不同調控措施對設施土壤理化性狀和辣椒生長的影響

解新宇 黃興學 周國林

摘要：為消除秸稈還田的負面影響，改善土壤性狀，以不處理為對照，研究了高溫悶棚、常規強還原、強還原秸稈還田、氯化苦熏蒸、灌水洗鹽等處理對設施鹽漬化土壤理化性狀及辣椒（Capsicum annuum L.）生長的影響。結果表明，相比其他處理，強還原秸稈還田處理土壤EC值最低，返鹽更少;滅殺病原菌效果好，不用化學藥品，病害發生率更低;促進了辣椒根系和植株的生長，辣椒產量最高，缺株率最低，生產上安全性高。

關鍵詞：強還原;秸稈還田;設施土壤;鹽漬化;病原菌

Abstract： In order to eliminate the negative effects of straw returning to the field and improve the soil properties， this study used pepper（Capsicum annuum L.） as a crop and facility continuous cropping soil as the treatment object， the experiment used no treatment as a control， and studied the high temperature stuffy shed， conventional strong reduction， strong reduction straw returning to the field， chemical effects of trichloronitromethane fumigation and flooding on physical and chemical properties of facility salinized soil and the growth of pepper.? The results showed that， compared with other treatments， the strong reduction straw returning treatment reduced the soil EC value to the lowest， with less salt return. The effect of killing pathogenic bacteria is good， no chemicals are needed. The incidence of diseases is lower; the growth of pepper roots and plants is promoted. The yield of the pepper is the highest， the rate of missing plants is the lowest， and production safety is higher.

Key words： strong reduction; straw returning to the field; facility soil; salinization; pathogenic organisms

設施蔬菜種植方式已經成為農業和農村的經濟增長點。然而多年的設施蔬菜生產導致連作障礙、土壤退化、生產潛力降低等問題頻繁發生[1]。設施土壤退化一般是多個性狀惡化而不是單個性狀惡化。如土傳病害更加嚴重、土壤酸化、土壤次生鹽漬化、養分失調、土壤微生物區系失衡、土壤板結等[2]。現有研究和推廣的設施土壤改良技術往往是針對一兩種問題，因此在生產上的效果往往不盡如人意或效果不太穩定[3]。如針對土傳病害普遍的技術是高溫悶棚和土壤熏蒸。高溫悶棚利用夏季高溫殺滅土壤中的病原菌[4]，但是由于20 cm以下土壤溫度未達到要求，對深層土壤滅菌效果并不理想，而且高溫悶棚需要連續5 d的晴好天氣也不一定能達到;土壤熏蒸只能滅菌，對次生鹽漬化、土壤板結、土壤酸化等其他問題不能很好地解決[5]。灌水洗鹽只能解決土壤次生鹽漬化問題[6]，灌水后進行高溫悶棚也只是減少了土壤的鹽分積累[7]，這些技術并不能解決由多種因素導致的設施土壤退化問題。

土壤強還原技術核心是通過大量施用易分解的有機物料，灌溉、覆膜阻止空氣擴散進入土壤，在短時間內創造強烈的土壤還原狀況，達到殺滅土傳病原菌的目的[8]，同時可以改善土壤酸化及次生鹽漬化， 還減少了化肥的施用[9]。該方法尚處在研究和初步應用階段，對一些設施蔬菜土壤只能短期內進行改良[10]，但仍存在一定缺陷，如該方法的效果仍然與溫度相關，沒有連續的高溫晴好天氣效果并不穩定。為此，試驗對強還原的物料和程序進行改良，以期研究效果更好、可解決多種設施土壤退化的調控技術。

