灌水強(qiáng)還原處理對日光溫室連作的影響分析

摘要" 以多年連續(xù)種植甜瓜的日光溫室為研究對象，在上茬甜瓜收獲后于夏閑期分別采用未進(jìn)行土壤處理（-RSD）、玉米秸稈還田+灌水強(qiáng)還原滅菌（RSD）和玉米秸稈還田+未進(jìn)行灌水強(qiáng)還原滅菌（CK）方式，對溫室土壤進(jìn)行處理，通過對比3個處理的溫室土壤基礎(chǔ)指標(biāo)（有機(jī)質(zhì)、全氮、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、速效磷、速效鉀、pH和電導(dǎo)率）、根結(jié)線蟲數(shù)量以及下茬甜瓜的單瓜重、含糖量情況，考察灌水強(qiáng)還原處理對日光溫室連作的影響。結(jié)果表明，與-RSD處理相比，RSD處理的（0，20] cm土層土壤有機(jī)質(zhì)含量略有增加，有效磷、速效鉀含量和電導(dǎo)率則均呈現(xiàn)不同幅度的下降，硝態(tài)氮含量在（0，40] cm土層大幅度下降，全氮和銨態(tài)氮含量變化不明顯；RSD和CK處理的土壤pH分別呈升高和降低趨勢，這與反硝化作用消耗H+和秸稈分解產(chǎn)生有機(jī)酸之間的平衡有關(guān)；與-RSD處理相比，RSD處理的土壤中根結(jié)線蟲得到了有效抑制，消殺率達(dá)79.6%；與CK處理相比，RSD處理的單瓜重增加了0.091 kg，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（Pgt;0.05），明顯提高了下茬甜瓜的中心含糖量（Plt;0.05）。本研究為大規(guī)模示范推廣灌水強(qiáng)還原技術(shù)，促進(jìn)設(shè)施瓜菜作物綠色高質(zhì)量發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞" 強(qiáng)還原滅菌；日光溫室；連作；土壤；甜瓜

中圖分類號" S156；S652"""""" 文獻(xiàn)標(biāo)識碼" A"""""" 文章編號" 1007-7731（2025）01-0085-05

DOI號" 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.01.017

Effect of intensive reduction treatment with irrigation water on continuous cropping in solar greenhouse

Abstract" A solar greenhouse that had been continuously planting melons for many years was taken as the research object. The greenhouse soil was treated with no soil treatment （-RSD）， corn stalk returning to the field + intensive reduction sterilization （RSD） and corn stalk returning to the field + no intensive reduction sterilization （CK）， respectively， after the harvest of the previous crop. The basic indicators of the greenhouse soil before and after treatment （organic matter， total nitrogen， nitrate nitrogen， ammonium nitrogen， available phosphorus， available potassium， pH， and electrical conductivity）， the number of root-knot nematodes， as well as the weight and sugar content of the subsequent melon crop were compared in the three treatments to investigate the effects of intensive reduction by irrigation on continuous cropping in solar greenhouse. The results showed that， compared with -RSD treatment，" the content of soil organic matter in the （0， 20] cm soil layer treated with RSD was slightly increased， while available phosphorus， available potassium， and EC values all showed varying degrees of decrease. The nitrate nitrogen content in the （0， 40] cm soil layer significantly decreased， and the change in total nitrogen and ammonium nitrogen content were not obvious. The" pH of soil treated with RSD and CK showed an increasing and decreasing trend， respectively， which was related to the balance between the consumption of H+ by denitrification and the production of organic acids from straw decomposition. Compared with -RSD treatment， root-knot nematodes in soil treated with RSD were effectively inhibited， and the elimination rate reached 79.6%. Compared with CK treatment， the weight of individual melons increased by 0.091 kg after the strong reduction treatment， there was no statistically significant difference （Pgt;0.05）， and the sugar content of the subsequent melon crop was significantly improved （Plt;0.05）. This study provides a reference for large-scale demonstration and promotion of irrigation and strong reduction technology to promote the green and high-quality development of facility melon and vegetable crops.

