水旱輪作對鄂西北地區(qū)連作地羊肚菌生長的影響

程 旭，余海忠，楊 青，李莉云，王文建，陳進林，劉興樂

（1.襄陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，湖北 襄陽 441053；2.湖北文理學(xué)院，湖北 襄陽 441053；3.襄陽優(yōu)農(nóng)生態(tài)農(nóng)業(yè)科技有限公司，湖北 襄陽 441057）

羊肚菌（Morchella esculentaL.）屬子囊菌亞門（Ascomycota）盤菌綱（Discomycetes）盤菌目（Pezizales）羊肚菌科（Morchellaceae）羊肚菌屬（Morchella），是一類名貴的食藥兩用真菌［1］。羊肚菌含有豐富的人體必需氨基酸、多糖和萜類化合物，具有增強免疫、抗氧化、抗腫瘤、保肝保腎等活性作用［2-6］。羊肚菌具有“素中之葷”“菌中之王”的美稱。

隨著羊肚菌種植年限的增加，羊肚菌種植過程中連作障礙的問題也變得日益凸顯，制約了羊肚菌產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)性健康發(fā)展。連作障礙是指在同一塊地連續(xù)種植同一作物或近親緣作物，在正常栽培管理條件下，出現(xiàn)長勢變?nèi)酢⒉∠x害加劇、產(chǎn)量降低、品質(zhì)下降等現(xiàn)象［7］。羊肚菌不適宜連作，連作會造成產(chǎn)量降低、種植投入成本增加，羊肚菌連作障礙成為困擾其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要問題之一。趙永昌等［8］提出羊肚菌連作障礙的可能原因，包括殘留的羊肚菌菌絲作為營養(yǎng)物質(zhì)被代謝，基數(shù)大對羊肚菌菌絲生長有抑制，病蟲害增加；羊肚菌連作導(dǎo)致土壤特性變化，有害物質(zhì)積累；羊肚菌菌絲殘留會阻礙羊肚菌從營養(yǎng)生長向繁殖生長過渡。田芳等［9］提出，羊肚菌連作會導(dǎo)致土壤中需求量大的礦質(zhì)元素匱乏，吸收量小的礦質(zhì)元素富集，就可能造成土壤營養(yǎng)失衡、理化性質(zhì)改變，同時土壤中有益微生物數(shù)量減少，致使病菌富集，打破土壤的微生態(tài)平衡，從而影響羊肚菌的生長發(fā)育，最終導(dǎo)致減產(chǎn)甚至絕收。李巖龍等［10］比較了更換菌種、土壤處理等方式，發(fā)現(xiàn)水旱輪作是目前克服羊肚菌連作最好的措施。

為探究水旱輪作對羊肚菌生長的影響，本研究對羊肚菌種前土壤、生長指標(biāo)和病害等方面進行分析，解釋水旱輪作對連作地羊肚菌生長的影響，以期為這方面研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

所有栽培種均為六妹羊肚菌（Morchella sextelata），栽培種和營養(yǎng)袋由襄陽優(yōu)農(nóng)生態(tài)農(nóng)業(yè)科技有限公司提供。栽培種、營養(yǎng)袋配方一樣，pH 均為7，按質(zhì)量進行添加：小麥60%、木屑15%、稻殼15%、細土8%、石灰2%。

1.2 試驗地點

試驗地點在湖北省襄陽市谷城縣南河鎮(zhèn)島巖村村委會（北緯N31°52′40″，東經(jīng)E111°28′30″）。

1.3 試驗方法

選擇已經(jīng)種植2 年羊肚菌的地塊進行試驗，該處基地共0.93 hm2，2017 年11 月首次種植羊肚菌，2018年4—9月種植西瓜，2018年11月至2019年4月第2 次種植羊肚菌。其中，試驗用地共計0.27 hm2，位于基地最北邊，試驗從2019 年4 月開始至2020 年4 月結(jié)束，其中處理組共計0.13 hm2，有效種植面積900 m2，6 個種植大棚，每個大棚為5 m×30 m；對照組種植面積與處理組相同。

