不同調(diào)控措施對設(shè)施土壤理化性狀和辣椒生長的影響

解新宇 黃興學(xué) 周國林

摘要：為消除秸稈還田的負(fù)面影響，改善土壤性狀，以不處理為對照，研究了高溫悶棚、常規(guī)強(qiáng)還原、強(qiáng)還原秸稈還田、氯化苦熏蒸、灌水洗鹽等處理對設(shè)施鹽漬化土壤理化性狀及辣椒（Capsicum annuum L.）生長的影響。結(jié)果表明，相比其他處理，強(qiáng)還原秸稈還田處理土壤EC值最低，返鹽更少;滅殺病原菌效果好，不用化學(xué)藥品，病害發(fā)生率更低;促進(jìn)了辣椒根系和植株的生長，辣椒產(chǎn)量最高，缺株率最低，生產(chǎn)上安全性高。

關(guān)鍵詞：強(qiáng)還原;秸稈還田;設(shè)施土壤;鹽漬化;病原菌

Abstract： In order to eliminate the negative effects of straw returning to the field and improve the soil properties， this study used pepper（Capsicum annuum L.） as a crop and facility continuous cropping soil as the treatment object， the experiment used no treatment as a control， and studied the high temperature stuffy shed， conventional strong reduction， strong reduction straw returning to the field， chemical effects of trichloronitromethane fumigation and flooding on physical and chemical properties of facility salinized soil and the growth of pepper.? The results showed that， compared with other treatments， the strong reduction straw returning treatment reduced the soil EC value to the lowest， with less salt return. The effect of killing pathogenic bacteria is good， no chemicals are needed. The incidence of diseases is lower; the growth of pepper roots and plants is promoted. The yield of the pepper is the highest， the rate of missing plants is the lowest， and production safety is higher.

Key words： strong reduction; straw returning to the field; facility soil; salinization; pathogenic organisms

設(shè)施蔬菜種植方式已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)和農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)增長點。然而多年的設(shè)施蔬菜生產(chǎn)導(dǎo)致連作障礙、土壤退化、生產(chǎn)潛力降低等問題頻繁發(fā)生[1]。設(shè)施土壤退化一般是多個性狀惡化而不是單個性狀惡化。如土傳病害更加嚴(yán)重、土壤酸化、土壤次生鹽漬化、養(yǎng)分失調(diào)、土壤微生物區(qū)系失衡、土壤板結(jié)等[2]?，F(xiàn)有研究和推廣的設(shè)施土壤改良技術(shù)往往是針對一兩種問題，因此在生產(chǎn)上的效果往往不盡如人意或效果不太穩(wěn)定[3]。如針對土傳病害普遍的技術(shù)是高溫悶棚和土壤熏蒸。高溫悶棚利用夏季高溫殺滅土壤中的病原菌[4]，但是由于20 cm以下土壤溫度未達(dá)到要求，對深層土壤滅菌效果并不理想，而且高溫悶棚需要連續(xù)5 d的晴好天氣也不一定能達(dá)到;土壤熏蒸只能滅菌，對次生鹽漬化、土壤板結(jié)、土壤酸化等其他問題不能很好地解決[5]。灌水洗鹽只能解決土壤次生鹽漬化問題[6]，灌水后進(jìn)行高溫悶棚也只是減少了土壤的鹽分積累[7]，這些技術(shù)并不能解決由多種因素導(dǎo)致的設(shè)施土壤退化問題。

土壤強(qiáng)還原技術(shù)核心是通過大量施用易分解的有機(jī)物料，灌溉、覆膜阻止空氣擴(kuò)散進(jìn)入土壤，在短時間內(nèi)創(chuàng)造強(qiáng)烈的土壤還原狀況，達(dá)到殺滅土傳病原菌的目的[8]，同時可以改善土壤酸化及次生鹽漬化， 還減少了化肥的施用[9]。該方法尚處在研究和初步應(yīng)用階段，對一些設(shè)施蔬菜土壤只能短期內(nèi)進(jìn)行改良[10]，但仍存在一定缺陷，如該方法的效果仍然與溫度相關(guān)，沒有連續(xù)的高溫晴好天氣效果并不穩(wěn)定。為此，試驗對強(qiáng)還原的物料和程序進(jìn)行改良，以期研究效果更好、可解決多種設(shè)施土壤退化的調(diào)控技術(shù)。

