日光温室草菇-黄瓜轮作对连作土壤的改良效应

苑学亮 任怀冬 陈景霞 柳晓琳 翟合生 张大龙

摘要 利用日光温室夏季空闲期，研究了草菇（夏季填闲）-黄瓜（秋冬茬）轮作栽培对土壤理化性状的影响。结果表明，草菇-黄瓜轮作栽培可以有效优化根际环境，协调土、肥、水、气环境，促进黄瓜植株生长，轮作可以有效提高土壤肥力，增加土壤有机质和氮磷钾元素的含量；轮作可以缓解土壤板结，降低土壤容重，疏松土壤；轮作有效改良了土壤结构，促进了土壤团聚体结构的形成，提高了土壤团粒结构占比，改善了土壤颗粒通气透水性；轮作提高了土壤酶活性，缓解了土壤酸化，调节土壤酸碱平衡。因此，草菇-黄瓜轮作制度可以充分利用温室空闲期，缓解土壤连作障碍，提高土壤质量，是一种高效的生态循环种植模式。

关键词 日光温室；草菇；黄瓜；轮作；连作障碍

中图分类号 S156  文献标识码 A

文章编号 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

设施蔬菜是园艺产业的重要组成部分，是促进农民经济增收的重要手段。随着种植年限的增长，集约化栽培导致设施土壤质量逐渐下降，土壤有机碳匮乏、耕层变浅、酸化板结、作物可利用养分的有效性低、病原菌积累、蔬菜产量和品质下降等现象，已成为制约蔬菜高产优质高效和产业可持续发展的关键因素［1-3］。为提升设施土壤质量，在设施栽培中，稻壳、腐熟畜禽粪便和有机肥等施用量巨大。近年来，农林废弃物资源化利用对土壤改良及作物的影响已成为国内外研究的热点。

我国是世界上最大的食用菌生产国，食用菌收获后，作为废弃底料的菌渣，一般被直接废弃，造成资源浪费和生态环境污染［4-5］。菌渣是营养丰富的有机物料，富含有机质和氮、磷、钾以及微量元素等养分物质。同时，菌丝生长过程中通过代谢、酶解作用产生糖类、有机酸类、酶等生物活性物质，对植物生长有促进作用［6］。菌渣的还田、堆肥或加工成有机肥等资源化利用方式受到关注，成为土壤的有效改良剂［7-10］。近年来，通过菌菜轮作实现菌渣原位还田成为温室土壤质量提升的有效途径［11-13］。在日光温室蔬菜栽培中，在夏季炎热的7—8月，一般为温室休闲期，利用高温闷棚进行有机物料充分腐熟和土壤消毒。在山东莘县、兰陵等地区，利用日光温室夏季空闲期种植耐热食用菌草菇，利用强碱生料栽培草菇，生物转化率高，草菇菌渣肥料可就地堆肥发酵，短期处理即可还田翻耕于土壤进行秋冬茬蔬菜种植，探索出温室草菇-蔬菜轮作模式。但夏季草菇填閑栽培后，对温室土壤理化和生物学性状影响的报道仍较少。

笔者探讨日光温室夏季高温休闲期草菇栽培后菌渣就地还田对土壤理化、生物学性状和下茬黄瓜生长发育的影响，以期为菌渣高效利用和菌菜轮作栽培提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于山东省聊城市莘县，属于典型的温带大陆性季风气候，气候适宜，是全国闻名的“菜篮子”，设施蔬菜和食用菌产业优势明显。试验于2021年选取十八里铺镇同一农户两栋结构一致的日光温室（长90 m，跨度为8 m），均连作种植黄瓜12年，期间栽培和水肥管理方式一致，土壤性质无显著差异。对照温室采取常规栽培方式，7—8月为空闲期，采取高温密闭闷棚，8月下旬起垄，施入450～750 kg/hm2复合肥，后期每隔10 d左右冲施一次大量元素水溶肥，进行秋冬茬黄瓜植株（“长青一号”）定植。

1.2 试验方法

试验温室利用夏季高温休闲期进行草菇栽培后将菌渣原位翻耕还田，进行黄瓜栽培，形成菌菜轮作制度：夏季草菇（空闲期）-秋冬茬黄瓜。草菇栽培底料为玉米芯（秸）、麦秸、粉饼（豆饼）、麸皮等，在室外挖好浸泡池，底部铺好塑料布，倒入足量的玉米芯和40%石灰粉进行浸泡。温室内挖宽80 cm、高15～20 cm的菌畦，畦间留20～30 cm操作沟，采用起垄覆土栽培。菌料充分发酵后，均匀撒播铺放于畦床上，密闭温室升温后通风换气，培养料温不超过35 ℃开始播种，按1 000 g/m2用量将菌种均匀撒播在培养料上，轻拍料面使菌种与料面充分接触。播种后，培养料温度控制在35～37 ℃，空气相对湿度保持在65%～70%。草菇采收期结束后，将菌渣深翻耙平作基肥，起垄定植黄瓜幼苗。后期水肥等栽培管理措施与对照温室完全一致。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 土壤理化性状。

在黄瓜结果期，在每座温室内按照“N”型7点取样法，用土钻采取0～20 cm耕层根区土壤。土壤样品冷冻保存或带回室内风干磨细，过筛，混匀备用。

土壤养分含量：有机质含量采用重铬酸钾-外加热法测定，碱解氮含量采用碱扩散法测定，速效钾含量采用乙酸铵浸提-火焰光度法测定，速效磷含量采用碳酸氢钠浸提-钼锑钪比色法测定［14］。

