日光溫室草菇-黃瓜輪作對連作土壤的改良效應

苑學亮 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）輪作栽培對土壤理化性狀的影響。結果表明，草菇-黃瓜輪作栽培可以有效優化根際環境，協調土、肥、水、氣環境，促進黃瓜植株生長，輪作可以有效提高土壤肥力，增加土壤有機質和氮磷鉀元素的含量；輪作可以緩解土壤板結，降低土壤容重，疏松土壤；輪作有效改良了土壤結構，促進了土壤團聚體結構的形成，提高了土壤團粒結構占比，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，調節土壤酸堿平衡。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，提高土壤質量，是一種高效的生態循環種植模式。

關鍵詞 日光溫室；草菇；黃瓜；輪作；連作障礙

中圖分類號 S156? 文獻標識碼 A

文章編號 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

設施蔬菜是園藝產業的重要組成部分，是促進農民經濟增收的重要手段。隨著種植年限的增長，集約化栽培導致設施土壤質量逐漸下降，土壤有機碳匱乏、耕層變淺、酸化板結、作物可利用養分的有效性低、病原菌積累、蔬菜產量和品質下降等現象，已成為制約蔬菜高產優質高效和產業可持續發展的關鍵因素［1-3］。為提升設施土壤質量，在設施栽培中，稻殼、腐熟畜禽糞便和有機肥等施用量巨大。近年來，農林廢棄物資源化利用對土壤改良及作物的影響已成為國內外研究的熱點。

我國是世界上最大的食用菌生產國，食用菌收獲后，作為廢棄底料的菌渣，一般被直接廢棄，造成資源浪費和生態環境污染［4-5］。菌渣是營養豐富的有機物料，富含有機質和氮、磷、鉀以及微量元素等養分物質。同時，菌絲生長過程中通過代謝、酶解作用產生糖類、有機酸類、酶等生物活性物質，對植物生長有促進作用［6］。菌渣的還田、堆肥或加工成有機肥等資源化利用方式受到關注，成為土壤的有效改良劑［7-10］。近年來，通過菌菜輪作實現菌渣原位還田成為溫室土壤質量提升的有效途徑［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，利用高溫悶棚進行有機物料充分腐熟和土壤消毒。在山東莘縣、蘭陵等地區，利用日光溫室夏季空閑期種植耐熱食用菌草菇，利用強堿生料栽培草菇，生物轉化率高，草菇菌渣肥料可就地堆肥發酵，短期處理即可還田翻耕于土壤進行秋冬茬蔬菜種植，探索出溫室草菇-蔬菜輪作模式。但夏季草菇填閑栽培后，對溫室土壤理化和生物學性狀影響的報道仍較少。

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土壤理化、生物學性狀和下茬黃瓜生長發育的影響，以期為菌渣高效利用和菌菜輪作栽培提供技術參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于山東省聊城市莘縣，屬于典型的溫帶大陸性季風氣候，氣候適宜，是全國聞名的“菜籃子”，設施蔬菜和食用菌產業優勢明顯。試驗于2021年選取十八里鋪鎮同一農戶兩棟結構一致的日光溫室（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，土壤性質無顯著差異。對照溫室采取常規栽培方式，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復合肥，后期每隔10 d左右沖施一次大量元素水溶肥，進行秋冬茬黃瓜植株（“長青一號”）定植。

1.2 試驗方法

試驗溫室利用夏季高溫休閑期進行草菇栽培后將菌渣原位翻耕還田，進行黃瓜栽培，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%石灰粉進行浸泡。溫室內挖寬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。菌料充分發酵后，均勻撒播鋪放于畦床上，密閉溫室升溫后通風換氣，培養料溫不超過35 ℃開始播種，按1 000 g/m2用量將菌種均勻撒播在培養料上，輕拍料面使菌種與料面充分接觸。播種后，培養料溫度控制在35～37 ℃，空氣相對濕度保持在65%～70%。草菇采收期結束后，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照溫室完全一致。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 土壤理化性狀。