1 材料與方法

1.1 材料

辣椒品種為佳美二號，來自湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院。土壤取自武漢市農(nóng)業(yè)科學(xué)院武湖基地設(shè)施大棚，連續(xù)種植10年，前茬作物為辣椒。

1.2 處理

試驗共設(shè)置5個處理，具體如下。

處理A：強(qiáng)還原秸稈還田處理。

1）上一茬作物采收后，立即用尿素10 kg溶解成0.5%的溶液（或石灰氮50 kg/667 m2），均勻噴灑在土壤表面，用廢舊大棚膜在土壤表面覆蓋一周。

2）暫時撤掉土壤表面覆蓋的大棚膜，加入以下有機(jī)物料：大蒜加工廢棄物即蒜皮、蒜桿，含水量5%～10%，400 kg/667 m2;玉米秸稈，含水量 5%～45%，粉碎至1～3 cm，200 kg/667 m2;蔬菜新鮮秸稈，含水量60%以上，粉碎至1～3 cm，1 000 kg/667 m2，鋸末100 kg/667 m2，食用菌栽培后廢舊菌渣，300? kg/667 m2;均勻撒在土壤表面，旋耕30 cm深，使有機(jī)物料與土壤均勻混合，噴灑配制好的EM菌劑溶液。土壤表面再次覆蓋大棚膜。

3）從大棚膜下面灌水至積水深20 cm，次日待水下滲后再次灌水深至5 cm，一周后再次灌水深至5 cm，在水中同時加入EM菌和紅糖混合發(fā)酵液，待水下滲后壓緊膜四周。

4）20～30 d后土壤濕度達(dá)可耕作程度時去掉土壤表面大棚膜，即按常規(guī)方法種植蔬菜。

處理B：高溫悶棚技術(shù)。蔬菜大棚內(nèi)施用有機(jī)肥，如雞糞、豬糞、牛糞等，或利用植物秸稈如玉米稈、稻草（切成3～5 cm長小段），加施石灰氮。有機(jī)肥用量一般3 000～5 000 kg/667 m2，石灰氮60～100 kg/667 m2，均勻撒施在土壤表面，然后深翻25～30 cm。蔬菜大棚四周做壩，灌水，水面最好高出地面3～5 cm，覆蓋舊薄膜，蓋好大棚膜，防止雨水進(jìn)入，嚴(yán)格保持大棚的密閉性，使地表以下10 cm溫度達(dá)到70 ℃以上，20 cm地溫達(dá)到45 ℃以上，達(dá)到滅菌殺蟲的效果。大棚悶棚時間不少于20 d，悶棚結(jié)束后要進(jìn)行耕翻，晾曬10～15 d，即定植下茬作物。

處理C：常規(guī)強(qiáng)還原技術(shù)。在高溫季節(jié)，設(shè)施大棚清除殘茬后加入牛糞1 000 kg/667 m2、玉米秸稈1 000 kg/667 m2、石灰氮100 kg/667 m2，耕翻后灌水至田間最大持水量，覆膜30 d。

處理D：氯化苦熏蒸。清除土壤表面殘茬殘根，深耕30 cm，土壤平整，水分保持在60%田間最大持水量，用專用注射器每隔30 cm穴施氯化苦2～3 mL，每667 m2施20 kg，施后立即覆蓋較厚的大棚膜，四周密封，壓膜用干凈無污染的細(xì)沙土。熏蒸3周后揭膜散氣，10 d后耕作播種定植。

處理E：灌水洗鹽。清除土壤表面殘渣后，蔬菜大棚四周做壩，灌水，水面最好高出地面3～5 cm，每天灌水一次，連續(xù)灌3 d，土壤濕度達(dá)可耕作時進(jìn)行常規(guī)管理，定植辣椒。

處理F：對照，不進(jìn)行任何處理。

試驗各處理均為一個大棚，面積330 m2，前茬作物均為辣椒，處理時間2019年7月20日。種植作物為辣椒，定植時間2019年8月28日。其他管理措施同常規(guī)辣椒秋延后栽培管理。