試驗第一階段在處理組種植水稻，在對照組種植西瓜；試驗第二階段在處理組和對照組同時按照相同管理方式種植羊肚菌。試驗田間小區(qū)規(guī)劃如圖1 所示，羊肚菌種植流程如表1 所示。

圖1 羊肚菌試驗地小區(qū)劃分

表1 試驗田塊羊肚菌種植流程

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

1.4.1 羊肚菌生長指標(biāo)統(tǒng)計 羊肚菌生長指標(biāo)統(tǒng)計包括：①記錄原基形成時間，田間首次發(fā)現(xiàn)米白色小顆粒的原基時間；②統(tǒng)計產(chǎn)量，產(chǎn)量=總產(chǎn)量/占地面積，羊肚菌采收分2 次采收，產(chǎn)量統(tǒng)計分2 次進行，采收時緊貼著地面用小刀切割；③統(tǒng)計羊肚菌單菇重，選擇每壟距離棚口10 m 處1 m2內(nèi)羊肚菌統(tǒng)一稱重，平均單子實體重=總重量/羊肚菌個數(shù)；④記錄羊肚菌子囊蓋長度和直徑，菌柄的長度和直徑，使用游標(biāo)卡尺檢測長度。

1.4.2 土壤樣品分析 采用五點采樣法采集處理組水稻種植前后和對照組西瓜種植前后土壤樣品，自然風(fēng)干后進行研磨，過0.1 mm 篩后保存。土壤pH使用pH 計檢測；土壤EC 使用電導(dǎo)率儀檢測；采用土壤測試儀（TPY-6A 型）檢測銨態(tài)氮、速效磷、有效鉀含量；土壤有機質(zhì)測定采用重鉻酸鉀外加熱法［11］。

1.4.3 羊肚菌病害統(tǒng)計 統(tǒng)計羊肚菌試驗地塊生長期最常見的霉菌性枯萎病和紅腿菇現(xiàn)象。霉菌性枯萎病病原菌為長孢卵單隔孢霉（Diploospora longispora），以菌蓋侵染為主，也能侵染菌柄組織；受侵染的部位會枯萎，停止發(fā)育，嚴重時子囊果畸形；侵染初期，染病部位白色，絨毛狀，后期有粉末感，隨著時間延續(xù)，受侵染的部位會萎縮、凹陷、破損［12］。紅腿菇具體表象是小菇或幼菇菌柄發(fā)紅或先發(fā)灰再發(fā)紅，停止生長最后死亡。霉菌性枯萎病和紅腿菇現(xiàn)象會嚴重影響羊肚菌的品質(zhì)和產(chǎn)量，降低羊肚菌的商品價值和經(jīng)濟效益。羊肚菌收獲時，采取五點取樣法進行隨機取樣，統(tǒng)計霉菌性枯萎病的發(fā)病情況和紅腿菇現(xiàn)象，霉菌性枯萎病如圖2 所示，紅腿菇如圖3所示。

圖2 羊肚菌霉菌性枯萎病

圖3 羊肚菌紅腿菇

羊肚菌霉菌性枯萎病分級標(biāo)準(zhǔn)：0級，健株無病；1 級，侵染面積10%以下；2 級，侵染面積10%～50%；3 級，侵染面積50%以上；4 級，子實體全部侵染。紅腿菇分級標(biāo)準(zhǔn)：0 級，健株無病；1 級，灰腿或紅腿且羊肚菌未死亡；2 級，紅腿導(dǎo)致羊肚菌死亡。病害嚴重度=［Σ（病級株數(shù)×代表級數(shù)）/植株總數(shù)×最高代表級值］×100%；發(fā)病率=發(fā)病株數(shù)/調(diào)查總株數(shù)×100%。

