楊冬艷 桑婷 馮海萍 謝華

摘要：[目的]探索番茄與辣椒秸稈還田的適宜方式。[方法]以番茄和辣椒秸稈為試材，采用盆栽方法，研究番茄和辣椒秸稈不同還田方式（新鮮秸稈粉碎還田、曬干粉碎還田、堆肥后還田）對同科蔬菜番茄、辣椒和茄子幼苗生長的影響及化感效應(yīng)。[結(jié)果]番茄和辣椒新鮮秸稈還田處理抑制了3種蔬菜幼苗的生長，化感負向效應(yīng)顯著，且在還田30d內(nèi)對自身蔬菜幼苗生長抑制效應(yīng)有加強趨勢;干樣還田處理在還田10d時對3種茄科蔬菜有化感抑制作用，但到還田30d時抑制效應(yīng)消解，同時顯著促進了3種蔬菜幼苗根系生長量的增加;堆肥還田處理則對3種蔬菜幼苗生長從還田初始就表現(xiàn)為化感正向促進效應(yīng)，且隨還田時間延長促進作用增強。[結(jié)論]在生產(chǎn)中，番茄和辣椒秸稈拉秧后優(yōu)先選擇堆肥還田利用方式，其次為晾曬粉碎還田，同時還田30d后再定植茄科蔬菜。

關(guān)鍵詞：番茄，辣椒，秸稈還田，幼苗生長，化感效應(yīng)

中圖分類號：S641文獻標志碼：A 文章編號：1008-0384（2020）03-0273-07

0 引言

（研究意義）我國是蔬菜生產(chǎn)和消費大國，近十年我國蔬菜（不含西甜瓜）種植面積和產(chǎn)量年均增長為2.79%，到2016年蔬菜播種總面積為2233.3萬hm²，產(chǎn)量達7.98億，在蔬菜產(chǎn)業(yè)規(guī)模穩(wěn)定增加的同時，蔬菜廢棄物的產(chǎn)生量也急劇增加，據(jù)統(tǒng)計，2005年我國蔬菜廢棄物年產(chǎn)量占全國秸稈總產(chǎn)量的9.09%，僅次于水稻、玉米和小麥，成為我國第四大農(nóng)作物廢棄物，2013年可資源化利用的蔬菜廢棄物為2.15億。大量的蔬菜廢棄物在田間地頭無序堆放，污染環(huán)境，傳播病菌，產(chǎn)生了嚴重的環(huán)境問題，因此開展蔬菜廢棄物無害化和資源化利用研究對于蔬菜產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展和清潔生產(chǎn)具有重要意義。（前人研究進展）蔬菜廢棄物資源化利用方式總體上可分為2種：還田循環(huán)利用和離田產(chǎn)業(yè)化利用。宋玉晶等提出與離田處理模式相比，秸稈就地漚堆還田循環(huán)利用模式是最為經(jīng)濟且可持續(xù)的模式，而高溫好氧堆肥還田也被認為是適宜于解決我國蔬菜廢棄物引起資源浪費和污染問題的有效途徑，直接還田具有處理成本低、環(huán)境影響小、改善土壤理化性狀的特點，堆肥還田具有處理量大、能有效殺滅致病微生物、堆肥營養(yǎng)全面的優(yōu)點。但無論是直接還田還是堆肥還田，腐解物釋放的化學物質(zhì)有可能對同科作物生長產(chǎn)生化感效應(yīng)，研究表明在新疆綠洲棉田生態(tài)系統(tǒng)中，棉花長期連作的負面效應(yīng)與棉花秸稈還田的正面效應(yīng)同時存在，秸稈腐解產(chǎn)生的化感物質(zhì)對種子發(fā)芽和幼苗生長的抑制作用也是普遍存在，不容忽視。（本研究切入點）目前關(guān)于蔬菜秸稈還田利用的研究較少，尤其是蔬菜廢棄物還田后的化感效應(yīng)特征了解甚少。（擬解決的關(guān)鍵問題）本試驗以拉秧廢棄的番茄和辣椒秸稈為研究對象，通過盆栽試驗，研究不同還田方式（新鮮秸稈粉碎還田、曬干粉碎還田和堆肥后還田）對同科蔬菜番茄、辣椒和茄子幼苗生長的影響，探索番茄和辣椒秸稈還田對同科蔬菜作物幼苗的化感效應(yīng)，為制定科學合理的蔬菜秸稈還田方案提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試辣椒、番茄秸稈為2016年3月7月在日光溫室中種植的辣椒和番茄拉秧后廢棄秸稈，經(jīng)過7月8月的露地晾曬風干，利用粉碎機粉碎成12cm的碎段，一部分作為干樣秸稈進行還田，一部分添加粗纖維降解菌劑（廣州農(nóng)冠生物科技有限公司生產(chǎn)，總菌數(shù)≥10⁹cfu·g^-1）200g·t-1堆制成1m³左右進行堆肥，保持堆肥含水量60%左右，堆體溫度超過65℃翻堆，直到堆肥溫度與環(huán)境溫度相近時停止堆肥，堆肥時間為60d.新鮮的番茄秸稈為2016年9月-2017年2月在日光溫室種植拉秧的番茄，新鮮的辣椒秸稈為2017年3-7月在日光溫室種植拉秧的辣椒。試驗材料養(yǎng)分特征見表1.

