào)查項(xiàng)目及方法

1.4.1 設(shè)施土壤中根結(jié)線蟲調(diào)查 土壤中根結(jié)線蟲量用單位體積或單位質(zhì)量的土壤中線蟲數(shù)來表示。受害程度用被害株率（%）和根結(jié)指數(shù)來表示。受害植株地上部有明顯的病害癥狀時(shí)，發(fā)病率即為受害株率。調(diào)查根結(jié)指數(shù)時(shí)對(duì)根結(jié)分級(jí)記載，具體標(biāo)準(zhǔn)如下：0級(jí)，無根結(jié)，根系健康；1級(jí)，僅有少量根結(jié)，根結(jié)占全根系的10%以下；3級(jí)，根結(jié)明顯，根結(jié)占全根系的11%～25%；5級(jí)，根結(jié)特別明顯，根結(jié)占全根系的26%～50%；7級(jí)，根結(jié)數(shù)量很多，根結(jié)占全根系的51%～75%，根結(jié)互相連接，主根和側(cè)根變粗并呈畸形；9級(jí)，根結(jié)數(shù)量特別多，根結(jié)占全根系的75%以上，根結(jié)之間相互連接，多數(shù)主根和側(cè)根變粗并呈畸形，甚至腐爛。

1.4.2 設(shè)施黃瓜枯萎病調(diào)查 在同一個(gè)棚中夏季采用3種方法處理土壤結(jié)束后，分別于黃瓜初瓜期（定植后50 d左右）和盛瓜期（定植后90 d左右）對(duì)黃瓜枯萎病的發(fā)病情況，統(tǒng)計(jì)枯萎病發(fā)病率。

1.4.3 設(shè)施黃瓜生長(zhǎng)調(diào)查 在黃瓜盛瓜期每個(gè)處理調(diào)查10株，調(diào)查指標(biāo)包括蔓長(zhǎng)、莖粗、葉面積指數(shù)、葉片數(shù)。測(cè)量主蔓第1真葉至主蔓先端的全長(zhǎng)即為蔓長(zhǎng)，用卷尺測(cè)量，單位為cm，精確到0.1 cm；測(cè)量主蔓中部最粗節(jié)間的橫徑即為莖粗，用游標(biāo)卡尺測(cè)定，單位為mm；葉面積指數(shù)：又叫葉面積系數(shù)，是指單位土地面積上植物葉片總面積占土地面積的倍數(shù)，用LI-3000便攜式葉面積儀進(jìn)行測(cè)量；調(diào)查盛瓜期黃瓜主蔓保留的葉片個(gè)數(shù)。

1.4.4 設(shè)施黃瓜產(chǎn)量和品質(zhì)調(diào)查 每次收獲時(shí)記錄小區(qū)所有產(chǎn)量，按小區(qū)面積推算每公頃產(chǎn)量；盛瓜期在每小區(qū)采集長(zhǎng)勢(shì)均勻的黃瓜樣品，帶回室內(nèi)分析測(cè)定果實(shí)中的Vc、可溶性糖和硝酸鹽含量（3次重復(fù)）。其中，維生素C采用2，6-二氯靛酚滴定法測(cè)定，可溶性糖采用蒽酮比色法測(cè)定，硝酸鹽采用紫外分光光度法測(cè)定。

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Microsoft Office Excel 2013作圖，SPSS19.0軟件統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同土壤處理方式對(duì)設(shè)施黃瓜根結(jié)線蟲病和枯萎病的防治效果

在田間試驗(yàn)中，黃瓜根系按照鑒定方法檢測(cè)根結(jié)發(fā)生情況，計(jì)算根結(jié)指數(shù)，確定防治效果。由表1可知，生物有機(jī)肥太陽能法和化學(xué)藥劑太陽能法在根結(jié)指數(shù)上沒有顯著性差異，分別為34.8和36.3，防治效果分別為46.05%和43.72%。考慮到微生物菌劑沒有化學(xué)殘留，所以在防治效果相當(dāng)?shù)那闆r下，推薦使用生物有機(jī)肥太陽能法。

表1 不同處理方式對(duì)設(shè)施黃瓜根結(jié)線蟲病和枯萎病的防治效果

通過對(duì)初瓜期（定植后50 d）和盛瓜期（定植后90 d）黃瓜枯萎病發(fā)病率進(jìn)行調(diào)查，生物有機(jī)肥太陽能法在2個(gè)時(shí)期防治黃瓜枯萎病效果最好，初瓜期沒有發(fā)病，盛瓜期發(fā)病率僅2%；化學(xué)藥劑太陽能法防治效果次之，初瓜期和盛瓜期發(fā)病率分別為4%和6%；太陽能法防治效果最差，初瓜期和盛瓜期發(fā)病率分別為7%和10%。

