大球蓋菇、香菇與草莓輪作對(duì)土壤質(zhì)量及草莓生長(zhǎng)的影響*

毛 寧，賈海燕，王金成，周天林，楊建霞

（隴東學(xué)院生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，甘肅 慶陽(yáng) 745000）

草莓是一種重要的經(jīng)濟(jì)作物，目前普遍采用溫室大棚栽培[1]。由于耕種面積有限，同一大棚多年栽培，導(dǎo)致土壤理化性質(zhì)降低，土傳病害傳播，土壤微生態(tài)退化，作物產(chǎn)量和品質(zhì)都明顯下降等連作障礙[2]。目前，連作障礙是影響草莓生產(chǎn)發(fā)展的主要制約因素和亟待解決的問題[3]。

不同作物合理輪作是解決連作障礙的有效途徑。由于輪作過程中前茬作物的差別，其根系分泌物不同，土壤中被吸收及殘留的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)種類和數(shù)量不同，不同前茬作物輪作對(duì)后茬作物的影響各異。合理的輪作搭配可避免前茬根系分泌物和殘茬對(duì)后茬作物的不利影響，有效改善土壤質(zhì)量和微生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)作物生長(zhǎng)，從而較好的緩解連作障礙[4]。有研究表明，輪作對(duì)草莓栽培土壤微生態(tài)和真菌數(shù)量具有明顯調(diào)節(jié)作用，蔬菜輪作栽培可緩解草莓連作障礙，硫酸銨配合輪作處理對(duì)草莓土傳病害具有抑制作用[5]。

大球蓋菇（Stropharia rugoso-annulata）、香菇（Lentinus edodes） 是我國(guó)廣泛栽培的食用菌，其栽培技術(shù)粗放，栽培原料來(lái)源豐富，抗雜抗逆能力強(qiáng)。食用菌的腐生特性，對(duì)土壤中礦物質(zhì)轉(zhuǎn)化、高分子降解及活性物質(zhì)的富積均有較好的促進(jìn)作用[6]。有研究表明，將大球蓋菇等食用菌與水稻、柑橘等輪作可明顯改善土壤質(zhì)量，提高玉米、水稻等作物產(chǎn)量[7]。

目前對(duì)草莓與蔬菜、瓜果輪作已有較多研究，但是草莓和大球蓋菇、香菇等食用菌的輪作栽培鮮有報(bào)道。以草莓和大球蓋菇、香菇輪作栽培為例，研究草莓不同栽培模式對(duì)連作草莓根際土壤理化性質(zhì)、酶活性及草莓生長(zhǎng)的影響，以期為草莓合理復(fù)種、緩解連作障礙提供方法參考和科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)用大球蓋菇品種為浙江慶元大球蓋菇STO-05，培養(yǎng)主料為小麥秸稈和玉米稈，填充料為谷殼。香菇品種為808，培養(yǎng)主料為木屑、棉籽殼。草莓品種為豐香2號(hào)。有機(jī)肥購(gòu)自慶陽(yáng)陽(yáng)光惠農(nóng)生態(tài)科技有限公司，主要成分為雞糞，養(yǎng)分含量為：有機(jī)質(zhì) 243.8 g·kg-1、全磷 7.4 g·kg-1、全氮 17.3 g·kg-1、全鉀 14.1 g·kg-1。

1.2 試驗(yàn)方案

試驗(yàn)于2017年9月～2019年5月進(jìn)行，試驗(yàn)地點(diǎn)位于甘肅省慶陽(yáng)市肖金鎮(zhèn)李城村溫室蔬菜生產(chǎn)基地。大球蓋菇與香菇栽培季節(jié)安排在2017年9月中旬，按照常規(guī)穴播覆土法栽培管理，12月下旬開始出菇。2018年4月底大球蓋菇和香菇采收結(jié)束后，進(jìn)行草莓栽培至2019年5月底，密度為每壟400株～450株。

