菇-菜輪作對連作根際土壤養分、微生物含量及辣椒死苗率的影響

田福發，張黎杰，周玲玲，劉金兵，2*，姜若勇，吳紹軍，王夏雯，余 翔，孟佳麗

(1.江蘇省農業科學院 宿遷農科所，江蘇 宿遷 223800；2.江蘇省農業科學院 蔬菜研究所，江蘇 南京 210095)

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菇-菜輪作對連作根際土壤養分、微生物含量及辣椒死苗率的影響

田福發1，張黎杰1，周玲玲1，劉金兵1，2*，姜若勇1，吳紹軍1，王夏雯1，余 翔1，孟佳麗1

(1.江蘇省農業科學院 宿遷農科所，江蘇 宿遷 223800；2.江蘇省農業科學院 蔬菜研究所，江蘇 南京 210095)

摘要：在連作3年的設施辣椒土壤中，通過設置菇-菜輪作(雞腿菇-辣椒輪作)和連作對照2種處理，研究了2種處理下辣椒死苗率、連作土壤pH、EC值、主要養分、土壤可培養微生物含量的變化規律。結果表明：菇-菜輪作與連作對照相比，辣椒的死苗率明顯降低，土壤pH值增加、EC值下降，土壤有機質含量明顯增加，土壤全N、全P、全K含量都有所增加，但對全K含量的增加效果最大。土壤速效N、P、K含量變化趨勢各不相同，速效N含量先升后降，速效P含量變化比較平緩，速效K含量持續增加。輪作處理較對照對細菌、真菌和放線菌生物量的增加都有明顯促進作用。因此，菇-菜輪作能明顯改善土壤根際環境，對辣椒連作障礙有明顯緩解作用。

關鍵詞：菇-菜輪作；辣椒；根際土壤；微生物

辣椒是一種重要的蔬菜和調味品。近年來，辣椒逐漸成為江蘇省主要經濟作物。辣椒的種植面積不斷擴大，但連作現象十分普遍，連作障礙也相當嚴重，減產可達20%～50%，甚至高達70%。連作障礙已成為制約辣椒產業發展的主要問題[1]。

多年來，國內外專家學者都在尋找安全、高效、持久治理辣椒連作障礙的有效途徑，但至今尚未找到根治連作障礙的方法。瀧島將產生連作障礙的原因歸納為5大因子：土壤養分虧缺、土壤反應異常、土壤理化性狀惡化、來自植物的有害物質和土壤微生物變化，并強調在這5大因子中，土壤微生物的變化是連作障礙的主要因子，其他為輔助因子[2]。

連作障礙產生的原因是錯綜復雜的，是作物-土壤2個系統內部諸多因素綜合作用的外觀表現，是需要栽培學和病理學相結合才能解決的問題。迄今為止，有關連作障礙的研究主要集中在單因子水平上，對其內在相互關系和本質了解較少[3],連作障礙的機理仍不十分清楚，特別是土壤理化性狀和土壤微生物環境(包括微生物種群)的相互作用。因此，通過對土壤主要營養成分、根際微生物等進行深入試驗研究和全面分析，將為徹底解決辣椒的連作障礙問題成為可能。但國內外通過研究菇-菜輪作對連作辣椒土壤微生態環境，尤其是土壤不同N、P、K的影響和根際微生物區系含量變化規律的系統研究較少。

輪作被認為是最簡單、最有效的土壤改良措施之一。輪作種植在大田農戶中被普遍認可和應用，但是設施農戶并沒有重視輪作的生態意義，通過菇-菜輪作研究對辣椒連作障礙解除效果也有必要。

因此本試驗以辣椒為栽培作物，通過研究菇-菜輪作對連作辣椒死苗率、連作土壤pH、EC值、主要養分含量及根際微生物區系組成變化的影響，掌握相關指標和組成成分變化規律，以期為解決辣椒連作障礙提供科學依據。

1材料與方法

1.1試驗材料

試驗于2014年2～12月在江蘇省農科院宿遷農科所運河灣基地棚室內進行。供試辣椒品種為蘇椒14(江蘇省農科院蔬菜所選育的牛角椒品種)。

供試土壤為連作3年的辣椒土壤。供試前土壤的基本情況為：pH值為7.07、EC值為5280 μs/cm、全N 600 mg/kg、全P 270 mg/kg、全K 9100 mg/kg、速效N 129 mg/kg、速效P 128 mg/kg、速效K 110 mg/kg、有機質0.795%。

