強(qiáng)還原土壤滅菌法對(duì)春提早黃瓜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

任福森，王童童，郭志偉，孫 強(qiáng)，劉賀娟，張 蓓，甄俊琦，程相杰，陳碧華

（1.新鄉(xiāng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院 河南新鄉(xiāng) 453003；2.河南科技學(xué)院 河南新鄉(xiāng) 453003）

近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了一個(gè)高速發(fā)展階段，無(wú)論種植面積還是產(chǎn)量都占據(jù)世界首位[1]。2016 年設(shè)施蔬菜種植面積391.5 萬(wàn)hm2，而2020 年達(dá)到410.5 萬(wàn)hm2，一直在不斷擴(kuò)大[2-4]。

隨著設(shè)施蔬菜種植面積和種植年限的增加，棚室土壤長(zhǎng)期得不到自然降水淋洗而出現(xiàn)次生鹽漬化，使土壤理化性狀、微生物種類發(fā)生了很大改變，導(dǎo)致蔬菜生長(zhǎng)發(fā)育不良。同時(shí)，長(zhǎng)期連作使多種土傳性病原微生物可在土壤或病株殘?bào)w中越冬或越夏，造成循環(huán)侵染[5]、積累和傳播。我國(guó)蔬菜種類區(qū)域性單一、復(fù)種指數(shù)高、不能合理輪作等現(xiàn)象普遍，一些“老菜區(qū)”不斷出現(xiàn)蔬菜產(chǎn)量降低、品質(zhì)下降等嚴(yán)重問(wèn)題[6-7]，很難滿足市場(chǎng)對(duì)蔬菜產(chǎn)品的安全和營(yíng)養(yǎng)需求，嚴(yán)重影響了經(jīng)濟(jì)效益。所以連作障礙已經(jīng)成為全國(guó)設(shè)施蔬菜可持續(xù)生產(chǎn)的瓶頸[8-9]。目前已有一系列的防治方法和技術(shù)，如輪作、套作、嫁接栽培、調(diào)節(jié)土壤pH 值、高溫悶棚等，但這些方法的作用比較單一，不能全方位解決連作障礙的多因素問(wèn)題[10-13]。

筆者采用南京師范大學(xué)蔡祖聰團(tuán)隊(duì)的研究成果——強(qiáng)還原土壤滅菌法（RSD），即在發(fā)生土傳病害的土壤中添加大量的易分解有機(jī)物，通過(guò)灌水、薄膜覆蓋阻礙土壤與大氣的氣體交換，快速創(chuàng)造土壤強(qiáng)還原環(huán)境，從而在3 周左右殺滅土壤中的大量病原微生物的方法[5，14-16]。RSD 處理已經(jīng)在我國(guó)南方地區(qū)對(duì)連作障礙防控試驗(yàn)取得明顯的效果。雖然RSD 處理對(duì)連作障礙防控的總體機(jī)制已經(jīng)比較清楚，但是在特定條件下特別是北方蔬菜種植區(qū)的使用效果還不明確[5]。我國(guó)北方地區(qū)是設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)的主要區(qū)域，土壤連作障礙對(duì)蔬菜產(chǎn)業(yè)的危害頗大。若RSD 處理能在北方地區(qū)成功運(yùn)用，將對(duì)我國(guó)設(shè)施園藝產(chǎn)業(yè)起到巨大的促進(jìn)作用。

筆者的試驗(yàn)在新鄉(xiāng)市選取3 個(gè)不同地點(diǎn)分別進(jìn)行試驗(yàn)，每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)設(shè)置2 個(gè)規(guī)格相同的塑料大棚分別為試驗(yàn)棚和對(duì)照棚，經(jīng)試驗(yàn)處理后測(cè)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，研究RSD 處理對(duì)新鄉(xiāng)地區(qū)大棚春提早黃瓜植株生長(zhǎng)、果實(shí)性狀、產(chǎn)量與坐果率、果實(shí)品質(zhì)性狀的影響，期望為豫北乃至我國(guó)北方地區(qū)黃瓜等設(shè)施蔬菜生產(chǎn)解決連作障礙和土傳性病害問(wèn)題提供新的參考方案。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)品種為綠亨科技有限公司提供的春黃瓜品種油亮抗病16-1。RSD 有機(jī)物料為南京師范大學(xué)土壤利用與修復(fù)團(tuán)隊(duì)提供，主要成分為粉碎的苜蓿秸稈（1300 kg·667 m-2）。

