王成港，趙琳，趙麗麗，艾聰聰，盛慧，王玉姣，孟哲，朱春原，李壯，張修國*

（1.山東師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山東 濟(jì)南 250013；2.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院/山東省蔬菜病蟲生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 泰安 271018；3.山東業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山東 泰安 271018）

稻殼為稻粒脫殼后的殘留物，產(chǎn)量占稻谷加工生產(chǎn)線原糧總量的20%。稻殼是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要的生物資源，據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局公布的2020年全國糧食生產(chǎn)數(shù)據(jù)，我國年稻谷產(chǎn)量為2 118.5億kg，其中稻殼產(chǎn)量約423.7億kg，且稻谷產(chǎn)量呈逐年上升趨勢，因此稻殼產(chǎn)量勢必逐年增加[1]。稻殼主要由纖維素、半纖維素、木質(zhì)素，以及少量灰分和其他成分組成[2]。在夏季高溫季節(jié)將稻殼堆積使其溫度高達(dá)40℃以上處理1個月左右，易于促進(jìn)纖維分解菌、半纖維分解菌、芽孢桿菌、放線菌、蛋白分解菌等適宜高溫環(huán)境條件的有益微生物大量生存與繁殖，加速稻殼纖維、蛋白等有機(jī)物的分解，增加稻殼堆積物的有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)含量。國內(nèi)研究報道，秸稈反應(yīng)堆耕施于日光溫室菜田，可有效提高土壤溫度和有機(jī)質(zhì)含量，促進(jìn)蔬菜健壯生長，增強(qiáng)蔬菜作物的抗病性[3～5]。大量研究表明，秸稈和稻殼還田覆蓋可以明顯促進(jìn)作物生長，有效改善土壤環(huán)境，提高蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)[6～11]。但截至目前，將經(jīng)反應(yīng)堆處理的稻殼適時在冬季大棚蔬菜行間覆施，有關(guān)稻殼覆施技術(shù)對蔬菜大棚生態(tài)環(huán)境的調(diào)控效果以及對蔬菜生長和抗病性的影響效果評價尚缺乏研究。

番茄（Solanum lycopersicum）是中國乃至世界許多國家大面積種植的果菜類蔬菜，也是中國設(shè)施蔬菜栽培面積較大的蔬菜作物之一[12～14]。長期以來，傳統(tǒng)栽培技術(shù)難以持續(xù)提高番茄產(chǎn)量和改善果實(shí)品質(zhì)，也難以持續(xù)有效控制番茄晚疫病和其他病害的發(fā)生與為害，且病害防治主要依靠化學(xué)農(nóng)藥。室溫20～25℃、相對濕度80%以上有利于番茄晚疫病的發(fā)生與為害[15]。因此，生產(chǎn)上迫切需要研創(chuàng)新型高效綠色栽培技術(shù)，以有效改善大棚生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)番茄健壯生長，提高植株抗病性，減少化學(xué)農(nóng)藥的施用。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

番茄品種為紅燈籠，由濟(jì)南市萊蕪明利蔬菜種植專業(yè)合作社提供。

稻殼購自濟(jì)寧市任城區(qū)農(nóng)副產(chǎn)品市場。在夏季高溫季節(jié)，將稻殼堆積并覆膜密封后高溫自然處理20～30 d，備用。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)于2020年10月～2021年6月在濟(jì)南市萊蕪明利蔬菜合作社大棚內(nèi)進(jìn)行。2020年10月12日將番茄苗定植在行距0.9 m、行長8 m的高壟上，緩苗期在行間覆蓋施用稻殼。試驗(yàn)行間稻殼用量設(shè)10 kg（T1）、15 kg（T2）和20 kg（T3）3個處理，以未覆施稻殼處理為對照（CK）。每大棚進(jìn)行1個處理，3次重復(fù)。大棚番茄其他管理措施同常規(guī)。

1.2.2 測定項(xiàng)目與方法

1.2.2.1 大棚室內(nèi)濕度。番茄定植前，每棚室內(nèi)均均勻選擇5處，將空氣濕度計(jì)懸掛于距地面高約0.6 m處。分別在番茄幼苗期、開花坐果期、結(jié)果期、成熟期，利用空氣濕度計(jì)連續(xù)3 d進(jìn)行濕度記錄，每天記錄時間為6：00至翌日6：00，間隔3 h記錄1次。將連續(xù)3 d的平均濕度作為該番茄生育期的棚內(nèi)濕度。

