日光溫室作物秸稈直接還田技術(shù)防治連作番茄根結(jié)線蟲病害試驗初報

俞兆鵬，吉生成*，呂生舜，黨菊蕓，王建國，孫小妹

（1.甘肅省武威市涼州區(qū)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)督管理站，甘肅 武威 733000；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

甘肅省設(shè)施蔬菜生產(chǎn)面積達12萬hm2，設(shè)施蔬菜已成為全省農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)中發(fā)展速度最快、效益最好、對農(nóng)民增收貢獻份額最大的產(chǎn)業(yè)之一，但同時蔬菜廢棄物處理問題也逐漸凸顯。蔬菜秸稈不僅質(zhì)量大，而且不易長途運輸、容易腐爛、加工利用價值較低，已成為蔬菜產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的制約因素。蔬菜收獲以后，大量作物秸稈被隨意丟棄于日光溫室旁、農(nóng)村房前屋后及水渠、道路邊等，腐爛后嚴重污染土壤、空氣和水源，也影響了村容村貌，已成為目前農(nóng)村人居環(huán)境整治中處理成本高、處理難度大的“頭疼病”，蔬菜秸稈無害化處理和資源化利用途徑日益成為政府重視和群眾關(guān)心的熱點問題。

蔬菜作物秸稈含水量在75%以上，除含有N、P、K營養(yǎng)元素之外，還包含少量微量元素，具有可觀的肥料、飼料和能源價值[1]。針對蔬菜作物秸稈的無害化處理和資源化利用難題，國內(nèi)外開展了大量的科學(xué)研究和實踐探索，取得了一些成果。國內(nèi)相關(guān)研究主要包括飼料化、能源化、肥料化和基質(zhì)化應(yīng)用。飼料化利用重點通過青貯、加工飼料蛋白等方式，利用生物或物理技術(shù)進行處理；能源化利用重點通過厭氧消化處理有機廢棄物，具有效益高、利用率高的優(yōu)勢；肥料化利用重點通過直接還田、堆肥、液態(tài)肥等方式，具有就近處理、節(jié)約成本、操作簡單等特點。國外相關(guān)研究主要有秸稈還田循環(huán)利用和秸稈離田產(chǎn)業(yè)化利用，離田產(chǎn)業(yè)化利用包括秸稈發(fā)電、致密成型燃料加工、纖維素乙醇生產(chǎn)等方式[2]。

作物秸稈直接還田是解決蔬菜廢棄物和實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的最佳途徑，也是發(fā)達國家的通行做法，英國、美國的作物秸稈還田量達70%左右。秸稈直接還田后不但可增加土壤有機質(zhì)、土壤養(yǎng)分和微量元素，改善土壤物理性狀，增強各種微生物的活動，提高土壤酶的活性，還可增產(chǎn)增收，改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，同時還能減少勞動用工，提高生產(chǎn)效率，具有很強的實用價值和可操作性，對種植戶而言認可度高、易于推廣，是最為經(jīng)濟且可持續(xù)的方式，市場需求潛力巨大，推廣應(yīng)用前景十分廣闊。蔬菜作物秸稈直接還田利用技術(shù)在我國農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用尚處于起步階段，應(yīng)用效果還需要多方試驗的驗證，特別是對處理菌劑及用量的選擇、還田后對土壤質(zhì)量及微生物活動和下茬作物生長的影響等方面的研究還處于空白，僅停留在宏觀認識和文獻概括層面。深入研究蔬菜秸稈直接還田技術(shù)，可為實現(xiàn)蔬菜秸稈無害化處理、資源化利用提供有效路徑，可從根本上解決設(shè)施蔬菜秸稈嚴重污染環(huán)境、處理成本高且利用價值低等難題[3]。

近年來，武威市涼州區(qū)重點在蔬菜作物秸稈肥料化利用方面進行了有益嘗試，提出了“蔬菜秸稈原位還田+腐熟菌劑+高溫悶棚”的設(shè)施蔬菜作物秸稈直接還田處理利用技術(shù)。經(jīng)過試驗研究和示范推廣，已累計推廣日光溫室5 200 多座，處理秸稈、尾菜1.5萬t，取得了良好的經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會效益。涼州區(qū)設(shè)施蔬菜以茄果類、瓜類蔬菜為主，已有近30年的種植歷史，根結(jié)線蟲病危害程度逐年加重，病害區(qū)域主要集中在發(fā)放、清水、清源等蔬菜生產(chǎn)重點鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）[4]。本試驗在發(fā)放鎮(zhèn)根結(jié)線蟲病危害嚴重的日光溫室中進行秸稈直接還田，旨在驗證還田后對番茄根結(jié)線蟲病的防治效果，為進一步在根結(jié)線蟲病危害嚴重的日光溫室內(nèi)推廣應(yīng)用設(shè)施蔬菜秸稈直接還田技術(shù)提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2020年7月—2021年1月在武威市涼州區(qū)發(fā)放鎮(zhèn)雙樹村某農(nóng)戶的日光溫室內(nèi)進行，棚內(nèi)土壤結(jié)構(gòu)與肥力均勻。棚長67 m、寬8 m，建于2008年，長期以種植番茄為主，棚內(nèi)根結(jié)線蟲病危害非常嚴重，上茬作物為番茄。