1 材料與方法

1.1 材料

辣椒品種為佳美二號，來自湖北省農業科學院。土壤取自武漢市農業科學院武湖基地設施大棚，連續種植10年，前茬作物為辣椒。

1.2 處理

試驗共設置5個處理，具體如下。

處理A：強還原秸稈還田處理。

1）上一茬作物采收后，立即用尿素10 kg溶解成0.5%的溶液（或石灰氮50 kg/667 m2），均勻噴灑在土壤表面，用廢舊大棚膜在土壤表面覆蓋一周。

2）暫時撤掉土壤表面覆蓋的大棚膜，加入以下有機物料：大蒜加工廢棄物即蒜皮、蒜桿，含水量5%～10%，400 kg/667 m2;玉米秸稈，含水量 5%～45%，粉碎至1～3 cm，200 kg/667 m2;蔬菜新鮮秸稈，含水量60%以上，粉碎至1～3 cm，1 000 kg/667 m2，鋸末100 kg/667 m2，食用菌栽培后廢舊菌渣，300? kg/667 m2;均勻撒在土壤表面，旋耕30 cm深，使有機物料與土壤均勻混合，噴灑配制好的EM菌劑溶液。土壤表面再次覆蓋大棚膜。

3）從大棚膜下面灌水至積水深20 cm，次日待水下滲后再次灌水深至5 cm，一周后再次灌水深至5 cm，在水中同時加入EM菌和紅糖混合發酵液，待水下滲后壓緊膜四周。

4）20～30 d后土壤濕度達可耕作程度時去掉土壤表面大棚膜，即按常規方法種植蔬菜。

處理B：高溫悶棚技術。蔬菜大棚內施用有機肥，如雞糞、豬糞、牛糞等，或利用植物秸稈如玉米稈、稻草（切成3～5 cm長小段），加施石灰氮。有機肥用量一般3 000～5 000 kg/667 m2，石灰氮60～100 kg/667 m2，均勻撒施在土壤表面，然后深翻25～30 cm。蔬菜大棚四周做壩，灌水，水面最好高出地面3～5 cm，覆蓋舊薄膜，蓋好大棚膜，防止雨水進入，嚴格保持大棚的密閉性，使地表以下10 cm溫度達到70 ℃以上，20 cm地溫達到45 ℃以上，達到滅菌殺蟲的效果。大棚悶棚時間不少于20 d，悶棚結束后要進行耕翻，晾曬10～15 d，即定植下茬作物。

處理C：常規強還原技術。在高溫季節，設施大棚清除殘茬后加入牛糞1 000 kg/667 m2、玉米秸稈1 000 kg/667 m2、石灰氮100 kg/667 m2，耕翻后灌水至田間最大持水量，覆膜30 d。

處理D：氯化苦熏蒸。清除土壤表面殘茬殘根，深耕30 cm，土壤平整，水分保持在60%田間最大持水量，用專用注射器每隔30 cm穴施氯化苦2～3 mL，每667 m2施20 kg，施后立即覆蓋較厚的大棚膜，四周密封，壓膜用干凈無污染的細沙土。熏蒸3周后揭膜散氣，10 d后耕作播種定植。

處理E：灌水洗鹽。清除土壤表面殘渣后，蔬菜大棚四周做壩，灌水，水面最好高出地面3～5 cm，每天灌水一次，連續灌3 d，土壤濕度達可耕作時進行常規管理，定植辣椒。

處理F：對照，不進行任何處理。

試驗各處理均為一個大棚，面積330 m2，前茬作物均為辣椒，處理時間2019年7月20日。種植作物為辣椒，定植時間2019年8月28日。其他管理措施同常規辣椒秋延后栽培管理。

1.3 測量指標及方法

測量土壤pH、EC值和溫度，并測定辣椒干重、根系活力、產量、缺株率和發病情況。測定方法參考文獻[11]進行。

土壤病原菌測定采用室內培養方法，主要測定病原菌為立枯絲核菌、尖孢鐮刀菌、疫霉病。3種病原菌參考文獻[12]進行測定。

1.4 數據分析

采用Excel 2007和SAS 8.1軟件處理和分析數據。

2 結果與分析

2.1 不同處理對土壤性質的影響

2.1.1 土壤pH 通過圖1可以看出，在處理15 d時A處理土壤pH處于酸性環境下，這有利于土壤中病菌的滅活。在A處理30 d完成后，土壤pH恢復成7.0左右，不影響作物生長。其他處理15 d及30 d時土壤pH均為7.0左右，pH差異不顯著。

