不同土壤处理方式对连作黄瓜生长的影响

聂园军 ，杨三维 ，赵 佳 ，肖 蓉 ，王 媛 ，薄晓峰

（1.山西省农业科学院农业资源与经济研究所，山西太原030006；2.山西省农业科学院生物技术研究中心，山西太原030031；3.山西省农业科学院果树研究所，山西太谷030800）

自20世纪80年代以来，我国的蔬菜产业发展迅速，已经成为仅次于粮食作物的第二大农作物。黄瓜作为设施蔬菜的重要组成部分之一，由于其经济效益高，越来越受到人们的重视。但连作障碍的发生已经严重影响到以设施黄瓜为代表的设施农业的可持续发展[1-5]。吴凤芝等[6]将连作障碍发生的原因归纳为生物因素和非生物因素2种，其中，生物因素包括土壤微生物、病虫害、残茬及根分泌物等；非生物因素包括营养不均衡、理化性状恶化等。目前，生产上针对设施蔬菜连作障害的解决办法大多以单个调控措施为主，例如轮作、土壤消毒、高温闷棚、增施有机肥等，由于缺乏配套的集成技术，很难达到理想的调控效果。单个连作障碍调控措施由于处理方法不当或者地域条件不适合，往往也面临着一些局限性，在温室集约化种植黄瓜的情况下，轮作会影响农民的经济收益；用化学药剂进行土壤消毒对土壤、人畜和果实都有害，造成的不良后果更加严重[7-9]。

生物有机肥是指将特定功能微生物与畜禽粪便、农作物秸秆等结合起来，经无害化处理、腐熟后制成兼具微生物肥料和有机肥效应的肥料，增施生物有机肥对解决几乎所有蔬菜作物的连作障碍均有效果[10-12]。埋施生秸秆，在夏季休闲期结合温室土壤消毒大量利用含氮量低而含碳量高的秸秆来吸收土壤中游离态的氮，这一措施可同时起到除盐、培肥和灭菌的作用[13]。添加微生物菌剂植物根围促生菌可以各种间接或直接的方式抑制植物病原菌繁殖并促进植物生长，通过接种有益微生物来分解连作土壤中存在的有害物质，或通过与特定的病原菌竞争营养和空间来减少病原菌的数量和对根系的感染，从而减少根部病害发生，其中包括接种一些有益的菌根菌或其他有益菌群以便在根际形成生物屏障；接种致病菌弱毒菌株以促进幼苗产生免疫机能，也可用于解决蔬菜作物连作障碍问题；使用含有有益微生物种群的生物有机肥抑制土壤致病菌的发展是生物防治的途径之一[14-18]。因此，针对特定的栽培条件，研究成套的克服连作障碍的方法及提出可行性的防治措施是设施栽培生产中亟待解决的重要问题，对设施蔬菜产业的可持续发展具有重要意义。

本试验以重茬种植的黄瓜为研究对象，设置3种不同的土壤处理方式，研究不同土壤处理方式对设施黄瓜生长期根结线虫病和枯萎病的防治效果以及对设施黄瓜生长量、产量和品质的影响，对比不同土壤处理方式的差异，旨在明确微生物+太阳能土壤处理对设施黄瓜生长的影响，为克服设施黄瓜连作障碍提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

不同土壤处理试验于2016—2017年在山西省曲沃县史村镇南韩村日光温室内进行，温室重茬种植黄瓜13 a。土壤类型为碳酸盐褐土，0～20 cm土壤的全氮含量为0.145%，有机质为16.7 g/kg，pH值为7.98。