1.2.2.2 番茄植株地上部生長指標(biāo)。分別在番茄幼苗期、開花坐果期、結(jié)果期、成熟期，每棚室內(nèi)均采用5點(diǎn)取樣法，每個點(diǎn)均選擇5株番茄，測定株高（植株基部至最高處的長度）、莖粗（莖最大粗度）和葉面積。其中，株高測量采用卷尺；莖粗測量采用游標(biāo)卡尺；葉面積根據(jù)葉片長×寬計(jì)算得到，每株番茄均選擇植株中部3片葉，利用直尺測量葉長和葉寬。

1.2.2.3 番茄根系生長指標(biāo)。分別在番茄幼苗期、開花坐果期、結(jié)果期、成熟期，每棚室內(nèi)均采用5點(diǎn)取樣法，每點(diǎn)均選擇5株番茄，測定植株根系干重和根系活力。其中，根系干重測定采用萬分之一天平；根系活力測定采用TTC法[16]。

1.2.2.4 番茄植株葉綠素含量和光合參數(shù)。分別在番茄幼苗期、開花坐果期、結(jié)果期、成熟期，每棚室內(nèi)均采用5點(diǎn)取樣法，每點(diǎn)均選擇葉片充分展開的番茄植株5株，測定葉片葉綠素含量和光合參數(shù)（光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度、蒸騰速率）。其中，葉綠素含量測定采用丙酮乙醇混合液法；光合參數(shù)測定采用Li-6400型便攜式光合測定系統(tǒng)。

1.2.2.5 番茄晚疫病發(fā)生與為害。分別在番茄幼苗期、開花坐果期、結(jié)果期、成熟期，每棚室內(nèi)均采用5點(diǎn)取樣法，每點(diǎn)均選擇5株番茄，根據(jù)番茄晚疫病分級標(biāo)準(zhǔn)（表1），調(diào)查番茄晚疫病的發(fā)生情況。每7 d調(diào)查1次，連續(xù)調(diào)查3次。

表1 番茄晚疫病分級標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Grading standard of tomato late blight

根據(jù)公式，計(jì)算病情指數(shù)和相對防效：

病情指數(shù)=∑（各級病葉數(shù)×各級代表植）/（調(diào)查總?cè)~數(shù)×最高級代表值）×100

相對防效=（對照病情指數(shù)-處理病情指數(shù)）/對照病情指數(shù)×100%

1.2.3 數(shù)據(jù)處理方法 采用Microsoft office 2010和Graphpad prism 8.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、制表和繪圖，采用SPSS 18.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同用量稻殼覆施處理對番茄生育期棚內(nèi)濕度的影響

高濕是導(dǎo)致番茄晚疫病發(fā)生的關(guān)鍵因子。濕度增大會導(dǎo)致番茄晚疫病發(fā)生嚴(yán)重，降低濕度則有利于抑制番茄疫霉菌的繁殖與侵染。

所有處理的棚內(nèi)濕度均隨番茄生育進(jìn)程而逐漸升高；但同一生育期，稻殼覆施處理的棚內(nèi)濕度均＜CK，指標(biāo)值隨稻殼用量的增加而逐漸降低，且除T1處理成熟期外，其他稻殼覆施處理各時期的指標(biāo)值均與CK差異達(dá)到了顯著水平，幼苗期、開花坐果期、結(jié)果期、成熟期棚內(nèi)濕度分別較同期CK降低了11.65%～40.16%、17.26%～42.21%、17.04%～37.05%和11.26%～34.88%（表2）。

表2 不同用量稻殼覆施處理對番茄生育期棚內(nèi)濕度的影響Table 2 Effect of different rice husk mulching treatments on humidity in greenhouse during tomato growth period

不同用量稻殼覆施處理的棚內(nèi)濕度差異較大。幼苗期和成熟期，3個處理的棚內(nèi)濕度差異均達(dá)到了顯著水平；開花坐果期，T3處理的棚內(nèi)濕度明顯較低，而T1與T2處理差異不顯著；結(jié)果期，T2與T3處理的棚內(nèi)濕度差異不顯著，但二者均與T1處理差異達(dá)到了顯著水平。

