蔬菜秸稈還田對日光溫室黃瓜連作土壤理化性狀及植株生長和產量的影響

李瀟雅，陳曉璐，張大龍，2，婁潔，李曉甜，魏珉，2

（1.山東農業大學園藝科學與工程學院，山東 泰安 271018；2.農業部黃淮海設施農業工程科學觀測實驗站/山東果蔬優質高效生產協同創新中心，山東 泰安 271018）

設施栽培由于常年連作，土壤生態環境遭到破壞，土傳病害增多，作物生長發育和產量品質受到嚴重制約［1，2］。施用農作物秸稈［3］、選用抗重茬品種［4］、土壤物理和化學消毒［5］、合理施用化肥和微生物肥［6，7］等都是有效緩解土壤連作障礙的農藝技術措施。研究表明，施用作物秸稈能夠改善設施連作土壤的理化性質，增加土壤微生物多樣性，提高土壤酶活性，促進蔬菜生長發育，但是相關報道以玉米、小麥和水稻等秸稈還田居多［8-10］。設施蔬菜生產過程中產生大量的秸稈廢棄物，不合理利用往往帶來環境污染等一系列問題。近年來相繼有一些關于蔬菜秸稈返田效果的報道［11-13］，但相關研究有待更加系統和深入。為此，本試驗選取黃瓜、番茄、甜椒三種蔬菜秸稈，研究其直接還田對日光溫室黃瓜連作土壤理化性狀、黃瓜生長及產量品質的影響，以期為蔬菜秸稈廢棄資源利用和設施蔬菜可持續生產提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗于2020年8月—2021年2月在山東農業大學園藝實驗站日光溫室進行。供試土壤為連續種植18年黃瓜的日光溫室土壤。三種蔬菜秸稈分別為‘奧黛麗’甜椒秸稈、‘金棚8號’番茄秸稈和‘津優35號’黃瓜秸稈。供試黃瓜為‘長青一號’/‘百幕田’嫁接苗。

1.2 試驗設計及方法

試驗采用盆栽法，以未施秸稈的連作土壤為對照（CK），分別設置三種蔬菜秸稈還田，即甜椒秸稈（T）、番茄秸稈（F）和黃瓜秸稈（H），用量均分別為土壤體積的10%、20%和30%（風干質量比約1.5%、3%和5%），共設10個處理，分別記為T10、T20、T30、F10、F20、F30、H10、H20、H30。每處理分3個小區，每小區10盆。

栽培盆規格為上口徑34 cm、底徑19 cm、高23 cm，將10 kg風干土壤與碎蔬菜秸稈（長度4～10 mm）和專用腐熟劑（主要菌屬包括芽孢桿菌、木霉菌和酵母菌等。購于河南省沃寶生物科技有限公司）混合后裝盆，澆透水，覆膜，高溫處理20 d，翻松，加入0.5 kg腐熟雞糞作底肥，之后定植黃瓜嫁接苗，每盆1株，生育期常規管理。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 土壤理化性狀測定 于定植后60 d取土壤樣品，每小區5盆，去除表層雜質，取距離植株5～10 cm、深0～20 cm根區土壤，混勻，風干后備用。

土壤容重采用環刀法測定，有機質含量采用重鉻酸鉀-外加熱法測定，堿解氮含量采用堿擴散法測定，速效鉀含量采用乙酸銨浸提-火焰光度法測定，速效磷含量采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻鈧比色法測定［14］；土壤過氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法測定，蔗糖酶活性采用比色法測定，脲酶活性采用靛酚藍比色法測定［15］；根系活力采用TTC法測定。

1.3.2 黃瓜生長及產量、品質測定 每小區選取長勢一致的5株黃瓜掛牌標記，定植后60 d測定株高和莖粗，隨時觀測記錄開花、采收時間以及每次采收的果實數和單果重。

結果期每小區選取5個商品成熟果實進行品質測定?？扇苄蕴呛坎捎幂焱壬y定，可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍G-250法測定，維生素C含量采用2，6-二氯靛酚比色法［16］測定。

1.4 數據處理與分析

采用Microsoft Excel 2016進行數據處理和作圖。利用SPSS 21.0軟件對數據進行統計分析，Duncan’s新復極差法進行差異顯著性檢驗（P＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 不同蔬菜秸稈還田對黃瓜連作土壤理化性狀的影響

試驗結果（表1）表明，施用蔬菜秸稈可以降低土壤容重，提高土壤pH值，且同種秸稈的施用量越大，土壤容重越小，pH值越大。不同種類秸稈還田之間比較，對土壤容重的影響不顯著，甜椒和黃瓜秸稈還田提高土壤pH值的效果優于番茄秸稈。

由表1可知，施用三種蔬菜秸稈均可提高土壤有機質及速效養分含量，其變化趨勢與pH值趨勢一致，即隨秸稈施用量的增加，有機質及速效養分含量增加。施用等量、不同種秸稈時，黃瓜秸稈有利于提高土壤有機質和速效磷含量，甜椒秸稈有利于提高速效鉀含量。

表1 不同蔬菜秸稈還田對黃瓜連作土壤理化性狀的影響

2.2 不同蔬菜秸稈還田對黃瓜連作土壤酶活性的影響

同種蔬菜秸稈，隨著用量增加，土壤過氧化氫酶、脲酶和蔗糖酶活性逐漸升高，30%用量處理活性最高。等量不同種類秸稈處理，過氧化氫酶、脲酶活性差異不顯著，蔗糖酶活性以黃瓜秸稈較高，尤其在較高施用量條件下。