1.2 试验材料

供试黄瓜品种为新科801（以白籽南瓜采用插接法嫁接），由天津科润农业股份有限公司黄瓜研究所培育，山西省农业科学院农业资源与经济研究所提供。

1.3 试验设计

黄瓜于2015年9月30日定植，2016年5月3日拉秧。试验共设3个试验组，各试验组随机排列，每组3个小区，共计9个小区。3个试验组分别对应3种土壤处理方法，处理1.以添加生物有机肥为主，处理措施是以太阳能＋生物有机肥＋微生物菌肥为基础的土壤处理，简称为生物有机肥太阳能法（BF＋SD）；处理2.以添加农家肥和化学药剂为主，处理措施是以太阳能＋农家肥＋化学药剂＋市售菌肥为基础的处理方法，简称为化学药剂太阳能法（CA＋SD）；处理3.对照组（CK）以太阳能＋农家肥为基础的处理方法，简称为太阳能法（SD）。其中，生物有机肥太阳能法土壤处理过程经过清园、整地、施生物有机肥、浇水、作畦、铺膜、膜下灌水、常温晾棚、高温闷棚、降温、补充微生物菌肥等步骤；化学药剂太阳能法土壤处理过程经过清园、整地、施农家肥、浇化学药剂、铺膜、膜下灌水、高温闷棚、降温、补充市售菌肥等步骤；太阳能法土壤处理过程经过清园、整地、施农家肥、浇水、铺膜、膜下灌水、高温闷棚、降温等步骤。

1.4 调查项目及方法

1.4.1 设施土壤中根结线虫调查 土壤中根结线虫量用单位体积或单位质量的土壤中线虫数来表示。受害程度用被害株率（%）和根结指数来表示。受害植株地上部有明显的病害症状时，发病率即为受害株率。调查根结指数时对根结分级记载，具体标准如下：0级，无根结，根系健康；1级，仅有少量根结，根结占全根系的10%以下；3级，根结明显，根结占全根系的11%～25%；5级，根结特别明显，根结占全根系的26%～50%；7级，根结数量很多，根结占全根系的51%～75%，根结互相连接，主根和侧根变粗并呈畸形；9级，根结数量特别多，根结占全根系的75%以上，根结之间相互连接，多数主根和侧根变粗并呈畸形，甚至腐烂。

1.4.2 设施黄瓜枯萎病调查 在同一个棚中夏季采用3种方法处理土壤结束后，分别于黄瓜初瓜期（定植后50 d左右）和盛瓜期（定植后90 d左右）对黄瓜枯萎病的发病情况，统计枯萎病发病率。

1.4.3 设施黄瓜生长调查 在黄瓜盛瓜期每个处理调查10株，调查指标包括蔓长、茎粗、叶面积指数、叶片数。测量主蔓第1真叶至主蔓先端的全长即为蔓长，用卷尺测量，单位为cm，精确到0.1 cm；测量主蔓中部最粗节间的横径即为茎粗，用游标卡尺测定，单位为mm；叶面积指数：又叫叶面积系数，是指单位土地面积上植物叶片总面积占土地面积的倍数，用LI-3000便携式叶面积仪进行测量；调查盛瓜期黄瓜主蔓保留的叶片个数。

1.4.4 设施黄瓜产量和品质调查 每次收获时记录小区所有产量，按小区面积推算每公顷产量；盛瓜期在每小区采集长势均匀的黄瓜样品，带回室内分析测定果实中的Vc、可溶性糖和硝酸盐含量（3次重复）。其中，维生素C采用2，6-二氯靛酚滴定法测定，可溶性糖采用蒽酮比色法测定，硝酸盐采用紫外分光光度法测定。

1.5 数据处理

试验数据用Microsoft Office Excel 2013作图，SPSS19.0软件统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同土壤处理方式对设施黄瓜根结线虫病和枯萎病的防治效果

在田间试验中，黄瓜根系按照鉴定方法检测根结发生情况，计算根结指数，确定防治效果。由表1可知，生物有机肥太阳能法和化学药剂太阳能法在根结指数上没有显著性差异，分别为34.8和36.3，防治效果分别为46.05%和43.72%。考虑到微生物菌剂没有化学残留，所以在防治效果相当的情况下，推荐使用生物有机肥太阳能法。