可以看出，采用稻殼覆施技術(shù)可以顯著降低大棚番茄生育期的棚內(nèi)濕度，其中T3處理效果最好。

2.2 不同用量稻殼覆施處理對大棚番茄植株長勢的影響

所有處理的大棚番茄株高、莖粗、葉面積、根系活力和根系干重均隨番茄生育進(jìn)程而逐漸增加；但同一生育期，稻殼覆施處理的指標(biāo)值均＞CK，且指標(biāo)值均隨稻殼用量的增加而逐漸增加，但不同用量處理的影響效果不盡相同，其中T3處理的所有指標(biāo)值均與CK差異達(dá)到了顯著水平，T2處理除幼苗期和結(jié)果期葉面積外的其他指標(biāo)與CK差異也均達(dá)到了顯著水平，而T1處理大多數(shù)時期指標(biāo)值與CK差異不顯著（表3）。

表3 不同用量稻殼覆施處理對大棚番茄植株生長的影響Table 3 Effects of different rice husk mulching treatments on tomato plant growth in greenhouse

不同用量稻殼覆施處理的番茄地上部生長和根系發(fā)育指標(biāo)差異較大。T3處理的指標(biāo)值均為最高，與T1處理相比，除成熟期株高差異不大外，其他指標(biāo)差異均達(dá)到了顯著水平；與T2處理相比，大多數(shù)時期差異不顯著。

所有處理的根系活力均隨番茄生育進(jìn)程而逐漸升高；但同一生育期，稻殼覆施處理的根系活力均＞CK，指標(biāo)值隨稻殼用量的增加而逐漸增加，且除T1處理成熟期和幼苗期外，其他稻殼覆施處理各時期的指標(biāo)值均與CK差異達(dá)到了顯著水平。不同用量稻殼覆施處理的根系活力差異較大，番茄生育期T2與T3處理的根系活力始終差異不顯著，但二者均與T1處理差異達(dá)到了顯著水平。

所有處理的根系干重均隨番茄生育進(jìn)程而逐漸升高；但同一生育期，稻殼覆施處理的根系干重均＞CK，指標(biāo)值隨稻殼用量的增加而逐漸增加，且除T1處理幼苗期和成熟期外，其他稻殼覆施處理各時期的指標(biāo)值均與CK差異達(dá)到了顯著水平。不同用量稻殼覆施處理的根系活力差異較大，幼苗期和結(jié)果期，3個處理的根系干重差異均達(dá)到了顯著水平；開花坐果期和成熟期，T2與T3處理的根系干重差異不顯著，但二者均與T1處理差異達(dá)到了顯著水平。

可以看出，采用稻殼覆施技術(shù)可以提高大棚番茄生育期的根系活力，促進(jìn)植株地上部和根系良好生長，其中T3處理效果最好。

2.3 不同用量稻殼覆施處理對大棚番茄葉片光合參數(shù)的影響

2.3.1 葉綠素含量 所有處理的大棚番茄葉綠素含量均隨番茄生育進(jìn)程呈先增加后降低的變化，且指標(biāo)值均以幼苗期最低，最高值除T3處理出現(xiàn)在開花結(jié)果期外其他處理均出現(xiàn)在結(jié)果期；但同一生育期，稻殼覆施處理的番茄葉綠素含量均＞CK，指標(biāo)值均隨稻殼用量的增加而逐漸增大，且除T1處理成熟期外，其他稻殼覆施處理各時期的指標(biāo)值均與CK差異達(dá)到了顯著水平（圖1）。

圖1 不同用量稻殼覆施處理對番茄葉片葉綠素含量的影響Fig.1 Effects of different rice husk mulching treatments on chlorophyll content in tomato leaves

不同用量稻殼覆施處理的番茄葉綠素含量差異較大。幼苗期和成熟期，3個處理的葉綠素含量差異均達(dá)到了顯著水平；開花坐果期和結(jié)果期，T3處理的葉綠素含量明顯較高，而T1與T2處理差異不顯著。

可以看出，采用稻殼覆施技術(shù)可以明顯提高大棚番茄生育期的葉片葉綠素含量，其中T3處理效果最好。

2.3.2 葉片光合特性 所有處理的大棚番茄葉片光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度和蒸騰速率均隨番茄生育進(jìn)程呈先增加后降低的變化，且除氣孔導(dǎo)度為T2處理在開花坐果期最大、其他處理均在結(jié)果期最大外，其他3個指標(biāo)均以結(jié)果期最大；但同一生育期，稻殼覆施處理的指標(biāo)值均顯著＞CK，且指標(biāo)值均隨稻殼用量的增加而逐漸增大，而不同用量處理的影響效果不盡相同，其中T3處理的所有指標(biāo)值在大多數(shù)時期與T1和T2處理差異較大（表4）。可以看出，采用稻殼覆施技術(shù)可明顯增強(qiáng)大棚番茄生育期的葉片光合作用，其中T3處理效果最好。

