設(shè)施甜瓜秧蔓還田對下茬豇豆根系和制種產(chǎn)量的影響

郭智勇，謝利芬，王紅賓，于海培

（安陽市農(nóng)業(yè)科學院 河南安陽 455000）

以山東、河南為代表的華北平原產(chǎn)區(qū)的規(guī)模優(yōu)勢正在逐步突顯，已經(jīng)發(fā)展成為全國最大的甜瓜主產(chǎn)區(qū)[1]。連作種植和化肥、農(nóng)藥過量施用導致了設(shè)施甜瓜土壤質(zhì)地惡化、病害嚴重，甜瓜產(chǎn)量和質(zhì)量下降[2]。土壤是植物生長的根基，土壤環(huán)境惡化已成為制約我國設(shè)施甜瓜生產(chǎn)的主要障礙因子。鹽漬化影響更大一些。提升設(shè)施土壤質(zhì)量，核心是調(diào)控土壤微生物。采用秸稈還田、土壤增施調(diào)理劑等措施，可在不同程度上改善土壤物理性質(zhì)[3]。瓜菜產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展也產(chǎn)生了大量含水量高、不易運輸?shù)膹U棄物，受經(jīng)濟、技術(shù)水平和廢棄物資源化處置、利用條件的限制，大量的廢棄物未被合理處置利用，而是被隨意堆放腐爛，污染環(huán)境，排放大量溫室氣體。瓜菜廢棄物的無害化處理與資源化利用是目前相關(guān)研究的熱點，直接還田處理是近年來研究較多的處理方式之一。

瓜菜秸稈還田對改良土壤性質(zhì)、減少化肥使用量、實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展等具有積極意義[4]，但瓜菜秸稈還田對下茬作物是否安全有待于具體研究。番茄和辣椒新鮮秸稈還田處理對部分蔬菜幼苗生長有抑制作用[5]；甜椒、番茄和黃瓜秸稈還田可降低土壤容重，提高土壤pH 值及有機質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀的含量，增強土壤酶活性，促進黃瓜植株生長，提高果實產(chǎn)量，改善黃瓜品質(zhì)[6]。番茄秸稈和甘藍葉殘體配施菌劑還田能夠有效促進土壤腐殖質(zhì)和胡敏酸含量增加[7]。目前我國對瓜菜廢棄物還田后對下茬作物和土壤環(huán)境影響的研究還比較少，缺少對瓜菜廢棄物還田技術(shù)的綜合評價體系、還田操作規(guī)范化程度不夠、還田受機械化程度制約、秸稈資源化利用宣傳力度不足等問題依然存在[8]。

設(shè)施甜瓜-豇豆茬口是設(shè)施蔬菜重要模式之一，目前甜瓜生產(chǎn)結(jié)束后秧蔓如何有效處理成為影響產(chǎn)地環(huán)境的急需解決的問題，隨著多年種植，根腐病愈來愈成為影響當?shù)佤怪品N生產(chǎn)的重要因素。針對此問題，筆者進行了大棚甜瓜秧蔓還田對下茬豇豆根系生長及制種產(chǎn)量影響的研究，以期為大棚甜瓜秧蔓處理和甜瓜-豇豆種植模式推廣提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

甜瓜品種為天津德瑞特種業(yè)有限公司生產(chǎn)的博洋9 號，豇豆品種為安陽市農(nóng)業(yè)科學院生產(chǎn)的安豇長青。甜瓜秧蔓腐熟劑為中農(nóng)綠康（北京）生物技術(shù)有限公司蔬菜的有機物料（秸稈型）腐熟劑，有效菌種名稱分別為枯草芽孢桿菌、釀酒酵母、綠色木霉，有效活菌數(shù)≥5.0 億CFU·g-1，參照產(chǎn)品說明書用量為667 m2施用2 kg。