1.2 試驗(yàn)地點(diǎn)

本試驗(yàn)分別在新鄉(xiāng)市牧野區(qū)牧野鎮(zhèn)朱莊屯村、封丘縣陳固鎮(zhèn)三里莊村和獲嘉縣馮莊鎮(zhèn)王井村進(jìn)行，每個(gè)地點(diǎn)設(shè)2 個(gè)相同規(guī)格的塑料大棚，每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的2 個(gè)大棚均選在同一地塊并且均有3 年以上的黃瓜連作種植，土傳病害嚴(yán)重。

1.3 試驗(yàn)方法

RSD 處理棚于2020 年6 月15 日將RSD 有機(jī)物料以每667 m2施用1.3 t 的量均勻添加到土地表面并進(jìn)行30 cm 的土壤耕翻，灌足水后用塑料薄膜密封覆蓋地面，并密閉大棚20 d，對(duì)照棚土壤不添加RSD 有機(jī)物料，其他管理相同。

試驗(yàn)采取完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，黃瓜苗定植于2021年2 月14 日，采用雙行栽培，行株距為60 cm×35 cm，3 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)小區(qū)面積分別為660、660、700 m2。

1.4 取樣方法

采取5 點(diǎn)取樣法作為5 個(gè)重復(fù)點(diǎn)，每點(diǎn)選取10 株黃瓜掛牌標(biāo)記，分別在不同生育期測(cè)量各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)。

1.5 試驗(yàn)測(cè)定項(xiàng)目

1.5.1 植株生長(zhǎng)指標(biāo) 在黃瓜定植1 個(gè)月后對(duì)取樣點(diǎn)黃瓜植株進(jìn)行生長(zhǎng)指標(biāo)的測(cè)定。用鋼卷尺測(cè)量莖基部到生長(zhǎng)點(diǎn)長(zhǎng)度為株高。用游標(biāo)卡尺測(cè)量子葉到第1 片真葉節(jié)位之間的瓜蔓直徑為莖粗。統(tǒng)計(jì)黃瓜植株除了生長(zhǎng)點(diǎn)以外的所有葉片數(shù)量為葉片數(shù)。從黃瓜莖基部第1 片真葉往上數(shù)到第1 朵雌花著生的葉片處，記錄葉片數(shù)為第1 雌花節(jié)位。

1.5.2 果實(shí)相關(guān)性狀 分別選取取樣點(diǎn)具有代表性的商品黃瓜果實(shí)進(jìn)行測(cè)定。逐個(gè)用電子秤稱質(zhì)量，記錄為單果質(zhì)量。用鋼卷尺緊貼黃瓜彎曲的背面，從上端拉到下端，準(zhǔn)確讀取數(shù)值后記錄為瓜長(zhǎng)。用游標(biāo)卡尺在黃瓜的中間位置測(cè)量，準(zhǔn)確讀出數(shù)值并記錄為瓜直徑。用鋼卷尺準(zhǔn)確量取從瓜柄頂端到瓜柄與心腔交接處的長(zhǎng)度記錄為瓜柄長(zhǎng)。

1.5.3 產(chǎn)量及坐果率 從第一次采摘開(kāi)始，用電子秤對(duì)每一次產(chǎn)量進(jìn)行記錄，計(jì)算出總產(chǎn)量。根據(jù)黃瓜采收后的痕跡計(jì)算黃瓜坐果數(shù)，根據(jù)保留在植株上的敗育雌花的死體計(jì)算敗育雌花數(shù)，最終計(jì)算出坐果率。

坐果率/%=黃瓜坐果數(shù)/（黃瓜坐果數(shù)+敗育雌花數(shù)）×100。（1）

1.5.4 果實(shí)品質(zhì)指標(biāo) 選取取樣點(diǎn)具有代表性的商品黃瓜果實(shí)進(jìn)行測(cè)定。

維生素C 含量（w，后同）采用2，6-二氯酚靛酚法測(cè)定[17]，蛋白質(zhì)含量采用考馬斯亮藍(lán)G-250 法測(cè)定[17]，可溶性糖含量采用蒽酮比色法測(cè)定[17]。

w（維生素C）/（mg·100 g-1）=100×（V-V0）×T×A/m；（2）

式中，V—滴定黃瓜提取液染料消耗的體積（mL）；V0—滴定空白染料體積的消耗（mL）；T—1 mL 染料相當(dāng)于抗壞血酸的毫克數(shù)（mg·mL-1）；A—稀釋的倍數(shù)；m—樣品的質(zhì)量（g）。

w（蛋白質(zhì)）/（μg·g-1）=

1.6 統(tǒng)計(jì)分析方法

使用Excel 2010 和SPSS 22.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 RSD處理對(duì)大棚春提早黃瓜植株生長(zhǎng)的影響