2.1.2 土壤EC值 土壤EC值是鹽害的主要指標，有研究發現0.50 mS/cm以上會產生鹽害，其值越高鹽害越嚴重。圖2顯示，試驗中設施土壤處理前EC值較高，土壤次生鹽漬化比較嚴重。處理30 d和60 d時6個處理中強還原秸稈還田處理EC值最低，顯著低于其他5個處理，其次為高溫悶棚處理和灌水洗鹽處理，二者之間土壤EC值差異不顯著。對照與氯化苦熏蒸處理土壤EC值最高，二者之間差異不顯著，但顯著高于其他4個處理。相比處理30 d，處理60 d時各處理土壤均出現返鹽情況，土壤EC值增加。處理60 d時強還原秸稈處理土壤EC值仍然處于較低水平，比處理30 d時土壤EC值增加4.88%，氯化苦熏蒸處理和對照處理土壤EC值處于較高水平，比處理30 d時增加6.28%和-0.80%。高溫悶棚處理和灌水洗鹽處理60 d時土壤EC值比處理30 d時增加46.17%和115.08%，返鹽現象較嚴重。

2.1.3 土壤溫度 對土壤表面10 cm和20 cm處溫度變化進行監測發現（圖3和圖4），各處理土表10 cm處溫度以強還原秸稈還田處理和高溫悶棚處理較高，處理16 d時達55 ℃以上，其次為常規強還原處理，對照處理土表10 cm處溫度最低。氯化苦熏蒸處理、灌水洗鹽處理、常規強還原處理和對照4個處理溫度未達到55 ℃。土表20 cm處溫度以強還原秸稈還田處理和高溫悶棚處理較高，對照最低。6個處理的土表20 cm處溫度均沒有超過36 ℃。

2.1.4 病原菌 不同處理對病原菌的滅殺效果見圖5。處理后土壤立枯絲核菌數量表現為對照>灌水洗鹽處理>高溫悶棚處理>常規強還原處理>氯化苦熏蒸處理>強還原秸稈還田處理，辣椒疫霉數量和尖孢鐮刀菌數量表現為對照>灌水洗鹽處理>高溫悶棚處理>氯化苦熏蒸處理>常規強還原處理>強還原秸稈還田處理。3種土壤病原菌數量，強還原秸稈還田處理顯著低于其他5個處理;其次為常規強還原處理和氯化苦熏蒸處理，灌水洗鹽處理和高溫悶棚處理對病菌也有一定的滅殺效果。6個處理中3種土壤病原菌數量差異均達到顯著水平。

2.2 不同處理對辣椒生長的影響

2.2.1 植株干重 如圖6所示，辣椒地上干重和地下干重均表現為強還原秸稈還田處理>高溫悶棚處理>灌水洗鹽處理>常規強還原處理>氯化苦熏蒸處理>對照。強還原秸稈還田處理辣椒地下干重與其他處理之間差異顯著，比高溫悶棚處理、常規強還原處理、氯化苦熏蒸處理、灌水洗鹽處理及對照處理分別高28.87%、60.53%、195.16%、48.78%和245.28%。氯化苦熏蒸處理地下干重與對照差異不顯著，二者顯著低于其他處理。強還原秸稈還田處理地上干重顯著高于其他處理，比高溫悶棚處理、常規強還原處理、氯化苦處理、灌水洗鹽處理及對照處理分別高40.32%、69.29%、116.73%、64.68%和260.26%。對照處理辣椒地上干重與其他處理之間差異達顯著水平。

2.2.2 根系活力 根系活力體現根系功能，與土壤逆境脅迫相關性較大。由圖7可知，辣椒根系活力表現為強還原秸稈還田處理>高溫悶棚處理>灌水洗鹽處理>常規強還原處理>氯化苦熏蒸處理>對照。強還原秸稈還田處理辣椒根系活力最高，顯著高于其他5個處理。其次為高溫悶棚處理，其辣椒根系活力均顯著高于常規強還原處理、氯化苦熏蒸處理和灌水洗鹽處理。灌水洗鹽處理與常規強還原處理辣椒根系活力無顯著差異。對照處理的辣椒根系活力顯著低于其他處理。

