不同土壤處理方式對連作黃瓜生長的影響

聶園軍 ，楊三維 ，趙 佳 ，肖 蓉 ，王 媛 ，薄曉峰

（1.山西省農業科學院農業資源與經濟研究所，山西太原030006；2.山西省農業科學院生物技術研究中心，山西太原030031；3.山西省農業科學院果樹研究所，山西太谷030800）

自20世紀80年代以來，我國的蔬菜產業發展迅速，已經成為僅次于糧食作物的第二大農作物。黃瓜作為設施蔬菜的重要組成部分之一，由于其經濟效益高，越來越受到人們的重視。但連作障礙的發生已經嚴重影響到以設施黃瓜為代表的設施農業的可持續發展[1-5]。吳鳳芝等[6]將連作障礙發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；非生物因素包括營養不均衡、理化性狀惡化等。目前，生產上針對設施蔬菜連作障害的解決辦法大多以單個調控措施為主，例如輪作、土壤消毒、高溫悶棚、增施有機肥等，由于缺乏配套的集成技術，很難達到理想的調控效果。單個連作障礙調控措施由于處理方法不當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，輪作會影響農民的經濟收益；用化學藥劑進行土壤消毒對土壤、人畜和果實都有害，造成的不良后果更加嚴重[7-9]。

生物有機肥是指將特定功能微生物與畜禽糞便、農作物秸稈等結合起來，經無害化處理、腐熟后制成兼具微生物肥料和有機肥效應的肥料，增施生物有機肥對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的氮，這一措施可同時起到除鹽、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植物生長，通過接種有益微生物來分解連作土壤中存在的有害物質，或通過與特定的病原菌競爭營養和空間來減少病原菌的數量和對根系的感染，從而減少根部病害發生，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幼苗產生免疫機能，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肥抑制土壤致病菌的發展是生物防治的途徑之一[14-18]。因此，針對特定的栽培條件，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施栽培生產中亟待解決的重要問題，對設施蔬菜產業的可持續發展具有重要意義。

本試驗以重茬種植的黃瓜為研究對象，設置3種不同的土壤處理方式，研究不同土壤處理方式對設施黃瓜生長期根結線蟲病和枯萎病的防治效果以及對設施黃瓜生長量、產量和品質的影響，對比不同土壤處理方式的差異，旨在明確微生物+太陽能土壤處理對設施黃瓜生長的影響，為克服設施黃瓜連作障礙提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

不同土壤處理試驗于2016—2017年在山西省曲沃縣史村鎮南韓村日光溫室內進行，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%，有機質為16.7 g/kg，pH值為7.98。

1.2 試驗材料

供試黃瓜品種為新科801（以白籽南瓜采用插接法嫁接），由天津科潤農業股份有限公司黃瓜研究所培育，山西省農業科學院農業資源與經濟研究所提供。

1.3 試驗設計

黃瓜于2015年9月30日定植，2016年5月3日拉秧。試驗共設3個試驗組，各試驗組隨機排列，每組3個小區，共計9個小區。3個試驗組分別對應3種土壤處理方法，處理1.以添加生物有機肥為主，處理措施是以太陽能＋生物有機肥＋微生物菌肥為基礎的土壤處理，簡稱為生物有機肥太陽能法（BF＋SD）；處理2.以添加農家肥和化學藥劑為主，處理措施是以太陽能＋農家肥＋化學藥劑＋市售菌肥為基礎的處理方法，簡稱為化學藥劑太陽能法（CA＋SD）；處理3.對照組（CK）以太陽能＋農家肥為基礎的處理方法，簡稱為太陽能法（SD）。其中，生物有機肥太陽能法土壤處理過程經過清園、整地、施生物有機肥、澆水、作畦、鋪膜、膜下灌水、常溫晾棚、高溫悶棚、降溫、補充微生物菌肥等步驟；化學藥劑太陽能法土壤處理過程經過清園、整地、施農家肥、澆化學藥劑、鋪膜、膜下灌水、高溫悶棚、降溫、補充市售菌肥等步驟；太陽能法土壤處理過程經過清園、整地、施農家肥、澆水、鋪膜、膜下灌水、高溫悶棚、降溫等步驟。