由表1 可以看出，RSD 處理能夠促進(jìn)大棚春提早黃瓜株高、莖粗、葉片數(shù)等各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)的增長(zhǎng)，降低了第1 雌花節(jié)位。在封丘縣和獲嘉縣試驗(yàn)點(diǎn)，經(jīng)RSD 處理后株高較對(duì)照顯著增加了8.39 cm 和5.46 cm，增幅分別為8.12%、5.32%；在牧野區(qū)試驗(yàn)點(diǎn)，經(jīng)RSD 處理后株高與對(duì)照差異不顯著，但也增加了3.42 cm，增幅為3.51%。牧野區(qū)、封丘縣和獲嘉縣3 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的黃瓜莖粗和葉片數(shù)與對(duì)照相比差異都不顯著，但均有所增加，莖粗分別 增 加 了0.21、0.15、0.10 mm，增 幅 分 別 為2.69%、1.85%、1.23%；葉片數(shù)分別增加了0.12、0.49、0.56 片，增幅分別為0.81%、3.20%、3.69%。3 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的第1 雌花節(jié)位與對(duì)照相比顯著降低，分別降低了0.4、0.6、0.3 個(gè)節(jié)位，降幅分別為11.76%、20.00%、9.38%。

表1 RSD 處理對(duì)大棚春提早黃瓜植株生長(zhǎng)的影響Table 1 Effect of RSD treatment on plant growth characters of early spring cucumber in greenhouse

2.2 RSD 處理對(duì)塑料大棚春提早黃瓜果實(shí)相關(guān)性狀的影響

2.2.1 RSD 處理對(duì)塑料大棚春提早黃瓜單果質(zhì)量的影響 由圖1 可以看出，RSD 處理能夠極顯著提高大棚春提早黃瓜的單果質(zhì)量。3 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的黃瓜經(jīng)RSD 處理后的單果質(zhì)量較對(duì)照均有提高，且差異均達(dá)到極顯著水平，分別提高了32.73、48.73、43.00 g，增幅分別為24.87%、38.64%、34.64%。

圖1 RSD 處理對(duì)大棚春提早黃瓜平均單果質(zhì)量的影響Fig.1 Effect of RSD treatment on average fruit weigh of early spring cucumber in greenhouse

2.2.2 RSD 處理對(duì)塑料大棚春提早黃瓜瓜長(zhǎng)的影響 RSD 處理能夠顯著提高大棚春提早黃瓜的瓜長(zhǎng)（圖2）。與對(duì)照相比，在牧野區(qū)試驗(yàn)點(diǎn)經(jīng)RSD 處理后瓜長(zhǎng)顯著提高了0.98 cm，增幅為3.06%；在封丘縣和獲嘉縣2 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，經(jīng)RSD 處理后瓜長(zhǎng)差異達(dá)極顯著水平，分別提高了2.60、2.70 cm，增幅分別為8.44%和8.91%。

圖2 RSD 處理對(duì)大棚春提早黃瓜瓜長(zhǎng)的影響Fig.2 Effect of RSD treatment on fruit length of early spring cucumber in greenhouse

2.2.3 RSD 處理對(duì)塑料大棚春提早黃瓜瓜直徑的影響 由圖3 可以看出，RSD 處理能夠提高大棚春提早黃瓜直徑。和對(duì)照相比，在牧野區(qū)試驗(yàn)點(diǎn)，經(jīng)RSD 處理后黃瓜直徑?jīng)]有顯著性差異，但直徑增加了0.63 mm，增幅為2.05%；在封丘縣和獲嘉縣2 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，經(jīng)RSD 處理后黃瓜直徑均有極顯著提高，分別增加了3.23 mm 和3.06 mm，增幅分別為10.96%和10.71%。

圖3 RSD 處理對(duì)大棚春提早黃瓜瓜直徑的影響Fig.3 Effect of RSD treatment on diameter of early spring cucumber in greenhouse