表4 不同用量稻殼覆施處理對番茄葉片光合特性的影響Table 4 Effects of different rice husk mulching treatments on photosynthetic characteristics of tomato leaves

2.4 不同用量稻殼覆施處理對番茄番茄晚疫病的防治效果

所有處理的番茄晚疫病發(fā)生程度均隨番茄生育進(jìn)程呈逐漸加重趨勢（圖2），與棚內(nèi)濕度逐漸增大的變化趨勢一致。幼苗期至成熟期，隨著番茄營養(yǎng)生長—營養(yǎng)生長與生殖生長并進(jìn)—生殖生長的發(fā)育進(jìn)程，番茄需水量增加，灌水次數(shù)增多，致使棚室內(nèi)相對濕度逐漸增大，有利于番茄疫霉菌的繁殖、傳播與侵染，易導(dǎo)致番茄晚疫病發(fā)生為害程度逐漸加重。

圖2 不同用量稻殼覆施處理對番茄晚疫病發(fā)生的影響Fig.2 Effects of different rice husk mulching treatments on the occurrence of tomato late blight

同一生育期，除了開花結(jié)果期的T1處理，稻殼覆施處理的番茄晚疫病病情指數(shù)均顯著＜CK，且指標(biāo)值隨著稻殼用量的增加而逐漸降低，相對防效為19.1%～44.9%。

不同用量稻殼覆施處理的番茄病情指數(shù)差異較大。結(jié)果期和成熟期，3個處理的病情指數(shù)差異均達(dá)到了顯著水平；幼苗期和開花坐果期，T2與T3處理的病情指數(shù)差異不顯著，但二者均與T1處理差異達(dá)到了顯著水平。

可以看出，采用稻殼覆施技術(shù)可明顯降低大棚番茄生育期晚疫病的發(fā)生程度，其中T3處理防效最好。

3 結(jié)論與討論

稻殼經(jīng)高溫堆積反應(yīng)后有益微生物數(shù)量和有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)含量增加，覆施于保護(hù)地菜田后，可以改善保護(hù)地蔬菜的生長環(huán)境，促進(jìn)蔬菜生長發(fā)育，提高植株的抗病性，但不同蔬菜品種的指標(biāo)變化不盡相同。目前，國內(nèi)外對稻殼在蔬菜種植上的應(yīng)用研究主要集中在覆蓋稻殼生物反應(yīng)堆[17]、施用稻殼生物炭[2，18]、稻殼復(fù)配基質(zhì)栽培[19]等。前人關(guān)于稻殼覆蓋對設(shè)施番茄的影響報道較多，但大多是針對促進(jìn)番茄生長發(fā)育、改善土壤環(huán)境、提高番茄產(chǎn)量和品質(zhì)進(jìn)行的，缺乏稻殼覆施處理對大棚生態(tài)環(huán)境的調(diào)控和番茄抗病性的影響效果評估。許多關(guān)于促進(jìn)大棚番茄長勢的研究只是注重了稻殼處理對大棚番茄單方面影響的比較，未從稻殼不同施用量對番茄植株地上部生長、根系發(fā)育、光合效率和抗病性等多方面進(jìn)行綜合評價，無法客觀顯示覆施稻殼處理與大棚番茄各方面指標(biāo)變化的聯(lián)系。本試驗(yàn)中，在大棚番茄緩苗期于行間覆施不同用量經(jīng)反應(yīng)堆處理的稻殼，通過對不同用量稻殼覆施處理下大棚番茄生育期棚內(nèi)濕度以及番茄株高、莖粗、葉面積、根系活力、根系干重、光合效率和抗病性等指標(biāo)的差異顯著性分析，比較全面、客觀地評價了稻殼覆施技術(shù)對大棚番茄長勢和抗病性的增強(qiáng)效果。