2.2.3 缺株率 缺株率與土壤EC值和土傳病害都有關系。通過圖8可以看出，各處理辣椒植株缺株情況差異很大。缺株率為強還原秸稈還田處理<高溫悶棚處理<常規強還原處理<灌水洗鹽處理<氯化苦熏蒸處理<對照。 強還原秸稈還田處理缺株率顯著低于其他處理，其次為高溫悶棚處理和常規強還原處理，對照處理缺株率最高，與其他處理差異達顯著水平。

2.2.4 發病率 發病率對生長和產量的影響較大。通過圖9可以看出，各處理對辣椒發病率影響較大。辣椒發病率為對照>灌水洗鹽處理>氯化苦熏蒸處理>常規強還原處理>高溫悶棚處理>強還原秸稈還田處理。強還原秸稈還田處理發病率顯著低于其他處理，其次為高溫悶棚處理和常規強還原處理，對照處理發病率最高，與其他處理差異達到顯著水平。

2.2.5 產量 從圖10可以看出，辣椒產量為強還原秸稈還田處理>高溫悶棚處理>灌水洗鹽處理>常規強還原處理>氯化苦熏蒸處理>對照。強還原秸稈還田處理辣椒產量顯著高于其他處理，比高溫悶棚處理、常規強還原處理、氯化苦熏蒸處理和灌水洗鹽處理分別高22.47%、54.40%、151.12%和91.85%。高溫悶棚處理辣椒產量顯著高于除強還原秸稈還田處理外的4組處理，對照辣椒產量顯著低于其他處理。

3 小結與討論

設施大棚長期從事密集的蔬菜種植后，經常會出現很多問題，如生長不良、病害增多、死亡植株變多、連作障礙加重等。分析其原因一般為土壤退化，具體體現在土壤病原菌累積、次生鹽漬化、土壤板結、土壤酸化等[1]。生產上常用的措施是高溫悶棚處理[4]。高溫悶棚處理在特定條件下有一定效果，如高溫悶棚降低了土壤EC值和土壤病原微生物，改善了根系發育，提高了根系活力，促進了植株生長，增加了蔬菜產量，但在本試驗中高溫悶棚處理未達到較理想的效果。高溫悶棚處理對土壤病原微生物的滅殺不徹底，對土壤EC值的降低未達到0.50 mS/cm以下，甚至后期出現了返鹽現象，這些都對作物生長產生一定抑制作用。有些病原微生物必須在土壤溫度55 ℃以上保持5 d時間才可以滅活，而本試驗中所有處理包括高溫悶棚處理未達到此條件。灌水洗鹽處理是生產上調控土壤次生鹽漬化的常用方法，與夏季撤膜利用雨水洗鹽一樣。灌水洗鹽處理對土傳病害及鹽漬化問題均沒有取得較好效果。雖然前期土壤EC值降低，但隨著時間延長，返鹽十分嚴重，EC值上升到1.10 mS/cm以上，對作物生長發育造成了較大的抑制。氯化苦熏蒸處理對土壤病原微生物滅活效果較好，這與岳瑾等[13]的研究結果一致。但氯化苦熏蒸處理土壤EC值一直處于較高水平，這是氯化苦熏蒸處理使辣椒生長不良的重要原因。常規強還原處理是土壤消毒處理的一種新技術，該技術利用有機物料發酵在土壤中產生厭氧環境從而滅殺病原菌[8]，其優點是在非高溫條件下也可以進行。在本試驗中常規強還原處理對土壤病原菌滅殺效果僅次于強還原秸稈還田處理，但對土壤EC值降低作用不理想，甚至出現了嚴重的返鹽現象。強還原秸稈還田處理在對土壤理化性狀改善及作物生長、產量方面表現最好。強還原秸稈還田處理對土壤病原微生物滅殺效果較好，原因可能是一方面強還原秸稈還田處理造成土壤強烈的厭氧環境，另一方面土壤溫度一直處于較高水平，而較高的溫度加強了厭氧環境對土壤病原菌的抑制作用，這是高溫悶棚及常規強還原處理不具備的條件。強還原秸稈還田處理對土壤EC值的降低作用明顯，而且隨時間延長返鹽不嚴重，這是該處理死株率和發病率較低、根系活力較高、根系發育較好從而導致產量較高的重要原因。強還原秸稈還田處理土壤溫度特別是地表20 cm處溫度未達到滅殺病原微生物要求的55 ℃，但仍然對病原菌產生了較好的滅殺作用，這說明強還原秸稈還田處理可能在常溫下也能取得較好的效果。強還原秸稈還田處理相比常規強還原處理土壤EC值降低更多，這可能是由二者水分控制不一樣造成的，其對土壤病菌滅殺效果更好，可能是有機物料的應用、水分控制二者綜合作用的結果，具體原因還需進一步研究。

