番茄與辣椒秸稈不同還田方式對(duì)茄果類蔬菜幼苗生長(zhǎng)的影響

楊冬艷 桑婷 馮海萍 謝華

摘要：[目的]探索番茄與辣椒秸稈還田的適宜方式。[方法]以番茄和辣椒秸稈為試材，采用盆栽方法，研究番茄和辣椒秸稈不同還田方式（新鮮秸稈粉碎還田、曬干粉碎還田、堆肥后還田）對(duì)同科蔬菜番茄、辣椒和茄子幼苗生長(zhǎng)的影響及化感效應(yīng)。[結(jié)果]番茄和辣椒新鮮秸稈還田處理抑制了3種蔬菜幼苗的生長(zhǎng)，化感負(fù)向效應(yīng)顯著，且在還田30d內(nèi)對(duì)自身蔬菜幼苗生長(zhǎng)抑制效應(yīng)有加強(qiáng)趨勢(shì);干樣還田處理在還田10d時(shí)對(duì)3種茄科蔬菜有化感抑制作用，但到還田30d時(shí)抑制效應(yīng)消解，同時(shí)顯著促進(jìn)了3種蔬菜幼苗根系生長(zhǎng)量的增加;堆肥還田處理則對(duì)3種蔬菜幼苗生長(zhǎng)從還田初始就表現(xiàn)為化感正向促進(jìn)效應(yīng)，且隨還田時(shí)間延長(zhǎng)促進(jìn)作用增強(qiáng)。[結(jié)論]在生產(chǎn)中，番茄和辣椒秸稈拉秧后優(yōu)先選擇堆肥還田利用方式，其次為晾曬粉碎還田，同時(shí)還田30d后再定植茄科蔬菜。

關(guān)鍵詞：番茄，辣椒，秸稈還田，幼苗生長(zhǎng)，化感效應(yīng)

中圖分類號(hào)：S641文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1008-0384（2020）03-0273-07