在同一大棚內(nèi)，設(shè)置4種不同草莓栽培處理：在前茬未栽培作物，撂荒1年的土壤中栽培草莓；處理1為連作栽培，前茬為草莓；處理2和處理3均為輪作栽培，前茬分別為大球蓋菇和香菇，處理4為對(duì)照（CK）。每處理重復(fù)3次，各處理小區(qū)面積100 m2，隨機(jī)區(qū)組排列，處理間筑壟隔開，各處理栽培前均按0.75 kg·m-2底施等量有機(jī)肥，其他管理與當(dāng)?shù)卮筇镆恢隆?/p>

1.3 樣品采集與分析測(cè)定

草莓采收期間跟蹤采集植株及果實(shí)，測(cè)定根系多酚氧化酶酶活、果實(shí)品質(zhì)及生物量。草莓采收結(jié)束后，以蛇形采樣法取各處理草莓根區(qū)土樣5 kg。采樣深度0～20 cm，以四分法取2份樣，一份新鮮土樣用于測(cè)定土壤微生物，另一份土樣風(fēng)干、過篩后測(cè)定土壤理化性質(zhì)及酶活。

草莓根區(qū)土壤理化性質(zhì)采用鮑士旦方法測(cè)定，土壤酶活性采用關(guān)松蔭方法測(cè)定，草莓根系多酚氧化酶（PPO）活性與果實(shí)品質(zhì)等按高俊鳳方法進(jìn)行[8]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)結(jié)果用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，用SPSS 16.0軟件進(jìn)行方差分析和顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理土壤理化性質(zhì)

輪作和連作處理草莓根區(qū)有機(jī)質(zhì)含量均顯著增加，其中大球蓋菇輪作處理土壤有機(jī)質(zhì)增幅最大，達(dá)到90.7%。大球蓋菇輪作處理中土壤全氮、全磷和全鉀含量相比對(duì)照均顯著增加，增幅為16.4%～25.1%；香菇輪作和草莓連作處理中全氮和全磷含量有所下降，降幅為1.03%～23.4%，全鉀含量顯著增加，達(dá)12.3%，見表1。

表1 不同處理土壤理化性質(zhì)Tab.1 Physical and chemical properties of soil under different treatments

由表1可知，大球蓋菇輪作草莓根區(qū)土壤速效氮、速效鉀和pH均較對(duì)照顯著增加，分別增大了57.3%、33.9%和4.7%，速效磷含量無(wú)顯著差異。香菇輪作處理中土壤速效氮、速效磷和pH顯著增加，增幅分別為7.69%、46.40%和4.46%。

2.2 不同處理土壤酶活性

土壤酶活性是衡量土壤中各種生物化學(xué)過程的方向和強(qiáng)度的重要指標(biāo)，故可反映土壤的性質(zhì)與肥力水平[9]，見表2。

表2 不同處理土壤酶活性Tab.2 Soil enzyme activities in different treatments

由表2可知，2種輪作處理土壤脲酶和過氧化氫酶均較對(duì)照CK顯著增加。與對(duì)照CK相比，香菇輪作土壤過氧化氫酶和脲酶活性增幅最大，分別增長(zhǎng)了23.66%和80.68%；大球蓋菇和香菇輪作處理磷酸酶較CK顯著降低，降幅達(dá)15.79%～18.42%；大球蓋菇、草莓輪作處理土壤多酚氧化酶活性顯著增加，而香菇輪作處理與對(duì)照相比無(wú)顯著差異。草莓連作處理土壤脲酶、多酚氧化酶和磷酸酶活性均顯著降低，分別減小了39.61%、21.19%和48.03%。

2.3 不同處理草莓根系多酚氧化酶活性

多酚氧化酶（PPO） 是廣泛存在于植物體內(nèi)的一種抗性酶類，在植物抵御病原微生物侵染、抗病防御相關(guān)生理機(jī)制中具有重要作用[10]，見表3。

表3 不同處理草莓根系多酚氧化酶活性Tab.3 PPO activity of strawberry roots in different treatments

由表3可知，與對(duì)照組相比，2種輪作栽培下草莓根系栽培30 d和60 d后PPO活性均有所增加，其中大球蓋菇輪作處理PPO活性增幅最大，達(dá)到了13.25%～18.27%。草莓連作栽培下根系PPO活性從30 d到60 d時(shí)均明顯降低，降幅為9.72%～11.53%。處理90 d后，大球蓋菇輪作栽培草莓根系PPO活性較對(duì)照顯著增加，增加了14.8%，而香菇輪作及草莓連作處理根系PPO與對(duì)照無(wú)顯著差異。說明大球蓋菇與草莓輪作栽培可有效增強(qiáng)草莓根系誘導(dǎo)抗性，提高抵御土傳病害的能力。