1.3 測量指標(biāo)及方法

測量土壤pH、EC值和溫度，并測定辣椒干重、根系活力、產(chǎn)量、缺株率和發(fā)病情況。測定方法參考文獻(xiàn)[11]進(jìn)行。

土壤病原菌測定采用室內(nèi)培養(yǎng)方法，主要測定病原菌為立枯絲核菌、尖孢鐮刀菌、疫霉病。3種病原菌參考文獻(xiàn)[12]進(jìn)行測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007和SAS 8.1軟件處理和分析數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對土壤性質(zhì)的影響

2.1.1 土壤pH 通過圖1可以看出，在處理15 d時A處理土壤pH處于酸性環(huán)境下，這有利于土壤中病菌的滅活。在A處理30 d完成后，土壤pH恢復(fù)成7.0左右，不影響作物生長。其他處理15 d及30 d時土壤pH均為7.0左右，pH差異不顯著。

2.1.2 土壤EC值 土壤EC值是鹽害的主要指標(biāo)，有研究發(fā)現(xiàn)0.50 mS/cm以上會產(chǎn)生鹽害，其值越高鹽害越嚴(yán)重。圖2顯示，試驗中設(shè)施土壤處理前EC值較高，土壤次生鹽漬化比較嚴(yán)重。處理30 d和60 d時6個處理中強(qiáng)還原秸稈還田處理EC值最低，顯著低于其他5個處理，其次為高溫悶棚處理和灌水洗鹽處理，二者之間土壤EC值差異不顯著。對照與氯化苦熏蒸處理土壤EC值最高，二者之間差異不顯著，但顯著高于其他4個處理。相比處理30 d，處理60 d時各處理土壤均出現(xiàn)返鹽情況，土壤EC值增加。處理60 d時強(qiáng)還原秸稈處理土壤EC值仍然處于較低水平，比處理30 d時土壤EC值增加4.88%，氯化苦熏蒸處理和對照處理土壤EC值處于較高水平，比處理30 d時增加6.28%和-0.80%。高溫悶棚處理和灌水洗鹽處理60 d時土壤EC值比處理30 d時增加46.17%和115.08%，返鹽現(xiàn)象較嚴(yán)重。

2.1.3 土壤溫度 對土壤表面10 cm和20 cm處溫度變化進(jìn)行監(jiān)測發(fā)現(xiàn)（圖3和圖4），各處理土表10 cm處溫度以強(qiáng)還原秸稈還田處理和高溫悶棚處理較高，處理16 d時達(dá)55 ℃以上，其次為常規(guī)強(qiáng)還原處理，對照處理土表10 cm處溫度最低。氯化苦熏蒸處理、灌水洗鹽處理、常規(guī)強(qiáng)還原處理和對照4個處理溫度未達(dá)到55 ℃。土表20 cm處溫度以強(qiáng)還原秸稈還田處理和高溫悶棚處理較高，對照最低。6個處理的土表20 cm處溫度均沒有超過36 ℃。

2.1.4 病原菌 不同處理對病原菌的滅殺效果見圖5。處理后土壤立枯絲核菌數(shù)量表現(xiàn)為對照>灌水洗鹽處理>高溫悶棚處理>常規(guī)強(qiáng)還原處理>氯化苦熏蒸處理>強(qiáng)還原秸稈還田處理，辣椒疫霉數(shù)量和尖孢鐮刀菌數(shù)量表現(xiàn)為對照>灌水洗鹽處理>高溫悶棚處理>氯化苦熏蒸處理>常規(guī)強(qiáng)還原處理>強(qiáng)還原秸稈還田處理。3種土壤病原菌數(shù)量，強(qiáng)還原秸稈還田處理顯著低于其他5個處理;其次為常規(guī)強(qiáng)還原處理和氯化苦熏蒸處理，灌水洗鹽處理和高溫悶棚處理對病菌也有一定的滅殺效果。6個處理中3種土壤病原菌數(shù)量差異均達(dá)到顯著水平。

