黄瓜秸秆原位还田施用不同菌剂对土壤理化性质、黄瓜生长及产量的影响

摘    要：采用田间试验方式，研究黄瓜秸秆不还田、秸秆还田不加菌剂（秸秆）及使用不同菌剂（菌剂1：枯草芽孢杆菌、贝莱斯芽孢杆菌、黑曲霉和东方木霉复合颗粒菌剂；菌剂2：胶冻芽孢菌、沼泽红假单胞菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢菌和寡雄菌复合水剂）对薄膜连栋温室黄瓜土壤理化性质及植株生长和产量的影响。结果表明，与对照（黄瓜秸秆不还田且不加菌剂）相比，各处理的土壤速效养分含量、土壤酶活性、黄瓜产量均有所提高，菌剂2处理增产19.00%，秸秆还田处理增产18.65%，而菌剂1处理与对照相比，产量略有提高。以上结果表明，黄瓜秸秆还田改良效果表现为菌剂2>秸秆>菌剂1>对照（CK）。综上，黄瓜秸秆废弃资源利用可提高土壤有机质及速效养分含量，增强土壤酶活性，优化黄瓜根系生长环境，从而提高黄瓜产量。

关键词：黄瓜；秸秆还田；菌剂；植株生长；产量；土壤肥力

中图分类号：S642.2 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2024）09-116-06

Effects of in-situ returning of cucumber straw with different microbial inocula on soil physicochemical properties， cucumber growth and yield

LU Yinghao， SUN Yanjie， SHI Qinghua， REN Zhonghai， CHEN Chunhua

（Shandong Collaborative Innovation Center for High-quality and Efficient Production of Fruits and Vegetables/Key Laboratory of Horticultural Crop Biology and Germplasm Innovation in Huang-Huai-Hai Area， Ministry of Agriculture and Rural Affairs/College of Horticultural Science and Engineering， Shandong Agricultural University， Tai’an 271018， Shandong， China）

Abstract： Field experiments were conducted to investigate the effects of not returning cucumber straw to the field， returning straw without microbial inoculum（straw）and the use of two different fungal agents on the physicochemical properties of cucumber soil， plant growth， and yield in a multi-span film greenhouse. Microbial inoculum 1 consisted of Bacillus subtilis， Bacillus cereus， Aspergillus niger， and Trichoderma orientalis， while microbial inoculum 2 comprised Bacillus jelly， Pseudomonas swamp， Bacillus subtilis， Bacillus licheniformis， and pythium oligadrum composite water agent. The results showed that compared to the control group（cucumber straw not returned to the field and no microbial inoculum added）， all treatments led to an increase in soil available nutrient content， soil enzyme activity， and cucumber yield. The yield increased by 19.00% with microbial inoculum 2 treatment and by 18.66% with straw treatment. Although the yield with microbial inoculum 1 treatment was slightly higher， there was no significant difference compared to the control. Therefore， the improvement effect of cucumber straw returning followed the order： microbial inoculum 2 > Straw > microbial inoculum 1 > Control（CK）. In conclusion， the use of cucumber straw waste resources is feasible， which can enhance soil organic matter and available nutrients content， improve soil enzyme activity， optimize the growth environment for cucumber roots， ultimately leading to increased cucumber yield.

Key words： Cucumber; Straw returning; Microbial inoculum; Plant growth; Yield; Soil fertility

收稿日期：2023-11-13；修回日期：2024-01-31

基金项目：聊城市重点研发计划项目（2021LZ04）；冠县乡村振兴科技合作基金项目（GXJJ2020-06）；山东省蔬菜产业技术体系（SDAIT-05）

作者简介：卢英昊，男，硕士，主要从事黄瓜生理方面的科学研究工作。E-mail：18266526032@163.com

黄瓜是设施栽培中的主要蔬菜之一。据联合国粮食及农业组织统计，2022年我国黄瓜种植面积为131.15万hm2，占全世界比重的60.32%，总产量为7 730.73万t，占全世界比重的81.62%，生产规模及产量均位居世界第一。随之而来的问题是黄瓜收获后的秸秆数量庞大，无论是常规的焚烧处理还是弃置堆放，往往都会带来严重的环境污染，造成资源浪费，制约蔬菜产业的可持续发展。同时，设施内蔬菜连年种植，土壤生态环境遭到破坏，严重制约作物的生长发育。研究表明，秸秆腐熟后能使残留农药降解，且可以对化感物质进行分解，是对秸秆进行无害化处理的有效方式[1]。另外，秸秆作为农作物的生物副产物，即使收获了农产品，其中也依然含有丰富的氮、磷、钾等作物生产所必需的营养元素[2]。利用秸秆还田措施，一方面可改良设施土壤理化性质，另一方面可解决环境污染问题[3]。