2.2 不同土壤處理方式對(duì)設(shè)施黃瓜生長(zhǎng)量的影響田間試驗(yàn)結(jié)果表明，生物有機(jī)肥太陽能法對(duì)黃

瓜的生長(zhǎng)具有促進(jìn)作用。從表2可以看出，在蔓長(zhǎng)方面，生物有機(jī)肥太陽能法和化學(xué)藥劑太陽能法處理蔓長(zhǎng)分別為126.6，123.2 cm，顯著高于太陽能法處理（108.7 cm）；在莖粗方面，3種處理方法沒有顯著差異；在葉面積指數(shù)方面，3種處理方法差異顯著，生物有機(jī)肥太陽能法處理效果最好，葉面積指數(shù)最大；在葉片個(gè)數(shù)方面，生物有機(jī)肥太陽能法和化學(xué)藥劑太陽能法處理葉片個(gè)數(shù)分別為19.3，18.9個(gè)，二者差異不顯著，但是二者均顯著高于太陽能法處理（17.2個(gè)）。

表2 3種處理方式對(duì)黃瓜生長(zhǎng)量的影響

2.3 不同土壤處理方式對(duì)設(shè)施黃瓜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

定植后42 d各處理均進(jìn)入采收期，從采收期至定植后110 d期間，各處理黃瓜產(chǎn)量相近（圖1），定植后110d至拉秧，生物有機(jī)肥太陽能法（BF＋SD）和化學(xué)藥劑太陽能法（CA＋SD）處理的黃瓜產(chǎn)量均高于太陽能法（SD）處理，此時(shí)期觀察不同試驗(yàn)處理的根系發(fā)現(xiàn)，BF＋SD和CA＋SD處理的黃瓜根系雖然被根結(jié)線蟲侵害，但其侵害的程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于SD處理，這可能是造成從該時(shí)期起SD處理產(chǎn)量較低的原因；直至拉秧，SD處理的黃瓜累計(jì)產(chǎn)量最低，為147 000 kg/hm2，BF＋SD和CA＋SD處理的黃瓜產(chǎn)量分別為186 499.5，177 000 kg/hm2，分別比SD處理提高了26.9%和20.4%。

不同處理對(duì)黃瓜品質(zhì)的影響如圖2，3，4所示。從圖2可以看出，BF＋SD和CA＋SD處理的黃瓜Vc含量均高于SD處理，其中，BF＋SD和CA＋SD處理黃瓜Vc含量分別為169，153 mg/kg，分別比SD處理的147 mg/kg提高了15.0%和4.1%。統(tǒng)計(jì)分析顯示，BF＋SD處理與SD處理間差異顯著（P＜0.05），CA＋SD處理與SD和BF＋SD處理間差異均未達(dá)到顯著水平（P＞0.05），說明BF＋SD處理顯著提高了盛瓜期黃瓜的Vc含量。

由圖3可知，BF＋SD和CA＋SD處理的黃瓜硝酸鹽含量均低于SD處理，其中，SD處理黃瓜中硝酸鹽含量為113.9 mg/kg，BF＋SD和CA＋SD處理分別為57.4，92.6 mg/kg，分別比SD處理降低了49.6%和18.7%。統(tǒng)計(jì)分析顯示，BF＋SD處理與SD處理間差異顯著（P＜0.05），CA＋SD處理與SD處理間差異未達(dá)到顯著水平（P＞0.05），說明BF＋SD處理顯著降低了盛瓜期硝酸鹽含量。

由圖4可知，BF＋SD，CA＋SD和SD處理黃瓜可溶性糖含量分別為3.93%，3.66%和3.68%。統(tǒng)計(jì)分析顯示，各處理間差異均未達(dá)到顯著水平。

3 結(jié)論與討論

化學(xué)藥劑太陽能法使用的威百畝，為熏蒸性殺線蟲劑，施入土壤后通過產(chǎn)生異硫氰酸甲酯而發(fā)揮毒殺作用，可防治多種線蟲，并兼有除草和殺菌效果。生物有機(jī)肥太陽能法使用的功能微生物發(fā)酵劑和復(fù)合微生物菌劑中含有芽孢桿菌、淡紫擬青霉、哈茨木霉菌和聚生木霉菌，能達(dá)到甚至略好于化學(xué)藥劑威百畝對(duì)線蟲的防治效果，可能是由于這4種菌協(xié)同作用，能與黃瓜植株形成互利共生的統(tǒng)一體?；瘜W(xué)藥劑太陽能法利用化學(xué)藥劑＋農(nóng)家肥＋高溫悶棚＋市售菌肥進(jìn)行土壤消毒，一是由于農(nóng)家肥未提前腐熟，二是由于沒有采取起壟作畦增加受熱面積，三是由于市售菌肥有益菌種類少含量低且不穩(wěn)定，所以土壤消毒結(jié)束后土壤中病原菌數(shù)量相對(duì)較多且容易引起反彈，造成黃瓜初瓜期和盛瓜期枯萎病的發(fā)病率高于生物有機(jī)肥太陽能法。單獨(dú)的太陽能法由于只采用未充分腐熟的農(nóng)家肥＋高溫進(jìn)行悶棚，土壤處理結(jié)束后也不補(bǔ)充菌肥，所以造成黃瓜初瓜期和盛瓜期的病原菌數(shù)量在3種方法中最多，進(jìn)而枯萎病的發(fā)病率也就最高。