1.2試驗設計和辣椒性狀測定

試驗共設2個處理，分別為辣椒連作3年(對照CK)、菇-菜輪作(辣椒-雞腿菇輪作)，隨機區組排列，重復3次，小區面積15.2 m2。采用基質穴盤和電熱線控溫育苗技術，4月和9月分春秋兩茬移栽辣椒，各處理田間管理采用辣椒常規栽培管理方法。辣椒定植后，每個處理在全生育期考察苗情，觀察不同處理的死苗率變化。

1.3土壤樣品的采集和土壤理化性狀及主要養分含量測定

土壤樣品采用8點“S”形取樣法，取樣深度0.2～0.3 m，樣品等量混合后委托江蘇省農業科學院農業質量安全檢測研究中心測定土壤pH、EC值和土壤養分等指標。使用NOV400原子吸收光譜儀、AFS230a原子熒光光譜儀、Lambda 25紫外可見分光光度計、S-320A/C pH計等儀器設備測量供試土壤樣品中全N、P、K，以及速效N、P、K、有機質、pH、EC。在辣椒整個生長期內先后5次取樣和送檢，具體時間為2013年10月12日(前茬辣椒收獲后，地栽雞腿菇前)，以及2014年1月10日(雞腿菇收獲后，下茬辣椒整地前)、4月3日(辣椒移栽前)、6月19日(辣椒結果期)、8月1日(辣椒換茬期)，研究土壤pH、EC和主要養分含量的變化規律。

1.4土壤中微生物含量的測定

供試土壤可培養微生物含量同步委托江蘇省農業科學院植物保護研究所進行分析檢測。采用稀釋平板計數法，其中細菌用牛肉膏蛋白胨培養基、真菌用馬丁氏培養基、放線菌用改良高氏一號培養基[4-5]，細菌、真菌、放線菌培養時，每個稀釋度均做5個重復。在辣椒整個生長期內先后5次取樣和送檢，同步觀察各處理土壤微生物含量的變化規律。

2結果與分析

2.1不同季節辣椒菇-菜輪作處理死苗率比較

由圖1可知，春季辣椒菇-菜輪作處理的死苗率為10%，比連作對照低4個百分點；秋季辣椒菇-菜輪作處理死苗率為0，比連作對照低2.5個百分點。通過春、秋兩季連作試驗，與對照相比，菇-菜輪作都能降低辣椒死苗率，對連作障礙起到緩解作用。

圖1　春、秋季辣椒菇-菜輪作和對照死苗率比較

2.2菇-菜輪作對土壤pH、EC值和主要養分含量的影響

由圖2可知，菇-菜輪作1次處理后，土壤pH值先由7.07持續下降到6.80，辣椒連作后pH值又開始升高，由6.80升高到7.35，可見菇-菜輪作對土壤pH值有短時間的下降效應。

由圖3可知，菇-菜輪作1次處理后，土壤EC值由5280 μs/cm波浪式下降到851 μs/cm，可見菇-菜輪作對土壤EC值有持續的下降效應。

由圖4可知，土壤有機質含量由0.795%持續上升到3.23%，可見菇-菜輪作對土壤有機質含量有促進效應。

由圖5可知，菇-菜輪作1次處理后，土壤全N、全P、全K含量都有所增加，全N、全P含量增加趨勢比較平緩，而全K含量增加幅度有個躍升，由0.91%增加到4.11%，可見菇-菜輪作能對土壤總養分含量有促進的作用，尤其對全K含量的增加效果最大。

由圖6可知，菇-菜輪作1次處理后，土壤速效N、速效P、速效K含量變化趨勢各不相同，速效N含量先升后降，由129.2 mg/kg增加到689.3 mg/kg，然后持續下降到40.6 mg/kg，速效P含量變化比較平緩，速效K含量持續增加，由109.6 mg/kg增加到1690.3 mg/kg。可見菇-菜輪作對土壤速效N、速效P、速效K含量的影響各有不同，但對速效K含量的增加效果最大。