2.2.4 RSD 處理對(duì)塑料大棚春提早黃瓜瓜柄長(zhǎng)的影響 由圖4 可以看出，RSD 處理能夠顯著縮短大棚春提早黃瓜瓜柄長(zhǎng)。3 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的黃瓜經(jīng)RSD處理后瓜柄長(zhǎng)較對(duì)照均縮短且差異達(dá)到了極顯著水平，分別縮短了0.95、0.83、0.88 cm，降幅分別為15.32%、14.71%、15.14%。

圖4 RSD 處理對(duì)大棚春提早黃瓜瓜柄長(zhǎng)的影響Fig.4 Effect of RSD treatment on pedicle length of early spring cucumber in greenhouse

2.3 RSD 處理對(duì)塑料大棚春提早黃瓜產(chǎn)量及坐果率的影響

2.3.1 RSD 處理對(duì)塑料大棚春提早黃瓜產(chǎn)量的影響 由圖5 可以看出，RSD 處理能夠極顯著提高大棚春提早黃瓜的667 m2產(chǎn)量。在3 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，經(jīng)RSD 處理后的黃瓜平均產(chǎn)量較對(duì)照均有極顯著提高，分別提高了1500、2667、2167 kg·667 m-2，增幅分別為17.65%、32.00%、26.53%。

圖5 RSD 處理對(duì)大棚春提早黃瓜產(chǎn)量的影響Fig.5 Effect of RSD treatment on yield of early spring cucumber in greenhouse

2.3.2 RSD 處理對(duì)塑料大棚春提早黃瓜坐果率的影響 由圖6 可以看出，在牧野區(qū)試驗(yàn)點(diǎn)，經(jīng)RSD處理后黃瓜坐果率較對(duì)照有顯著提高，提高了2.73%；封丘縣和獲嘉縣試驗(yàn)點(diǎn)經(jīng)RSD 處理后較對(duì)照有極顯著提高，坐果率分別提高了7.41%和4.25%。

圖6 RSD 處理對(duì)大棚春提早黃瓜坐果率的影響Fig.6 Effect of RSD treatment on fruit setting rate of early spring cucumber in greenhouse

2.4 RSD處理對(duì)大棚春提早黃瓜果實(shí)品質(zhì)的影響

2.4.1 RSD 處理對(duì)塑料大棚春提早黃瓜果實(shí)維生素C 含量的影響 由圖7 可以看出，RSD 處理能夠提高大棚春提早黃瓜維生素C 含量。其中，封丘縣試驗(yàn)點(diǎn)的黃瓜與對(duì)照呈極顯著差異，維生素C 含量提高了0.71 mg·100 g-1，增幅為8.46%；獲嘉縣試驗(yàn)點(diǎn)的黃瓜維生素C 含量較對(duì)照顯著增加了0.57 mg·100 g-1，增幅為6.78%；牧野區(qū)試驗(yàn)點(diǎn)與對(duì)照無(wú)顯著差異，但增加了0.30 mg·100 g-1，增幅為3.44%。

圖7 RSD 處理對(duì)大棚春提早黃瓜維生素C 含量的影響Fig.7 Effect of RSD treatment on vitamin C content of early spring cucumber in greenhouse

2.4.2 RSD 處理對(duì)大棚春提早黃瓜蛋白質(zhì)含量的影響 由圖8 可以看出，RSD 處理能夠顯著提高大棚春提早黃瓜的蛋白質(zhì)含量。其中，封丘縣、獲嘉縣2 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的黃瓜處理與對(duì)照均呈極顯著差異，蛋白質(zhì)含量分別提高了0.32、0.23 mg·g-1，增幅分別為15.19%、10.99%；牧野區(qū)試驗(yàn)點(diǎn)與對(duì)照顯著差異，蛋白質(zhì)含量提高了0.16 mg·g-1，增幅為7.86%。

圖8 RSD 處理對(duì)大棚春提早黃瓜蛋白質(zhì)含量的影響Fig.8 Effect of RSD treatment on protein content of early spring cucumber in greenhouse

2.4.3 RSD 處理對(duì)大棚春提早黃瓜可溶性糖含量的影響 由圖9 可以看出，RSD 處理能夠極顯著提高大棚春提早黃瓜的可溶性糖含量。3 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的RSD 處理與對(duì)照均呈極顯著差異，可溶性糖含量分別提高了0.21、0.44、0.24 個(gè)百分點(diǎn)，增幅分別為10.54%、21.76%、11.48%。

