兩種栽培模式下日光溫室黃瓜根際土壤性狀比較研究

時偉　徐寧　魏珉　王秀峰　孔濤

摘 要： 在日光溫室條件下，研究了大蔥-黃瓜輪作與黃瓜-黃瓜連作兩種栽培模式對黃瓜根際土壤EC值、pH值、有效養分含量、可培養微生物數量以及土壤酶活性的影響。結果表明，與連作黃瓜相比，輪作黃瓜根際土壤pH值升高幅度及EC降低幅度較大，有效磷含量生育初期較高，后期較低，速效氮含量始終無顯著差異，速效鉀含量始終較高；輪作黃瓜根際土壤脲酶、磷酸酶和過氧化氫酶活性始終高于連作黃瓜；細菌和放線菌數較多，而真菌數較少。大蔥輪作可修復改良黃瓜根際微生態環境，是防控設施黃瓜連作障礙的一種有效種植模式。

關鍵詞：黃瓜；輪作；大蔥；土壤；連作障礙

中圖分類號：S642.2 文獻標識碼：A DOI編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2013.08.008

研究表明，蔬菜連作會導致生長受阻，抗病能力減弱，產品產量和品質下降[1-2]。連作土壤與輪作土壤相比，理化性質變劣[3]，酶活性降低[4]，微生物數目及種群多樣性減少[5]。黃瓜是設施主栽蔬菜，連作障礙已成為制約其高產高效和可持續發展的重要因素。試驗發現，大蔥輪作可顯著減輕黃瓜連作土壤障礙，促進生長，提高產量[6]，對此，前人從根區土壤的理化和生物學特性方面進行了探討[6-8]。根際是植物與土壤進行物質和能量交換最劇烈的區域，根際土壤的理化和生物學特性與非根際土壤明顯不同[9]。本試驗以黃瓜連作土壤為對象，比較研究了大蔥-黃瓜輪作和黃瓜-黃瓜連作兩種栽培模式對后茬黃瓜根際土壤理化和生物學性狀的影響，以期探討大蔥輪作減輕黃瓜連作障礙的機理，為制定合理栽培制度提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 材 料

供試土壤取自山東省泰安市岱岳區房村鎮北滕村，為連續種植15年黃瓜的日光溫室耕層土壤。土壤類型為棕壤，屬砂壤土，土壤理化性狀為pH 值6.19，EC值 825 μS·cm-1，堿解氮238.0 mg·kg-1，有效磷151.2 mg·kg-1，速效鉀131.2mg·kg-1。

供試黃瓜（Cucumis sativus L.）品種‘新津11號，大蔥（Allium fistulosum L.）品種‘元藏大蔥。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計 試驗于2011年8月—2012年6月在山東農業大學園藝試驗站日光溫室內進行，設2個處理：大蔥-黃瓜輪作（T），黃瓜-黃瓜連作（CK）。每處理30盆，隨機排放?；ㄅ柚睆?0 cm，高25 cm，內裝連作土壤10 kg。裝盆前向土壤中均勻混入復合肥（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15）10 g，生育期不再追肥。黃瓜、大蔥分期播種育苗，2011年8月29日同時定植，黃瓜每盆1株，大蔥每盆5株，12月20日拉秧。

后茬于2012年4月25日全部定植黃瓜，常規方法管理，6月20日拉秧。

分別于5月15日、5月25日、6月5日取樣。每處理隨機取5盆，利用雷娟利等[10]方法獲得根際土樣，混合均勻，研磨過2 mm篩，一部分于4 ℃冰箱保存，用于土壤微生物分析；另一部分風干后過1 mm篩，用于土壤酶和理化指標分析。

1.2.2 測定方法

（1）土壤理化性狀。pH值按土水比1∶5（W/V）浸提，用雷磁PHBJ-260便攜式pH計測定，EC值按土水比1∶5（W/V）浸提，用雷磁DDB-303A便攜式電導率儀測定；堿解氮采用堿解擴散法測定，有效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定，速效鉀采用醋酸銨浸提-火焰光度法測定[11]。

（2）土壤微生物數量。細菌采用牛肉膏蛋白胨培養基培養；放線菌采用改良高氏1號培養基培養（每1 000 mL培養基中加入3%重鉻酸鉀3.3 mL）；真菌采用馬丁氏培養基培養（每1 000 mL培養基中加入1%孟加拉紅水溶液3.3 mL，1%鏈霉素3 mL）。微生物數量均采用系列稀釋法計數[12]。

（3） 土壤酶活性。土壤脲酶采用苯酚-次氯酸鈉比色法測定；磷酸酶采用磷酸苯二鈉比色法測定；過氧化氫酶采用高錳酸鉀滴定法測定[13]。

1.2.3 數據統計與分析 采用DPS軟件對數據進行方差分析及最小顯著差異性檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同種植模式對黃瓜根際土壤EC值和pH值的影響