土壤物理指标：容重采用环刀法测定；土壤团粒结构和分级按照Elliott［15］的方法，按照不同级别孔筛进行振荡分离、筛选、分级为大团聚体（LM＞2.000 mm）、较大团聚体（ SM 0.250～2.000 mm） 、微团聚体（MA 0.053～0.250 mm） 和黏粉粒组分（ S+C＜0.053 mm）。土壤导气率在10 kPa 土壤水吸力条件下采用一维稳态法测定［16］，土壤饱和导水率采用定水头法测定［17］。

1.3.2 土壤生物学性状。

土壤过氧化氢酶活性采用高锰酸钾滴定法测定；磷酸酶活性采用磷酸苯二钠比色法测定；蔗糖酶活性采用3，5-二硝基水杨酸比色法测定；脲酶活性采用苯酚钠-次氯酸钠比色法测定［18］。

1.4 数据统计与分析

采用Origin进行数据作图。利用 SPSS 21.0软件对数据进行统计和差异显著性检验分析（P＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 草菇-黄瓜轮作对温室土壤养分含量的影响

利用日光温室夏季填闲栽培草菇后，将菌渣原位翻耕还田后可以显著提高温室土壤有机质和矿质元素含量，提升土壤肥力（图1）。草菇菌渣还田可以显著提高土壤有机质含量19.4%，分别显著提高土壤碱解氮、速效磷和速效钾23.8%、21.5%和11.9%。

2.2 草菇-黄瓜轮作对温室土壤pH、容重和酶活性的影响

夏季草菇填闲栽培后与黄瓜轮作可以显著提高温室土壤的pH，缓解土壤酸化，降低土壤容重，缓解土壤板结（图2）。草菇-黄瓜轮作也可以显著提高土壤过氧化氢酶、脲酶和蔗糖酶的活性（图3）。

2.3 草菇-黄瓜轮作对温室土壤颗粒结构组成的影响

夏季草菇填闲栽培后与黄瓜轮作可以改变土壤颗粒结构组成，有效缓解土壤紧实化，有利于土壤颗粒由黏粉粒向团粒结构的形成。草菇-黄瓜轮作后，土壤颗粒中细小黏粉粒的占比显著降低，团粒结构所占比重显著提高；大团聚体（ LM＞2.000 mm） 、较大团聚体（SM 0.250～2.000 mm） 、微团聚体（MA 0.053～0.250 mm） 所占比重在轮作中分别提高了72.4%、17.5%和13.9%（图4）。

2.4 草菇-黄瓜轮作对土壤通气透水性和植株生长的影响

温室夏季草菇填闲栽培后与黄瓜轮作可以提高土壤通气透水性。草菇-黄瓜轮作可以显著提高土壤饱和导水率和导气率，改善土壤颗粒间的透水通气性能（图5）。草菇填闲栽培后，菌渣还田可以有效促进黄瓜茎的伸长，株高显著高于常规连作栽培，对叶片数无显著影响（图6）。

3 结论与讨论

日光温室随着种植年限延长，土壤因病原菌积累、自毒物质积累、酸化、板结等而逐渐退化，引起根区环境劣变，导致植株病虫害和减产。夏季高温闷棚和化学药剂是土壤消毒和连作障碍防控的常用方式。但2种方式对病原菌进行消杀的同时，也杀害了有益菌，需要后期通过增施有益微生物菌剂、菌肥等修复微生态群落结构；而且，长期使用化学药剂会导致土壤微生态环境恶劣、农药残留和环境污染严重，并威胁设施园艺产品质量安全，而夏季高温闷棚则占据越夏栽培时间。

与喜凉性的大球盖菇和羊肚菌相比，草菇耐热，可以充分利用日光温室夏季休闲期进行栽培，形成菌菜周年栽培，提高设施利用率。该研究发现利用越夏日光温室空闲期栽培草菇后翻耕菌渣原位还田，可以优化根际环境，协调土、肥、水、气环境，可以有效提高土壤肥力，缓解土壤酸化，调节土壤酸碱平衡；疏松土壤，减少土壤容重，促进形成土壤团粒结构，提高通气透水性，缓解土壤板结。

草菇-黄瓜轮作栽培对土壤的改良效应与其栽培底料密切相關。草菇栽培底料为玉米芯（秸）、麦秸、粉饼（豆饼）、麸皮等有机物料，草菇菌渣翻耕还田后可以显著提高土壤有机质含量19.4%，提高土壤碱解氮、速效磷和速效钾23.8%、21.5%和11.9%，因此可以大幅降低有机肥和化肥用量。有机物料还田后，可以疏松土壤，降低容重，缓解连作导致的土壤紧实、板结等问题，促进土壤颗粒由黏粉粒向团粒结构的形成。土壤颗粒中细小黏粉粒的占比显著降低，大团聚体、较大团聚体和微团聚体等团粒结构所占比重显著提高， 从而改善土壤颗粒孔隙结构，提高了通气透水性，为根系创造了良好的水分和空气环境。有机物料腐熟发酵过程中，施用石灰，使菌基呈碱性，可以缓解连作导致的土壤酸化，同时对病原菌也有一定消杀作用。除作为有机物料外，草菇生长过程中菌丝通过代谢、酶解作用产生糖类、有机酸类、酶等生物活性物质或生物刺激素，有待于进一步研究。

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