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)使用DPS 軟件進行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 羊肚菌產(chǎn)量統(tǒng)計分析

羊肚菌分2 次采收，第1 次采收時間為2020 年3月24 日，第2 次采收時間為4 月2 日，處理組平均產(chǎn)量為2 755.6 kg/hm2，顯著高于對照組1 624.6 kg/hm2，具體數(shù)據(jù)如表2 所示。2018—2020 年羊肚菌平均產(chǎn)量分別為3 189.0、2 217.0、2 755.5 kg/hm2，對照組2020 年產(chǎn)量為1 624.6 kg/hm2。在2018 年首次種植羊肚菌的地塊上，2019 年連續(xù)種植羊肚菌產(chǎn)量相比于2018 年降低了30.5%；在2020 年第3 次連作羊肚菌，連續(xù)進行旱地西瓜輪作的對照組產(chǎn)量相比于2019 年降低了26.7%，相較于2018 年降低了49.1%；而使用水旱輪作的處理組相比于2019 年增加了24.3%，但是相比于2018 年首次種植羊肚菌的產(chǎn)量還是下降了13.6%。

表2 2020 年羊肚菌產(chǎn)量統(tǒng)計結(jié)果 （單位：kg/hm2）

2.2 羊肚菌種植前后土壤指標(biāo)統(tǒng)計分析

根據(jù)土壤數(shù)據(jù)檢測，該基地土壤pH 呈中性，種植水稻后土壤pH 從6.73 增加至7.18，而對照組pH基本沒有變化；相比于對照組，處理組有機質(zhì)提升幅度更大，處理組有機質(zhì)含量提升了0.19 個百分點，對照組有機質(zhì)含量提升了0.12 個百分點；處理組土壤EC 和銨態(tài)氮下降比例相對于對照組更小，具體數(shù)據(jù)如表3 所示。

表3 羊肚菌種植前后土壤指標(biāo)分析

2.3 羊肚菌生長指標(biāo)統(tǒng)計分析

處理組在78 d 時首次觀察到原基，對照組在83 d 首次觀察到原基，處理組比對照組提前了5 d；通過羊肚菌田間生長也可以看出處理組羊肚菌已經(jīng)達到采收標(biāo)準(zhǔn)（圖4），對照組羊肚菌還沒有完全成熟（子囊果由黃轉(zhuǎn)黑且棱紋展開、蜂窩狀凹陷基本展開為采摘標(biāo)準(zhǔn)）。首次采收羊肚菌后對羊肚菌單菇進行稱重，處理組羊肚菌單菇重量15.63 g，顯著高于對照組14.23 g，單菇重提升了9.8%，具體數(shù)據(jù)如表4 所示。

圖4 羊肚菌處理組與對照組成熟狀態(tài)對比（2020 年3 月17 日）

表4 羊肚菌生長指標(biāo)統(tǒng)計分析

2.4 羊肚菌病害統(tǒng)計分析

處理組羊肚菌霉菌性枯萎病的病害嚴重度為2.0%，發(fā)病率為4.0%，顯著低于對照組的9.3%和18.0%；處理組紅腿菇病害嚴重度為15.0%，發(fā)病率為24.0%，顯著低于對照組的24.5%和38.0%，具體數(shù)據(jù)如表5 所示。

表5 羊肚菌病害統(tǒng)計分析 （單位：%）

3 討論

趙永昌等［8］研究表明，羊肚菌水田連作障礙不明顯，旱田輪作若第一年出菇較好，第二年繼續(xù)種植幾乎不出菇；本研究2018—2019 年進行的旱地輪作羊肚菌沒有產(chǎn)生幾乎不出菇現(xiàn)象，在2020 年進行的連續(xù)3 年旱地輪作羊肚菌也沒有產(chǎn)生，這表明羊肚菌旱地輪作會導(dǎo)致其產(chǎn)量一定程度的下降。通過在連續(xù)3 年種植羊肚菌的地塊上進行旱地輪作和水旱輪作的試驗表明，水旱輪作可以緩解羊肚菌的連作障礙，使羊肚菌產(chǎn)量得以提升。基于這一結(jié)果，本研究從水旱輪作導(dǎo)致的土壤、生長和病害3 個方面的變化進行分析討論。

