土壤熏蒸、微生物菌剂及不同肥料配施对温室辣椒连作障碍的治理效果

王进明 董孔军

（1 甘肃省靖远县农业技术推广中心，甘肃白银 730699；2 甘肃省农业科学院作物研究所，甘肃兰州 730070）

连作障碍和病虫害问题已经成为设施蔬菜产业可持续发展的瓶颈，而且在全球人口增加、人地矛盾日益加深和市场需求量增加等社会背景下，在同一地区高强度连续种植同种蔬菜和土壤发生连作障碍的状况不可避免（吴凤芝和赵凤艳，2003；Xiong et al.，2015）。甘肃省靖远县自20 世纪90 年代引进日光温室生产技术以来，依靠沿黄灌区独特的地理位置和水、土、光、热等自然资源，设施蔬菜产业得到了快速发展。根据靖远县国民经济统计资料数据，截至2021 年底全县蔬菜播种面积1.03万hm，其中设施蔬菜播种面积约0.51 万hm。目前，全县主要设施蔬菜种植基地连作障碍现象普遍发生且日益加重，特别是随着设施蔬菜生产的产业化、规模化和品牌化发展，更加剧了蔬菜连作障碍，严重制约着全县蔬菜产业的健康发展，成为当前和今后全县乃至全省蔬菜产业发展的重大问题和普遍共性问题。

土壤熏蒸剂可以有效杀灭土壤中的病原物，防治土传病害，促进作物生长（李青杰 等，2021），但同时对土壤中的有益微生物也产生了不良影响（Dangi et al.，2015）。研究表明，细菌型土壤向真菌型土壤的转变和根际微生物群落结构的显著改变是连作障碍产生的主要原因，可以导致根际微生态环境恶化以及土壤微生物区系的失衡并诱发土传病害，特别是真菌性的土传病害，造成了连作模式下作物的大幅度减产（Shipton，1977；Fiers et al.，2012；李继平 等，2013；Huang et al.，2013）。生物有机肥可改善土壤理化性质和微生物群落结构，提高土壤肥力水平，预防土传病害和维持根际微生物区系平衡（Lang et al.，2012；孙家骏 等，2016；Ansari &Mahmood，2017；周冉冉 等，2021）。有关拮抗菌与有机肥配合施用，在控制连作障碍地块黄瓜枯萎病，替代化肥供应作物生育期充足的养分，促进作物生长，提高黄瓜果实品质等方面已得到了广泛应用（王涛 等，2011；吴洪生 等，2013；袁玉娟 等，2014；赵书军 等，2018；曲成闯 等，2019）。本试验以辣椒品种华美105 为试材，通过在连作障碍严重的温室土壤上采用土壤熏蒸、有机肥、农家肥、秸秆和微生物菌剂等的配合施用，对减缓土壤连作障碍发生、平衡土壤养分、提高辣椒产量和品质等方面进行研究，以期为缓解温室辣椒连作障碍提供理论依据和应用方法。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验温室位于甘肃省靖远县东湾农业高科技示范园区，地理坐标为东经104°42′，北纬36°37′，海拔1 478 m，年平均气温8.9 ℃，≥ 10℃有效积温3 224 ℃·d，光热资源充足；降雨量稀少，3—10 月降雨量185 mm，属于沿黄自流灌区；土壤类型为淡灰钙土，耕作层厚度25 cm，土壤有机质含量12.42 g·kg，中等肥力水平，速效氮、速效磷、速效钾含量分别为50.4、29.91、209 mg ·kg。温室类型为白银市GJW-II-A/B 型日光温室，跨度8 m，长度80 m，常年种植辣椒，连作15 年。

1.2 试验材料

供试辣椒品种为华美105。硫酸钾型高钾复合肥，由江苏中东化肥股份有限公司生产，总养分（N+PO+KO）≥ 48%，N∶P∶K=16∶9∶23；有机肥，由宁夏伊品生物科技股份有限公司生产，总养分（N+PO+KO）≥ 10%，有机质≥ 45%；农家肥为腐熟羊粪，由周边农户提供，经甘肃省农业科学院农业资源环境重点实验室检测，水分含量29.1%（分析基），pH 值8.94（水∶肥=10∶1，/），有机质含量21.5%，全氮含量1.04%，PO含量1.0%，KO 含量2.42%，大肠菌群＜ 3.0 个·g；42%威百亩水剂，由山东钰来化工科技有限公司监制出品；EM 生物菌为液体型，由山西省临汾市尧都区汾河氨基酸厂生产，有效活菌数≥ 2.0 亿个 ·mL；玉米秸秆，由周边农户提供，为上一年大田玉米秸秆；尿素，由甘肃刘化（集团）有限责任公司生产，N 含量46%。