2.2 不同處理對辣椒生長的影響

2.2.1 植株干重 如圖6所示，辣椒地上干重和地下干重均表現(xiàn)為強(qiáng)還原秸稈還田處理>高溫悶棚處理>灌水洗鹽處理>常規(guī)強(qiáng)還原處理>氯化苦熏蒸處理>對照。強(qiáng)還原秸稈還田處理辣椒地下干重與其他處理之間差異顯著，比高溫悶棚處理、常規(guī)強(qiáng)還原處理、氯化苦熏蒸處理、灌水洗鹽處理及對照處理分別高28.87%、60.53%、195.16%、48.78%和245.28%。氯化苦熏蒸處理地下干重與對照差異不顯著，二者顯著低于其他處理。強(qiáng)還原秸稈還田處理地上干重顯著高于其他處理，比高溫悶棚處理、常規(guī)強(qiáng)還原處理、氯化苦處理、灌水洗鹽處理及對照處理分別高40.32%、69.29%、116.73%、64.68%和260.26%。對照處理辣椒地上干重與其他處理之間差異達(dá)顯著水平。

2.2.2 根系活力 根系活力體現(xiàn)根系功能，與土壤逆境脅迫相關(guān)性較大。由圖7可知，辣椒根系活力表現(xiàn)為強(qiáng)還原秸稈還田處理>高溫悶棚處理>灌水洗鹽處理>常規(guī)強(qiáng)還原處理>氯化苦熏蒸處理>對照。強(qiáng)還原秸稈還田處理辣椒根系活力最高，顯著高于其他5個處理。其次為高溫悶棚處理，其辣椒根系活力均顯著高于常規(guī)強(qiáng)還原處理、氯化苦熏蒸處理和灌水洗鹽處理。灌水洗鹽處理與常規(guī)強(qiáng)還原處理辣椒根系活力無顯著差異。對照處理的辣椒根系活力顯著低于其他處理。

2.2.3 缺株率 缺株率與土壤EC值和土傳病害都有關(guān)系。通過圖8可以看出，各處理辣椒植株缺株情況差異很大。缺株率為強(qiáng)還原秸稈還田處理<高溫悶棚處理<常規(guī)強(qiáng)還原處理<灌水洗鹽處理<氯化苦熏蒸處理<對照。 強(qiáng)還原秸稈還田處理缺株率顯著低于其他處理，其次為高溫悶棚處理和常規(guī)強(qiáng)還原處理，對照處理缺株率最高，與其他處理差異達(dá)顯著水平。

2.2.4 發(fā)病率 發(fā)病率對生長和產(chǎn)量的影響較大。通過圖9可以看出，各處理對辣椒發(fā)病率影響較大。辣椒發(fā)病率為對照>灌水洗鹽處理>氯化苦熏蒸處理>常規(guī)強(qiáng)還原處理>高溫悶棚處理>強(qiáng)還原秸稈還田處理。強(qiáng)還原秸稈還田處理發(fā)病率顯著低于其他處理，其次為高溫悶棚處理和常規(guī)強(qiáng)還原處理，對照處理發(fā)病率最高，與其他處理差異達(dá)到顯著水平。

2.2.5 產(chǎn)量 從圖10可以看出，辣椒產(chǎn)量為強(qiáng)還原秸稈還田處理>高溫悶棚處理>灌水洗鹽處理>常規(guī)強(qiáng)還原處理>氯化苦熏蒸處理>對照。強(qiáng)還原秸稈還田處理辣椒產(chǎn)量顯著高于其他處理，比高溫悶棚處理、常規(guī)強(qiáng)還原處理、氯化苦熏蒸處理和灌水洗鹽處理分別高22.47%、54.40%、151.12%和91.85%。高溫悶棚處理辣椒產(chǎn)量顯著高于除強(qiáng)還原秸稈還田處理外的4組處理，對照辣椒產(chǎn)量顯著低于其他處理。