0 引言

（研究意義）我國(guó)是蔬菜生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，近十年我國(guó)蔬菜（不含西甜瓜）種植面積和產(chǎn)量年均增長(zhǎng)為2.79%，到2016年蔬菜播種總面積為2233.3萬(wàn)hm²，產(chǎn)量達(dá)7.98億，在蔬菜產(chǎn)業(yè)規(guī)模穩(wěn)定增加的同時(shí)，蔬菜廢棄物的產(chǎn)生量也急劇增加，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2005年我國(guó)蔬菜廢棄物年產(chǎn)量占全國(guó)秸稈總產(chǎn)量的9.09%，僅次于水稻、玉米和小麥，成為我國(guó)第四大農(nóng)作物廢棄物，2013年可資源化利用的蔬菜廢棄物為2.15億。大量的蔬菜廢棄物在田間地頭無(wú)序堆放，污染環(huán)境，傳播病菌，產(chǎn)生了嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，因此開(kāi)展蔬菜廢棄物無(wú)害化和資源化利用研究對(duì)于蔬菜產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展和清潔生產(chǎn)具有重要意義。（前人研究進(jìn)展）蔬菜廢棄物資源化利用方式總體上可分為2種：還田循環(huán)利用和離田產(chǎn)業(yè)化利用。宋玉晶等提出與離田處理模式相比，秸稈就地漚堆還田循環(huán)利用模式是最為經(jīng)濟(jì)且可持續(xù)的模式，而高溫好氧堆肥還田也被認(rèn)為是適宜于解決我國(guó)蔬菜廢棄物引起資源浪費(fèi)和污染問(wèn)題的有效途徑，直接還田具有處理成本低、環(huán)境影響小、改善土壤理化性狀的特點(diǎn)，堆肥還田具有處理量大、能有效殺滅致病微生物、堆肥營(yíng)養(yǎng)全面的優(yōu)點(diǎn)。但無(wú)論是直接還田還是堆肥還田，腐解物釋放的化學(xué)物質(zhì)有可能對(duì)同科作物生長(zhǎng)產(chǎn)生化感效應(yīng)，研究表明在新疆綠洲棉田生態(tài)系統(tǒng)中，棉花長(zhǎng)期連作的負(fù)面效應(yīng)與棉花秸稈還田的正面效應(yīng)同時(shí)存在，秸稈腐解產(chǎn)生的化感物質(zhì)對(duì)種子發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)的抑制作用也是普遍存在，不容忽視。（本研究切入點(diǎn)）目前關(guān)于蔬菜秸稈還田利用的研究較少，尤其是蔬菜廢棄物還田后的化感效應(yīng)特征了解甚少。（擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題）本試驗(yàn)以拉秧廢棄的番茄和辣椒秸稈為研究對(duì)象，通過(guò)盆栽試驗(yàn)，研究不同還田方式（新鮮秸稈粉碎還田、曬干粉碎還田和堆肥后還田）對(duì)同科蔬菜番茄、辣椒和茄子幼苗生長(zhǎng)的影響，探索番茄和辣椒秸稈還田對(duì)同科蔬菜作物幼苗的化感效應(yīng)，為制定科學(xué)合理的蔬菜秸稈還田方案提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試?yán)苯?、番茄秸稈?016年3月7月在日光溫室中種植的辣椒和番茄拉秧后廢棄秸稈，經(jīng)過(guò)7月8月的露地晾曬風(fēng)干，利用粉碎機(jī)粉碎成12cm的碎段，一部分作為干樣秸稈進(jìn)行還田，一部分添加粗纖維降解菌劑（廣州農(nóng)冠生物科技有限公司生產(chǎn)，總菌數(shù)≥10⁹cfu·g^-1）200g·t-1堆制成1m³左右進(jìn)行堆肥，保持堆肥含水量60%左右，堆體溫度超過(guò)65℃翻堆，直到堆肥溫度與環(huán)境溫度相近時(shí)停止堆肥，堆肥時(shí)間為60d.新鮮的番茄秸稈為2016年9月-2017年2月在日光溫室種植拉秧的番茄，新鮮的辣椒秸稈為2017年3-7月在日光溫室種植拉秧的辣椒。試驗(yàn)材料養(yǎng)分特征見(jiàn)表1.

1.2試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2017年在銀川市賀蘭園藝產(chǎn)業(yè)園區(qū)日光溫室內(nèi)進(jìn)行，番茄與辣椒秸稈還田分別進(jìn)行試驗(yàn)，番茄秸稈還田試驗(yàn)于2017年34月進(jìn)行，辣椒秸稈還田試驗(yàn)于2017年8-9月實(shí)施。土壤取自種植5年的日光溫室土壤，2批試驗(yàn)為同一地點(diǎn)的土壤，土壤理化[生質(zhì)為pH 9.02、土壤電導(dǎo)率（EC）0.17mS·cm-1、有機(jī)質(zhì)19.92g·kg^-1、全氮2.91g·kg^-1、速效氮124.25mg·kg^-1、速效磷42.13mg·kg^-1、速效鉀211.84mg·kg^-1。花盆大小為高15cmX直徑10cm，試驗(yàn)采用雙因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，因素1為種植蔬菜種類，A茄子，B辣椒，C番茄，因素2為秸稈還田方式，1：鮮樣還田，2：干樣還田，3：堆肥還田，4：空白對(duì)照Ck.還田量按秸稈干物質(zhì)量與干土質(zhì)量比3%進(jìn)行折算。每批試驗(yàn)12個(gè)處理，秸稈與土壤混勻裝盆，每個(gè)處理種植50個(gè)花盆，每個(gè)花盆定植l株蔬菜，番茄、辣椒和茄子幼苗均為處于定植時(shí)期的穴盤(pán)苗?；ㄅ柙跍厥抑心媳睌[放，定期挪盆，水分管理一致。

1.3 測(cè)試項(xiàng)目

每處理選擇10株蔬菜幼苗在還田后10、30d時(shí)調(diào)查株高、莖粗、根系體積、地上、地下部干重。壯苗指數(shù)=（莖粗/株高+地下部干重/地上部干重）×單株干重。