強還原秸稈還田處理比高溫悶棚處理、常規強還原處理、灌水洗鹽處理和氯化苦熏蒸處理土壤EC值更低，且一直處于較低水平，滅殺病原菌效果更好， 缺株率及發病率更低，根系活力、地下和地上部干重以及辣椒產量更高。高溫悶棚處理降低了土壤EC值，對土壤病原菌有一定滅殺作用，缺株率及發病率僅高于強還原秸稈還田處理，地下和地上干重及辣椒產量僅低于強還原秸稈還田處理。常規強還原處理和氯化苦熏蒸處理對病菌滅殺效果較好，但土壤EC值處于較高水平，灌水洗鹽處理對病菌滅殺效果不顯著，土壤EC值前期降低、后期升高。辣椒產量從高到低為強還原秸稈還田處理>高溫悶棚處理>灌水洗鹽處理>常規強還原處理>氯化苦熏蒸處理>對照。

參考文獻：

[1] 耿 貴， 楊瑞瑞， 於麗華，等.? 作物連作障礙研究進展[J]. 中國農學通報，2019，35（10）：36-42.

[2] 陳小翠，張小微，覃 成，等. 辣椒連作障礙發生原因與綠色防控研究進展[J]. 耕作與栽培，2018（6）：62-66.

[3] 田福發，張黎杰，周玲玲，等. 塑料大棚辣椒連作障礙綜合治理技術[J]. 中國瓜菜，2018，31（9）：59-60.

[4] 徐明喜，馬 明，黃忠陽，等. 高溫悶棚下不同處理防控甜瓜連作障礙效果研究[J]. 長江蔬菜，2018（18）：27-30.

[5] 米國全，王裔娜，史艷艷，等. 土壤熏蒸劑及生物菌肥對日光溫室番茄土壤酶活性及產量的影響[J]. 河南農業科學，2018，47（7）：100-105.

[6] 沈根祥，楊建軍，黃沈發，等. 塑料大棚鹽漬化土壤灌水洗鹽對水環境污染負荷的研究[J]. 農業工程學報，2005，21（1）：124-127.

[7] 李佳川，楊瑞平，張 顯. 灌水高溫悶棚處理對溫室連作土壤理化性狀變化的研究[J]. 北方園藝，2016（13）：178-181.

[8] 蔡祖聰，張金波，黃新琦，等. 強還原土壤滅菌防控作物土傳病的應用研究[J]. 土壤學報，2015，52（3）：469-476.

[9] 郭樹根，沈怡斐，姚燕來，等. 生物強化還原處理防控辣椒連作障礙[J]. 浙江農業科學，2018，59（9）：1674-1679.

[10] 朱同彬，孟天竹，張金波，等. 強還原方法對退化設施蔬菜地土壤的修復[J]. 應用生態學報， 2013， 24（9）：2619-2624.

[11] 王學奎，黃見良. 植物生理生化實驗原理和技術 [M].? 第三版.? 北京：高等教育出版社， 2015.

[12] 咸洪泉，郭立忠. 微生物學實驗教程[M].? 北京：高等教育出版社， 2010.

[13] 岳 瑾， 楊麗梅 ，李仁崑，等. 持續兩年氯化苦處理對甘薯根腐病的防治效果研究[J]. 農業科技通訊，2019（6）：84-87.