由于3種土壤處理方式在定植前都施用了復(fù)合肥，定植后田間管理按照農(nóng)戶正常的管理方式進(jìn)行，都會(huì)涉及到追肥。生物有機(jī)肥太陽能法處理土壤結(jié)束后，秸稈和農(nóng)家肥經(jīng)過添加菌劑并充分腐熟，又在土壤里補(bǔ)充了微生物菌肥，對(duì)設(shè)施黃瓜生長(zhǎng)促進(jìn)作用明顯。原因可能有以下幾點(diǎn)：第一，秸稈還田調(diào)節(jié)了土壤的碳氮比，避免因氮素過多而造成土壤板結(jié)；第二，農(nóng)家肥經(jīng)過充分腐熟，無效養(yǎng)分變?yōu)橛行юB(yǎng)分，更容易被黃瓜根系吸收；第三，微生物菌劑中含有大量功能菌，功能菌迅速繁殖優(yōu)化了土壤微生物種群結(jié)構(gòu)，土壤酶活性加快了土壤有機(jī)物質(zhì)的分解，促進(jìn)土壤中固定養(yǎng)分向有效養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化，進(jìn)而促進(jìn)植株根系及地上部的生長(zhǎng)?；瘜W(xué)藥劑太陽能法施入的農(nóng)家肥未經(jīng)過充分腐熟，再加上化學(xué)藥劑威百畝施入土壤后殺死了土壤中的有益和有害的微生物，農(nóng)家肥在土壤中只經(jīng)過高溫階段，并沒有經(jīng)過微生物的分解，后期補(bǔ)充的市售菌肥含菌量不穩(wěn)定、菌種配比不合理，造成土壤中的有效養(yǎng)分量及微生物多樣性不如生物有機(jī)肥太陽能法，所以，生長(zhǎng)量的指標(biāo)就相對(duì)落后。太陽能法由于農(nóng)家肥施入土壤時(shí)未充分腐熟，悶棚時(shí)只經(jīng)過高溫階段，后期也沒有補(bǔ)充菌肥，所以黃瓜定植后容易出現(xiàn)燒苗，土壤中的微生物多樣性也比較差，造成了該處理黃瓜的生長(zhǎng)量各指標(biāo)在3種處理方式中表現(xiàn)最差。綜合3種土壤處理方式，由于定植前和定植后都會(huì)涉及到施用氮肥，氮有促進(jìn)植物生長(zhǎng)的作用，所以在黃瓜生長(zhǎng)量指標(biāo)上雖然有差異，但是差異并沒有達(dá)到極顯著水平。

本研究結(jié)果表明，相比化學(xué)藥劑處理（CA＋SD），功能微生物發(fā)酵劑和復(fù)合微生物菌劑并結(jié)合高溫悶棚（BF＋SD）可明顯提高黃瓜Vc含量，雖然對(duì)硝酸鹽含量和可溶性糖含量的影響與其他2個(gè)處理間無顯著性差異，但有降低硝酸鹽含量和提高可溶性糖含量的趨勢(shì)，這可能與試驗(yàn)?zāi)晗掭^短有關(guān)。微生物菌劑結(jié)合高溫悶棚（BF＋SD）對(duì)設(shè)施連作土壤的修復(fù)及改善蔬菜品質(zhì)是否具有可持續(xù)性，還需進(jìn)行進(jìn)一步研究和分析。

綜上所述，高溫悶棚處理過程中，棚內(nèi)氣溫和土壤耕作層溫度的適當(dāng)升高對(duì)解決重茬土壤起重要作用[19-20]，生物有機(jī)肥太陽能法修復(fù)設(shè)施黃瓜重茬土壤效果最好。因?yàn)樵摲椒ㄍㄟ^農(nóng)家肥二次發(fā)酵、常溫晾棚和高溫悶棚，能夠有效殺滅雜草種子，拮抗和殺滅農(nóng)家肥及土壤耕作層中致病菌，殺死土壤耕作層中線蟲，防止土傳病害發(fā)生，在黃瓜生長(zhǎng)前期和中期很少發(fā)生病害，減少了農(nóng)藥防治次數(shù)；而且微生物肥料的活化養(yǎng)分功能和轉(zhuǎn)化土壤中不能被利用的礦質(zhì)元素為可利用的營(yíng)養(yǎng)元素，可以改善土壤理化性質(zhì)，培肥土壤，同時(shí)產(chǎn)生赤霉素、吲哚乙酸、細(xì)胞分裂素等促進(jìn)作物生長(zhǎng)的活性物質(zhì)，表現(xiàn)在蔓長(zhǎng)、莖粗、葉面積指數(shù)、葉片數(shù)等指標(biāo)上。本研究結(jié)果為生物有機(jī)肥結(jié)合高溫悶棚在解決設(shè)施蔬菜連作障礙方面的推廣應(yīng)用提供了一定的理論依據(jù)。