日光溫室草菇-黃瓜輪作對(duì)連作土壤的改良效應(yīng)

苑學(xué)亮 任懷冬 陳景霞 柳曉琳 翟合生 張大龍

摘要 利用日光溫室夏季空閑期，研究了草菇（夏季填閑）-黃瓜（秋冬茬）輪作栽培對(duì)土壤理化性狀的影響。結(jié)果表明，草菇-黃瓜輪作栽培可以有效優(yōu)化根際環(huán)境，協(xié)調(diào)土、肥、水、氣環(huán)境，促進(jìn)黃瓜植株生長，輪作可以有效提高土壤肥力，增加土壤有機(jī)質(zhì)和氮磷鉀元素的含量；輪作可以緩解土壤板結(jié)，降低土壤容重，疏松土壤；輪作有效改良了土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)了土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)的形成，提高了土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)占比，改善了土壤顆粒通氣透水性；輪作提高了土壤酶活性，緩解了土壤酸化，調(diào)節(jié)土壤酸堿平衡。因此，草菇-黃瓜輪作制度可以充分利用溫室空閑期，緩解土壤連作障礙，提高土壤質(zhì)量，是一種高效的生態(tài)循環(huán)種植模式。

關(guān)鍵詞 日光溫室；草菇；黃瓜；輪作；連作障礙

中圖分類號(hào) S156? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2023）10-0171-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.10.038

Abstract The present study assessed the effect of rotation of Volvaria volvacea （leisure stage during summer）cucumber （autumnwinter cultivation） on soil physicochemical property in solar greenhouse production.The result showed that rotation of Volvaria volvaceacucumber improved rhizosphere microenvironment by regulating soil，fertility，moisture and gas.Rotation efficiently improving soil fertility by increasing the content of soil organic matter，nitrogen，phosphate and potassium; rotation moderated soil hardening by decreasing soil bulk density and modifying soil structure; rotation modified soil structure and increased the percentage of macroaggregate，which promoted the formation of macroaggregate and improved watergas transport capacity; rotation improved soil enzyme activity and moderated the soil acidification.Thereby，rotation of Volvaria volvaceacucumber efficiently utilized the leisure stage during summer and moderated soil obstacle of continuous cropping by improving soil quality.In conclusion，rotation of Volvaria volvaceacucumber was an ecological and recycle greenhouse cultivation.

Key words Solar greenhouse;Volvaria volvacea;Cucumber;Rotation;Soil continuous cropping obstacles

設(shè)施蔬菜是園藝產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，是促進(jìn)農(nóng)民經(jīng)濟(jì)增收的重要手段。隨著種植年限的增長，集約化栽培導(dǎo)致設(shè)施土壤質(zhì)量逐漸下降，土壤有機(jī)碳匱乏、耕層變淺、酸化板結(jié)、作物可利用養(yǎng)分的有效性低、病原菌積累、蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)下降等現(xiàn)象，已成為制約蔬菜高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效和產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素［1-3］。為提升設(shè)施土壤質(zhì)量，在設(shè)施栽培中，稻殼、腐熟畜禽糞便和有機(jī)肥等施用量巨大。近年來，農(nóng)林廢棄物資源化利用對(duì)土壤改良及作物的影響已成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。

我國是世界上最大的食用菌生產(chǎn)國，食用菌收獲后，作為廢棄底料的菌渣，一般被直接廢棄，造成資源浪費(fèi)和生態(tài)環(huán)境污染［4-5］。菌渣是營養(yǎng)豐富的有機(jī)物料，富含有機(jī)質(zhì)和氮、磷、鉀以及微量元素等養(yǎng)分物質(zhì)。同時(shí)，菌絲生長過程中通過代謝、酶解作用產(chǎn)生糖類、有機(jī)酸類、酶等生物活性物質(zhì)，對(duì)植物生長有促進(jìn)作用［6］。菌渣的還田、堆肥或加工成有機(jī)肥等資源化利用方式受到關(guān)注，成為土壤的有效改良劑［7-10］。近年來，通過菌菜輪作實(shí)現(xiàn)菌渣原位還田成為溫室土壤質(zhì)量提升的有效途徑［11-13］。在日光溫室蔬菜栽培中，在夏季炎熱的7—8月，一般為溫室休閑期，利用高溫悶棚進(jìn)行有機(jī)物料充分腐熟和土壤消毒。在山東莘縣、蘭陵等地區(qū)，利用日光溫室夏季空閑期種植耐熱食用菌草菇，利用強(qiáng)堿生料栽培草菇，生物轉(zhuǎn)化率高，草菇菌渣肥料可就地堆肥發(fā)酵，短期處理即可還田翻耕于土壤進(jìn)行秋冬茬蔬菜種植，探索出溫室草菇-蔬菜輪作模式。但夏季草菇填閑栽培后，對(duì)溫室土壤理化和生物學(xué)性狀影響的報(bào)道仍較少。