在自然条件下秸秆分解腐化是由环境中细菌、真菌等各种微生物导致的，腐化分解缓慢，释放养分的速度跟不上作物快速生长的需求，且秸秆长时间残留在土壤耕层，会加速地下害虫孵化，土壤碱化度提高，严重影响后茬作物生长[4]。而秸秆快速腐熟剂作为根据微生物的营养机制而制成的复合菌剂，是一种能加速秸秆等有机物料分解、腐熟的生物活体制剂，可提高秸秆中的养分释放和利用效率，且使用成本低、操作简单，应用前景广阔[5]。因此，秸秆还田中配施菌剂的方法将是目前秸秆还田处理中简单且高效的方法，找出最适合的菌剂也是目前主要的研究方向。

土壤的pH、EC值、有机质含量、碱解氮含量等是衡量设施土壤理化性质健康状态的重要化学指标[6]。肖健等[7]研究发现，通过对还田前的秸秆进行菌剂处理后施入田中，土壤的pH值、有机质和碱解氮含量均有所提高，土壤理化性质得到改善。在衡量土壤肥力的指标中，土壤酶活性起着关键作用[8]。庞荔丹等[9]研究发现，秸秆还田可以提高土壤酶活性，优化黄瓜根系生长环境，对土壤肥力也会有明显改善，从而使黄瓜植株更健壮，进而提高黄瓜产量。宋佳泽等[10]研究发现，秸秆还田可以改善土壤肥力和土壤结构，促使黄瓜在各个生长时期中的各项生理指标都有所提高，促进黄瓜的生长发育，进而使黄瓜产量得到提高。性状良好的设施土壤能够为黄瓜提供优良生长环境，提高根系活力，间接影响黄瓜的叶面积、茎粗、株高等生长指标，保持土壤良好的酶环境，也能为作物的后期生长提供所需的营养物质，对黄瓜的生长发育起到积极促进作用[11]。

目前，有关黄瓜秸秆直接还田对黄瓜产量、生长状况及土壤肥力等方面影响的研究鲜见报道。笔者以黄瓜为研究对象，施加秸秆及其配施不同菌剂处理，以黄瓜秸秆不还田不施加菌剂为CK，分析其对黄瓜产量、生长状况和土壤肥力的影响，以期研究黄瓜秸秆直接还田的可行性，为促进蔬菜秸秆废弃资源利用和设施蔬菜的可持续生产提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2022年7月至2023年9月在山东省聊城市山东鑫丰种业股份有限公司薄膜连栋温室进行，属温带大陆性季风气候，年均气温13.5 ℃，全年日照2567 h，年均降水量540.4 mm。该试验田常年黄瓜连作。

1.2 材料

供试黄瓜品种为科涵106，属华北型黄瓜，种子购自山东省聊城市冠县绿丰源蔬菜合作社，所种植嫁接苗由山东鑫丰种业股份有限公司培育。肥料：氮磷钾平衡肥[（N + P2O5 + K2O）含量（w，后同） ≥ 20%；（Mn + Zn + B）含量0.5%～3.0%，哈尔滨粒粒强勒作物营养有限公司生产）]，购自山东省聊城市莘县长海农业科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 试验设计 采用完全随机设计，共设4个处理，分别为黄瓜秸秆不还田不施加菌剂（CK）、黄瓜秸秆原位还田不施加菌剂（秸秆）、黄瓜秸秆原位还田并施加菌剂1（枯草芽孢杆菌、贝莱斯芽孢杆菌、黑曲霉和东方木霉复合颗粒菌剂，自主研发）、黄瓜秸秆原位还田并施加菌剂2（胶冻芽孢菌、沼泽红假单胞菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢菌和寡雄菌复合水剂，来自山东湛蓝生物有限公司）。各处理均设3次重复，小区使用随机区组排列，小区面积为66.7 m2定植210棵，每小区间设宽1 m隔离带，防止串水串肥。

黄瓜秸秆原位还田方法：将在薄膜连栋温室种植4个月拉秧的黄瓜秸秆，利用粉碎机粉碎成1～2 cm的碎段，然后晾晒风干，均匀撒入地里。

菌剂施加方法：

菌剂1：菌剂50 g，加1 kg红糖，对水10 kg静置24 h制成腐熟液，每667 m2地用腐熟液5 kg，均匀泼洒；

菌剂2：菌剂1 kg，加1 kg红糖，对水4 kg静置24 h制成腐熟液，每667 m2地用腐熟液5 kg，均匀泼洒。

在黄瓜秸秆原位还田并施用菌剂后，高温闷棚20 d，于2022年7月13日种植黄瓜种苗，种植方式与当地习惯保持一致，大垄双行，垄宽70 cm，垄上种植2行，行距为60 cm，垄间行距为120 cm，株距为35 cm。各处理只在苗期冲施氮、磷、钾复合肥10 kg·667 m-2。其他管理按生产上常规进行。

1.3.2 土壤样品采集 以五点采样法采集土壤样品，在结果末期（2022年9月26日）于垄上2株黄瓜正中位置采集0～20 cm耕层土壤用于土壤养分和土壤酶活性的测定。