1.2 供試材料

供試番茄品種為東方明珠；供試腐熟菌劑為源動利有機物料腐熟劑，十方生物技術(shù)（滄州）有限公司生產(chǎn)，挪威·勞道克斯公司創(chuàng)制，登記證號：微生物肥（2018）準字（2853）號，有效菌種為地衣芽孢桿菌、棘孢木霉、黑曲霉、釀酒酵母，有效活菌數(shù)≥166 億/g；供試農(nóng)藥為噻唑膦（顆粒劑），廣東省佛山市盈輝作物科學(xué)有限公司生產(chǎn)，登記證號：PD20140147，總有效成分含量為10%。

1.3 試驗設(shè)計

試驗設(shè)1個對照、3個處理（表1），各處理隨機區(qū)組排列，重復(fù)3次。各處理小區(qū)面積38.4 m2，小區(qū)之間起壟隔離，分區(qū)灌水、整地、作畦等。

表1 試驗處理設(shè)置

試驗于2020年7月4日開始，秸稈還田采用秸稈破碎機（型號：1GQN-140 型，生產(chǎn)廠家為濰坊科比特農(nóng)業(yè)機械裝備有限公司）。菌劑施用方法：按照各處理的用量將腐熟菌劑兌麥麩皮、少量水拌勻撒施，再次耙勻。灌足水后晾曬至7月9日覆蓋地膜，封嚴日光溫室放風(fēng)口，高溫悶棚20 d。農(nóng)藥防治方法：沖施噻唑膦顆粒劑處理土壤，用量為2.25 kg/hm2。

下茬番茄于 2020年8月6日定植，2021年1月16日拉秧。栽植密度、肥水管理、植株調(diào)整、病蟲害防治等田間管理同常規(guī)栽培管理，各處理間無差異。

1.4 調(diào)查內(nèi)容與方法

在處理前（2020年7月3日）和拉秧時（2021年1月16日），每小區(qū)分別隨機取20 株番茄，調(diào)查根結(jié)線蟲病情，計算發(fā)病率、病情指數(shù)和防治效果；高溫悶棚期間隔天測定2 cm、12 cm 深度土壤溫度，每小區(qū)測量3個點，各小區(qū)測量點位置橫向平行布點。

1.4.1 番茄根結(jié)線蟲田間調(diào)查方法 調(diào)查時將番茄根系取出，直接用肉眼觀察危害程度，計算病情指數(shù)和防治效果。根結(jié)線蟲發(fā)病等級采用Arabedian 等的分級標準[5]。0 級：根系健康，無根結(jié)；1 級：有極少量根結(jié)，占全根系1%～20%；2 級：有少量根結(jié)，占全根系21%～40%；3 級：根結(jié)數(shù)量中等，占全根系41%～60%；4 級：根結(jié)數(shù)量很多，占全根系 61%～80%；5 級：根結(jié)數(shù)量極其多且大，占全根系81%～100%。

1.4.2 土壤溫度測定 采用探針數(shù)字溫度計測定。型號：TP3001，義烏市宏輝電子技術(shù)有限公司生產(chǎn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對土壤溫度的影響

土壤溫度直接關(guān)系著根結(jié)線蟲卵及幼蟲的存活，是影響根結(jié)線蟲發(fā)病的主要因素，當(dāng)溫度≥40℃時線蟲很少活動，55 ℃的高溫會導(dǎo)致線蟲死亡[6]。

高溫悶棚過程中不同深度土壤溫度變化趨勢如圖1 所示。悶棚過程中日光溫室室內(nèi)溫度和土壤溫度隨氣溫而變化，12 cm 深度土壤溫度變化幅度相對較小，整體上2 cm 深度土壤溫度＞室溫＞12 cm深度土壤溫度＞氣溫。