1.4 調查項目及方法

1.4.1 設施土壤中根結線蟲調查 土壤中根結線蟲量用單位體積或單位質量的土壤中線蟲數來表示。受害程度用被害株率（%）和根結指數來表示。受害植株地上部有明顯的病害癥狀時，發病率即為受害株率。調查根結指數時對根結分級記載，具體標準如下：0級，無根結，根系健康；1級，僅有少量根結，根結占全根系的10%以下；3級，根結明顯，根結占全根系的11%～25%；5級，根結特別明顯，根結占全根系的26%～50%；7級，根結數量很多，根結占全根系的51%～75%，根結互相連接，主根和側根變粗并呈畸形；9級，根結數量特別多，根結占全根系的75%以上，根結之間相互連接，多數主根和側根變粗并呈畸形，甚至腐爛。

1.4.2 設施黃瓜枯萎病調查 在同一個棚中夏季采用3種方法處理土壤結束后，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）對黃瓜枯萎病的發病情況，統計枯萎病發病率。

1.4.3 設施黃瓜生長調查 在黃瓜盛瓜期每個處理調查10株，調查指標包括蔓長、莖粗、葉面積指數、葉片數。測量主蔓第1真葉至主蔓先端的全長即為蔓長，用卷尺測量，單位為cm，精確到0.1 cm；測量主蔓中部最粗節間的橫徑即為莖粗，用游標卡尺測定，單位為mm；葉面積指數：又叫葉面積系數，是指單位土地面積上植物葉片總面積占土地面積的倍數，用LI-3000便攜式葉面積儀進行測量；調查盛瓜期黃瓜主蔓保留的葉片個數。

1.4.4 設施黃瓜產量和品質調查 每次收獲時記錄小區所有產量，按小區面積推算每公頃產量；盛瓜期在每小區采集長勢均勻的黃瓜樣品，帶回室內分析測定果實中的Vc、可溶性糖和硝酸鹽含量（3次重復）。其中，維生素C采用2，6-二氯靛酚滴定法測定，可溶性糖采用蒽酮比色法測定，硝酸鹽采用紫外分光光度法測定。

1.5 數據處理

試驗數據用Microsoft Office Excel 2013作圖，SPSS19.0軟件統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同土壤處理方式對設施黃瓜根結線蟲病和枯萎病的防治效果

在田間試驗中，黃瓜根系按照鑒定方法檢測根結發生情況，計算根結指數，確定防治效果。由表1可知，生物有機肥太陽能法和化學藥劑太陽能法在根結指數上沒有顯著性差異，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殘留，所以在防治效果相當的情況下，推薦使用生物有機肥太陽能法。

表1 不同處理方式對設施黃瓜根結線蟲病和枯萎病的防治效果

通過對初瓜期（定植后50 d）和盛瓜期（定植后90 d）黃瓜枯萎病發病率進行調查，生物有機肥太陽能法在2個時期防治黃瓜枯萎病效果最好，初瓜期沒有發病，盛瓜期發病率僅2%；化學藥劑太陽能法防治效果次之，初瓜期和盛瓜期發病率分別為4%和6%；太陽能法防治效果最差，初瓜期和盛瓜期發病率分別為7%和10%。

2.2 不同土壤處理方式對設施黃瓜生長量的影響田間試驗結果表明，生物有機肥太陽能法對黃

瓜的生長具有促進作用。從表2可以看出，在蔓長方面，生物有機肥太陽能法和化學藥劑太陽能法處理蔓長分別為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；在葉面積指數方面，3種處理方法差異顯著，生物有機肥太陽能法處理效果最好，葉面積指數最大；在葉片個數方面，生物有機肥太陽能法和化學藥劑太陽能法處理葉片個數分別為19.3，18.9個，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）。

表2 3種處理方式對黃瓜生長量的影響

2.3 不同土壤處理方式對設施黃瓜產量和品質的影響

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

不同處理對黃瓜品質的影響如圖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%。統計分析顯示，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%。統計分析顯示，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%。統計分析顯示，各處理間差異均未達到顯著水平。

