李瀟雅，陳曉璐，張大龍，2，婁潔，李曉甜，魏珉，2

（1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院，山東 泰安 271018；2.農(nóng)業(yè)部黃淮海設(shè)施農(nóng)業(yè)工程科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站/山東果蔬優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)協(xié)同創(chuàng)新中心，山東 泰安 271018）

設(shè)施栽培由于常年連作，土壤生態(tài)環(huán)境遭到破壞，土傳病害增多，作物生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量品質(zhì)受到嚴(yán)重制約［1，2］。施用農(nóng)作物秸稈［3］、選用抗重茬品種［4］、土壤物理和化學(xué)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(nóng)藝技術(shù)措施。研究表明，施用作物秸稈能夠改善設(shè)施連作土壤的理化性質(zhì)，增加土壤微生物多樣性，提高土壤酶活性，促進(jìn)蔬菜生長(zhǎng)發(fā)育，但是相關(guān)報(bào)道以玉米、小麥和水稻等秸稈還田居多［8-10］。設(shè)施蔬菜生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的秸稈廢棄物，不合理利用往往帶來環(huán)境污染等一系列問題。近年來相繼有一些關(guān)于蔬菜秸稈返田效果的報(bào)道［11-13］，但相關(guān)研究有待更加系統(tǒng)和深入。為此，本試驗(yàn)選取黃瓜、番茄、甜椒三種蔬菜秸稈，研究其直接還田對(duì)日光溫室黃瓜連作土壤理化性狀、黃瓜生長(zhǎng)及產(chǎn)量品質(zhì)的影響，以期為蔬菜秸稈廢棄資源利用和設(shè)施蔬菜可持續(xù)生產(chǎn)提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)于2020年8月—2021年2月在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝實(shí)驗(yàn)站日光溫室進(jìn)行。供試土壤為連續(xù)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(hào)’番茄秸稈和‘津優(yōu)35號(hào)’黃瓜秸稈。供試黃瓜為‘長(zhǎng)青一號(hào)’/‘百幕田’嫁接苗。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及方法

試驗(yàn)采用盆栽法，以未施秸稈的連作土壤為對(duì)照（CK），分別設(shè)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(fēng)干質(zhì)量比約1.5%、3%和5%），共設(shè)10個(gè)處理，分別記為T10、T20、T30、F10、F20、F30、H10、H20、H30。每處理分3個(gè)小區(qū)，每小區(qū)10盆。

栽培盆規(guī)格為上口徑34 cm、底徑19 cm、高23 cm，將10 kg風(fēng)干土壤與碎蔬菜秸稈（長(zhǎng)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(guī)管理。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 土壤理化性狀測(cè)定 于定植后60 d取土壤樣品，每小區(qū)5盆，去除表層雜質(zhì)，取距離植株5～10 cm、深0～20 cm根區(qū)土壤，混勻，風(fēng)干后備用。

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

1.3.2 黃瓜生長(zhǎng)及產(chǎn)量、品質(zhì)測(cè)定 每小區(qū)選取長(zhǎng)勢(shì)一致的5株黃瓜掛牌標(biāo)記，定植后60 d測(cè)定株高和莖粗，隨時(shí)觀測(cè)記錄開花、采收時(shí)間以及每次采收的果實(shí)數(shù)和單果重。

結(jié)果期每小區(qū)選取5個(gè)商品成熟果實(shí)進(jìn)行品質(zhì)測(cè)定?？扇苄蕴呛坎捎幂焱壬y(cè)定，可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)G-250法測(cè)定，維生素C含量采用2，6-二氯靛酚比色法［16］測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和作圖。利用SPSS 21.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，Duncan’s新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)（P＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同蔬菜秸稈還田對(duì)黃瓜連作土壤理化性狀的影響

試驗(yàn)結(jié)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(duì)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(yōu)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(jī)質(zhì)及速效養(yǎng)分含量，其變化趨勢(shì)與pH值趨勢(shì)一致，即隨秸稈施用量的增加，有機(jī)質(zhì)及速效養(yǎng)分含量增加。施用等量、不同種秸稈時(shí)，黃瓜秸稈有利于提高土壤有機(jī)質(zhì)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(duì)黃瓜連作土壤理化性狀的影響

2.2 不同蔬菜秸稈還田對(duì)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(duì)黃瓜連作土壤酶活性的影響

