閆妍，張少杰，李衍素，賀超興

【摘要】以不添加添配物的種植3年的有機土為對照，將堆腐后的番茄秧、黃瓜秧、玉米秸、麥秸添配后的有機土進行溫室黃瓜栽培，研究了不同有機土對溫室黃瓜生長發(fā)育及根際環(huán)境的影響，結(jié)果表明，添配黃瓜秧、番茄秧的T3、T4有機土栽培效果最好，顯著增加了黃瓜葉面積、葉綠素含量，同時根際酶活性增強，植株生長勢和結(jié)瓜習性改善，黃瓜產(chǎn)量增加且營養(yǎng)物質(zhì)含量高于添加玉米秸、麥秸的處理及未添加的有機土對照。

有機土栽培技術(shù)是一種新興的蔬菜栽培方法。它是根據(jù)環(huán)境友好的理念，在中國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)上吸收了現(xiàn)代精準農(nóng)業(yè)和無土基質(zhì)栽培的原理，主要利用經(jīng)生物發(fā)酵無害化處理的農(nóng)業(yè)有機廢棄物，與腐熟有機肥、清潔土壤按照蔬菜營養(yǎng)需求及蔬菜根系對根際環(huán)境要求精確配制的綠色蔬菜有機栽培系統(tǒng)[1]。土壤質(zhì)量可以通過土壤物理結(jié)構(gòu)、化學性質(zhì)和土壤酶活性等進行評價[2-6]，大量研究表明：利用有機土栽培可以改善土壤理化性質(zhì)[7-8]，可有效提高地表溫度、肥水利用率，并增加蔬菜產(chǎn)量，改善蔬菜品質(zhì)，提高蔬菜的食用安全性，從而生產(chǎn)出高營養(yǎng)品質(zhì)的蔬菜產(chǎn)品。

有機土栽培（以下簡稱有機土）是地下以舊棚膜隔離，然后將腐熟玉米秸、麥秸等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢棄物與腐熟有機肥和潔凈土壤作為主要成分配制的蔬菜栽培基質(zhì)系統(tǒng)，其栽培效果明顯優(yōu)于普通土壤栽培[9-10]，有機土栽培添加了有機廢棄物玉米秸，麥秸，其土壤有機質(zhì)含量及植物生長的必需元素與微量元素均有所增加[11-13]。劉義國等[14]研究結(jié)果表明，秸稈還田增加了土壤孔隙，加之秸稈還田覆蓋后表層土壤含水量增加，使得土壤板結(jié)降低，明顯改善了土壤的理化性質(zhì)。張靜等[15]研究結(jié)果表明，秸稈還田能夠提高土壤有機質(zhì)含量，降低土壤中氮的流失，加強土壤微生物對碳、氮的固持以及供給作用，實現(xiàn)土壤供肥水平的提高；土壤肥力增加促進土壤酶活性上升[16-19]。

但是隨著有機土蔬菜栽培年限的增加，土壤有機質(zhì)不斷降解下降，導致栽培3年后的有機土理化性狀相對劣化，有必要對其地力進行恢復。番茄秧、黃瓜秧是蔬菜生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢棄物，經(jīng)測定不僅含有氮、磷、鉀等大量元素，還富含微量元素、有機質(zhì)等，是重要的有機肥資源。如果能有效利用蔬菜殘體對有機土地力進行恢復，則既能用其對連作有機土進行根區(qū)改良，還可減少廢棄物的污染，將具有良好的經(jīng)濟效益和生態(tài)環(huán)境保護效益。為此試驗以農(nóng)田廢棄物為研究對象，以黃瓜為栽培對象，比較了菜秧、玉米秸等不同添配物添加到3年栽培后的有機土中對溫室黃瓜生長發(fā)育和根際環(huán)境的影響。為有機土栽培的可持續(xù)高效合理利用和黃瓜高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)提供理論依據(jù)和技術(shù)參考[7]。

材料與方法

試驗材料

試驗于2015年3～7月在中國農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所日光溫室進行，供試黃瓜品種為‘中農(nóng)106，于2015年2月5日播種，并開始育苗，3月12日定植，雙行種植，株距0.3 m，行距0.4 m，每個處理設(shè)置3個重復，試驗于7月1日拉秧。試驗期間，每個小區(qū)肥水管理保持一致。