伴隨生育期推進，黃瓜根際土壤EC值不斷降低，生育初期輪作黃瓜的根際土壤EC值大于連作黃瓜，但定植40 d后，EC值開始低于連作黃瓜（圖1）。連作和輪作黃瓜根際土壤pH值緩慢升高，輪作黃瓜上升幅度大于連作黃瓜，6月5日輪作黃瓜的根際土壤pH值高于連作黃瓜土壤。

2.2 不同種植模式對黃瓜根際土壤養分含量的影響

由圖2可以看出，根際土中速效氮含量呈先升高后降低趨勢，有效磷和速效鉀含量則持續降低。生育初期，輪作黃瓜根際土壤中的速效氮、有效磷、速效鉀含量高于連作土壤，盡管有效磷含量未達顯著差異水平，說明前茬大蔥吸收的養分較少。隨著植株生長，輪作黃瓜根際土壤中有效磷含量迅速降低，以致低于連作土壤，速效氮與連作土壤無顯著差異，速效鉀含量卻始終較高。

2.3 不同種植模式對黃瓜根際土壤酶活性的影響

脲酶是土壤中主要的水解酶之一，與土壤中尿素的水解密切相關，其酶促產物氨是植物氮源之一；磷酸酶可加速有機磷的脫磷速度，對土壤磷素的有效性具有重要作用，其活性是評價土壤磷素生物轉化方向與強度的指標；過氧化氫酶促過氧化氫的分解，有利于防止它對生物體的毒害作用，其活性則可以反應土壤中氧化過程的強度[13]。根際土壤中3種酶活性均隨黃瓜生長不斷升高，但輪作黃瓜根際土壤酶活性始終高于連作土壤（圖3），6月5日輪作土壤中脲酶、磷酸酶和過氧化氫酶活性分別是輪作土壤的1.24，1.11，1.27倍，說明輪作有利于提高后茬黃瓜根際土壤酶活性。

2.4 不同種植模式對黃瓜根際土壤微生物群落結構的影響

從圖4可以看出，隨著黃瓜的生長，根際土中細菌、真菌和放線菌數目均不斷增加，其中，細菌在土壤微生物群落中占絕對優勢。根際土壤中細菌、放線菌和真菌數初期差異不大，后期輪作黃瓜根際土壤中細菌、放線菌數目顯著高于連作黃瓜，真菌數則顯著低于連作黃瓜。輪作黃瓜根際土壤中真菌數占微生物總量的比例低于連作黃瓜，6月5日土壤真菌所占比例分別為0.28%和0.54%。

3 討 論

設施連作障礙的一個重要原因是土壤酸化、次生鹽漬化和養分失衡[14]。合理輪作可以降低土壤鹽分積累，在一定程度上避免次生鹽漬化的發生[15]。與連作相比，輪作黃瓜的根際土壤EC值降低速度較大，最后低于連作黃瓜根際土壤，可能與輪作植株生長勢較強，吸收土壤中養分較多有關。王柳[16]發現，在不施肥或只施底肥情況下，黃瓜根區土壤pH值總體呈上升趨勢。本試驗中，伴隨黃瓜生育，連作和輪作黃瓜根際土壤pH值均呈升高趨勢，可能與只施用了底肥有關。

輪作黃瓜根際土壤中速效氮、有效磷和速效鉀含量前期較高，說明前茬大蔥吸收養分數量少于黃瓜。伴隨生育進程，黃瓜根際土壤中養分含量快速降低，輪作黃瓜根際有效磷含量低于連作黃瓜，可能因為輪作黃瓜生長旺盛，對磷的吸收較多，同時磷在土壤中移動性較差[17]有關。土壤速效氮含量先升高后降低，可能由于根系生理活動使速效氮在根際發生了富集。欽繩武等[18] 對氮素在根際遷移規律的研究中發現，氮素在旱作根際土壤中會出現富集現象。

土壤酶直接參與土壤中物質的轉化及養分的釋放和固定過程， 與土壤肥力狀況密切相關[19]。本試驗中，大蔥輪作模式下土壤酶活性明顯高于黃瓜連作土壤。吳煥濤等[6]也得出相似的結論。土壤酶活性升高是輪作減輕連作障礙的原因之一。

土壤微生物群落結構的多樣與穩定不僅可提高土壤微生態的穩定性，也可提高土壤的緩沖能力[20]。本研究結果表明，輪作黃瓜根際土壤中可培養細菌及放線菌數目均高于連作黃瓜，可培養真菌數目則低于連作黃瓜，與楊鳳娟[8]、吳鳳芝[21]研究結果一致，表明輪作可以改變土壤微生物群落結構，改善土壤的微生態環境。

本試驗結果表明，大蔥輪作后的黃瓜根際土壤理化及生物學性狀得到明顯改善，可作為防控設施黃瓜連作障礙的一種有效種植模式。

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