1.2試驗方法

試驗于2017年在銀川市賀蘭園藝產(chǎn)業(yè)園區(qū)日光溫室內(nèi)進行，番茄與辣椒秸稈還田分別進行試驗，番茄秸稈還田試驗于2017年34月進行，辣椒秸稈還田試驗于2017年8-9月實施。土壤取自種植5年的日光溫室土壤，2批試驗為同一地點的土壤，土壤理化[生質(zhì)為pH 9.02、土壤電導(dǎo)率（EC）0.17mS·cm-1、有機質(zhì)19.92g·kg^-1、全氮2.91g·kg^-1、速效氮124.25mg·kg^-1、速效磷42.13mg·kg^-1、速效鉀211.84mg·kg^-1?；ㄅ璐笮楦?5cmX直徑10cm，試驗采用雙因素隨機區(qū)組設(shè)計，因素1為種植蔬菜種類，A茄子，B辣椒，C番茄，因素2為秸稈還田方式，1：鮮樣還田，2：干樣還田，3：堆肥還田，4：空白對照Ck.還田量按秸稈干物質(zhì)量與干土質(zhì)量比3%進行折算。每批試驗12個處理，秸稈與土壤混勻裝盆，每個處理種植50個花盆，每個花盆定植l株蔬菜，番茄、辣椒和茄子幼苗均為處于定植時期的穴盤苗?；ㄅ柙跍厥抑心媳睌[放，定期挪盆，水分管理一致。

1.3 測試項目

每處理選擇10株蔬菜幼苗在還田后10、30d時調(diào)查株高、莖粗、根系體積、地上、地下部干重。壯苗指數(shù)=（莖粗/株高+地下部干重/地上部干重）×單株干重。

化感作用效應(yīng)敏感指數(shù)（RI）采用Williamson的方法，RI=1-C/T（T≥C）;RI=T/C-1，（T0時，表示促進作用;當RI<0時，表示抑制作用。RI絕對值的大小表示化感作用強度。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel軟件處理數(shù)據(jù)并制圖，采用DPS軟件進行Duncan's多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 辣椒秸稈不同還田方式對茄果類蔬菜幼苗生長的影響