3 小結(jié)與討論

設(shè)施大棚長期從事密集的蔬菜種植后，經(jīng)常會出現(xiàn)很多問題，如生長不良、病害增多、死亡植株變多、連作障礙加重等。分析其原因一般為土壤退化，具體體現(xiàn)在土壤病原菌累積、次生鹽漬化、土壤板結(jié)、土壤酸化等[1]。生產(chǎn)上常用的措施是高溫悶棚處理[4]。高溫悶棚處理在特定條件下有一定效果，如高溫悶棚降低了土壤EC值和土壤病原微生物，改善了根系發(fā)育，提高了根系活力，促進(jìn)了植株生長，增加了蔬菜產(chǎn)量，但在本試驗中高溫悶棚處理未達(dá)到較理想的效果。高溫悶棚處理對土壤病原微生物的滅殺不徹底，對土壤EC值的降低未達(dá)到0.50 mS/cm以下，甚至后期出現(xiàn)了返鹽現(xiàn)象，這些都對作物生長產(chǎn)生一定抑制作用。有些病原微生物必須在土壤溫度55 ℃以上保持5 d時間才可以滅活，而本試驗中所有處理包括高溫悶棚處理未達(dá)到此條件。灌水洗鹽處理是生產(chǎn)上調(diào)控土壤次生鹽漬化的常用方法，與夏季撤膜利用雨水洗鹽一樣。灌水洗鹽處理對土傳病害及鹽漬化問題均沒有取得較好效果。雖然前期土壤EC值降低，但隨著時間延長，返鹽十分嚴(yán)重，EC值上升到1.10 mS/cm以上，對作物生長發(fā)育造成了較大的抑制。氯化苦熏蒸處理對土壤病原微生物滅活效果較好，這與岳瑾等[13]的研究結(jié)果一致。但氯化苦熏蒸處理土壤EC值一直處于較高水平，這是氯化苦熏蒸處理使辣椒生長不良的重要原因。常規(guī)強(qiáng)還原處理是土壤消毒處理的一種新技術(shù)，該技術(shù)利用有機(jī)物料發(fā)酵在土壤中產(chǎn)生厭氧環(huán)境從而滅殺病原菌[8]，其優(yōu)點是在非高溫條件下也可以進(jìn)行。在本試驗中常規(guī)強(qiáng)還原處理對土壤病原菌滅殺效果僅次于強(qiáng)還原秸稈還田處理，但對土壤EC值降低作用不理想，甚至出現(xiàn)了嚴(yán)重的返鹽現(xiàn)象。強(qiáng)還原秸稈還田處理在對土壤理化性狀改善及作物生長、產(chǎn)量方面表現(xiàn)最好。強(qiáng)還原秸稈還田處理對土壤病原微生物滅殺效果較好，原因可能是一方面強(qiáng)還原秸稈還田處理造成土壤強(qiáng)烈的厭氧環(huán)境，另一方面土壤溫度一直處于較高水平，而較高的溫度加強(qiáng)了厭氧環(huán)境對土壤病原菌的抑制作用，這是高溫悶棚及常規(guī)強(qiáng)還原處理不具備的條件。強(qiáng)還原秸稈還田處理對土壤EC值的降低作用明顯，而且隨時間延長返鹽不嚴(yán)重，這是該處理死株率和發(fā)病率較低、根系活力較高、根系發(fā)育較好從而導(dǎo)致產(chǎn)量較高的重要原因。強(qiáng)還原秸稈還田處理土壤溫度特別是地表20 cm處溫度未達(dá)到滅殺病原微生物要求的55 ℃，但仍然對病原菌產(chǎn)生了較好的滅殺作用，這說明強(qiáng)還原秸稈還田處理可能在常溫下也能取得較好的效果。強(qiáng)還原秸稈還田處理相比常規(guī)強(qiáng)還原處理土壤EC值降低更多，這可能是由二者水分控制不一樣造成的，其對土壤病菌滅殺效果更好，可能是有機(jī)物料的應(yīng)用、水分控制二者綜合作用的結(jié)果，具體原因還需進(jìn)一步研究。

強(qiáng)還原秸稈還田處理比高溫悶棚處理、常規(guī)強(qiáng)還原處理、灌水洗鹽處理和氯化苦熏蒸處理土壤EC值更低，且一直處于較低水平，滅殺病原菌效果更好， 缺株率及發(fā)病率更低，根系活力、地下和地上部干重以及辣椒產(chǎn)量更高。高溫悶棚處理降低了土壤EC值，對土壤病原菌有一定滅殺作用，缺株率及發(fā)病率僅高于強(qiáng)還原秸稈還田處理，地下和地上干重及辣椒產(chǎn)量僅低于強(qiáng)還原秸稈還田處理。常規(guī)強(qiáng)還原處理和氯化苦熏蒸處理對病菌滅殺效果較好，但土壤EC值處于較高水平，灌水洗鹽處理對病菌滅殺效果不顯著，土壤EC值前期降低、后期升高。辣椒產(chǎn)量從高到低為強(qiáng)還原秸稈還田處理>高溫悶棚處理>灌水洗鹽處理>常規(guī)強(qiáng)還原處理>氯化苦熏蒸處理>對照。

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