圖9 RSD 處理對(duì)大棚春提早黃瓜可溶性糖含量的影響Fig.9 Effect of RSD treatment on soluble sugar content of early spring cucumber in greenhouse

3 討論與結(jié)論

在同一塊土地上進(jìn)行常年專一作物的連續(xù)種植，造成了大面積的連作障礙，嚴(yán)重制約我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[18]。為解決連作障礙問(wèn)題，研究人員采取了各種防治辦法，但這些方法大多數(shù)都只能針對(duì)某一特殊問(wèn)題進(jìn)行防治或緩解，例如土壤熏蒸滅菌法可以殺死病原菌，但不能改善土壤理化性狀，并容易造成有益微生物的死亡；施用石灰能夠改善土壤理化性質(zhì)，但是不一定能夠降低病原菌數(shù)量；強(qiáng)還原土壤滅菌法目前在日本、美國(guó)、荷蘭等地已被廣泛用于土壤滅菌，被認(rèn)為是一種具有廣譜性、環(huán)境友好的治理方法[5]。

筆者研究認(rèn)為，有機(jī)物料及覆膜在太陽(yáng)照射下能夠提高地溫從而殺死土壤中的病原菌，這與相棟等[19]的結(jié)論一致，其研究表明，通過(guò)在土壤中施加有機(jī)物料石灰氮和雞糞，并覆蓋地膜進(jìn)行日光高溫處理后，能夠顯著增加地溫，從而能夠較好地防治設(shè)施黃瓜連作所造成的病害問(wèn)題。黃新琦等[20]研究認(rèn)為，RSD 能夠?qū)ν寥啦≡鸬綒⒕饔谩Ｍ鯇氂⒌萚21]對(duì)芥藍(lán)的研究表明，RSD 處理能夠顯著提高土壤pH，增強(qiáng)土壤微生物活性，從而改善土壤，顯著增加連作芥藍(lán)產(chǎn)量，這是由于在強(qiáng)還原條件下土壤中部分離子的還原會(huì)消耗大量氫離子，從而緩解土壤酸化和鹽漬化，同時(shí)土壤微生物活性的增強(qiáng)提升了微生物養(yǎng)分轉(zhuǎn)換和土壤抑病能力。筆者認(rèn)為，良好的土壤環(huán)境能夠促進(jìn)植株對(duì)養(yǎng)分的吸收。朱同彬等[22]研究證實(shí)，淹水加有機(jī)物料較不淹水不加有機(jī)物料處理和淹水不加有機(jī)物料處理，能夠顯著改善土壤理化性質(zhì)，且在南京設(shè)置的試驗(yàn)表明，加入風(fēng)干紫花苜蓿并在淹水條件下密封大棚創(chuàng)造強(qiáng)還原土壤滅菌環(huán)境，能夠提高黃瓜產(chǎn)量[23]，這與本研究結(jié)果一致。與淹水和施用有機(jī)肥處理方法相比，RSD 處理對(duì)土壤性質(zhì)的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于前兩者[7-8]。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，RSD 處理對(duì)常年連作塑料大棚春提早黃瓜的各項(xiàng)指標(biāo)均產(chǎn)生有益影響。RSD處理能夠促使大棚春提早黃瓜株高、莖粗及葉片數(shù)增加，有效提早黃瓜成熟時(shí)間；增加黃瓜瓜長(zhǎng)、瓜直徑和單果質(zhì)量，平均667 m2產(chǎn)量提高17.65%～32.00%；果實(shí)品質(zhì)中的維生素C、蛋白質(zhì)、可溶性糖含量均得到提高。塑料大棚春提早黃瓜采用RSD處理后所獲得的提早上市、增加產(chǎn)量、改善品質(zhì)等效果，都是提高種植者經(jīng)濟(jì)效益的重要因素。

綜上所述，RSD 處理可為從根本上改良土壤和系統(tǒng)性解決連作障礙及土傳病害問(wèn)題提供可行的方案，但針對(duì)RSD 所需有機(jī)物料類型和施用量需要針對(duì)各地區(qū)土壤連作障礙程度因地制宜的調(diào)整，從而使經(jīng)濟(jì)效益最大化。