采用舊塑料棚膜隔離的全封閉式的槽式栽培（槽的縱切面為等腰梯形，上底寬0.6 m，下底寬0.4 m，高0.3 cm，槽長0.7 cm）進行有機土基質(zhì)栽培，所用有機土基質(zhì)于2011年秋季由玉米秸、麥秸與腐熟有機肥和潔凈土壤按3：1配制后用于番茄、黃瓜設(shè)施蔬菜栽培，至2015年春連續(xù)栽培3年以上的有機土理化性狀已嚴重劣化，亟待添配處理。

供試添配處理的基質(zhì)原料分別為腐熟玉米秸、麥秸、番茄秧、黃瓜秧和不添配的有機土對照；腐熟的方法是先將4種不同的有機廢棄物料10月份秋茬拉秧后分別在日光溫室內(nèi)隔離的水泥腐熟池進行堆腐，每周定期澆透水，然后蓋上塑料棚膜保濕保溫。堆腐1個月后上下翻一翻使之充分發(fā)酵腐熟，至1月份使用前取樣，測定腐熟后的理化性狀。

試驗設(shè)計

試驗采用完全隨機區(qū)組設(shè)計，每個小區(qū)面積為8.4 m2，3次重復，共設(shè)6個處理（包括1個對照），T1為腐熟玉米秸：有機土=3：1（體積比）混合；T2為腐熟麥秸、腐熟番茄秧、有機土按1：1：1（體積比）混合；T3腐熟番茄秧、有機土按3：1（體積比）混合；T4腐熟黃瓜秧、有機土按3：1（體積比）混合；T5腐熟麥秸、有機土按3：1（體積比）混合；CK為以未添加的3年有機土（前茬種植番茄）為對照；各處理按常規(guī)栽培統(tǒng)一管理。具體處理見表1。

測定項目與方法

黃瓜植株生長測定

定植1個月后（4月12日）測定株高和生長量，以莖基部子葉到生長點的距離，葉面積使用掃描儀測定（上數(shù)第5片功能葉），每個處理測定5株。測定干鮮重，葉綠素含量用80%丙酮浸提法；根系活力用TTC還原法測定[20]。

土壤基質(zhì)理化性狀測定

容重采用環(huán)刀法測定，總孔隙度用浸泡法測定，pH和電導率分別用pH-3C型pH測定儀和DDS-11A電導率儀測定，樣品的有機質(zhì)和全N、全P、全K以及速效N、P、K由農(nóng)業(yè)部蔬菜品質(zhì)監(jiān)督檢驗中心測定。

根際有機土含氧量測定

定植后使用OXY-4 mini光纖土壤測氧儀（由德國Presens Precision Sensing GmbH公司生產(chǎn)），測定試驗小區(qū)內(nèi)10 cm深處有機土含氧量，設(shè)置15 min自動采集一次數(shù)據(jù)，采集24 h，測定結(jié)束后下載數(shù)據(jù)進行分析。

根際降解酶活性測定

土壤脲酶活性采用苯酚鈉比色法，磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法，纖維素酶活性采用羧甲基纖維素比色法，轉(zhuǎn)化酶活性采用3，5-二硝基水楊酸比色法。

黃瓜產(chǎn)量與品質(zhì)測定

統(tǒng)計每個栽培處理小區(qū)的瓜條數(shù)及果實重，取平均值記作各處理的產(chǎn)量。

采摘期摘取長勢均勻，成熟度好的黃瓜樣品測定，黃瓜VC含量測定采用鉬藍比色法測定，可溶性糖含量的測定采用蒽酮乙酸乙酯比色法[21]，可溶性固形物含量的測定采用手持測糖儀測定，硝酸鹽含量的測定采用水楊酸法，可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍G-250染色法測定。

數(shù)據(jù)處理

應用DPS軟件對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，應用OriginPro7.5軟件作圖。

結(jié)果與分析

不同有機土添加物的理化性狀分析

土壤的容重、孔隙度、pH和電導率等必須在合適范圍內(nèi)，作物根系才能正常生長。對不同添配物的理化性狀分析見表2，從表中可以看出，不同處理的添配物及3年有機土均呈中性偏堿，這可能與噴淋水的pH較高有關(guān)。另外不同添配物的電導率均高于3年有機土，說明其水溶性離子較多，供肥強度大。而添配物的容重均小于3年有機土，其中腐熟番茄秧容重最小，其次為玉米秸、黃瓜秧，但相差不大，表明它們均適合用于土壤性狀的改良?？偪紫抖鹊睦硐胫凳?0～90，各處理的有機土總孔隙度均在適宜的范圍之內(nèi)，有利于養(yǎng)分狀況的調(diào)節(jié)和植物根系的伸展，為蔬菜的生長提供了良好的生長環(huán)境。

