伴生联合生物炭消减拱棚辣椒连作障碍的方法

1.本发明属于种植方法技术领域，特别涉及一种伴生联合生物炭消减拱棚辣椒连作障碍的方法。


背景技术：

2.辣椒(capsicum frutescens)是茄科辣椒属植物，其富含多酚、辣椒素、抗坏血酸等化学物质，具有抗菌、抗氧化、控制体重等功能特性，尤其维生素c含量是番茄的5倍、茄子的20倍。辣椒是世界十大蔬菜之一，目前，中国辣椒年种植面积已超过180万公顷，占全球蔬菜总种植面积的8％～10％。
3.近年来，随着设施规模化、程序化的发展，化肥被逐渐使用以提高辣椒产量，同时，辣椒种植基地较为集中且连作较为普遍，从而导致土壤退化，出现次生盐渍化、作物根系分泌物和盐分积累、养分失衡、土传病害加重及生态环境恶化等一系列问题，形成对辣椒作物生长不良的逆环境，导致辣椒品质和产量降低，土传病害增加，严重影响和制约着辣椒产业的可持续发展。
4.作为应对连作障碍的有效方法，伴生栽培在改善土壤的有效养分，增强土壤酶的有效活性，提高微生物的多样性以及降低土传病害的发生等方面发挥着重要作用。例如，为进一步提高土壤酶活性，提高辣椒根系的生长发育状态，专利号为202010660563.9的中国发明专利提供了一种能够降低连作障碍影响的辣椒种植方法，在辣椒定植前3天-5天，按照7.0l/667m2～11.0l/667m2的施加量，向待定植辣椒的土壤上滴灌经稀释的20％辣根素水乳剂，对土壤进行消毒。同时，在辣椒定植后，伴生燕麦。上述专利证明了辣椒伴生燕麦有利于改善辣椒根系发育，可以提高辣椒果实品质。
5.然而，辣根素水乳剂的消毒灭菌效率一般被认为可以达到53％左右，经辣根素水乳剂消毒灭菌后的土壤中，部分病原菌依然存在，加之伴生燕麦容易致使辣椒根系土壤过湿，进一步诱发诸如辣椒疫病、辣椒猝倒病、辣椒根腐病、辣椒立枯病等病害。
6.生物炭是生物质能原料经热裂解之后的产物，研究表明，生物炭作为土壤改良剂，能帮助植物生长。专利号为202110475977.9的中国发明专利公开了一种克服辣椒土壤连作障碍的方法，将生物炭均匀撒施于土壤表面，并旋耕均匀，撒施石灰氮和复合微生物菌剂，结果表明，经过处理，辣椒发病率明显降低，产量明显提高，致病菌丰度有效降低。
7.然而，辣椒连作障碍的影响因子众多，作用机理复杂，除土传病虫害的影响，还受到土壤次生盐渍化、土壤养分失衡等众多因素影响。诸如轮作、高温灭菌、伴生、施加生物肥、生物炭等传统的降低辣椒连作障碍的方法虽然能够一定程度降低辣椒连作障碍的影响，但随着辣椒连作年限的增加，上述方法对连作障碍的影响逐渐降低，导致多年连续种植辣椒的拱棚的辣椒发病率较高，产量明显降低。


技术实现要素：

8.基于此，本发明提供一种伴生联合生物炭消减拱棚辣椒连作障碍的方法，以解决
现有技术中存在的多年连续种植辣椒的拱棚，辣椒发病率较高，产量明显降低的技术问题。
9.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
10.一种伴生联合生物炭消减拱棚辣椒连作障碍的方法，包括以下步骤：
11.s10.在拱棚内铺撒底肥，并进行至少一次翻耕；
12.s20.准备地垄，在所述地垄上撒施生物炭，并翻耙均匀，形成根系生长土层；
13.s30.在所述根系生长土层上覆盖土壤层；
14.s40.进行消杀灭菌作业；
15.s50.移栽辣椒；
16.s60.待辣椒生长至具有至少10片真叶时，在辣椒行间及地垄的两侧撒施经活化处理的燕麦种子；
17.s70.进行日常管理。
18.优选地，步骤s20中，生物炭的撒施量为3mm～15mm，所述根系生长土层的厚度为20cm～30cm。
19.优选地，所述生物炭的撒施量为12mm～15mm。
20.优选地，步骤s30中，所述土壤层的厚度为2cm～3cm。