圖1 秸稈還田腐熟過程土壤溫度變化曲線

2 cm 深度土壤溫度中，處理1 和處理3 基本無差異，對照和處理2 無差異，處理1、處理3 比對照、處理2 平均高1.2 ℃，對照、處理1、處理2、處理3的最高溫度分別為58.2 ℃、60.8 ℃、59.7 ℃、60.0 ℃，說明土溫升高的主要原因是高溫悶棚，秸稈還田腐熟過程可使地表土壤溫度略有升高，但腐熟菌劑用量增加對增溫的效果不明顯。

12 cm 深度土壤溫度中，處理1 和處理3 基本無差異，對照和處理2 無差異，處理1、處理3 比對照、處理 2 平均高 1.5 ℃，對照、處理 1、處理 2、處理3 的最高溫度分別為49.5 ℃、52.5 ℃、49.5 ℃、51.7 ℃，說明土溫升高的主要原因是高溫悶棚，秸稈還田腐熟過程可使地表土壤溫度略有升高，但腐熟菌劑用量增加對增溫的效果不明顯。

2.2 不同處理對番茄根結(jié)線蟲病的防治效果

在處理前對上茬番茄和拉秧時下茬番茄根結(jié)線蟲侵染情況進行調(diào)查，結(jié)果見表2。可以看出處理前上茬番茄根結(jié)線蟲病危害較重，整棚內(nèi)分布均勻，各處理間無差異。拉秧時下茬番茄根結(jié)線蟲危害有不同程度的減輕，其中抑制效果最明顯的是處理1 和處理3，發(fā)病率均降低了約80%，根瘤極少且??；其次是處理2，發(fā)病率降低了約50%，4 級、5 級根瘤很少；對照雖然發(fā)病率變化不大，但病情指數(shù)降低了一半。由此可見，秸稈直接還田技術(shù)對番茄根結(jié)線蟲病的防治效果明顯優(yōu)于農(nóng)藥（噻唑膦）的防治效果，而農(nóng)藥防治又明顯優(yōu)于單純的高溫悶棚，原因可能是對照未進行土壤深翻導(dǎo)致悶棚效果不佳。菌劑施用量與防治效果呈現(xiàn)邊際效應(yīng)，建議還田菌劑用量為15 kg/hm2。

表2 不同處理對番茄根結(jié)線蟲發(fā)病程度的影響

3 結(jié)論與討論

由于土壤環(huán)境的復(fù)雜性，采取單一的手段防治根結(jié)線蟲病很難達到理想效果，在設(shè)施栽培中應(yīng)因地制宜地采取農(nóng)業(yè)防治、化學(xué)防治、生物防治和物理防治相結(jié)合的綜合防治方法[7]。日光溫室作物秸稈直接還田是一項集成技術(shù)，包含了農(nóng)業(yè)防治、生物防治和物理防治方法。本試驗可看出其防治效果非常明顯，且減少了化肥農(nóng)藥用量，是一種高效低毒、環(huán)境友好的防治方法，理應(yīng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大力推廣。

本次試驗面積有限，且選擇在甘肅省武威市涼州區(qū)夏季（氣溫20 ℃以上）實施，難以客觀準確地反映其與根結(jié)線蟲病害的關(guān)聯(lián)性，需要從不同地區(qū)、不同品種、不同季節(jié)等方面進一步驗證對根結(jié)線蟲病害的防治效果。

日光溫室作物秸稈直接還田技術(shù)優(yōu)點較多，但同塊土地連續(xù)還田后土壤重金屬積累量、微生物種群及數(shù)量變化等方面尚無深入研究報道，今后應(yīng)從“植物-土壤-微生物”系統(tǒng)各要素之間的相互作用入手研究日光溫室尾菜直接還田技術(shù)的后期影響[8]。

我國是設(shè)施蔬菜生產(chǎn)大國，蔬菜秸稈產(chǎn)生量巨大，應(yīng)該從認識“蔬菜秸稈是放錯位置的資源”的角度出發(fā)，將蔬菜秸稈處理利用與農(nóng)村人居環(huán)境整治、全域無垃圾行動、美麗鄉(xiāng)村建設(shè)等工作有機結(jié)合、統(tǒng)籌推進，發(fā)揮綜合聯(lián)動的多重效應(yīng)。日光溫室作物秸稈直接還田可有效解決溫室作物秸稈污染，土壤肥力下降、理化性質(zhì)破壞及有害因子積累等問題，修復(fù)土壤生態(tài)環(huán)境，對克服日光溫室連作障礙、提高種植戶收入具有積極意義。