微酸或微堿的土壤（pH 6.8～8.5）適宜于羊肚菌的發(fā)生［13，14］，水旱輪作后土壤pH 由弱酸性轉(zhuǎn)換為弱堿性，相比于旱地輪作，水旱輪作土壤pH 更適宜羊肚菌生長；水旱輪作和旱地輪作有機質(zhì)含量在種植水稻和西瓜后都得到了提高，這可能與羊肚菌菌渣還田和施用復(fù)合肥有關(guān)，而水旱輪作有機質(zhì)提升比例更高，這可能與水田環(huán)境加速了有機質(zhì)的形成有關(guān)；同時水旱輪作相較于旱地輪作土壤養(yǎng)分更加穩(wěn)定。水旱輪作相對適宜的pH、有機質(zhì)和穩(wěn)定的土壤養(yǎng)分給羊肚菌提供了良好的基礎(chǔ)生長環(huán)境，這可能是水旱輪作可以緩解羊肚菌連作障礙使其產(chǎn)量提高的原因之一。

羊肚菌水旱輪作相比于旱地輪作原基提前5 d出現(xiàn)，單菇長度與直徑無顯著差異，但重量更大，這表明水旱輪作的羊肚菌提前了生育期且子實體更為健壯。2020 年2—3 月試驗基地曾發(fā)生5 ℃以下倒春寒和22 ℃以上的高溫天氣，極端天氣會對羊肚菌子實體生長造成不可恢復(fù)的創(chuàng)傷，生育期提前和長勢健壯的子實體能夠更好地抵御極端天氣，避免了環(huán)境波動造成的損失減產(chǎn)。生育期的提前和子實體抗逆性的增強，可能是水旱輪作可以緩解羊肚菌連作障礙使其產(chǎn)量提高的另一個原因。

水旱輪作的羊肚菌病害嚴重度和發(fā)生率顯著低于旱地輪作的羊肚菌，有報道稱連作障礙導(dǎo)致的病害一般與土壤的微生物群落結(jié)構(gòu)密切相聯(lián)［15］，作物連作導(dǎo)致病害高發(fā)的主要原因是有益微生物減少和病原菌的積累［16］；連續(xù)種植羊肚菌的地塊羊肚菌菌絲大量殘留在土壤中形成了優(yōu)勢菌落，進而抑制其他微生物生長，而以羊肚菌菌絲為食的有害微生物也會大量積累，最終可能會導(dǎo)致微生物多樣性降低；也有研究表明，未栽培羊肚菌的土壤真菌豐度和多樣性顯著高于羊肚菌根際土真菌多樣性［17］。試驗中水旱輪作打破了這一狀態(tài)，土壤在長期浸水情況改良了原有的微生態(tài)，大量有害微生物被消滅，土壤微生態(tài)環(huán)境再一次達到相對平衡的狀態(tài)。水旱輪作的羊肚菌病害嚴重度和發(fā)生率顯著低于旱地輪作的羊肚菌，減少了因病害造成的產(chǎn)量損失，這可能也是水旱輪作可以緩解羊肚菌連作障礙使其產(chǎn)量提高的因素之一。

4 小結(jié)

試驗表明，在實踐生產(chǎn)中可以通過水旱輪作的方式緩解羊肚菌的連作障礙，使羊肚菌產(chǎn)量得到提高。水旱輪作能夠在一定程度上修復(fù)羊肚菌生長的土壤環(huán)境，縮短羊肚菌的生長周期，提高羊肚菌的抗逆性，同時可以減少病害的發(fā)生，這些現(xiàn)象可以解釋水旱輪作是如何緩解羊肚菌連作障礙的。