化感作用效應(yīng)敏感指數(shù)（RI）采用Williamson的方法，RI=1-C/T（T≥C）;RI=T/C-1，（T0時(shí)，表示促進(jìn)作用;當(dāng)RI<0時(shí)，表示抑制作用。RI絕對(duì)值的大小表示化感作用強(qiáng)度。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel軟件處理數(shù)據(jù)并制圖，采用DPS軟件進(jìn)行Duncan's多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 辣椒秸稈不同還田方式對(duì)茄果類蔬菜幼苗生長(zhǎng)的影響

由表2可見(jiàn)，鮮辣椒秸稈還田10d后，處理PAl茄子株高、地上干重、處理PCI番茄幼苗莖粗、地下部干重、根系體積指標(biāo)和PBl辣椒幼苗所有指標(biāo)相比對(duì)照均顯著下降，茄子和番茄幼苗其他指標(biāo)與對(duì)照沒(méi)有顯著差異;還田30d時(shí)，除辣椒幼苗的地上部干重、根系體積和番茄幼苗的地上部干重、地下部干重、根系體積顯著低于對(duì)照外，3種蔬菜幼苗的其他指標(biāo)與對(duì)照差異不顯著。從辣椒秸稈干樣還田處理對(duì)3種蔬菜幼苗生長(zhǎng)影響來(lái)看，還田10d時(shí)3種蔬菜幼苗的地上部生長(zhǎng)變化較小，但根系生長(zhǎng)量較對(duì)照顯著增加;還田30d時(shí)，茄子幼苗除株高外其他指標(biāo)均高于對(duì)照，辣椒和番茄幼苗各指標(biāo)則與對(duì)照沒(méi)有顯著差異。辣椒秸稈堆肥還田處理相比空白對(duì)照，在還田10d、30d時(shí)能顯著促進(jìn)番茄和茄子幼苗的生長(zhǎng)，其株高、莖粗、干物質(zhì)量和根系體積均顯著高于對(duì)照（P<0.05）。對(duì)于辣椒自身影響來(lái)看，堆肥還田30d內(nèi)對(duì)于地上部生長(zhǎng)沒(méi)有顯著影響，但能顯著促進(jìn)根系干重和根系體積的增長(zhǎng)。

從不同蔬菜幼苗生長(zhǎng)量對(duì)辣椒秸稈還田方式的響應(yīng)來(lái)看，茄子幼苗地上部干物質(zhì)量以干樣還田處理和堆肥還田處理較高，還田10L-30d的生長(zhǎng)速率均為0.15g·d^-1，茄子幼苗地下部生長(zhǎng)速率以堆肥還田處理最高，為0.08g·d^-1;辣椒幼苗地上部干物質(zhì)量積累以堆肥和干樣較高，為0.046g·d^-1、0.044g·d^-1，其后為對(duì)照0.035g·d^-1>鮮樣還田0.012g·d^-1，辣椒幼苗地下部干物質(zhì)量生長(zhǎng)率依為堆肥0.02g·d^-1>鮮樣0.019g·d^-1>干樣0.017g·d^-1>對(duì)照0.014g·d^-1;番茄幼苗地上部干物質(zhì)量積累以堆肥還田處理最高0.07g·d^-1，其次為對(duì)照和干樣還田處理0.06g·d^-1，鮮樣處理最低0.04g·d^-1，番茄地下部干物質(zhì)堆肥處理最高0.038g·d^-1，其次為對(duì)照和干樣處理為0.022g·d^-1，鮮樣處理最低0.016g·d^-1。說(shuō)明茄子相比辣椒和番茄在定植30d內(nèi)的生物量積累最多，堆肥還田處理能夠促進(jìn)3種蔬菜幼苗定植期內(nèi)的生長(zhǎng)，尤其是地下部生長(zhǎng)量積累比例顯著高于地上部。

2.2 辣椒秸稈不同還田方式對(duì)茄果類蔬菜幼苗的化感效應(yīng)