2.4 不同處理草莓生物量和果實(shí)品質(zhì)

2種輪作處理草莓果實(shí)干重和VC含量均較對(duì)照顯著增加，見表4。

表4 不同處理草莓生物量及果實(shí)品質(zhì)Tab.4 Strawberry biomass and fruit quality under different treatments

由表4可知，大球蓋菇處理增幅最大，達(dá)到了22.6%～45.0%。香菇輪作處理草莓糖度和大球蓋菇處理草莓植株總重與對(duì)照相比亦有顯著提高，分別增加了35.3%和19.6%。草莓連作處理中植株總重顯著下降，達(dá)29.4%，其他指標(biāo)沒有顯著差異，說明連作導(dǎo)致減產(chǎn)，輪作促進(jìn)生長(zhǎng)。

3 結(jié)論

連作障礙是制約設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要因素，而輪作栽培是緩解作物連作障礙的根本措施之一。不同輪作模式對(duì)作物生長(zhǎng)和連作效應(yīng)的影響不盡相同。王尚明等[11]研究發(fā)現(xiàn)，在桉樹林中復(fù)種草本植物菠蘿可有效提高土壤養(yǎng)分并促進(jìn)桉樹林的生長(zhǎng)。肖宏等[12]指出，高粱、玉米等作物與甜茶幼苗輪作后，土壤脲酶和磷酸酶活性均顯著增加。本研究表明，大球蓋菇和草莓輪作處理顯著提高了土壤中有機(jī)質(zhì)、速效氮、速效鉀及全量養(yǎng)分含量，增幅為16.4%～57.3%；香菇和草莓連作處理有機(jī)質(zhì)、全磷、全鉀、速效氮和速效磷含量均顯著增加，增幅7.69%～46.4%。由此說明，大球蓋菇、香菇與草莓輪作均可促進(jìn)土壤養(yǎng)分循環(huán)、改善土壤質(zhì)量。

土壤酶活性可反映土壤生物化學(xué)過程強(qiáng)度及土壤肥力[13]。本研究表明，兩種輪作處理土壤脲酶和過氧化氫酶活性均較CK顯著增加，磷酸酶則顯著減小。大球蓋菇、草莓輪作土壤多酚氧化酶活性顯著增加（13.9%），而香菇輪作處理與對(duì)照無(wú)顯著差異。香菇輪作土壤過氧化氫酶和脲酶活性增幅分別達(dá)到23.66%和80.68%；大球蓋菇和香菇輪作處理土壤磷酸酶均較CK顯著降低，降幅達(dá)15.79%～18.42%。由于土壤脲酶與土壤氮素循環(huán)密切相關(guān)，而食用菌、草莓輪作處理土壤中養(yǎng)分含量豐富，土壤微生物代謝旺盛，從而刺激改善了土壤氮素循環(huán)，提高了氮素轉(zhuǎn)化相關(guān)酶類的活性。

植物遭受病原微生物侵染時(shí)，會(huì)產(chǎn)生類似過敏性反應(yīng)，刺激誘導(dǎo)其PPO活性提高，從而抑制病菌擴(kuò)散繁殖[14]。通過對(duì)草莓根系PPO活性和生物量測(cè)定發(fā)現(xiàn)，兩種輪作栽培下草莓根系30 d和60 d后PPO活性均有所增加，其中大球蓋菇輪作處理PPO活性增幅達(dá)13.25%～18.27%。2種輪作處理草莓果實(shí)干重和VC含量均較對(duì)照顯著增加。

綜上，輪作大球蓋菇和香菇明顯改善了草莓根區(qū)土壤質(zhì)量，增加了土壤酶活，促進(jìn)了植株生長(zhǎng)，增強(qiáng)根系活力，提高了果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量。因此，輪作大球蓋菇和香菇可有效緩解草莓連作障礙。