圖1 不同蔬菜秸稈還田對黃瓜連作土壤酶活性的影響

2.3 不同蔬菜秸稈還田對連作黃瓜生長的影響

由圖2A看出，蔬菜秸稈還田對黃瓜株高無顯著影響。黃瓜和番茄秸稈，隨用量增加，株高增加，但不同用量間差異不顯著；等量不同種類秸稈處理，以番茄秸稈處理的植株較高。

由圖2B可知，定植后60 d所有處理黃瓜植株莖粗在9.66～11.18 mm之間，蔬菜秸稈還田可以促進黃瓜莖稈加粗生長，其中以施用20%黃瓜秸稈的莖粗最大，比對照增加16.1%，差異顯著。

圖2 不同蔬菜秸稈還田對黃瓜株高和莖粗的影響

2.4 不同蔬菜秸稈還田對連作黃瓜根系活力的影響

由圖3可知，與對照相比，除30%番茄秸稈還田處理外，其他蔬菜秸稈還田均可顯著提高連作土壤中黃瓜的根系活力。不同蔬菜秸稈還田對其影響有所差異，T20處理的黃瓜根系活力達33.78μg/（g·h），比對照提高74.8%；同種秸稈不同施用量時，三種秸稈均為20%處理的根系活力最高。

圖3 不同蔬菜秸稈還田對黃瓜根系活力的影響

2.5 不同蔬菜秸稈還田對連作黃瓜產量的影響

由表2可以看出，蔬菜秸稈還田可以獲得較高的產量，且產量差異主要來源于單瓜重，單株結瓜數無顯著差異。與對照相比，甜椒秸稈還田增產3.8%～11.9%，番茄秸稈還田增產1.4%～4.7%，黃瓜秸稈還田增產1.6%～7.3%；秸稈施用量相同時，以甜椒秸稈還田效果更明顯，施用20%甜椒秸稈可使黃瓜增產11.9%，與對照差異達顯著水平（P＜0.05）。

表2 不同蔬菜秸稈還田對黃瓜產量的影響

2.6 不同蔬菜秸稈還田對連作黃瓜品質的影響

由表3可以看出，蔬菜秸稈還田對黃瓜品質的提高有明顯的正效應，其中施用30%甜椒秸稈可以顯著提高黃瓜可溶性蛋白、可溶性糖和維生素C含量，施用30%番茄秸稈及黃瓜秸稈提高VC效果較明顯。

表3 不同蔬菜秸稈還田對黃瓜品質的影響

3 討論與結論

大量研究表明，秸稈還田可以改善土壤養分組成與含量，優化土壤微生物組成結構，進而為作物生長提供良好的環境［17，18］。本研究發現，三種蔬菜秸稈還田后，土壤容重均隨秸稈量的增加而逐漸降低，說明蔬菜秸稈還田有助于土壤中微團聚體的形成，從而降低土壤容重；黃瓜秸稈還田處理的土壤有機質含量高于甜椒和番茄秸稈還田，原因可能是秸稈還田后分解產生了大量的碳元素，而黃瓜秸稈的碳含量高于甜椒秸稈和番茄秸稈。另外，施用不同蔬菜秸稈還田還可以增加土壤速效鉀、堿解氮以及速效磷含量，且這些速效養分含量隨秸稈施用量的增加呈遞增趨勢，表明蔬菜秸稈還田后，秸稈中所含營養元素可以被分解利用。

土壤酶活性的高低可以代表土壤中物質代謝的旺盛程度，在一定程度上反映了作物對氮素的吸收利用及生長發育狀況等，是表征土壤肥力的重要指標之一［19］。前人研究發現，秸稈還田配施微生物菌劑及平衡施肥可增強酶活性，使土壤微生物群落物種個體數增加更多，分布更均勻［20］；黃繼川等［21］認為酶活性與土壤微生物數量之間呈顯著或極顯著正相關，其將秸稈堆肥后還田，顯著提高了根際土壤脲酶、蔗糖酶、過氧化氫酶和纖維素酶的活性，并認為土壤過氧化氫酶活性與細菌數量有關，轉化酶活性與真菌、放線菌數量有關。本試驗結果表明，蔬菜秸稈還田可以顯著提高土壤過氧化氫酶、脲酶和蔗糖酶活性，結果與前人研究相一致。這可能是由于秸稈還田提供了豐富的有機質［22］，為微生物的生存提供了養分及環境支持，豐富了微生物數量［23］，從而提高了土壤酶活性。

目前，關于秸稈還田對作物產量影響的研究結果各有不同。有研究認為秸稈還田能夠提高土壤養分，改善土壤結構，提高土壤持水、保溫性能，豐富土壤微生物多樣性，優化根系生長環境，促進根系生長，使作物高產［24，25］；但也有研究表明，盡管秸稈還田改善了土壤質量，但并沒有影響作物產量，甚至造成減產［26，27］。本試驗表明，蔬菜秸稈還田后，可以顯著提高黃瓜根系活力，雖然各處理均能提高黃瓜產量，但大部分處理差異不顯著（P＞0.05），僅20%甜椒秸稈還田可以顯著提高黃瓜產量。由此可見，蔬菜秸稈還田后，作物產量的變化還受物種、生產技術、土壤肥力等多種因素綜合影響。

綜上，蔬菜秸稈還田可以降低土壤容重，提高土壤pH值，提高土壤有機質及速效養分含量，增強土壤酶活性，優化黃瓜根系生長環境，提高根系活力，從而促進黃瓜植株生長，提高果實產量，改善黃瓜品質。改良效果表現為甜椒秸稈＞黃瓜秸稈＞番茄秸稈，以20%施用量最佳。