株高、莖粗、葉面積、根系活力、根系干重和光合效率是反映植物生長活力的指標(biāo)，將這些指標(biāo)進(jìn)行綜合分析才能客觀反映出不同用量稻殼覆施對大棚番茄長勢的促進(jìn)效果。前人研究表明，秸稈處理作物能夠提高葉綠素含量和光合效率，增強(qiáng)作物長勢[3，20～24]；大棚覆蓋稻殼處理可以改善大棚土壤環(huán)境，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，促進(jìn)作物株高和莖粗生長[6]；稻殼生物反應(yīng)堆栽培技術(shù)能夠增強(qiáng)大棚甜瓜的長勢[17]；稻殼還田可以提高設(shè)施青椒的品質(zhì)和產(chǎn)量[25]；稻殼覆蓋可以提高辣椒葉片葉綠素含量，增強(qiáng)植株長勢[26]。本研究條件下，試驗(yàn)用量稻殼覆施處理的大棚番茄株高、莖粗、葉面積、根系活力、根系干重和光合效率均高于未覆施稻殼處理（CK），采用稻殼覆施技術(shù)可以促進(jìn)大棚番茄長勢和光合作用的提高，這與前人研究結(jié)果一致。綜合來看，在行長8 m、行距0.9 m的大棚番茄行間覆施經(jīng)反應(yīng)堆處理的稻殼20 kg，對促進(jìn)番茄不同生育期的植株地上部和根系長勢均具有突出效果。稻殼覆施技術(shù)是促進(jìn)大棚番茄長勢的新型栽培技術(shù)，研究結(jié)果可為大棚生產(chǎn)上稻殼覆施量的確定提供有效依據(jù)。

病情指數(shù)是反映番茄晚疫病發(fā)病率與嚴(yán)重度的綜合指標(biāo)。棚內(nèi)相對濕度反映了大棚番茄的生長環(huán)境情況，降低棚內(nèi)濕度是減少番茄晚疫病流行發(fā)生的關(guān)鍵。前人研究結(jié)果和生產(chǎn)實(shí)踐表明，秸稈生物反應(yīng)堆降解可以產(chǎn)生多種有益微生物，改善土壤環(huán)境，減少土傳病害的流行發(fā)生，提高作物的抗病性[27～29]；秸稈還田淹水處理能夠改善辣椒生產(chǎn)大棚的土壤環(huán)境，從而有效防控辣椒疫病的發(fā)生[30]；秸稈生物反應(yīng)堆處理能有效改善土壤環(huán)境，對黃瓜根結(jié)線蟲病和枯萎病具有一定的防治作用[5]。以往研究成果大多是關(guān)于秸稈處理對蔬菜作物抗病性的影響，而有關(guān)稻殼處理對保護(hù)地蔬菜作物的病害防控報道相對較少，且數(shù)據(jù)不夠全面、客觀。本研究條件下，不同用量稻殼覆施處理的大棚番茄生育期棚內(nèi)相對濕度和番茄病情指數(shù)均顯著降低，且二者變化趨勢一致，說明采用稻殼覆施技術(shù)可以顯著降低大棚番茄生育期的棚內(nèi)濕度，從而有效抑制番茄晚疫病的發(fā)生與為害。采用稻殼覆蓋栽培技術(shù)，不僅可以改良土壤環(huán)境，增強(qiáng)植株長勢，還可以降低棚內(nèi)相對濕度，改善大棚生態(tài)環(huán)境，從而有效抑制病害的發(fā)生與為害。本研究結(jié)果顯示，在行長8 m、行距0.9 m的大棚番茄行間覆施經(jīng)反應(yīng)堆處理的稻殼20 kg，對降低番茄晚疫病發(fā)病率和發(fā)病程度均具有突出效果。本研究結(jié)果為生產(chǎn)中推廣應(yīng)用稻殼覆蓋栽培技術(shù)進(jìn)行設(shè)施保護(hù)地番茄晚疫病等病害的防控提供了技術(shù)支撐。

本研究結(jié)果表明，大棚番茄緩苗期在行長8 m、行距0.9 m的番茄行間覆施經(jīng)反應(yīng)堆處理的稻殼20 kg，不僅可有效增強(qiáng)不同生育期番茄的植株長勢，還可明顯抑制番茄晚疫病的發(fā)生與為害。稻殼覆施栽培技術(shù)通過降低棚內(nèi)空氣濕度、增強(qiáng)大棚番茄長勢，有效抑制大棚蔬菜病害的發(fā)生與為害，減少農(nóng)藥用量，有望成為我國北方地區(qū)保護(hù)地番茄生產(chǎn)的新型綠色栽培技術(shù)。本研究建立的設(shè)施蔬菜新型無公害栽培技術(shù)，實(shí)施成本低、操作方便、節(jié)時節(jié)力，便于在我國北方設(shè)施蔬菜產(chǎn)區(qū)大面積推廣應(yīng)用，可以為我國綠色蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供有效的技術(shù)支撐；還可以將稻殼資源合理化利用，有效降低稻殼隨意丟棄造成的環(huán)境污染，有助于實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)的理念。