由表2可見，鮮辣椒秸稈還田10d后，處理PAl茄子株高、地上干重、處理PCI番茄幼苗莖粗、地下部干重、根系體積指標和PBl辣椒幼苗所有指標相比對照均顯著下降，茄子和番茄幼苗其他指標與對照沒有顯著差異;還田30d時，除辣椒幼苗的地上部干重、根系體積和番茄幼苗的地上部干重、地下部干重、根系體積顯著低于對照外，3種蔬菜幼苗的其他指標與對照差異不顯著。從辣椒秸稈干樣還田處理對3種蔬菜幼苗生長影響來看，還田10d時3種蔬菜幼苗的地上部生長變化較小，但根系生長量較對照顯著增加;還田30d時，茄子幼苗除株高外其他指標均高于對照，辣椒和番茄幼苗各指標則與對照沒有顯著差異。辣椒秸稈堆肥還田處理相比空白對照，在還田10d、30d時能顯著促進番茄和茄子幼苗的生長，其株高、莖粗、干物質(zhì)量和根系體積均顯著高于對照（P<0.05）。對于辣椒自身影響來看，堆肥還田30d內(nèi)對于地上部生長沒有顯著影響，但能顯著促進根系干重和根系體積的增長。

從不同蔬菜幼苗生長量對辣椒秸稈還田方式的響應(yīng)來看，茄子幼苗地上部干物質(zhì)量以干樣還田處理和堆肥還田處理較高，還田10L-30d的生長速率均為0.15g·d^-1，茄子幼苗地下部生長速率以堆肥還田處理最高，為0.08g·d^-1;辣椒幼苗地上部干物質(zhì)量積累以堆肥和干樣較高，為0.046g·d^-1、0.044g·d^-1，其后為對照0.035g·d^-1>鮮樣還田0.012g·d^-1，辣椒幼苗地下部干物質(zhì)量生長率依為堆肥0.02g·d^-1>鮮樣0.019g·d^-1>干樣0.017g·d^-1>對照0.014g·d^-1;番茄幼苗地上部干物質(zhì)量積累以堆肥還田處理最高0.07g·d^-1，其次為對照和干樣還田處理0.06g·d^-1，鮮樣處理最低0.04g·d^-1，番茄地下部干物質(zhì)堆肥處理最高0.038g·d^-1，其次為對照和干樣處理為0.022g·d^-1，鮮樣處理最低0.016g·d^-1。說明茄子相比辣椒和番茄在定植30d內(nèi)的生物量積累最多，堆肥還田處理能夠促進3種蔬菜幼苗定植期內(nèi)的生長，尤其是地下部生長量積累比例顯著高于地上部。

2.2 辣椒秸稈不同還田方式對茄果類蔬菜幼苗的化感效應(yīng)

由表3可見，辣椒秸稈鮮樣還田10d內(nèi)對3種茄果類蔬菜幼苗生長均有化感抑制作用（IR<0），還田30d時，個別指標化感抑制效應(yīng)加強，部分指標化感抑制效應(yīng)減弱，也有指標化感效應(yīng)轉(zhuǎn)為正向促進作用，除番茄壯苗指數(shù)轉(zhuǎn)為正向效應(yīng)外，茄子和辣椒的壯苗指數(shù)抑制效應(yīng)加強。辣椒干樣還田的化感效應(yīng)對于3種蔬菜幼苗生長總體為正向促進作用，壯苗指數(shù)在還田10d和30d時的IR值大于0，但辣椒幼苗地上部對辣椒干樣還田較為敏感，株高、莖粗、地上部干重和全株干重的化感指數(shù)IR<0，到30d時對地上部的化感抑制效應(yīng)有所減弱，僅有地上部干重的IR<0，同時番茄莖粗和茄子地上部干重化感指數(shù)也小于0，說明辣椒干樣還田初期分泌的物質(zhì)主要抑制了茄科蔬菜地上部的生長，尤以辣椒本身更為敏感;堆肥還田處理則在還田30d內(nèi)均為化感正向促進作用，可見辣椒秸稈經(jīng)過堆肥后消除了對茄科蔬菜幼苗生長的抑制效應(yīng)。