21.优选地，步骤s40中，通过以下方法进行消杀灭菌作业：在所述地垄上喷洒质量浓度为15％～20％的辣根素溶液，然后覆盖塑料薄膜，将拱棚内温度升高至40℃～60℃，进行至少一周的病菌消杀。
22.优选地，步骤s60中，所述燕麦种子的播撒密度为0.5株/cm2～1.5株/cm2。
23.一种伴生联合生物炭消减拱棚辣椒连作障碍的方法，包括以下步骤：
24.t10.在拱棚内铺撒农家肥，并进行至少一次翻耕；
25.t20.准备地垄，在所述地垄上撒施生物炭，并翻耙均匀，形成根系生长土层；其中，所述生物炭通过以下方法制备：
26.将秸秆生物炭浸泡于浓度为15％～20％的辣根素溶液中5h～48h，分离固相后，烘干，制得所述生物炭。
27.t30.在所述根系生长土层上覆盖土壤层；
28.t40.进行消杀灭菌作业；
29.t50.移栽辣椒；
30.t60.待辣椒生长至具有至少10片真叶时，在辣椒行间及地垄的两侧撒施经活化处理的燕麦种子；
31.t70.进行日常管理。
32.优选地，步骤t20中，生物炭的撒施量为3mm～15mm，所述根系生长土层的厚度为20cm～30cm。
33.优选地，生物炭的撒施量为12mm～15mm。
34.优选地，辣椒种植过程中，不施加用于预防及治疗辣椒灰霉病、炭疽病、叶枯病的药剂。
35.与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：
36.本发明提供了一种伴生联合生物炭消减拱棚辣椒连作障碍的方法，将生物炭撒施在地垄上，并与地垄表面的土壤混合均匀，形成根系生长土层，辣椒生长过程中，其主要根
系位于所述根系生长土层内。同时，伴生燕麦。通过施加生物炭及伴生燕麦，有效消减辣椒连作障碍，缓解土传病虫害威胁，实现拱棚连作辣椒的保产、增产。同时，意外发现，在生物炭及燕麦伴生的共同作用下，辣椒果实中fe元素含量显著提升，是一种潜在的高铁含量辣椒种植方法。
附图说明
37.图1为对照组d4和对照组d5中，生物炭施加量与辣椒产量的折线图。
38.图2为土壤ph随时间变化的折线图。
39.图3为辣椒果实中fe元素含量柱状图。
40.图4为辣椒发病率柱状图。
41.图5为辣椒病果数量柱状图。
具体实施方式
42.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。以下将结合本发明实施例的附图，对本发明的技术方案做进一步描述，本发明不仅限于以下具体实施方式。
43.需要理解的是，实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件。在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
44.一具体实施方式中，一种伴生联合生物炭消减拱棚辣椒连作障碍的方法，包括以下步骤：
45.s10.在拱棚内铺撒底肥，并进行至少一次翻耕。
46.在用于种植辣椒的拱棚内首先铺撒底肥，底肥优选为农家肥或由秸秆、动物粪便等经发酵形成的有机肥，必要情况下，需补充添加n、p、k肥及含矿物质元素的肥料，以保证土壤的肥力需求。底肥铺撒后，进行至少一次旋耕或翻耕，使得土壤与底肥充分混合，旋耕或翻耕的深度不小于30cm，以保证土壤的疏松度和孔隙度。
47.本发明中，所述拱棚是指一切可用于种植辣椒的设施大棚，例如，所述拱棚为具有保温北墙的温室大棚。
48.s20.准备地垄，在所述地垄上撒施生物炭，并翻耙均匀，形成根系生长土层。
49.地垄准备时，当地垄达到一定高度后，在其上撒施一定厚度的生物炭，并翻耙均匀，形成根系生长土层。
50.例如，首先起一25cm～35cm高度的地垄，在地垄上撒施3mm～15mm厚度的生物炭，然后进行翻耙，翻耙厚度为20cm～30cm，翻耙使得生物炭与施加量底肥的土壤充分混合，形成根系生长土层，辣椒生长过程中，根系主要位于所述根系生长土层内。