Keywords" strong reduction sterilization; greenhouse; continuous cropping; soil; melon

我國設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)模較大，日光溫室、連棟溫室、立架大棚和中小拱棚等設(shè)施形式被廣泛應(yīng)用于蔬菜、瓜果和花卉等經(jīng)濟(jì)作物的栽培中，為實(shí)現(xiàn)瓜菜提早上市和反季節(jié)供應(yīng)提供了良好條件，對促進(jìn)農(nóng)戶增收發(fā)揮了顯著作用[1]。經(jīng)過多年的發(fā)展，部分地區(qū)的設(shè)施農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)較單一，品種更新?lián)Q代較慢，輪作倒茬率低，加上高強(qiáng)度的肥、水、藥投入，使得部分設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤環(huán)境質(zhì)量下降、養(yǎng)分過剩、農(nóng)產(chǎn)品商品率變差及土傳病蟲害加劇等問題愈發(fā)普遍[2]。

利用溫室熱量集中、通風(fēng)相對不暢的特點(diǎn)，在各類出現(xiàn)連作障礙的瓜菜大棚夏季休閑期，種植一茬非同科作物（禾本科、豆科或生草等）并還田，充分灌水后悶棚進(jìn)行強(qiáng)還原土壤滅菌處理（Reductive soil disinfestation，RSD），利用高溫和厭氧環(huán)境的雙重作用對土壤中的病蟲尤其是好氧致病菌起到抑制和殺滅的效果。這是一種較為簡單生態(tài)的改良土壤和減輕土傳病蟲害的方法。蔡祖聰?shù)萚3]研究表明，有機(jī)物料在還原過程中產(chǎn)生的有害物質(zhì)如氨氣、硫化氫和氧化亞氮等可以殺滅土傳病原菌，且這些物質(zhì)很容易被分解，不會影響下茬作物的生長；王廣印等[4]研究發(fā)現(xiàn)，土壤pH與尖孢鐮刀菌的數(shù)量呈負(fù)相關(guān)，強(qiáng)還原環(huán)境能夠提高土壤pH，從而抑制該病原菌的生長繁殖；郭晨曦等[5]對多年連作的蔬菜大棚進(jìn)行強(qiáng)還原土壤滅菌處理后發(fā)現(xiàn)，RSD處理增強(qiáng)和提高了下茬番茄和黃瓜的長勢及產(chǎn)量。

我國西瓜、甜瓜設(shè)施產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，在設(shè)施農(nóng)業(yè)中占有較大比重[6]。作為陜西甜瓜主產(chǎn)區(qū)之一，富平縣以設(shè)施甜瓜為代表的各類厚皮、薄皮甜瓜種植面積約1 333 hm2，小籽、嬌雪、郁金香、博洋和蜂蜜罐等品種暢銷省內(nèi)外，已成為當(dāng)?shù)氐牡乩順?biāo)志產(chǎn)品。然而，隨著生產(chǎn)技術(shù)和市場需求的不斷變化，當(dāng)?shù)夭糠衷O(shè)施甜瓜因生產(chǎn)管理水平相對滯后，新品種更新較慢，以及連作障礙等因素，出現(xiàn)瓜農(nóng)銷售困難、收入下降現(xiàn)象，同時，甜瓜白粉病、枯萎病、病毒病和根結(jié)線蟲病等病蟲害已成為制約當(dāng)?shù)靥鸸袭a(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的重要因素[7]。為此，本文以富平縣多年種植甜瓜的日光溫室為對象，采用夏玉米秸稈還田+強(qiáng)還原滅菌處理溫室土壤，對比分析處理前后土壤的理化性狀變化和對下一茬甜瓜生長的影響，旨在為大規(guī)模示范推廣該技術(shù)，促進(jìn)設(shè)施瓜菜綠色發(fā)展提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地基本情況

試驗(yàn)地點(diǎn)位于陜西省渭南市富平縣留古鎮(zhèn)龍瑞祥果蔬種植合作社，其中4號日光溫室近5年連續(xù)種植甜瓜，白粉病和根結(jié)線蟲病發(fā)生較重。2023和2024年栽培品種均為博洋9號薄皮甜瓜，由天津德瑞特種業(yè)有限公司選育。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)共設(shè)3個處理：（1）未進(jìn)行灌水強(qiáng)還原處理（-RSD），2023年6月甜瓜收獲清園后，未進(jìn)行土壤處理；（2）灌水強(qiáng)還原處理（RSD），甜瓜收獲清園后，在6月中旬種植一季夏玉米，播種量45 kg/hm2，待玉米生長50 d左右直接碾壓、粉碎還田并旋地；隨后大水漫灌至水層在地表積聚2～3 cm，覆蓋厚地膜（或舊棚膜），高溫悶棚25 d；（3）對照處理（CK），玉米秸稈統(tǒng)一還田后，選擇10壟不進(jìn)行灌水和覆地膜處理。經(jīng)過冬閑期，于2024年2月全棚統(tǒng)一整地施肥，種植下茬甜瓜。甜瓜采用起壟覆膜栽培方式，于2月末定植，每壟栽2行，每行栽20株，株距40 cm，于6月上旬采收。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