1.2 試驗方法

試驗于2021 年3－10 月在安陽市農(nóng)業(yè)科學院永和試驗基地大棚內(nèi)進行，大棚長120 m，寬8 m，棚齡6 年，土質(zhì)為潮土，常年種植茬口為春季甜瓜-秋季豇豆。甜瓜2021 年3 月5 日栽苗，667 m2栽苗2000 株，7 月13 日拔秧，7 月14 日秧蔓還田。試驗棚從中間分開，南半部為處理（甜瓜秧蔓直接還田），北半部為對照（甜瓜秧蔓未還田）。秧蔓還田和不還田地塊分別設(shè)隨機區(qū)組試驗，3 次重復，小區(qū)長3.50 m，寬1.50 m，面積5.25 m2。甜瓜秧蔓還田區(qū)操作步驟如下：解下吊繩，揭除地膜，小區(qū)甜瓜秧蔓分別稱質(zhì)量后均勻平鋪于地表，小區(qū)外甜瓜秧蔓作為保護行同樣平鋪于地表。然后用秸稈粉碎機械將甜瓜秧蔓就地粉碎，將腐熟劑撒施于粉碎的秧蔓上。用旋耕機翻耕并混合均勻，整平土地。還田與未還田地塊同時灌足水分，地面覆蓋薄膜，密閉大棚所有通風口進行高溫悶棚14 d。悶棚結(jié)束后，通風排濕，整地，7 月31 日種植豇豆，穴距35 cm，每穴2 株，行距75 cm。豇豆生長期間雨水較往年偏多，試驗棚內(nèi)處理與對照均有雨水漫過；處理與對照管理措施相同，均未施用藥劑防治豇豆根腐病。10 月23 日進行小區(qū)豇豆種子測產(chǎn)，對小區(qū)豇豆根系取樣測量并進行根腐病調(diào)查。

1.3 根系取樣方法和測定項目

豇豆主根長度和根系干質(zhì)量取樣調(diào)查方法如下：每小區(qū)隨機取3 穴（6 株）豇豆根系，每穴豇豆根部挖取地表面積30 cm×30 cm、地表下20 cm 土壤內(nèi)根系。根系取樣后用卷尺測量主根長，風干7 d后用天平測量根干質(zhì)量。

豇豆根腐病取樣調(diào)查方法如下：每小區(qū)隨機如上挖取10 穴（20 株）豇豆根系調(diào)查，按病情嚴重度將病情分6 級：0 級，無?。籰 級，根莖部表皮見病斑；2 級，表皮發(fā)紅；3 級，表皮一半腐爛；4 級，表皮全部腐爛；5 級，病害深達髓部，植株死亡。病株率、病情指數(shù)按以下公式進行計算：

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用Excel 2007 進行數(shù)據(jù)整理，采用SPSS 26.0 進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 甜瓜秧蔓還田對下茬豇豆根系長勢的影響

由圖1 可以看出，甜瓜秧蔓還田處理豇豆主根明顯長于對照（甜瓜秧蔓未還田）豇豆主根。由表1可知，與對照相比，甜瓜秧蔓還田處理后種植的豇豆平均主根長為21.9 cm，平均根干質(zhì)量為2.066 g?株-1，均極顯著高于對照，分別增加63.43%、59.54%。表明甜瓜秧蔓還田處理可以極顯著提高下茬豇豆的主根長。

表1 甜瓜秧蔓還田對下茬豇豆根系長勢的影響

圖1 主根長度與根腐病癥狀

2.2 甜瓜秧蔓還田對下茬豇豆根腐病的影響

由圖1、表2 可以看出，甜瓜秧蔓還田處理豇豆根腐病顯著輕于對照，甜瓜秧蔓還田處理豇豆根腐病病株率為28.33%，病情指數(shù)為5.67；而對照豇豆根腐病病株率和病情指數(shù)分別為100%、48.67，是甜瓜秧蔓還田處理豇豆根腐病的3.53、8.58 倍。因此，甜瓜秧蔓還田處理豇豆根腐病發(fā)病程度極顯著低于對照，說明甜瓜秧蔓還田處理可極顯著減輕下茬豇豆根腐病的發(fā)生程度。