51.作为替代，按照生物炭的质量比为1％～5％的添加量，向混合了底肥的土壤中加入生物炭，混拌均匀后，铺撒在地垄上，形成厚度为20cm～30cm的根系生长土层。
52.值得说明的是，本发明中所用的生物炭可以是作物秸秆，如水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆等中的一种或多种经400℃～600℃的低温慢速焙烧制备，也可以直接选用从市场上购买的生物炭，例如，选用新疆赛诺凯生物科技有限公司的秸秆颗粒肥，型号为：cnk-jgg-1，其水分为5％～8％，挥发分为8％～18％，堆密度为0.1～0.2g/cm3，灰分4％～10％。
53.作为优选，为提高生物炭的功能性，合理利用生物炭比表面积大、空隙丰富的特性，以期待利用生物炭持续抑制土传病虫害，对上述制备的生物炭或市购的生物炭进行改性。
54.作为优选，利用浓度为15％～20％的辣根素溶液对活性炭进行改性，具体地，将生物炭加入15％～20％的辣根素溶液中，浸泡5h～48h后，从辣根素溶液中分离出生物炭，并在50℃～60℃温度下，烘干，得到改性生物炭。
55.s30.在所述根系生长土层上覆盖土壤层。
56.根系生长土层形成后，在其上继续铺撒约2cm～3cm厚度的混合了底肥的土壤，形成覆盖层。
57.s40.进行消杀灭菌作业。
58.上述地垄及覆盖于地垄上的根系生长土层、覆盖层共同形成用于种植辣椒的地垄。起垄后，对地垄进行消杀灭菌作业，作为优选，本发明中选择高温物理杀菌的方式，具体地，在所述地垄上喷洒质量浓度为15％～20％的辣根素溶液或浓度为25％～50％的乙醇溶液，然后覆盖塑料薄膜，将拱棚内温度升高至40℃～60℃，进行至少一周的病菌消杀，以降低土传病虫害威胁。
59.s50.移栽辣椒。
60.选择具有6-8片真叶的辣椒苗进行移植，每垄两行，辣椒株距控制在35cm～40cm之间。
61.s60.待辣椒生长至具有至少10片真叶时，在辣椒行间及地垄的两侧撒施经活化处理的燕麦种子。
62.辣椒移植完成，并正常生长至辣椒具有至少10片真叶时，在每行辣椒的两侧均匀播撒经活化处理的燕麦种子。作为优选，所述燕麦种子的播撒密度为0.5株/cm2～1.5株/cm2。
63.s70.进行日常管理。
64.按照已有的选种辣椒的生产技术规程进行日常管理，日常管理包括但不限于温度、湿度的控制，病虫害的控制，水肥的控制等。
65.以下通过具体实施方式，进一步说明本发明的技术方案以及技术效果。
66.于2021年4月至2021年11月，在海子源试验示范区进行宁椒1号种植实验，海子源试验示范区位于宁夏回族自治区南部边缘，六盘山东麓介于东经106
°
32'～106
°
58'之间，北纬35
°
41'～36
°
17'。平均气温7.4～8.5℃，无霜期140-170天，降水量350～550mm，属典型的温带半干旱大陆性季风气候。
67.试验选取的拱棚均为有5年辣椒种植背景的常规拱棚，每个拱棚的面积为约500m2。试验设置五个对照组(为便于描述，分别标记为d1、d2、d3、d4、d5)，每组设置4个平行实验组。
68.d1的土壤处理、种植方式及管理方式：在拱棚内铺撒农家肥(以羊粪为主)，进行两
次翻耕，翻耕深度不小于30cm。翻耕后，起垄，并在每垄土壤上喷洒质量浓度为20％的辣根素溶液，然后覆盖塑料薄膜，将拱棚内温度升高至40℃～60℃，进行为期两周的病菌消杀。选择具有6-8片真叶的宁椒1号辣椒苗进行移植，每垄两行，辣椒株距控制在35cm～40cm之间。定植完成后，按照宁椒1号生产技术规程进行日常管理。制得说明的是，为便于体现本发明的技术效果，本发明试验过程中，不施加预防及治疗辣椒灰霉病、炭疽病、叶枯病的药剂。
69.d2的土壤处理、种植方式及管理方式：待宁椒1号辣椒苗移植成功，并生长至具有10片真叶时，在行间及地垄的两侧撒施经活化处理的燕麦种子。燕麦随辣椒苗一并生长。其他条件同d1的土壤处理、种植方式及管理方式。