1.3 试验设计

2020 年9 月25 日播种辣椒，采用嫁接育苗，12 月10 日定植，苗龄75 d。试验共设7 个处理（表1），3 次重复，小区面积25.9 m。采用高垄覆膜栽培，垄膜沟灌，垄高0.25 m，垄面宽0.8 m，垄沟宽0.4 m，每小区3 垄，每垄双行定植36 株，株距40 cm，大行距80 cm，小行距40 cm。所有肥料均作为基肥一次性施入，各小区单独深翻，每667 m施入量分别为：高钾复合肥48 kg，有机肥100 kg，农家肥4 500 kg，所有肥料施入后用旋耕机深翻20 cm 混合；玉米秸秆粉碎成3 cm 长段后，按每667 m施入350 kg秸秆和5 kg尿素（加快腐熟），均匀翻入20 cm 耕层。土壤熏蒸：基肥施入后，在地面开沟，沟深20 cm，沟距20 cm，将42%威百亩水剂用水稀释80 倍，以25 kg ·（667 m）的用量均匀施于沟内，盖土覆膜，膜下土壤湿度保持在65%～75%，密封地膜，熏蒸处理15 d 后，揭膜晾晒7 d，使有毒气体完全挥发。EM 菌剂分别于辣椒定植后、开花期（2021 年1 月15 日）、坐果期（2月25 日）灌根，每次用量为6 mL·m。每次采收后每667 m随水冲施高钾复合肥10 kg，全生育期共追施80 kg。

表1 试验处理

1.4 测定项目及方法

1.4.1 辣椒植株性状测定 分别在开花期（1 月15日）、坐果期（2 月25 日）、盛果期（3 月28 日）和拉秧期（6 月27 日）测量辣椒植株株高和茎粗。每小区随机选取5 株，用直尺测量茎最底部到最高枝生长点的高度为株高，用游标卡尺测量植株第1节间的宽度为茎粗。

1.4.2 辣椒生物量及产量测定 在拉秧期测定植株地上部和地下部的鲜、干质量。每小区随机选取5株，用清水冲洗干净，从茎基部分为地上、地下两部分，分别称量地上部和地下部鲜质量；之后于105 ℃杀青30 min，60 ℃烘干至恒重，分别称量地上部和地下部干质量，计算平均值。

从坐果期开始，每小区选择有代表性的植株10 株，采用标记称重法测定果实产量，每15 d 测1 次，共测8 次，折合计算每667 m产量。

1.4.3 土壤pH 值测定 在拉秧期，采用浸提法（水∶土=5∶1，/）提取土壤悬液，利用pH 计进行测定。

1.4.4 植株发病率及病情指数调查 经过前期调查，当地温室辣椒连作障碍土传病害以疫病为主。在开花期和坐果期调查不同处理辣椒疫病的发病率，并计算病情指数和防控效果，同时观察根腐病和枯萎病的发生情况（农业部农药检定所生测室，2000）。

发病率=（发病株数/调查总株数）× 100%

疫病病情分级标准：0 级，无症状；1 级，地上部仅叶、果有病斑；3 级，地上部茎、枝有褐腐斑；5 级，茎基部有褐腐斑；7 级，地上部茎、枝与茎基部均有褐腐斑，且部分枝条枯死；9 级，全株枯死。

病情指数=〔∑（各级病果叶枝数 × 相对级数值）/（调查总果叶枝数× 9）〕× 100

防控效果=〔（空白对照病情指数 -处理病情指数）/空白对照病情指数〕× 100%

1.5 数据处理

试验数据采用Microsoft Excel 2007 软件进行整理及制图，利用SPSS 19.0 软件的Duncan 法进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对辣椒株高和茎粗的影响

由表2 可以看出，开花期各处理辣椒株高在39.4～47.0 cm 之间，CK1 株高最低，FYEM 处理最高，比CK1 增加19.3%，差异显著。随着植株生长，各处理株高均显著高于CK1。在坐果期各处理株高表现为：FYEM ＞ CK2 ＞ XYEM ＞ XNEM ＞XJEM ＞ XEM ＞ CK1。到盛果期时，植株生长加快，FYEM 处理的株高最高，为102.3 cm，XYEM处理次之，且均显著高于XEM、XJEM 处理及CK1，与XNEM 处理和CK2 则差异不显著。到拉秧期，FYEM、XYEM 处理和CK2 三者间差异不显著，分别比CK1 增高了38.1%、32.9%和30.4%。表明高钾复合肥、土壤熏蒸和微生物菌剂都能有效促进辣椒植株株高的增加，且它们与有机肥配合使用效果更为明显，能够达到当地传统施肥效果。