對不同添配物的營養(yǎng)分析（表3）可以看出：各添配物的全效N、P、K和速效N、P、K含量均顯著高于種植3年的有機土，養(yǎng)分充足，特別是3年有機土的有機質(zhì)含量為16.4%，而其他處理有機質(zhì)含量為：72.1%、80.3%、57.2%、48.35%，平均有機質(zhì)含量約為3年有機土的4倍，因此添加后對根區(qū)營養(yǎng)和有機質(zhì)含量有顯著的改善作用。

不同處理對黃瓜植株生長的影響

植株的株高、葉面積、根冠比是衡量蔬菜作物生長狀況的基本指標。

不同處理對黃瓜生長的影響

由表4可以看出，不同添配物處理間的生長存在一定的差異，對照的株高、葉面積、根冠比均表現(xiàn)最低。從株高、葉面積來看T4>T3>T2>T5>T1>CK，T4最高，T3次之，與CK存在顯著差異，T5與T1差異不顯著；從根冠比來看各處理間與CK存在顯著差異，T4>T3>T5>T2>T1>CK，其中T4根冠比最大，T3與T5之間差異不顯著。由此可見，與大田作物秸稈還田基質(zhì)栽培相比，蔬菜菜秧還田的有機土更有利于黃瓜植株的生長。

不同處理對黃瓜葉片葉綠素含量影響

葉綠素是植物葉片吸收光能的主要色素，是進行光合作用光能利用不可或缺的條件[22]。由圖1可見，以T4處理的葉綠素含量最高，T1與T3之間無顯著差異，T2與T5之間無顯著差異，各處理與對照之間差異顯著，CK葉綠素含量最低。表明不同添配物在改善根區(qū)環(huán)境的同時，對植物葉片葉綠素含量有不同程度的增加作用。

不同處理對黃瓜根系活力和根際含氧量的影響

由圖2可知不同添配物處理后黃瓜的根系活力均高于對照，其中T1、T5處理根系活力最強，且根際含氧量最高。而T2、T3、T4根系活力高于對照，但含氧量卻低于對照，這表明添加麥秸、玉米秸、黃瓜秧、番茄秧的有機土栽培為植株創(chuàng)造了一個疏松透氣、酸堿度適宜、具有一定的肥力的土壤環(huán)境，從而提高了黃瓜根系的代謝活力；但添加黃瓜秧、番茄秧后，可能土壤中微生物獲得大量的有機碳，引起好氧微生物大量繁殖，消耗大量的氧氣，使T2、T3、T4根際氧氣下降較快，其含氧量差異與微生物活動有關(guān)。

不同處理黃瓜根際酶活性的變化

土壤酶類參與土壤許多重要的生物化學過程，與土壤肥力的形成和轉(zhuǎn)化有密切關(guān)系。研究土壤酶活性的變化特征，將有助于了解在不同土壤管理條件下土壤肥力的現(xiàn)狀和演化[23-24]。從圖3可以看出，不同處理對脲酶活性有較大影響，各處理與對照之間差異顯著，T1與T5之間無顯著差異，T3與T4之間有顯著差異。不同處理對黃瓜根際磷酸酶活性影響較大，該試驗所用的基質(zhì)偏堿性，所以堿性磷酸酶為主導酶，由圖3可知，T1與T4的堿性磷酸酶活性顯著高于對照，且兩者之間有明顯差異，其他處理堿性磷酸酶活性大小依次為：T3>T5>T2>CK。各處理的纖維素酶與轉(zhuǎn)化酶活性變化相似，各處理與對照之間差異顯著，其活性大小依次為T3>T4>T2>T1>T5>CK，這些結(jié)果表明這4種有機土具有較高的肥力。

不同處理對黃瓜產(chǎn)量與品質(zhì)的影響

不同有機基質(zhì)對黃瓜產(chǎn)量的影響

不同處理的黃瓜產(chǎn)量與對照相比差異顯著（圖4），其中T3處理產(chǎn)量顯著高于其他處理，T2與T4之間，T1與T5之間差異不顯著，與對照相比T3、T2?T4?T5?T1分別增加了48.68%、40.34%、39.31%、28.9%、22.74%，這些結(jié)果表明有機土添配腐熟黃瓜、番茄秧不僅改善了物理性狀，還增加了根區(qū)有機質(zhì)含量，能為植株的生長提供豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，從而促進了黃瓜產(chǎn)量增加。