2.3 不同蔬菜秸稈還田對(duì)連作黃瓜生長(zhǎng)的影響

由圖2A看出，蔬菜秸稈還田對(duì)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(jìn)黃瓜莖稈加粗生長(zhǎng)，其中以施用20%黃瓜秸稈的莖粗最大，比對(duì)照增加16.1%，差異顯著。

圖2 不同蔬菜秸稈還田對(duì)黃瓜株高和莖粗的影響

2.4 不同蔬菜秸稈還田對(duì)連作黃瓜根系活力的影響

由圖3可知，與對(duì)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(duì)其影響有所差異，T20處理的黃瓜根系活力達(dá)33.78μg/（g·h），比對(duì)照提高74.8%；同種秸稈不同施用量時(shí)，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(duì)黃瓜根系活力的影響

2.5 不同蔬菜秸稈還田對(duì)連作黃瓜產(chǎn)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(chǎn)量，且產(chǎn)量差異主要來源于單瓜重，單株結(jié)瓜數(shù)無顯著差異。與對(duì)照相比，甜椒秸稈還田增產(chǎn)3.8%～11.9%，番茄秸稈還田增產(chǎn)1.4%～4.7%，黃瓜秸稈還田增產(chǎn)1.6%～7.3%；秸稈施用量相同時(shí)，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(chǎn)11.9%，與對(duì)照差異達(dá)顯著水平（P＜0.05）。

表2 不同蔬菜秸稈還田對(duì)黃瓜產(chǎn)量的影響

2.6 不同蔬菜秸稈還田對(duì)連作黃瓜品質(zhì)的影響

由表3可以看出，蔬菜秸稈還田對(duì)黃瓜品質(zhì)的提高有明顯的正效應(yīng)，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(duì)黃瓜品質(zhì)的影響

3 討論與結(jié)論

大量研究表明，秸稈還田可以改善土壤養(yǎng)分組成與含量，優(yōu)化土壤微生物組成結(jié)構(gòu)，進(jìn)而為作物生長(zhǎng)提供良好的環(huán)境［17，18］。本研究發(fā)現(xiàn)，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(tuán)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(jī)質(zhì)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(chǎn)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(yǎng)分含量隨秸稈施用量的增加呈遞增趨勢(shì)，表明蔬菜秸稈還田后，秸稈中所含營(yíng)養(yǎng)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(zhì)代謝的旺盛程度，在一定程度上反映了作物對(duì)氮素的吸收利用及生長(zhǎng)發(fā)育狀況等，是表征土壤肥力的重要指標(biāo)之一［19］。前人研究發(fā)現(xiàn)，秸稈還田配施微生物菌劑及平衡施肥可增強(qiáng)酶活性，使土壤微生物群落物種個(gè)體數(shù)增加更多，分布更均勻［20］；黃繼川等［21］認(rèn)為酶活性與土壤微生物數(shù)量之間呈顯著或極顯著正相關(guān)，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(rèn)為土壤過氧化氫酶活性與細(xì)菌數(shù)量有關(guān)，轉(zhuǎn)化酶活性與真菌、放線菌數(shù)量有關(guān)。本試驗(yàn)結(jié)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(jié)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(jī)質(zhì)［22］，為微生物的生存提供了養(yǎng)分及環(huán)境支持，豐富了微生物數(shù)量［23］，從而提高了土壤酶活性。

目前，關(guān)于秸稈還田對(duì)作物產(chǎn)量影響的研究結(jié)果各有不同。有研究認(rèn)為秸稈還田能夠提高土壤養(yǎng)分，改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤持水、保溫性能，豐富土壤微生物多樣性，優(yōu)化根系生長(zhǎng)環(huán)境，促進(jìn)根系生長(zhǎng)，使作物高產(chǎn)［24，25］；但也有研究表明，盡管秸稈還田改善了土壤質(zhì)量，但并沒有影響作物產(chǎn)量，甚至造成減產(chǎn)［26，27］。本試驗(yàn)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(chǎn)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(chǎn)量。由此可見，蔬菜秸稈還田后，作物產(chǎn)量的變化還受物種、生產(chǎn)技術(shù)、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(jī)質(zhì)及速效養(yǎng)分含量，增強(qiáng)土壤酶活性，優(yōu)化黃瓜根系生長(zhǎng)環(huán)境，提高根系活力，從而促進(jìn)黃瓜植株生長(zhǎng)，提高果實(shí)產(chǎn)量，改善黃瓜品質(zhì)。改良效果表現(xiàn)為甜椒秸稈＞黃瓜秸稈＞番茄秸稈，以20%施用量最佳。