筆者探討日光溫室夏季高溫休閑期草菇栽培后菌渣就地還田對(duì)土壤理化、生物學(xué)性狀和下茬黃瓜生長發(fā)育的影響，以期為菌渣高效利用和菌菜輪作栽培提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于山東省聊城市莘縣，屬于典型的溫帶大陸性季風(fēng)氣候，氣候適宜，是全國聞名的“菜籃子”，設(shè)施蔬菜和食用菌產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢明顯。試驗(yàn)于2021年選取十八里鋪鎮(zhèn)同一農(nóng)戶兩棟結(jié)構(gòu)一致的日光溫室（長90 m，跨度為8 m），均連作種植黃瓜12年，期間栽培和水肥管理方式一致，土壤性質(zhì)無顯著差異。對(duì)照溫室采取常規(guī)栽培方式，7—8月為空閑期，采取高溫密閉悶棚，8月下旬起壟，施入450～750 kg/hm2復(fù)合肥，后期每隔10 d左右沖施一次大量元素水溶肥，進(jìn)行秋冬茬黃瓜植株（“長青一號(hào)”）定植。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)溫室利用夏季高溫休閑期進(jìn)行草菇栽培后將菌渣原位翻耕還田，進(jìn)行黃瓜栽培，形成菌菜輪作制度：夏季草菇（空閑期）-秋冬茬黃瓜。草菇栽培底料為玉米芯（秸）、麥秸、粉餅（豆餅）、麩皮等，在室外挖好浸泡池，底部鋪好塑料布，倒入足量的玉米芯和40%石灰粉進(jìn)行浸泡。溫室內(nèi)挖寬80 cm、高15～20 cm的菌畦，畦間留20～30 cm操作溝，采用起壟覆土栽培。菌料充分發(fā)酵后，均勻撒播鋪放于畦床上，密閉溫室升溫后通風(fēng)換氣，培養(yǎng)料溫不超過35 ℃開始播種，按1 000 g/m2用量將菌種均勻撒播在培養(yǎng)料上，輕拍料面使菌種與料面充分接觸。播種后，培養(yǎng)料溫度控制在35～37 ℃，空氣相對(duì)濕度保持在65%～70%。草菇采收期結(jié)束后，將菌渣深翻耙平作基肥，起壟定植黃瓜幼苗。后期水肥等栽培管理措施與對(duì)照溫室完全一致。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

1.3.1 土壤理化性狀。

在黃瓜結(jié)果期，在每座溫室內(nèi)按照“N”型7點(diǎn)取樣法，用土鉆采取0～20 cm耕層根區(qū)土壤。土壤樣品冷凍保存或帶回室內(nèi)風(fēng)干磨細(xì)，過篩，混勻備用。

土壤養(yǎng)分含量：有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀-外加熱法測定，堿解氮含量采用堿擴(kuò)散法測定，速效鉀含量采用乙酸銨浸提-火焰光度法測定，速效磷含量采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻鈧比色法測定［14］。

土壤物理指標(biāo)：容重采用環(huán)刀法測定；土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)和分級(jí)按照Elliott［15］的方法，按照不同級(jí)別孔篩進(jìn)行振蕩分離、篩選、分級(jí)為大團(tuán)聚體（LM＞2.000 mm）、較大團(tuán)聚體（ SM 0.250～2.000 mm） 、微團(tuán)聚體（MA 0.053～0.250 mm） 和黏粉粒組分（ S+C＜0.053 mm）。土壤導(dǎo)氣率在10 kPa 土壤水吸力條件下采用一維穩(wěn)態(tài)法測定［16］，土壤飽和導(dǎo)水率采用定水頭法測定［17］。

1.3.2 土壤生物學(xué)性狀。

土壤過氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法測定；磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法測定；蔗糖酶活性采用3，5-二硝基水楊酸比色法測定；脲酶活性采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法測定［18］。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Origin進(jìn)行數(shù)據(jù)作圖。利用 SPSS 21.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和差異顯著性檢驗(yàn)分析（P＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 草菇-黃瓜輪作對(duì)溫室土壤養(yǎng)分含量的影響

利用日光溫室夏季填閑栽培草菇后，將菌渣原位翻耕還田后可以顯著提高溫室土壤有機(jī)質(zhì)和礦質(zhì)元素含量，提升土壤肥力（圖1）。草菇菌渣還田可以顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)含量19.4%，分別顯著提高土壤堿解氮、速效磷和速效鉀23.8%、21.5%和11.9%。

2.2 草菇-黃瓜輪作對(duì)溫室土壤pH、容重和酶活性的影響

夏季草菇填閑栽培后與黃瓜輪作可以顯著提高溫室土壤的pH，緩解土壤酸化，降低土壤容重，緩解土壤板結(jié)（圖2）。草菇-黃瓜輪作也可以顯著提高土壤過氧化氫酶、脲酶和蔗糖酶的活性（圖3）。