表2 不同处理对辣椒株高和茎粗的影响

不同处理对辣椒植株茎粗的影响与株高的变化趋势大致相同，FYEM 处理表现最好，CK1 最差。开花期FYEM 处理的茎粗最粗，为7.4 mm，CK2次之，为7.3 mm，二者均与CK1 差异显著。随着植株生长，各处理茎粗逐渐增加，到拉秧期时均显著高于CK1，且以FYEM 处理最粗，达18.2 mm，其次为XYEM 处理、CK2，三者间差异不显著，分别比CK1 增加了34.8%、28.1%和24.4%（表2）。

2.2 不同处理对辣椒生物量和产量的影响

由表3 可知，FYEM、XYEM 处理间地上部鲜质量差异不显著，但都与其他处理存在显著差异，分别比CK1 增加45.5%和44.4%，比CK2 增加30.4%和29.4%。地下部鲜质量表现为FYEM处理和XYEM 处理差异不显著，但均与XEM、XNEM 处理及CK1、CK2 存在显著差异，分别比CK1 增加72.7%和57.5%，比CK2 增加35.7%和23.8%。地上部和地下部的干质量与其对应鲜质量表现趋势基本一致。表明高钾复合肥或土壤熏蒸与有机肥、EM 菌剂配施都能够增强植株生长势，增加植株生物量。但单纯使用土壤熏蒸和微生物菌剂处理效果不佳，与有机、无机肥配合施用有助于辣椒植株生物量积累，且显著优于当地传统施肥效果。

表3 不同处理对辣椒生物量、产量及土壤pH 的影响

XYEM 处理产量最高，达到6 105.7 kg ·（667 m），分别比CK1、CK2 增产43.8%、11.8%；其次为FYEM 处理，产量达5 895.2 kg ·（667 m），与XYEM 处理差异不显著，分别比CK1、CK2 增产38.9%、8.0%；CK2 与XNEM、XJEM 处理产量相近，在5 460.6～5 615.3 kg ·（667 m）之间，三者差异不显著；XEM 处理和CK1 的产量显著低于其他各处理。综上，与当地传统施肥处理相比，土壤熏蒸和微生物菌剂处理能够显著提高辣椒产量，且土壤熏蒸和微生物菌剂与有机肥或复合肥配施更有利于产量形成。

2.3 不同处理对土壤pH 的影响

不同处理间土壤pH 值在8.24～8.35 之间，差异均不显著；其中XJEM 处理的pH 值为8.24，可能是因为采用秸秆还田后，土壤疏松、孔隙度大、通透性相对较好。

2.4 不同处理辣椒疫病的发生情况

从表4 可以看出，开花期各处理辣椒疫病均有零星发生，发病率在3.3%～8.6%之间，其中CK1发病率和病情指数最高，分别为8.6%和2.8。随着植株生长，到坐果期时各处理疫病发病率和病情指数都明显增加，其中CK1 增加到32.5%和22.2，增幅最大，其次为CK2；XYEM、XNEM、XJEM处理的疫病发生均较轻，其中XYEM 处理的病情指数显著低于其他处理。

表4 不同处理辣椒疫病发病率、病情指数和防控效果

以CK1 为空白对照计算各处理防控效果。结果显示（表4），经过土壤熏蒸和EM 菌剂配施的各处理开花期疫病防控效果为45.24%～57.14%，坐果期防控效果为47.00%～65.17%，其中XYEM处理的防控效果最好。传统施肥CK2 在开花期和坐果期的疫病防控效果均最差，分别为20.24%和30.48%。XEM 处理在开花期的疫病防控效果与XNEM、XJEM 处理相当，但坐果期防控效果显著下降。

综上所述，与CK1 相比，各处理对辣椒疫病都有一定的缓解和防控作用，经过土壤熏蒸和微生物菌剂配施的处理普遍发病较轻，同时补充土壤有机质含量可以提高对疫病的防控效果，且以增施有机肥的处理效果最好。

调查中还发现，XYEM 处理对辣椒根腐病、枯萎病都有一定的防控效果，整体发病较轻。

3 结论与讨论

本试验结果表明，在连作障碍严重的温室土壤上，传统施肥和土壤熏蒸、微生物菌剂、有机肥、秸秆等的混合使用，相对于不施肥都能够明显增加辣椒植株株高、茎粗，促进植株生物量形成，其中以高钾复合肥+有机肥+EM 菌剂的FYEM 处理效果最好，土壤熏蒸+有机肥+EM 菌剂的XYEM处理次之。但在产量形成方面则为XYEM ＞FYEM，分别比CK1 增产43.8%、38.9%，比CK2增产11.8%、8.0%。其原因可能是高钾复合肥为作物提供了充足的N、P、K 养分，同时为土壤微生物提供氮素，使土壤C/N 降低，微生物生长繁殖所需的能量来源受到限制，从而对土壤微生态环境、理化性质及有益微生物生长等不利，影响辣椒生长发育（徐阳春 等，2002；李志鹏，2017）。