不同處理對黃瓜品質(zhì)的影響

添配不同有機物對黃瓜品質(zhì)也有很大的影響，從表5可以看出，各處理的VC含量差異顯著，且均高于對照，其中T3處理VC含量最高，T4處理次之。各處理的可溶性糖含量差異較顯著T3>T4>T1>T5>CK；可溶性固形物含量與可溶性蛋白含量各處理無顯著差異；硝酸鹽的含量是評價蔬菜品質(zhì)的主要指標，所有處理的硝酸鹽含量均未超過無公害蔬菜標準（≤300 mg/kg），CK硝酸鹽含量最高，其次為T5；T3、T4與對照相比硝酸鹽含量較低，這可能是黃瓜、番茄秧子中的反硝化菌數(shù)量較多，從而可以有效地降低土壤中硝酸鹽含量，減少果實中硝酸鹽含量。

討論與結(jié)論

試驗結(jié)果表明，腐熟番茄秧、黃瓜秧等菜秧可以對種植3年的有機土復配，用于有機土的地力恢復，同樣亦可與普通土壤復配成比例適宜的有機土[7-10]，由于腐熟菜秧營養(yǎng)物質(zhì)含量豐富，提高了土壤中有機質(zhì)含量，提高EC值，改善土壤理化性質(zhì)，改善根系的生長狀況，使植株根系活力增強，葉綠素含量增加，葉面積增大，改善了整個植株的代謝活力和物質(zhì)運輸，且效果顯著優(yōu)于對照。生長初期黃瓜根系主要分布10～20 cm，使用測氧儀測 定土壤15 cm深處根際土壤含氧量，結(jié)果表明T5和T1含氧量較多，這與秸稈的生物學特性有關(guān)，秸稈纖維素含量較高，可改善土壤的通透性，使土壤疏松透氣，氧氣含量增加；T3和T4相對含氧量較低，這是因為黃瓜、番茄秧的有機質(zhì)含量較高，富含微生物群落，好氧微生物不斷的進行呼吸作用，消耗土壤中氧氣的原因。

不同有機添加物處理對土壤各種酶活性影響也較大，能夠顯著提高酶活力。其中添加腐熟玉米秸后脲酶、堿性磷酸酶活性最高，添加腐熟麥秸后脲酶活性也較高，而添加腐熟番茄秧后的堿性磷酸酶活性較高，添加番茄秧、黃瓜秧的處理中纖維素酶活性和轉(zhuǎn)化酶活性較高，其中以添加番茄秧的纖維素酶、轉(zhuǎn)化酶活性最高，究其原因可能是影響脲酶、堿性磷酸酶、纖維素酶、轉(zhuǎn)化酶的營養(yǎng)成分差異所致，此外添配物的理化性質(zhì)、營養(yǎng)物、基質(zhì)含水量及植株根系生長發(fā)育狀況亦有差異[18-19]。

綜上所述，利用有機土基質(zhì)栽培黃瓜隨著栽培年限的增加，其理化性狀劣化，有機質(zhì)含量下降，而應用不同添配物可以對有機土栽培基質(zhì)進行地力恢復。從該試驗各處理對黃瓜生長和產(chǎn)量品質(zhì)影響的效果來看，以添配腐熟菜秧的T3、T4處理黃瓜生長勢和結(jié)瓜習性最好，產(chǎn)量也最高；營養(yǎng)物質(zhì)含量高于T1、T5，所以T3、T4處理品質(zhì)相對較高。從整體上看，T3、T4處理提供了良好的根系生長環(huán)境，其有機質(zhì)含量豐富，可以提高黃瓜種植的產(chǎn)量和品質(zhì)，這一結(jié)果為設(shè)施蔬菜菜秧的資源化利用提供了理論依據(jù)。

參考文獻

[1] 賀超興，徐知函，張志斌.綠色環(huán)保型有機土壤栽培新技術(shù)[J].長江蔬菜，2003，12：29-30.

[2] Dick R P.Soil enzyme activities as indicators of soil quality[M]. in Doran J W， Parkin T.B.Defining soil quality for a sustainable environment，Mad：son，wisconsin SSSA Special publication 1994（definingsoilqua）：107-124.

[3] Ashton E C，Macintosh D J.Preliminary assessment of the plant diversity and community ecology of the Sematan mangrove forest，Sarawak，Malaysia[J].Forest Ecology and Management，2002，166（1）：111-129.

[4] Spaccini R，Piccolo A，Mbagwu J，et al. Influence of the addition of organicresidues on carbohydrate content and structural stability of some highland soils in Ethiopia[J].Soil use and management，2002，18（4）：404-411.