70.d3的土壤处理、种植方式及管理方式：起垄后，在垄上铺撒约一定厚度的生物炭(选自新疆赛诺凯生物科技有限公司的秸秆颗粒肥，型号为：cnk-jgg-1，其水分为5％～8％，挥发分为8％～18％，堆密度为0.1～0.2g/cm3，灰分4％～10％)，用耙将生物炭和地垄上层土壤均匀混合，形成约20cm厚度的根系生长土层。然后在所述根系生长土层上覆盖2cm～3cm厚度的土层，土层选自施肥翻耕后的土壤。其他条件同d1的土壤处理、种植方式及管理方式。
71.d4的土壤处理、种植方式及管理方式：在d3的基础上，待宁椒1号辣椒苗移植成功，并生长至具有10片真叶时，在行间及地垄的两侧撒施经活化处理的燕麦种子。燕麦随辣椒苗一并生长。其他条件同d1的土壤处理、种植方式及管理方式。其他条件同d3的土壤处理、种植方式及管理方式。
72.d5的土壤处理、种植方式及管理方式：在d4的基础上，用制备的改性生物炭替代生物炭，其他条件同d4的土壤处理、种植方式及管理方式。
73.其中，d3、d4、d5中，通过改变生物炭的铺撒厚度，控制生物炭的施加量，在同一个拱棚中，设置生物炭的铺撒厚度分别为3mm、6mm、9mm、12mm、15mm的5个对照组，每组85m2(拱棚位于两端的位置不用于作为试验用地，每组之间设置0.5m的隔离通道)。为便于描述及记录，分别标记为d3(1)、d3(2)、d3(3)、d3(4)、d3(5)；d4(1)、d4(2)、d4(3)、d4(4)、d4(5)；d5(1)、d5(2)、d5(3)、d5(4)、d5(5)。
74.为进一步对比说明本发明的技术效果，本发明中，还引用了各试验组及小组所在拱棚首年种植辣椒时的相关数据，参看表1及表3。
75.一、生物生长量、根系发育水平及产量的调查
76.在盛果期，分别在每处理小组随机选取60株，测量株高、茎粗和开展度。其中辣椒的株高采用杜克ls-p激光测距仪进行测量，茎粗选用实验室的游标卡尺测量。统计单株结果数。调查结果参看表1。
77.在盛果期，用epson根部扫描仪，调查辣椒植株的根系长度、根系表面积、根系体积以及根尖数。调查结果参看表1。
78.在辣椒盛果期采集每小区相同部位的果实30个，测量平均单果重q。调查结果参看表1。
79.每处理小区全区测产，每次采摘果实称重后记录，直至拉秧，统计优质辣椒(去除病果、小果等不能商用的果实)产量q。调查结果参看表1。
80.表1辣椒生长参数调查结果
[0081][0082][0083]
注：s表示首次种植辣椒的调查结果。
[0084]
相比s，d1、d2的辣椒生长数据显著下降，即使试验过程中，施加农家肥，追加含n、p、k的有机肥，并采用20％辣根素进行杀菌，依然显现出较为严重的连作障碍，主要表现为生物生长量的下降15％以上，根系发育水平下降12％以上，单果果重下降超过14％，亩产量下降接近30％。
[0085]
d2中，根系发育水平虽然有所提高，但并不明显，但单果果重及亩产量有所提高，可能是由于燕麦与辣椒的养分竞争效应和根系分泌物的化感效应综合作用的结果。
[0086]
相比d1、d2，d3中，受生物炭具有含水、保肥，且能为有益微生物生长提供优良的生
长环境的等性能的影响，辣椒根系发育较d1、d2提高4％～16.7％，然后辣椒生物生长量以及辣椒单果量、辣椒亩产量等却未有明显变化，甚至随着生物炭的施加量的提升，辣椒生物生长量以及辣椒单果量、辣椒亩产量呈现下降的趋势，这可能与生物炭呈现的碱性抑制了辣椒的生长及营养吸收相关。
[0087]
d4相比d1、d2、d3，辣椒的生物生长量及根系的发育状态得到了显著的改善，辣椒产量也有较大的提高。尤其的，随着生物炭的添加量的提升，辣椒产量提高越加明显，当添加的生物炭的量达到12mm～15mm时，辣椒产量追平首次辣椒种植时的产量，表明伴生燕麦同时撒施生物炭能够有效消减辣椒连作障碍。
[0088]