由表3可見(jiàn)，辣椒秸稈鮮樣還田10d內(nèi)對(duì)3種茄果類蔬菜幼苗生長(zhǎng)均有化感抑制作用（IR<0），還田30d時(shí)，個(gè)別指標(biāo)化感抑制效應(yīng)加強(qiáng)，部分指標(biāo)化感抑制效應(yīng)減弱，也有指標(biāo)化感效應(yīng)轉(zhuǎn)為正向促進(jìn)作用，除番茄壯苗指數(shù)轉(zhuǎn)為正向效應(yīng)外，茄子和辣椒的壯苗指數(shù)抑制效應(yīng)加強(qiáng)。辣椒干樣還田的化感效應(yīng)對(duì)于3種蔬菜幼苗生長(zhǎng)總體為正向促進(jìn)作用，壯苗指數(shù)在還田10d和30d時(shí)的IR值大于0，但辣椒幼苗地上部對(duì)辣椒干樣還田較為敏感，株高、莖粗、地上部干重和全株干重的化感指數(shù)IR<0，到30d時(shí)對(duì)地上部的化感抑制效應(yīng)有所減弱，僅有地上部干重的IR<0，同時(shí)番茄莖粗和茄子地上部干重化感指數(shù)也小于0，說(shuō)明辣椒干樣還田初期分泌的物質(zhì)主要抑制了茄科蔬菜地上部的生長(zhǎng)，尤以辣椒本身更為敏感;堆肥還田處理則在還田30d內(nèi)均為化感正向促進(jìn)作用，可見(jiàn)辣椒秸稈經(jīng)過(guò)堆肥后消除了對(duì)茄科蔬菜幼苗生長(zhǎng)的抑制效應(yīng)。

2.3 番茄秸稈不同還田方式對(duì)茄果類蔬菜幼苗生長(zhǎng)的影響

由表4可見(jiàn)，茄果類蔬菜幼苗生長(zhǎng)對(duì)番茄秸稈不同還田方向響應(yīng)特征不同，從茄子幼苗各指標(biāo)的反應(yīng)來(lái)看，鮮樣還田處理TAl在還田10d時(shí)，地上部、地下部干重顯著高于對(duì)照，其他指標(biāo)均與對(duì)照沒(méi)有顯著差異，還田30d株高、莖粗、地下部干重與對(duì)照無(wú)差異，而地上部干重和根系體積顯著低于對(duì)照。干樣還田處理TA2的株高、莖粗、地下部干重和根系體積在還田30d內(nèi)均與對(duì)照沒(méi)有顯著差異，只有地上部干重先升后降，說(shuō)明茄子幼苗地上部干重對(duì)番茄秸稈鮮樣和干樣還田方式較為敏感。堆肥還田TA3各指標(biāo)或高于對(duì)照，或與對(duì)照沒(méi)有差異，還田30d時(shí)，其中茄子幼苗株高、地下部干重、根系體積顯著高于對(duì)照。從辣椒幼苗各指標(biāo)的響應(yīng)來(lái)看，在番茄秸稈還田10d后，鮮樣還田處理TBl辣椒幼苗除株高與對(duì)照沒(méi)有差異，其他指標(biāo)均顯著低于對(duì)照，到還田30d時(shí)，莖粗、地下部干重和根系體積顯著低于對(duì)照，株高和地上部干重與對(duì)照沒(méi)有顯著差異。干樣還田TB2處理在還田30d內(nèi)株高和莖粗顯著高于對(duì)照，地上部干重則與對(duì)照沒(méi)有顯著差異，地下部干重低于對(duì)照，說(shuō)明干樣還田處理抑制了辣椒幼苗根系生長(zhǎng)量的積累。堆肥還田TB3處理除莖粗在還田10d時(shí)、地上部干重在還田30d內(nèi)與對(duì)照無(wú)差異外，其他指標(biāo)均在還田30d時(shí)顯著高于對(duì)照。從番茄幼苗生長(zhǎng)反應(yīng)來(lái)看，鮮樣還田TC1處理在還田10d時(shí)地上部干重、地下部干重和根系體積顯著低于對(duì)照，株高高于對(duì)照，莖粗與對(duì)照無(wú)差異;到還田30d時(shí)，株高、莖粗與對(duì)照無(wú)差異，地下部干重高于對(duì)照，地上千重和根系體積顯著低于對(duì)照，說(shuō)明番茄秸稈鮮樣還田對(duì)自身番茄幼苗的生長(zhǎng)在還田30d內(nèi)有抑制;干樣還田TC2在還田10d時(shí)，株高、地上部干重與對(duì)照沒(méi)有顯著差異，莖粗、地下部干重顯著低于對(duì)照，根系體積高于對(duì)照;到還田30d時(shí)，除地上部干重顯著低于對(duì)照外，其他指標(biāo)或高于對(duì)照，或與對(duì)照沒(méi)有顯著差異。堆肥還田TC3除還田30d的莖粗與對(duì)照沒(méi)有差異，其他各指標(biāo)均顯著高于對(duì)照。3種蔬菜幼苗的生長(zhǎng)指標(biāo)在還田30d內(nèi)均以堆肥還田處理生長(zhǎng)速率最高，說(shuō)明番茄秸稈堆肥還田能夠促進(jìn)3種茄科蔬菜幼苗的生長(zhǎng)。