2.3 番茄秸稈不同還田方式對茄果類蔬菜幼苗生長的影響

由表4可見，茄果類蔬菜幼苗生長對番茄秸稈不同還田方向響應(yīng)特征不同，從茄子幼苗各指標的反應(yīng)來看，鮮樣還田處理TAl在還田10d時，地上部、地下部干重顯著高于對照，其他指標均與對照沒有顯著差異，還田30d株高、莖粗、地下部干重與對照無差異，而地上部干重和根系體積顯著低于對照。干樣還田處理TA2的株高、莖粗、地下部干重和根系體積在還田30d內(nèi)均與對照沒有顯著差異，只有地上部干重先升后降，說明茄子幼苗地上部干重對番茄秸稈鮮樣和干樣還田方式較為敏感。堆肥還田TA3各指標或高于對照，或與對照沒有差異，還田30d時，其中茄子幼苗株高、地下部干重、根系體積顯著高于對照。從辣椒幼苗各指標的響應(yīng)來看，在番茄秸稈還田10d后，鮮樣還田處理TBl辣椒幼苗除株高與對照沒有差異，其他指標均顯著低于對照，到還田30d時，莖粗、地下部干重和根系體積顯著低于對照，株高和地上部干重與對照沒有顯著差異。干樣還田TB2處理在還田30d內(nèi)株高和莖粗顯著高于對照，地上部干重則與對照沒有顯著差異，地下部干重低于對照，說明干樣還田處理抑制了辣椒幼苗根系生長量的積累。堆肥還田TB3處理除莖粗在還田10d時、地上部干重在還田30d內(nèi)與對照無差異外，其他指標均在還田30d時顯著高于對照。從番茄幼苗生長反應(yīng)來看，鮮樣還田TC1處理在還田10d時地上部干重、地下部干重和根系體積顯著低于對照，株高高于對照，莖粗與對照無差異;到還田30d時，株高、莖粗與對照無差異，地下部干重高于對照，地上千重和根系體積顯著低于對照，說明番茄秸稈鮮樣還田對自身番茄幼苗的生長在還田30d內(nèi)有抑制;干樣還田TC2在還田10d時，株高、地上部干重與對照沒有顯著差異，莖粗、地下部干重顯著低于對照，根系體積高于對照;到還田30d時，除地上部干重顯著低于對照外，其他指標或高于對照，或與對照沒有顯著差異。堆肥還田TC3除還田30d的莖粗與對照沒有差異，其他各指標均顯著高于對照。3種蔬菜幼苗的生長指標在還田30d內(nèi)均以堆肥還田處理生長速率最高，說明番茄秸稈堆肥還田能夠促進3種茄科蔬菜幼苗的生長。

2.4 番茄秸稈不同還田方式對茄果類蔬菜幼苗的化感效應(yīng)

試驗發(fā)現(xiàn)番茄秸稈堆肥還田除了對辣椒幼苗還田10d的地上部干重有輕微的抑制作用外，還田30d內(nèi)對3種蔬菜幼苗生長指標均為化感正向促進作用（IR>0），而番茄秸稈鮮樣還田除了對茄子幼苗30d時的地上部干重、辣椒幼苗的30d時的地下部干重和壯苗指數(shù)為化感正向作用外，其他指標在還田30d內(nèi)則均為化感抑制作用（IR<1），且對番茄本身生長的抑制效應(yīng)隨還田時間延長有加強效應(yīng);番茄秸稈干樣還田處理對茄子幼苗生長均為正向促進作用，對辣椒幼苗的株高、莖粗和地上部干重在還田10d內(nèi)有抑制作用，但還田30d后抑制作用減弱或消解，對番茄自身影響除莖粗表現(xiàn)為抑制作用外，其他指標均為正向促進作用（表5）。