相比d4，d5中使用了经20％辣根素改性的生物炭，从生物生长量、根系发育状态方面来看，其改善并不显著。但是，就亩产量而言，d5中同比提高约10％，这可能与经20％辣根素改性的生物炭能够持续释放异硫氰酸酯类物质，降低了病果率相关。
[0089]
请一并参看图1，同时，d4、d5中，随着生物炭或改性生物炭的施加量的提升，辣椒的生物生长量、根系发育水平及亩产量有一定提高。当生物炭或改性生物炭的施加量达到12mm～15mm，亩产量有加速上升并达到峰值的趋势，这可能与燕麦与辣椒的根系分泌物中的有机酸与生物炭的中和作用相关。
[0090]
二、土壤ph调查
[0091]
于辣椒定植前、燕麦撒播时、辣椒花期、盛果期及拉秧后分别调查各组及小组的土壤ph值。调查结果如图2，在d1条件下，辣椒定植前，土壤ph值为6.9，且在辣椒生长周期内，土壤ph有上升趋势。伴生燕麦后，土壤ph值受到燕麦根系分泌的有机酸类物质积累影响，土壤ph呈现出微微下降的趋势。仅仅施加生物炭时，土壤ph初值虽然较高，但土壤ph值上升趋势有所好转，几乎维持水平状态，这与生物炭的强的离子交换能力有关。
[0092]
种植辣椒时，同时伴生燕麦及施加生物炭(d4)或改性生物炭(d5)时，虽然定植前期及辣椒生长前期，土壤ph较高，但随着辣椒及燕麦的生长，辣椒及燕麦的根系分泌的有机酸类物质逐渐积累，土壤ph值逐渐回归到正常水平，从而有效地保证了辣椒后期的生长及果实的生长，利于提高辣椒果实的品质。
[0093]
三、辣椒品质的调查
[0094]
采用标准方法，测定辣椒果实维生素c、总糖、可溶性蛋白质、铁(fe)的含量。调查结果参看表2。
[0095]
表2辣椒果实品质调查结果
[0096]
[0097][0098]
表2中，伴生燕麦有利于提高辣椒果实的维生素c含量及降低可溶性蛋白的含量，这一点与专利cn202010660563.9中记载的一致。同时，施加生物炭有利于提高辣椒果实可溶性蛋白含量，这可能与生物炭能够促进含氮物质的分解与吸收相关。请一并参看图3，同时，注意到，伴生燕麦、施加生物炭有利于提高辣椒果实的铁元素的含量，提高率可以达到约39％。
[0099]
四、辣椒发病率的调查
[0100]
在盛果期，在各组及各小组中，随机选择约30m2区域，统计辣椒病菌感染的辣椒植株，统计被病菌感染的辣椒果实的数量。调查结果参看图3。
[0101]
表3辣椒发病情况调查结果
[0102] 植株总数发病株数发病率病果数量d11663018.08％170d21622817.28％189d3(1)171169.36％95
d3(2)1701710％102d3(3)170158.82％98d3(4)169169.47％95d3(5)1701710％90d4(1)16884.76％56d4(2)16895.36％54d4(3)16674.22％49d4(4)16774.19％52d4(5)16795.39％50d5(1)16453.05％32d5(2)16342.45％26d5(3)16553.03％29d5(4)16531.82％38d5(5)16453.05％26s16695.42％81
[0103]
注：s表示首次种植辣椒的调查结果。
[0104]
一并参看图4与图5，辣椒发病率的调查结果表明，随着种植年限的延长，土传病虫害对辣椒产量的影响严重。虽然在高温下，经过20％的辣根素进行熏蒸，能够一定程度削减土传病虫害带来的影响，但并不能完全克服土传病虫害的威胁。施加生物炭，为有益微生物提供了良好的生存环境，有利于抑制土传病虫害。通过伴生燕麦和施加生物炭，能够进一步降低土传病虫害的威胁。伴生燕麦同时，施加20％的辣根素改性的生物炭，可以将辣椒发病率控制在1.82％～3.05％，是一种有效的、环保的、污染小的辣椒土传病虫害抑制方法。
[0105]
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。