表2 甜瓜秧蔓還田對下茬豇豆根腐病的影響

2.3 甜瓜秧蔓還田對下茬豇豆種子產(chǎn)量的影響

由表3 可知，甜瓜秧蔓還田后種植豇豆，豇豆種子產(chǎn)量與甜瓜秧蔓未還田處理（CK）相比差異顯著；下茬豇豆種子小區(qū)產(chǎn)量0.560 kg（折合667 m2產(chǎn)量71.15 kg），極顯著高于對照小區(qū)產(chǎn)量0.353 kg（折合667 m2產(chǎn)量43.20 kg），提高58.64%，表明甜瓜秧蔓還田處理可以極顯著提高下茬豇豆的種子產(chǎn)量。

表3 甜瓜秧蔓還田對下茬豇豆種子產(chǎn)量的影響

由表4 可知，豇豆種子產(chǎn)量與豇豆主根長、根干質(zhì)量相關(guān)系數(shù)均為0.995，說明豇豆種子產(chǎn)量與與豇豆主根長、根干質(zhì)量呈極顯著正相關(guān)；豇豆種子產(chǎn)量與豇豆根腐病病株率、病情指數(shù)相關(guān)系數(shù)分別為-0.971、-0.985，說明豇豆種子產(chǎn)量與豇豆根腐病病株率、病情指數(shù)均呈極顯著負相關(guān)。

表4 豇豆種子產(chǎn)量與豇豆主根長、根干質(zhì)量及根腐病病株率、病情指數(shù)的相關(guān)性

以上數(shù)據(jù)說明，甜瓜秧蔓配施微生物菌劑還田處理后種植豇豆，可以降低豇豆根腐病病株率和病情指數(shù)、增加豇豆主根長和根干質(zhì)量，從而提高豇豆種子產(chǎn)量，且與甜瓜秧蔓未還田處理相比差異極顯著。豇豆主根長、根干質(zhì)量、根腐病病株率、病情指數(shù)均對豇豆種子產(chǎn)量有極顯著影響，甜瓜秧蔓還田處理大幅提高了下茬豇豆種子產(chǎn)量。

3 討 論

根系是植物獲得礦質(zhì)營養(yǎng)的主要器官，“根深葉茂”表明了地下根系對植物地上部的重要作用，健壯的根系對植物高效吸收養(yǎng)分至關(guān)重要[9]。土傳病害對植物根系的生長發(fā)育具有重要影響，而根際是土傳病原物入侵作物根系的必經(jīng)之路[10]。前人研究表明，根際微生物防控土傳病害效果顯著[11-12]。根際微生物通過占據(jù)根際生境中更多的生存空間、消耗有限的營養(yǎng)物質(zhì)、產(chǎn)生對土傳病原菌有抑制作用的活性代謝產(chǎn)物、誘導植物產(chǎn)生系統(tǒng)抗性等機制在土傳病害防控中發(fā)揮重要作用[13]。還有研究表明，蔬菜廢棄物還田在改善土壤理化和生物特性的同時優(yōu)化作物的根區(qū)環(huán)境，促進下茬植株生長發(fā)育，提高產(chǎn)量[14]。番茄產(chǎn)量與土壤放線菌數(shù)量存在很強的正相關(guān)性，番茄秸稈還田配施含有枯草芽孢桿菌、釀酒酵母、綠色木霉等菌種的菌劑處理，可顯著提高土壤有益菌放線菌的數(shù)量，從而減輕了土傳病害的發(fā)生，達到增產(chǎn)效果[15]。隨著種植年數(shù)的增加，根腐病會成為影響豇豆生產(chǎn)的重要因素，一般病株率在25%～40%，嚴重的在60%以上，豇豆根腐病的發(fā)生與氣候、管理等有密切關(guān)系，其中溫度、降雨量為主要影響因子，29～30 ℃、多雨氣候環(huán)境下發(fā)病重。秋豇豆遇多雨季節(jié)可造成根腐病嚴重發(fā)生，嚴重地塊株發(fā)病率可達100%，死株率可達70%以上[16]。豇豆根腐病病情指數(shù)越高，豇豆產(chǎn)量越低；根腐病情指數(shù)每增加l%，每667 m2豇豆產(chǎn)量將減少22.8 kg[17]。芽孢桿菌對豇豆根腐病具有較強的抑制作用[18]，秸稈腐解物可為土壤生物提供不同的碳源和能源，維持土壤微生物群落多樣性，改善土壤理化性質(zhì)，提高多種土壤酶的活性，從而提高土壤供肥能力，促進豇豆根系生長、吸收更多養(yǎng)分，進而提高豇豆幼苗葉片葉綠素含量和抗氧化能力，有利于豇豆幼苗生長發(fā)育[19]。