3討論與結(jié)論

植物化感作用是植物-土壤-微生物相互作用的結(jié)果，包括了化感偏害作用（amensalism）、自毒作用（autotoxicity）、自促作用（stimulation）和互惠作用（facilitation），在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中充分利用化感物質(zhì)的正效應(yīng)（positive effect），避免負效應(yīng)（negativeeffect），是一項重要的生態(tài)農(nóng)業(yè)技術(shù)，研究顯示，棉花、玉米、大豆等秸稈還田后，會產(chǎn)生一定的化感自毒效應(yīng)，麥棉套作會抑制棉花苗期的生長，造成棉花弱苗晚發(fā);玉米秸稈還田對小麥幼苗生長有抑制作用，但可促進大豆和玉米幼苗生長。蔬菜秸稈還田是蔬菜廢棄物資源化利用的一項重要途徑，蔬菜秸稈還田后與作物秸稈還田有類似的化感作用。研究發(fā)現(xiàn)番茄植株內(nèi)含有一定的酚酸及其他有機酸等化感物質(zhì)，這些化感物質(zhì)通過對細胞膜透性、細胞膜防御系統(tǒng)產(chǎn)生損傷破壞，進而對幼苗的生長產(chǎn)生影響，辣椒秸稈還田后腐解物中的化感物質(zhì)對辣椒的生長、根系的保護酶（SOD、POD、CAT）活性均有抑制作用。因此蔬菜秸稈如何還田及其對蔬菜作物的影響效應(yīng)需要關(guān)注。本研究發(fā)現(xiàn)，辣椒和番茄秸稈不同還田方式對蔬菜幼苗生長影響差異顯著，新鮮秸稈還田對番茄、辣椒和茄子幼苗生長均有顯著的化感抑制作用，茄子幼苗生長對辣椒和番茄秸稈鮮樣還田的響應(yīng)隨著還田時間的延長，化感抑制效應(yīng)減弱，但蔬菜秸稈鮮樣還田方式對自身幼苗的化感效應(yīng)在還田30d內(nèi)有加強的趨勢，尤其是對根系生長的抑制效應(yīng)強于地上部;辣椒和番茄晾干粉碎后還田，化感抑制強度顯著低于鮮樣還田處理，且抑制作用大部分發(fā)生在還田10d內(nèi)，到還田30d時，對3種茄科蔬菜幼苗的的化感效應(yīng)除株高外均轉(zhuǎn)為正向促進作用，能夠顯著促進3種蔬菜幼苗根系干物質(zhì)量的積累，尤其辣椒秸稈干樣還田處理促進作用尤為明顯，說明同種蔬菜秸稈不同還田方式腐解效應(yīng)不同，對作物根系根際環(huán)境影響差異顯著，試驗將進一步研究不同秸稈還田方式腐解產(chǎn)物特征及影響機制。

研究發(fā)現(xiàn)蔬菜廢棄物堆肥還田能夠提高辣椒產(chǎn)量，園藝廢棄物堆肥還田量越多對西芹的產(chǎn)量、品質(zhì)的促進效果越顯著，將番茄莖稈堆肥添加到基質(zhì)中，番茄幼苗的生長指標均顯著高于對照。本試驗也表明番茄和辣椒秸稈堆肥后還田對3種茄科蔬菜幼苗生長均表現(xiàn)為正效應(yīng)，且隨還田時間的延長互惠效應(yīng)加強，可能秸稈堆肥過程產(chǎn)生的高溫分解了化感物質(zhì)，因此番茄和辣椒秸稈堆肥后還田是一種安全、高效的蔬菜廢棄物利用途徑之一。

綜上所述，番茄和辣椒秸稈新鮮秸稈還田對茄科蔬菜化感抑制效應(yīng)明顯，且在還田時間30d內(nèi)抑制效應(yīng)加強，干樣還田在還田初期對茄科蔬菜有化感抑制作用，到還田30d時抑制效應(yīng)消解的同時促進了根系生長量的增加，堆肥還田則表現(xiàn)為化感正向促進效應(yīng)，3種茄科蔬菜幼苗地上與地下部生長均顯著強于對照，因此在生產(chǎn)中優(yōu)先選擇堆肥還田方式。番茄和辣椒秸稈晾曬粉碎后的C/N為20-30，可以直接堆肥，建議使用纖維素降解菌劑輔助堆肥，加快堆肥進程。番茄和辣椒晾曬粉碎后也可直接還田，但建議在田間腐解30d后定植下茬蔬菜，避免腐解初期的化感抑制效應(yīng)。番茄和辣椒鮮樣還田還需進一步研究無害化處理模式，以及在田間的腐解效應(yīng)，進而提出科學的、可適用于機械化模式的鮮樣還田技術(shù)。