在黃瓜結果期，在每座溫室內按照“N”型7點取樣法，用土鉆采取0～20 cm耕層根區土壤。土壤樣品冷凍保存或帶回室內風干磨細，過篩，混勻備用。

土壤養分含量：有機質含量采用重鉻酸鉀-外加熱法測定，堿解氮含量采用堿擴散法測定，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：容重采用環刀法測定；土壤團粒結構和分級按照Elliott［15］的方法，按照不同級別孔篩進行振蕩分離、篩選、分級為大團聚體（LM＞2.000 mm）、較大團聚體（ SM 0.250～2.000 mm） 、微團聚體（MA 0.053～0.250 mm） 和黏粉粒組分（ S+C＜0.053 mm）。土壤導氣率在10 kPa 土壤水吸力條件下采用一維穩態法測定［16］，土壤飽和導水率采用定水頭法測定［17］。

1.3.2 土壤生物學性狀。

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 數據統計與分析

采用Origin進行數據作圖。利用 SPSS 21.0軟件對數據進行統計和差異顯著性檢驗分析（P＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 草菇-黃瓜輪作對溫室土壤養分含量的影響

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質和礦質元素含量，提升土壤肥力（圖1）。草菇菌渣還田可以顯著提高土壤有機質含量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（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-黃瓜輪作對溫室土壤顆粒結構組成的影響

夏季草菇填閑栽培后與黃瓜輪作可以改變土壤顆粒結構組成，有效緩解土壤緊實化，有利于土壤顆粒由黏粉粒向團粒結構的形成。草菇-黃瓜輪作后，土壤顆粒中細小黏粉粒的占比顯著降低，團粒結構所占比重顯著提高；大團聚體（ LM＞2.000 mm） 、較大團聚體（SM 0.250～2.000 mm） 、微團聚體（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水率和導氣率，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黃瓜莖的伸長，株高顯著高于常規連作栽培，對葉片數無顯著影響（圖6）。

3 結論與討論

日光溫室隨著種植年限延長，土壤因病原菌積累、自毒物質積累、酸化、板結等而逐漸退化，引起根區環境劣變，導致植株病蟲害和減產。夏季高溫悶棚和化學藥劑是土壤消毒和連作障礙防控的常用方式。但2種方式對病原菌進行消殺的同時，也殺害了有益菌，需要后期通過增施有益微生物菌劑、菌肥等修復微生態群落結構；而且，長期使用化學藥劑會導致土壤微生態環境惡劣、農藥殘留和環境污染嚴重，并威脅設施園藝產品質量安全，而夏季高溫悶棚則占據越夏栽培時間。

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行栽培，形成菌菜周年栽培，提高設施利用率。該研究發現利用越夏日光溫室空閑期栽培草菇后翻耕菌渣原位還田，可以優化根際環境，協調土、肥、水、氣環境，可以有效提高土壤肥力，緩解土壤酸化，調節土壤酸堿平衡；疏松土壤，減少土壤容重，促進形成土壤團粒結構，提高通氣透水性，緩解土壤板結。

草菇-黃瓜輪作栽培對土壤的改良效應與其栽培底料密切相關。草菇栽培底料為玉米芯（秸）、麥秸、粉餅（豆餅）、麩皮等有機物料，草菇菌渣翻耕還田后可以顯著提高土壤有機質含量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肥和化肥用量。有機物料還田后，可以疏松土壤，降低容重，緩解連作導致的土壤緊實、板結等問題，促進土壤顆粒由黏粉粒向團粒結構的形成。土壤顆粒中細小黏粉粒的占比顯著降低，大團聚體、較大團聚體和微團聚體等團粒結構所占比重顯著提高， 從而改善土壤顆粒孔隙結構，提高了通氣透水性，為根系創造了良好的水分和空氣環境。有機物料腐熟發酵過程中，施用石灰，使菌基呈堿性，可以緩解連作導致的土壤酸化，同時對病原菌也有一定消殺作用。除作為有機物料外，草菇生長過程中菌絲通過代謝、酶解作用產生糖類、有機酸類、酶等生物活性物質或生物刺激素，有待于進一步研究。

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