1.3.1 土壤指標(biāo)測定 分別在灌水強(qiáng)還原前后采集不同處理（0，20]、（20，40]和（40，60] cm土層土壤樣品，按照常規(guī)方法測定（0，20] cm土層的土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、速效磷、速效鉀含量，pH，電導(dǎo)率（Electrical conductivity，EC），以及（20，40]、（40，60] cm土層的硝態(tài)氮、銨態(tài)氮含量和EC值。

1.3.2 土壤根結(jié)線蟲測定 采集甜瓜根系周圍耕層土壤樣品，送至陜西省植物線蟲學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室鑒定根結(jié)線蟲的形態(tài)并統(tǒng)計不同處理的根結(jié)線蟲數(shù)量。利用淺盤法分離根結(jié)線蟲12 h，將收集到的根結(jié)線蟲倒入500 mL燒杯中，靜置后收集下層線蟲懸浮液，裝入10 mL樣品瓶中，在顯微鏡下觀察其形態(tài)并計數(shù)[8]；采用分子鑒定技術(shù)進(jìn)行根結(jié)線蟲種類鑒定。

1.3.3 甜瓜指標(biāo)測定 2024年6月6—10日，每壟采集成熟甜瓜8個，RSD和CK處理各選擇10壟，分別稱取甜瓜總重并計算平均單瓜重。采用ATAGO數(shù)顯式糖度計測定甜瓜的中心含糖量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2013和SAS 8.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤基礎(chǔ)指標(biāo)

由表1可知，與強(qiáng)還原前（-RSD）相比，強(qiáng)還原處理（RSD）和對照處理（CK）（0，20] cm土層的土壤有機(jī)質(zhì)含量均有所提高，但變化不明顯；土壤硝態(tài)氮含量和EC值則表現(xiàn)為RSD處理明顯低于-RSD處理，分別較-RSD降低了42.2%和27.8%，全氮和銨態(tài)氮含量變化不明顯；RSD處理后，土壤有效磷和速效鉀含量分別較-RSD降低了18.5%和12.9%，pH升高了0.47。CK的土壤pH為8.12，較-RSD降低了0.24，EC值為465 μS/cm，較-RSD增加了109 μS/cm。

由表2可知，與-RSD處理相比，RSD處理（20，40] cm土層的土壤硝態(tài)氮含量降低了47.0%；（40，60] cm土層土壤硝態(tài)氮含量，以及（20，40]和（40，60] cm土層土壤EC值小幅度下降。

2.2 土壤根結(jié)線蟲

陜西地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常見的根結(jié)線蟲有北方根結(jié)線蟲、南方根結(jié)線蟲、爪哇根結(jié)線蟲和花生根結(jié)線蟲等，其中侵染瓜類和茄果類的以南方根結(jié)線蟲為主[9]。通過對分離的根結(jié)線蟲進(jìn)行分子檢測及形態(tài)學(xué)觀察發(fā)現(xiàn)（圖1），該溫室中根結(jié)線蟲為南方根結(jié)線蟲，其體長（395.35±14.02） μm，體寬（16.39±1.47）μm，口針長（14.23±0.78）μm。

不同處理的土壤南方根結(jié)線蟲數(shù)量統(tǒng)計結(jié)果見表3，與-RSD處理相比，RSD和CK處理的土壤中南方根結(jié)線蟲數(shù)量明顯降低，分別減少了79.6%和34.2%；RSD處理較CK處理土壤中南方根結(jié)線蟲數(shù)量減少了68.9%。三者間差異在0.05水平具有統(tǒng)計學(xué)意義。說明灌溉強(qiáng)還原處理可有效抑制土壤中的根結(jié)線蟲數(shù)量增加。

2.3 甜瓜單瓜重及糖度

由表4可知，與CK處理相比，RSD處理的樣品甜瓜總重量增加了7.3 kg，平均單瓜重增加了0.091 kg，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（Pgt;0.05）；甜瓜的中心含糖量高于CK處理（Plt;0.05），較CK處理提高了1.8個百分點(diǎn)。表明灌水強(qiáng)還原處理有利于提高甜瓜的中心含糖量。