表1 不同处理方式对设施黄瓜根结线虫病和枯萎病的防治效果

通过对初瓜期（定植后50 d）和盛瓜期（定植后90 d）黄瓜枯萎病发病率进行调查，生物有机肥太阳能法在2个时期防治黄瓜枯萎病效果最好，初瓜期没有发病，盛瓜期发病率仅2%；化学药剂太阳能法防治效果次之，初瓜期和盛瓜期发病率分别为4%和6%；太阳能法防治效果最差，初瓜期和盛瓜期发病率分别为7%和10%。

2.2 不同土壤处理方式对设施黄瓜生长量的影响田间试验结果表明，生物有机肥太阳能法对黄

瓜的生长具有促进作用。从表2可以看出，在蔓长方面，生物有机肥太阳能法和化学药剂太阳能法处理蔓长分别为126.6，123.2 cm，显著高于太阳能法处理（108.7 cm）；在茎粗方面，3种处理方法没有显著差异；在叶面积指数方面，3种处理方法差异显著，生物有机肥太阳能法处理效果最好，叶面积指数最大；在叶片个数方面，生物有机肥太阳能法和化学药剂太阳能法处理叶片个数分别为19.3，18.9个，二者差异不显著，但是二者均显著高于太阳能法处理（17.2个）。

表2 3种处理方式对黄瓜生长量的影响

2.3 不同土壤处理方式对设施黄瓜产量和品质的影响

定植后42 d各处理均进入采收期，从采收期至定植后110 d期间，各处理黄瓜产量相近（图1），定植后110d至拉秧，生物有机肥太阳能法（BF＋SD）和化学药剂太阳能法（CA＋SD）处理的黄瓜产量均高于太阳能法（SD）处理，此时期观察不同试验处理的根系发现，BF＋SD和CA＋SD处理的黄瓜根系虽然被根结线虫侵害，但其侵害的程度远远低于SD处理，这可能是造成从该时期起SD处理产量较低的原因；直至拉秧，SD处理的黄瓜累计产量最低，为147 000 kg/hm2，BF＋SD和CA＋SD处理的黄瓜产量分别为186 499.5，177 000 kg/hm2，分别比SD处理提高了26.9%和20.4%。

不同处理对黄瓜品质的影响如图2，3，4所示。从图2可以看出，BF＋SD和CA＋SD处理的黄瓜Vc含量均高于SD处理，其中，BF＋SD和CA＋SD处理黄瓜Vc含量分别为169，153 mg/kg，分别比SD处理的147 mg/kg提高了15.0%和4.1%。统计分析显示，BF＋SD处理与SD处理间差异显著（P＜0.05），CA＋SD处理与SD和BF＋SD处理间差异均未达到显著水平（P＞0.05），说明BF＋SD处理显著提高了盛瓜期黄瓜的Vc含量。

由图3可知，BF＋SD和CA＋SD处理的黄瓜硝酸盐含量均低于SD处理，其中，SD处理黄瓜中硝酸盐含量为113.9 mg/kg，BF＋SD和CA＋SD处理分别为57.4，92.6 mg/kg，分别比SD处理降低了49.6%和18.7%。统计分析显示，BF＋SD处理与SD处理间差异显著（P＜0.05），CA＋SD处理与SD处理间差异未达到显著水平（P＞0.05），说明BF＋SD处理显著降低了盛瓜期硝酸盐含量。