筆者的試驗結(jié)果表明，甜瓜秧蔓還田處理豇豆根腐病病株率28.33%、病情指數(shù)5.67；甜瓜秧蔓未還田病株率100%、病情指數(shù)48.67，分別為甜瓜秧蔓還田處理的3.53、8.58 倍；豇豆平均主根長21.9 cm、根干質(zhì)量2.066 g?株-1，極顯著高于甜瓜秧蔓未還田平均主根長13.4 cm、根干質(zhì)量1.294 g?株-1；豇豆種子每667 m2產(chǎn)量71.15 kg，極顯著高于對照甜瓜秧蔓未還田處理每667 m2產(chǎn)量44.85 kg，這與孫小妹等[13]研究結(jié)果具有類似的趨勢?？赡苁怯捎谔鸸涎砺€田處理時施入的腐熟劑中含有的枯草芽孢桿菌、綠色木霉、釀酒酵母等多種活性微生物綜合作用下的效果。其中枯草芽孢桿菌可以降解纖維素[20]，對菜豆根腐病病原菌有較強的抑制作用，且能促進根系的發(fā)育[21]；綠色木霉能夠有效降解纖維素類物質(zhì)、強烈抑制病原菌并顯著提高植物抗病性[22]；釀酒酵母可以加快秸稈的腐熟過程[23]。甜瓜秧蔓配施腐熟劑還田，促進了甜瓜秧蔓快速腐解，腐解物為土壤微生物活動和擴繁提供了碳源和能源，使枯草芽孢桿菌、綠色木霉、釀酒酵母等占據(jù)了豇豆根際大量生存空間，產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物對土傳病原菌具有抑制作用，同時誘導植物產(chǎn)生系統(tǒng)抗性。在以上綜合因素作用下，土壤有益微生物控制了豇豆根腐病病原菌生存空間，從而根腐病發(fā)病顯著低于對照；健壯的根系吸肥能力更強，因此甜瓜秧蔓還田處理豇豆種子產(chǎn)量顯著高于甜瓜秧蔓未還田豇豆種子產(chǎn)量。筆者試驗過程中未施用藥劑防治豇豆根腐病，甜瓜秧蔓未還田處理豇豆根腐病發(fā)病較往年偏重的原因可能與試驗期間遇多次大雨有關(guān)，雨水經(jīng)大棚放風口進入試驗地塊，致豇豆根腐病病情程度較重。筆者的試驗結(jié)果具有一定的研究意義，但試驗條件存在一定局限性，需要今后進行重復試驗加以驗證，以提高試驗結(jié)果的代表性。

4 結(jié) 論

大棚多年春甜瓜-秋豇豆種植模式中，在多雨條件下，甜瓜秧蔓配施微生物菌劑直接還田，能夠顯著減輕下茬豇豆根腐病的發(fā)生程度、促進下茬豇豆根系的生長，從而提高下茬豇豆種子產(chǎn)量，研究結(jié)果可為生產(chǎn)提供指導。