2.3 草菇-黃瓜輪作對(duì)溫室土壤顆粒結(jié)構(gòu)組成的影響

夏季草菇填閑栽培后與黃瓜輪作可以改變土壤顆粒結(jié)構(gòu)組成，有效緩解土壤緊實(shí)化，有利于土壤顆粒由黏粉粒向團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成。草菇-黃瓜輪作后，土壤顆粒中細(xì)小黏粉粒的占比顯著降低，團(tuán)粒結(jié)構(gòu)所占比重顯著提高；大團(tuán)聚體（ LM＞2.000 mm） 、較大團(tuán)聚體（SM 0.250～2.000 mm） 、微團(tuán)聚體（MA 0.053～0.250 mm） 所占比重在輪作中分別提高了72.4%、17.5%和13.9%（圖4）。

2.4 草菇-黃瓜輪作對(duì)土壤通氣透水性和植株生長的影響

溫室夏季草菇填閑栽培后與黃瓜輪作可以提高土壤通氣透水性。草菇-黃瓜輪作可以顯著提高土壤飽和導(dǎo)水率和導(dǎo)氣率，改善土壤顆粒間的透水通氣性能（圖5）。草菇填閑栽培后，菌渣還田可以有效促進(jìn)黃瓜莖的伸長，株高顯著高于常規(guī)連作栽培，對(duì)葉片數(shù)無顯著影響（圖6）。

3 結(jié)論與討論

日光溫室隨著種植年限延長，土壤因病原菌積累、自毒物質(zhì)積累、酸化、板結(jié)等而逐漸退化，引起根區(qū)環(huán)境劣變，導(dǎo)致植株病蟲害和減產(chǎn)。夏季高溫悶棚和化學(xué)藥劑是土壤消毒和連作障礙防控的常用方式。但2種方式對(duì)病原菌進(jìn)行消殺的同時(shí)，也殺害了有益菌，需要后期通過增施有益微生物菌劑、菌肥等修復(fù)微生態(tài)群落結(jié)構(gòu)；而且，長期使用化學(xué)藥劑會(huì)導(dǎo)致土壤微生態(tài)環(huán)境惡劣、農(nóng)藥殘留和環(huán)境污染嚴(yán)重，并威脅設(shè)施園藝產(chǎn)品質(zhì)量安全，而夏季高溫悶棚則占據(jù)越夏栽培時(shí)間。

與喜涼性的大球蓋菇和羊肚菌相比，草菇耐熱，可以充分利用日光溫室夏季休閑期進(jìn)行栽培，形成菌菜周年栽培，提高設(shè)施利用率。該研究發(fā)現(xiàn)利用越夏日光溫室空閑期栽培草菇后翻耕菌渣原位還田，可以優(yōu)化根際環(huán)境，協(xié)調(diào)土、肥、水、氣環(huán)境，可以有效提高土壤肥力，緩解土壤酸化，調(diào)節(jié)土壤酸堿平衡；疏松土壤，減少土壤容重，促進(jìn)形成土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，提高通氣透水性，緩解土壤板結(jié)。

草菇-黃瓜輪作栽培對(duì)土壤的改良效應(yīng)與其栽培底料密切相關(guān)。草菇栽培底料為玉米芯（秸）、麥秸、粉餅（豆餅）、麩皮等有機(jī)物料，草菇菌渣翻耕還田后可以顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)含量19.4%，提高土壤堿解氮、速效磷和速效鉀23.8%、21.5%和11.9%，因此可以大幅降低有機(jī)肥和化肥用量。有機(jī)物料還田后，可以疏松土壤，降低容重，緩解連作導(dǎo)致的土壤緊實(shí)、板結(jié)等問題，促進(jìn)土壤顆粒由黏粉粒向團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成。土壤顆粒中細(xì)小黏粉粒的占比顯著降低，大團(tuán)聚體、較大團(tuán)聚體和微團(tuán)聚體等團(tuán)粒結(jié)構(gòu)所占比重顯著提高， 從而改善土壤顆?？紫督Y(jié)構(gòu)，提高了通氣透水性，為根系創(chuàng)造了良好的水分和空氣環(huán)境。有機(jī)物料腐熟發(fā)酵過程中，施用石灰，使菌基呈堿性，可以緩解連作導(dǎo)致的土壤酸化，同時(shí)對(duì)病原菌也有一定消殺作用。除作為有機(jī)物料外，草菇生長過程中菌絲通過代謝、酶解作用產(chǎn)生糖類、有機(jī)酸類、酶等生物活性物質(zhì)或生物刺激素，有待于進(jìn)一步研究。

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