3 結(jié)論與討論

本研究對連續(xù)種植甜瓜的日光溫室進(jìn)行夏閑期玉米秸稈還田+灌水強(qiáng)還原處理，結(jié)果表明，（0，20] cm土層的土壤有機(jī)質(zhì)含量略有增加，有效磷、速效鉀含量及EC值則均呈不同幅度的下降趨勢，硝態(tài)氮含量在（0，40] cm土層大幅度下降。其原因主要有兩個方面：一方面，在充分灌水條件下硝態(tài)氮能夠淋溶至更深的土層；另一方面，灌水悶棚形成的厭氧強(qiáng)還原土壤環(huán)境使硝酸鹽發(fā)生反硝化作用，以N2和N2O等形式被揮發(fā)。除氮素外，磷、鉀及其他離子也會隨灌水出現(xiàn)一定程度的淋溶，使耕層土壤中的EC值降低，如高晶波等[10]對北方黃土區(qū)研究發(fā)現(xiàn)，日光溫室（0，40] cm以下土層Olsen-P累積量占整個地下4 m土層磷累積量的45.3%。余海英等[11]研究認(rèn)為，設(shè)施土壤的電導(dǎo)率超過500 μS/cm時會對瓜菜的生長造成抑制。本試驗(yàn)灌水強(qiáng)還原前后（0，20] cm土層土壤的EC值由356 μS/cm降至257 μS/cm，而對照處理的土壤EC值反而增加至465 μS/cm，這可能是由于灌溉過程中的水分除了向下淋溶外同時發(fā)生橫向滲透，對照土壤中產(chǎn)生局部水分，在棚內(nèi)高溫和未覆地膜的情況下，通過土壤毛細(xì)作用和水分蒸發(fā)作用將下層的鹽分離子帶至土表。

強(qiáng)還原處理后，耕層土壤的pH有所增加，這與部分學(xué)者的研究結(jié)果類似[4，12-13]，主要原因是硝酸鹽在發(fā)生反硝化還原過程中會消耗土壤中的H+；但與此同時，玉米秸稈在厭氧環(huán)境高溫發(fā)酵過程中會產(chǎn)生乙酸、丙酸和丁酸等有機(jī)酸類[14-15]，一定程度上緩沖了土壤pH升高帶來的不利影響。因此，相比-RSD處理，RSD和CK處理的土壤pH分別出現(xiàn)小幅度升高和降低。根結(jié)線蟲是設(shè)施生產(chǎn)中的土傳病害之一，為喜氧生物，吳慶麗等[16]采取不同的光溫條件繁殖南方根結(jié)線蟲，對比發(fā)現(xiàn)其繁殖的最適溫度在24～28 ℃；陳志杰等[9]研究發(fā)現(xiàn)，南方根結(jié)線蟲在40 ℃以上環(huán)境中的生長繁殖會受到抑制。朱佳雙[17]研究表明，有機(jī)酸是強(qiáng)還原土壤處理過程中產(chǎn)生的有效殺線蟲物質(zhì)。本研究中，與-RSD處理相比，RSD處理的土壤中根結(jié)線蟲數(shù)量顯著降低，減少了79.6%，并且改良后的處理顯著提高了第二年春季甜瓜的中心含糖量。

綜合而言，強(qiáng)還原土壤處理不僅能有效殺滅或抑制土壤中的病原菌，而且能有效修復(fù)發(fā)生連作障礙的土壤，為瓜菜生長創(chuàng)造良好的土壤環(huán)境條件。采用強(qiáng)還原技術(shù)處理土壤是一項(xiàng)持續(xù)性的工作，一般應(yīng)至少連續(xù)3年在夏閑期進(jìn)行秸稈覆蓋、高溫悶棚與灌溉強(qiáng)還原綜合技術(shù)配套處理。此外，除了玉米秸稈，也可交替種植大豆、紫云英和毛苕子等管理簡單的豆科類作物進(jìn)行還田，在此過程中，須保證鮮秸稈的還田量在22.5～30 t/hm2。本試驗(yàn)僅對強(qiáng)還原前后土壤的基礎(chǔ)指標(biāo)、根結(jié)線蟲數(shù)量及甜瓜的單瓜重和糖度進(jìn)行了對比分析，在今后的研究中，還需針對土壤微生物多樣性變化、瓜類典型土傳致病菌，以及強(qiáng)還原過程中土壤溫度、水分等的變化開展更加細(xì)致深入的研究，為該技術(shù)大面積示范推廣提供更科學(xué)的參考。

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