2.4 番茄秸稈不同還田方式對(duì)茄果類蔬菜幼苗的化感效應(yīng)

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)番茄秸稈堆肥還田除了對(duì)辣椒幼苗還田10d的地上部干重有輕微的抑制作用外，還田30d內(nèi)對(duì)3種蔬菜幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)均為化感正向促進(jìn)作用（IR>0），而番茄秸稈鮮樣還田除了對(duì)茄子幼苗30d時(shí)的地上部干重、辣椒幼苗的30d時(shí)的地下部干重和壯苗指數(shù)為化感正向作用外，其他指標(biāo)在還田30d內(nèi)則均為化感抑制作用（IR<1），且對(duì)番茄本身生長(zhǎng)的抑制效應(yīng)隨還田時(shí)間延長(zhǎng)有加強(qiáng)效應(yīng);番茄秸稈干樣還田處理對(duì)茄子幼苗生長(zhǎng)均為正向促進(jìn)作用，對(duì)辣椒幼苗的株高、莖粗和地上部干重在還田10d內(nèi)有抑制作用，但還田30d后抑制作用減弱或消解，對(duì)番茄自身影響除莖粗表現(xiàn)為抑制作用外，其他指標(biāo)均為正向促進(jìn)作用（表5）。

3討論與結(jié)論

植物化感作用是植物-土壤-微生物相互作用的結(jié)果，包括了化感偏害作用（amensalism）、自毒作用（autotoxicity）、自促作用（stimulation）和互惠作用（facilitation），在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中充分利用化感物質(zhì)的正效應(yīng)（positive effect），避免負(fù)效應(yīng)（negativeeffect），是一項(xiàng)重要的生態(tài)農(nóng)業(yè)技術(shù)，研究顯示，棉花、玉米、大豆等秸稈還田后，會(huì)產(chǎn)生一定的化感自毒效應(yīng)，麥棉套作會(huì)抑制棉花苗期的生長(zhǎng)，造成棉花弱苗晚發(fā);玉米秸稈還田對(duì)小麥幼苗生長(zhǎng)有抑制作用，但可促進(jìn)大豆和玉米幼苗生長(zhǎng)。蔬菜秸稈還田是蔬菜廢棄物資源化利用的一項(xiàng)重要途徑，蔬菜秸稈還田后與作物秸稈還田有類似的化感作用。研究發(fā)現(xiàn)番茄植株內(nèi)含有一定的酚酸及其他有機(jī)酸等化感物質(zhì)，這些化感物質(zhì)通過(guò)對(duì)細(xì)胞膜透性、細(xì)胞膜防御系統(tǒng)產(chǎn)生損傷破壞，進(jìn)而對(duì)幼苗的生長(zhǎng)產(chǎn)生影響，辣椒秸稈還田后腐解物中的化感物質(zhì)對(duì)辣椒的生長(zhǎng)、根系的保護(hù)酶（SOD、POD、CAT）活性均有抑制作用。因此蔬菜秸稈如何還田及其對(duì)蔬菜作物的影響效應(yīng)需要關(guān)注。