由图4可知，BF＋SD，CA＋SD和SD处理黄瓜可溶性糖含量分别为3.93%，3.66%和3.68%。统计分析显示，各处理间差异均未达到显著水平。

3 结论与讨论

化学药剂太阳能法使用的威百亩，为熏蒸性杀线虫剂，施入土壤后通过产生异硫氰酸甲酯而发挥毒杀作用，可防治多种线虫，并兼有除草和杀菌效果。生物有机肥太阳能法使用的功能微生物发酵剂和复合微生物菌剂中含有芽孢杆菌、淡紫拟青霉、哈茨木霉菌和聚生木霉菌，能达到甚至略好于化学药剂威百亩对线虫的防治效果，可能是由于这4种菌协同作用，能与黄瓜植株形成互利共生的统一体。化学药剂太阳能法利用化学药剂＋农家肥＋高温闷棚＋市售菌肥进行土壤消毒，一是由于农家肥未提前腐熟，二是由于没有采取起垄作畦增加受热面积，三是由于市售菌肥有益菌种类少含量低且不稳定，所以土壤消毒结束后土壤中病原菌数量相对较多且容易引起反弹，造成黄瓜初瓜期和盛瓜期枯萎病的发病率高于生物有机肥太阳能法。单独的太阳能法由于只采用未充分腐熟的农家肥＋高温进行闷棚，土壤处理结束后也不补充菌肥，所以造成黄瓜初瓜期和盛瓜期的病原菌数量在3种方法中最多，进而枯萎病的发病率也就最高。

由于3种土壤处理方式在定植前都施用了复合肥，定植后田间管理按照农户正常的管理方式进行，都会涉及到追肥。生物有机肥太阳能法处理土壤结束后，秸秆和农家肥经过添加菌剂并充分腐熟，又在土壤里补充了微生物菌肥，对设施黄瓜生长促进作用明显。原因可能有以下几点：第一，秸秆还田调节了土壤的碳氮比，避免因氮素过多而造成土壤板结；第二，农家肥经过充分腐熟，无效养分变为有效养分，更容易被黄瓜根系吸收；第三，微生物菌剂中含有大量功能菌，功能菌迅速繁殖优化了土壤微生物种群结构，土壤酶活性加快了土壤有机物质的分解，促进土壤中固定养分向有效养分的转化，进而促进植株根系及地上部的生长。化学药剂太阳能法施入的农家肥未经过充分腐熟，再加上化学药剂威百亩施入土壤后杀死了土壤中的有益和有害的微生物，农家肥在土壤中只经过高温阶段，并没有经过微生物的分解，后期补充的市售菌肥含菌量不稳定、菌种配比不合理，造成土壤中的有效养分量及微生物多样性不如生物有机肥太阳能法，所以，生长量的指标就相对落后。太阳能法由于农家肥施入土壤时未充分腐熟，闷棚时只经过高温阶段，后期也没有补充菌肥，所以黄瓜定植后容易出现烧苗，土壤中的微生物多样性也比较差，造成了该处理黄瓜的生长量各指标在3种处理方式中表现最差。综合3种土壤处理方式，由于定植前和定植后都会涉及到施用氮肥，氮有促进植物生长的作用，所以在黄瓜生长量指标上虽然有差异，但是差异并没有达到极显著水平。

本研究结果表明，相比化学药剂处理（CA＋SD），功能微生物发酵剂和复合微生物菌剂并结合高温闷棚（BF＋SD）可明显提高黄瓜Vc含量，虽然对硝酸盐含量和可溶性糖含量的影响与其他2个处理间无显著性差异，但有降低硝酸盐含量和提高可溶性糖含量的趋势，这可能与试验年限较短有关。微生物菌剂结合高温闷棚（BF＋SD）对设施连作土壤的修复及改善蔬菜品质是否具有可持续性，还需进行进一步研究和分析。

综上所述，高温闷棚处理过程中，棚内气温和土壤耕作层温度的适当升高对解决重茬土壤起重要作用[19-20]，生物有机肥太阳能法修复设施黄瓜重茬土壤效果最好。因为该方法通过农家肥二次发酵、常温晾棚和高温闷棚，能够有效杀灭杂草种子，拮抗和杀灭农家肥及土壤耕作层中致病菌，杀死土壤耕作层中线虫，防止土传病害发生，在黄瓜生长前期和中期很少发生病害，减少了农药防治次数；而且微生物肥料的活化养分功能和转化土壤中不能被利用的矿质元素为可利用的营养元素，可以改善土壤理化性质，培肥土壤，同时产生赤霉素、吲哚乙酸、细胞分裂素等促进作物生长的活性物质，表现在蔓长、茎粗、叶面积指数、叶片数等指标上。本研究结果为生物有机肥结合高温闷棚在解决设施蔬菜连作障碍方面的推广应用提供了一定的理论依据。