3 結論與討論

化學藥劑太陽能法使用的威百畝，為熏蒸性殺線蟲劑，施入土壤后通過產生異硫氰酸甲酯而發揮毒殺作用，可防治多種線蟲，并兼有除草和殺菌效果。生物有機肥太陽能法使用的功能微生物發酵劑和復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，能達到甚至略好于化學藥劑威百畝對線蟲的防治效果，可能是由于這4種菌協同作用，能與黃瓜植株形成互利共生的統一體。化學藥劑太陽能法利用化學藥劑＋農家肥＋高溫悶棚＋市售菌肥進行土壤消毒，一是由于農家肥未提前腐熟，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定，所以土壤消毒結束后土壤中病原菌數量相對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病率高于生物有機肥太陽能法。單獨的太陽能法由于只采用未充分腐熟的農家肥＋高溫進行悶棚，土壤處理結束后也不補充菌肥，所以造成黃瓜初瓜期和盛瓜期的病原菌數量在3種方法中最多，進而枯萎病的發病率也就最高。

由于3種土壤處理方式在定植前都施用了復合肥，定植后田間管理按照農戶正常的管理方式進行，都會涉及到追肥。生物有機肥太陽能法處理土壤結束后，秸稈和農家肥經過添加菌劑并充分腐熟，又在土壤里補充了微生物菌肥，對設施黃瓜生長促進作用明顯。原因可能有以下幾點：第一，秸稈還田調節了土壤的碳氮比，避免因氮素過多而造成土壤板結；第二，農家肥經過充分腐熟，無效養分變為有效養分，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，功能菌迅速繁殖優化了土壤微生物種群結構，土壤酶活性加快了土壤有機物質的分解，促進土壤中固定養分向有效養分的轉化，進而促進植株根系及地上部的生長。化學藥劑太陽能法施入的農家肥未經過充分腐熟，再加上化學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，農家肥在土壤中只經過高溫階段，并沒有經過微生物的分解，后期補充的市售菌肥含菌量不穩定、菌種配比不合理，造成土壤中的有效養分量及微生物多樣性不如生物有機肥太陽能法，所以，生長量的指標就相對落后。太陽能法由于農家肥施入土壤時未充分腐熟，悶棚時只經過高溫階段，后期也沒有補充菌肥，所以黃瓜定植后容易出現燒苗，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量各指標在3種處理方式中表現最差。綜合3種土壤處理方式，由于定植前和定植后都會涉及到施用氮肥，氮有促進植物生長的作用，所以在黃瓜生長量指標上雖然有差異，但是差異并沒有達到極顯著水平。

本研究結果表明，相比化學藥劑處理（CA＋SD），功能微生物發酵劑和復合微生物菌劑并結合高溫悶棚（BF＋SD）可明顯提高黃瓜Vc含量，雖然對硝酸鹽含量和可溶性糖含量的影響與其他2個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，這可能與試驗年限較短有關。微生物菌劑結合高溫悶棚（BF＋SD）對設施連作土壤的修復及改善蔬菜品質是否具有可持續性，還需進行進一步研究和分析。

綜上所述，高溫悶棚處理過程中，棚內氣溫和土壤耕作層溫度的適當升高對解決重茬土壤起重要作用[19-20]，生物有機肥太陽能法修復設施黃瓜重茬土壤效果最好。因為該方法通過農家肥二次發酵、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，防止土傳病害發生，在黃瓜生長前期和中期很少發生病害，減少了農藥防治次數；而且微生物肥料的活化養分功能和轉化土壤中不能被利用的礦質元素為可利用的營養元素，可以改善土壤理化性質，培肥土壤，同時產生赤霉素、吲哚乙酸、細胞分裂素等促進作物生長的活性物質，表現在蔓長、莖粗、葉面積指數、葉片數等指標上。本研究結果為生物有機肥結合高溫悶棚在解決設施蔬菜連作障礙方面的推廣應用提供了一定的理論依據。