本研究發(fā)現(xiàn)，辣椒和番茄秸稈不同還田方式對(duì)蔬菜幼苗生長(zhǎng)影響差異顯著，新鮮秸稈還田對(duì)番茄、辣椒和茄子幼苗生長(zhǎng)均有顯著的化感抑制作用，茄子幼苗生長(zhǎng)對(duì)辣椒和番茄秸稈鮮樣還田的響應(yīng)隨著還田時(shí)間的延長(zhǎng)，化感抑制效應(yīng)減弱，但蔬菜秸稈鮮樣還田方式對(duì)自身幼苗的化感效應(yīng)在還田30d內(nèi)有加強(qiáng)的趨勢(shì)，尤其是對(duì)根系生長(zhǎng)的抑制效應(yīng)強(qiáng)于地上部;辣椒和番茄晾干粉碎后還田，化感抑制強(qiáng)度顯著低于鮮樣還田處理，且抑制作用大部分發(fā)生在還田10d內(nèi)，到還田30d時(shí)，對(duì)3種茄科蔬菜幼苗的的化感效應(yīng)除株高外均轉(zhuǎn)為正向促進(jìn)作用，能夠顯著促進(jìn)3種蔬菜幼苗根系干物質(zhì)量的積累，尤其辣椒秸稈干樣還田處理促進(jìn)作用尤為明顯，說(shuō)明同種蔬菜秸稈不同還田方式腐解效應(yīng)不同，對(duì)作物根系根際環(huán)境影響差異顯著，試驗(yàn)將進(jìn)一步研究不同秸稈還田方式腐解產(chǎn)物特征及影響機(jī)制。

研究發(fā)現(xiàn)蔬菜廢棄物堆肥還田能夠提高辣椒產(chǎn)量，園藝廢棄物堆肥還田量越多對(duì)西芹的產(chǎn)量、品質(zhì)的促進(jìn)效果越顯著，將番茄莖稈堆肥添加到基質(zhì)中，番茄幼苗的生長(zhǎng)指標(biāo)均顯著高于對(duì)照。本試驗(yàn)也表明番茄和辣椒秸稈堆肥后還田對(duì)3種茄科蔬菜幼苗生長(zhǎng)均表現(xiàn)為正效應(yīng)，且隨還田時(shí)間的延長(zhǎng)互惠效應(yīng)加強(qiáng)，可能秸稈堆肥過(guò)程產(chǎn)生的高溫分解了化感物質(zhì)，因此番茄和辣椒秸稈堆肥后還田是一種安全、高效的蔬菜廢棄物利用途徑之一。

綜上所述，番茄和辣椒秸稈新鮮秸稈還田對(duì)茄科蔬菜化感抑制效應(yīng)明顯，且在還田時(shí)間30d內(nèi)抑制效應(yīng)加強(qiáng)，干樣還田在還田初期對(duì)茄科蔬菜有化感抑制作用，到還田30d時(shí)抑制效應(yīng)消解的同時(shí)促進(jìn)了根系生長(zhǎng)量的增加，堆肥還田則表現(xiàn)為化感正向促進(jìn)效應(yīng)，3種茄科蔬菜幼苗地上與地下部生長(zhǎng)均顯著強(qiáng)于對(duì)照，因此在生產(chǎn)中優(yōu)先選擇堆肥還田方式。番茄和辣椒秸稈晾曬粉碎后的C/N為20-30，可以直接堆肥，建議使用纖維素降解菌劑輔助堆肥，加快堆肥進(jìn)程。番茄和辣椒晾曬粉碎后也可直接還田，但建議在田間腐解30d后定植下茬蔬菜，避免腐解初期的化感抑制效應(yīng)。番茄和辣椒鮮樣還田還需進(jìn)一步研究無(wú)害化處理模式，以及在田間的腐解效應(yīng)，進(jìn)而提出科學(xué)的、可適用于機(jī)械化模式的鮮樣還田技術(shù)。