設施甜瓜秧蔓還田對下茬豇豆根系和制種產量的影響

郭智勇，謝利芬，王紅賓，于海培

（安陽市農業科學院 河南安陽 455000）

以山東、河南為代表的華北平原產區的規模優勢正在逐步突顯，已經發展成為全國最大的甜瓜主產區[1]。連作種植和化肥、農藥過量施用導致了設施甜瓜土壤質地惡化、病害嚴重，甜瓜產量和質量下降[2]。土壤是植物生長的根基，土壤環境惡化已成為制約我國設施甜瓜生產的主要障礙因子。鹽漬化影響更大一些。提升設施土壤質量，核心是調控土壤微生物。采用秸稈還田、土壤增施調理劑等措施，可在不同程度上改善土壤物理性質[3]。瓜菜產業的快速發展也產生了大量含水量高、不易運輸的廢棄物，受經濟、技術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、減少化肥使用量、實現農業的可持續發展等具有積極意義[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、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，提高果實產量，改善黃瓜品質[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境影響的研究還比較少，缺少對瓜菜廢棄物還田技術的綜合評價體系、還田操作規范化程度不夠、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]。

設施甜瓜-豇豆茬口是設施蔬菜重要模式之一，目前甜瓜生產結束后秧蔓如何有效處理成為影響產地環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地豇豆制種生產的重要因素。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有限公司生產的博洋9 號，豇豆品種為安陽市農業科學院生產的安豇長青。甜瓜秧蔓腐熟劑為中農綠康（北京）生物技術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≥5.0 億CFU·g-1，參照產品說明書用量為667 m2施用2 kg。

1.2 試驗方法

試驗于2021 年3－10 月在安陽市農業科學院永和試驗基地大棚內進行，大棚長120 m，寬8 m，棚齡6 年，土質為潮土，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隨機區組試驗，3 次重復，小區長3.50 m，寬1.50 m，面積5.25 m2。甜瓜秧蔓還田區操作步驟如下：解下吊繩，揭除地膜，小區甜瓜秧蔓分別稱質量后均勻平鋪于地表，小區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 日進行小區豇豆種子測產，對小區豇豆根系取樣測量并進行根腐病調查。

1.3 根系取樣方法和測定項目

豇豆主根長度和根系干質量取樣調查方法如下：每小區隨機取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量。

豇豆根腐病取樣調查方法如下：每小區隨機如上挖取10 穴（20 株）豇豆根系調查，按病情嚴重度將病情分6 級：0 級，無病；l 級，根莖部表皮見病斑；2 級，表皮發紅；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、病情指數按以下公式進行計算：

1.4 數據統計與分析

采用Excel 2007 進行數據整理，采用SPSS 26.0 進行統計分析。

2 結果與分析

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%，病情指數為5.67；而對照豇豆根腐病病株率和病情指數分別為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；下茬豇豆種子小區產量0.560 kg（折合667 m2產量71.15 kg），極顯著高于對照小區產量0.353 kg（折合667 m2產量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量。

表3 甜瓜秧蔓還田對下茬豇豆種子產量的影響

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

表4 豇豆種子產量與豇豆主根長、根干質量及根腐病病株率、病情指數的相關性

以上數據說明，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、增加豇豆主根長和根干質量，從而提高豇豆種子產量，且與甜瓜秧蔓未還田處理相比差異極顯著。豇豆主根長、根干質量、根腐病病株率、病情指數均對豇豆種子產量有極顯著影響，甜瓜秧蔓還田處理大幅提高了下茬豇豆種子產量。

3 討 論

根系是植物獲得礦質營養的主要器官，“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分至關重要[9]。土傳病害對植物根系的生長發育具有重要影響，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根際生境中更多的生存空間、消耗有限的營養物質、產生對土傳病原菌有抑制作用的活性代謝產物、誘導植物產生系統抗性等機制在土傳病害防控中發揮重要作用[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化作物的根區環境，促進下茬植株生長發育，提高產量[14]。番茄產量與土壤放線菌數量存在很強的正相關性，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量，從而減輕了土傳病害的發生，達到增產效果[15]。隨著種植年數的增加，根腐病會成為影響豇豆生產的重要因素，一般病株率在25%～40%，嚴重的在60%以上，豇豆根腐病的發生與氣候、管理等有密切關系，其中溫度、降雨量為主要影響因子，29～30 ℃、多雨氣候環境下發病重。秋豇豆遇多雨季節可造成根腐病嚴重發生，嚴重地塊株發病率可達100%，死株率可達70%以上[16]。豇豆根腐病病情指數越高，豇豆產量越低；根腐病情指數每增加l%，每667 m2豇豆產量將減少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，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育[19]。

筆者的試驗結果表明，甜瓜秧蔓還田處理豇豆根腐病病株率28.33%、病情指數5.67；甜瓜秧蔓未還田病株率100%、病情指數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、根干質量1.294 g?株-1；豇豆種子每667 m2產量71.15 kg，極顯著高于對照甜瓜秧蔓未還田處理每667 m2產量44.85 kg，這與孫小妹等[13]研究結果具有類似的趨勢。可能是由于甜瓜秧蔓還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，且能促進根系的發育[21]；綠色木霉能夠有效降解纖維素類物質、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、釀酒酵母等占據了豇豆根際大量生存空間，產生的代謝產物對土傳病原菌具有抑制作用，同時誘導植物產生系統抗性。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量顯著高于甜瓜秧蔓未還田豇豆種子產量。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病較往年偏重的原因可能與試驗期間遇多次大雨有關，雨水經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，以提高試驗結果的代表性。

4 結 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量，研究結果可為生產提供指導。