[5] Dominy C，Haynes R.Influence of agricultural land management on organic matter content，microbial activity and aggregate stability in the profiles of two Oxisols[J].Biology and fertility of soils，2002，36（4）：298-305.

[6] Quilchano C，Egido J A，González M I.Comparative soil study in a Mediterranean ecosystem of Quercus pyrenaica（Willd.）[J].Geomicrobiology Journal，1995，13（4）：265-279.

[7] 舒海波，賀超興，張志斌，等.不同有機土栽培方式對溫室番茄植株生長及產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].西北農(nóng)業(yè)學報，2010，19（6）：120-125.

[8] 賀超興，趙大芹，王懷松，等.有機土影響大棚白菜產(chǎn)量和品質(zhì)的生理機制[J].西南農(nóng)業(yè)學報，2009，22（1）：48-51.

[9] 賀超興，張志斌，魏民，等.溫室甜椒有機化土壤長季節(jié)栽培技術(shù)的研究[J].華北農(nóng)學報，2004，19（3）：84-87.

[10] 賀超興，舒海波，陳志斌.有機土基質(zhì)栽培方式影響黃瓜產(chǎn)量品質(zhì)的研究[J]，江西農(nóng)業(yè)學報，2010，22（7）：56-59，68.

[11] Powlson D S，Prookes P C，Christensen B T.Measurement of soil microbial biomass provides an early indication of changes in total soil organic matter due to straw incorporation[J].Soilbiology and biochemistry，1987，19（2）：159-164.

[12] Kumar K，Goh K M.Crop residues and management practices：effects on soil quality，soil nitrogen dynamics，crop yield，and nitrogen recovery[J].Advances in Agronomy，1999，68：197-319.

[13] 蘇秀榮，吳子一，高燕青.長期秸稈還田改土培肥效應的研究[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2002，18（2）：49-52.

[14] 劉義國，劉永紅，劉洪軍，等.秸稈還田量對土壤理化性狀及小麥產(chǎn)量的影響[J].中國農(nóng)學通報，2013，29（3）：131-135.

[15] 張靜，溫曉霞，廖允成，等.不同玉米秸稈還田量對土壤肥力及冬小麥產(chǎn)量的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學報，2010，16（3）：612-619.

[16] Zhang Y，Xing-Hua S，Xian-yong L，et al.Effect of organicacids and protons on release of non-exchangeable NH4+in flooded paddy soils[J].Pedosphere.2005，15（3）：273-280.

[17] 張歲岐，李金虎，山侖.干旱下植物氣孔運動的調(diào)控[J].西北植物學報，2001，21（6）：1263-1270.

[18] 涂書新，孫錦荷，郭智芬，等.植物根際分泌物與根際營養(yǎng)關(guān)系評述[J].土壤與環(huán)境，2000，9（01）：64-67.

[19] 邱莉萍，劉軍，王益權(quán)，等.土壤酶活性與土壤肥力的關(guān)系研究[J].植物營養(yǎng)與肥料學報，2004，10（3）：277-280.

[20] 王學奎.植物生理生化實驗原理和技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2006.

[21] Bradford M M.A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding[J].Analytical biochemistry，1976，72（1）：248-254.

[22] 段崇香，于賢昌，崔希剛，等.日光溫室黃瓜有機基質(zhì)型無土栽培基質(zhì)配方的研究[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2002，18（增刊）：193-196.

[23] 關(guān)松蔭.土壤酶與土壤肥力的關(guān)系[J].土壤肥料，1980（02）：

19-21.

[24] 劉建新.不同農(nóng)田土壤酶活性與土壤養(yǎng)分相關(guān)關(guān)系研究[J].土壤通報，2004，35（4）：523-525.

*項目支持：國家特色蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-24-B-04）、中國農(nóng)業(yè)科學院科技創(chuàng)新工程（CAAS-ASTIT-2013-IVFCAA3）和“農(nóng)業(yè)部園藝作物生物學與種質(zhì)創(chuàng)制重點實驗室”資助。

作者簡介：閆妍（1982-），女，黑龍江牡丹江人，助理研究員，研究方向：設(shè)施蔬菜栽培。

**通信作者：賀超興（1965-），男，研究員，研究方向：設(shè)施蔬菜栽培。

[引用信息]閆妍，張少杰，李衍素，等.有機土栽培增施不同添配物后對日光溫室黃瓜生長和根際環(huán)境的影響[J].農(nóng)業(yè)工程技術(shù)，2017，37（31）：68-74.