熏蒸处理对土壤病原菌具有直接杀灭作用，但土壤理化性质也会发生改变，微生物多样性下降，土壤酶活性受到抑制（王小星和樊文华，2017）。配施微生物菌剂和有机肥，能够促进土壤有益微生物的恢复，使其迅速繁殖，优化了土壤微生物种群结构，起到活化养分、增加通透性、改善土壤环境的正向作用，从而有利于农作物对土壤养分的吸收，促进辣椒植株地上部和地下部分生长，提高产量。连作多年的百合种植地采用威百亩熏蒸处理后配施特8™ 菌剂，土壤总孔隙度和绝对含水量增加，百合产量比单独熏蒸处理提高了16%（张立彭 等，2020）；石灰氮、威百亩等土壤消毒剂与微生物有机肥或与生防菌枯草芽孢杆菌配施可以提高设施茄子植株根系活力，增加叶绿素含量，促进光合作用，有利于植株生长发育，增产增效（贾喜霞 等，2020）；生物有机肥、微生物菌剂、水溶肥、石灰氮等的配合施用可以有效促进大蒜、茄果类和瓜类蔬菜生长，减少连作病害的发生（侯文通等，2019；姜若勇 等，2019）。这些报道都与本试验结果一致。也有报道称，土壤熏蒸和改良堆肥的联合应用并不能使苹果产量得到提高（Yao et al.，2006），这可能与所选土壤消毒剂的用量、类型及有效成分，所施堆肥的性质及种类等有关（Merwin et al.，2001）。

据报道，增施有机肥后土壤中细菌数量和放线菌数量显著增加，同时有机肥能减轻黄瓜根系分泌物中的自毒化合物苯丙烯酸对连作黄瓜生长的抑制作用，促进黄瓜根系对养分的吸收，对减轻黄瓜的连作障碍具有一定效果（吕卫光 等，2002）。使用棉隆熏蒸处理后施入生物菌肥降低了番茄茎基腐病和西瓜枯萎病的发病率和病情指数（王广印 等，2019；孟天竹 等，2020）。本试验中，使用威百亩熏蒸、增加土壤有机质、配施EM 菌（XYEM、XNEM 和XJEM）的处理在辣椒开花期的疫病发病率和病情指数均较低。但随着时间推移，未经土壤熏蒸（CK2 和FYEM）或仅土壤熏蒸+EM 菌剂配施（XEM）的处理，疫病发生都明显加重，坐果期CK2 的发病率和病情指数分别达26.1%和15.4，仅次于CK1，而XYEM 处理的发病率和病情指数均最低，仅为13.4%和7.7，防治效果高达65.17%。以上结果表明，药剂处理的持效期短，不能从根本上防止土传病害的发生，使用土壤熏蒸剂、微生物菌剂和增加土壤有机质均能促进作物生长，且三者联用的效果更佳，能有效减轻土传病害发生，促进作用更强。

微生物菌剂是目前秸秆还田过程中常用的外源添加物之一（伍玉鹏 等，2014）。农家肥和作物秸秆中有机质含量丰富，作为肥料使用时不仅有助于作物的生长发育，而且还能防止土壤酸化和板结。吴翔等（2010）将从环境中分离得到降解纤维素的细菌、放线菌、真菌等制成复合菌剂，发现在小麦秸秆还田后添加该复合菌剂更有利于小麦秸秆还田过程中各类微生物的生长。钱海燕等（2012）发现秸秆还田配施微生物菌剂可以使土壤微生物群落物种更加丰富，群落物种及其个体数增加更快、分布更均匀。而本试验中，配施秸秆、农家肥的XJEM、XNEM 处理在改良作物生物学性状、调节土壤pH、提高产量等方面效果均不及配施有机肥的XYEM 处理，这主要是因为秸秆和农家肥还田后腐熟分解缓慢，有机质和营养元素活化程度不及有机肥，同时还与秸秆和农家肥的类型、还田方式、还田年限以及添加的微生物菌剂类型等因素有关。

综上，土壤熏蒸、有机肥和微生物菌剂联用虽然在株高、茎粗、生物量及调节土壤pH 等方面效果不及高钾复合肥、有机肥和微生物菌剂联用，但在产量形成和土传病害防控方面明显优于其他组合处理，生产上应从土壤熏蒸剂、微生物菌剂种类的选择，以及在辣椒生长期补充生物有机肥等方面进行优化处理，从而获得最佳的产量和品质。后期应从活化土壤养分，改善土壤理化性状，改善作物品质，促进土壤有益微生物恢复等方面进一步研究。此外，利用微生物菌肥修复连作造成的土壤损伤需要一个过程，生产中应当连续施用数年，逐步恢复土壤生产能力，才能达到更好的治理效果。