圖2　菇-菜輪作土壤的pH動態變化

圖3　菇-菜輪作土壤的EC動態變化

圖4　菇-菜輪作土壤的有機質含量動態變化

2.3菇-菜輪作對土壤細菌、真菌和放線菌生物量的影響

由圖7可知，土壤中可培養細菌生物量在辣椒生育期內有明顯的變化，從定植后到結果期變化趨勢不同，對照的細菌生物量由42.8×105個/g土壤增加到170×105個/g土壤，而菇-菜輪作處理的細菌生物量由305×105個/g土壤下降到206×105個/g土壤。收獲期之后，2個處理的可培養細菌生物量均呈下降趨勢，可見細菌生物量隨著連作次數的增加總體上是不斷減少的，但通過菇-菜輪作處理后使土壤細菌生物量較對照增加明顯。因此菇-菜輪作處理對土壤可培養細菌生物量的增加有促進作用。

由圖8可知，土壤中可培養真菌生物量在辣椒生育期內有明顯的變化，從定植后到結果期變化趨勢相同，對照的真菌生物量由158×102個/g土壤增加到179×102個/g土壤，菇-菜輪作處理的真菌生物量由820×102個/g土壤增加到1376×102個/g土壤，到收獲期時可培養真菌生物量繼續增加，可見真菌的生物量隨著連作次數的增加而增加。菇-菜輪作處理后，土壤中真菌生物量增加有個躍升，但導致土壤中真菌生物量增加的真菌種類，是來源于輪作釋放到土壤中的有益真菌還是其他微生物種類，仍值得商榷。因此輪作處理對土壤可培養真菌生物量的增加有明顯促進作用。

圖5　菇-菜輪作土壤的全N、全P、全K含量動態變化

圖6　菇-菜輪作土壤的速效N、速效P、

圖7　菇-菜輪作土壤的細菌含量動態變化

由圖9可知，土壤中可培養放線菌生物量在辣椒生育期內有明顯的變化，從定植后到結果期變化趨勢不同，對照的放線菌生物量由41×104個/g土壤下降到36×104個/g土壤，而菇-菜輪作處理的放線菌生物量由92×104個/g土壤增加到124×104個/g土壤，到收獲期時可培養放線菌生物量均繼續下降，可見放線菌生物量隨著連作次數的增加而不斷減少，但通過輪作處理后，土壤中放線菌生物量增加特別明顯，在輪作后期仍比對照土壤的高。因此菇-菜輪作對土壤可培養放線菌的生物量增加也有促進作用。

圖8　菇-菜輪作土壤的真菌含量動態變化

圖9　菇-菜輪作土壤的放線菌含量動態變化

3討論

試驗表明：菇-菜輪作處理與連作對照相比，辣椒死苗率明顯降低，土壤pH值增加、EC值下降，土壤主要養分中有機質含量明顯增加，土壤全N、全P、全K含量都有所增加，但對全K含量的增加效果最大。土壤速效N、速效P、速效K含量變化趨勢各不相同，速效N含量先升后降，速效P含量變化比較平緩，速效K含量持續增加。在土壤可培養微生物含量中，輪作處理對細菌、真菌和放線菌生物量增加都有明顯的促進作用。因此，綜合死苗率、土壤理化性狀、主要營養成分及可培養生物量含量等指標，菇-菜輪作對辣椒連作障礙有明顯的緩解作用。在設施連作栽培中，作物根系分泌有毒物質和殘枝落葉分解過程中產生的自毒物質，降低了栽培作物的根系活性，抑制了根系生長。因此，連作辣椒的死苗和僵苗繼續增加，而菇-菜輪作處理后通過改善土壤根際環境，死苗率反而降低了，這與本次試驗結果相一致。

菇-菜輪作處理后，土壤pH有小幅下降，土壤由弱堿性短時下降到弱酸性，再升高到弱堿性，土壤EC值則大幅下降，可見菇-菜輪作能提高土壤pH、降低土壤EC，減輕了土壤次生鹽漬化和酸化。

輪作能影響土壤有機質和速效養分的含量，起到平衡土壤養分、調節地力的作用。試驗結果表明，菇-菜輪作提高了連作障礙土壤中的有機質、全N、全N、全K含量尤其是全K含量，速效N含量先升后降，速效P含量變化比較平緩，速效K含量持續增加，從而增強了土壤肥力，促進了連作障礙土壤上辣椒的正常生長發育，減少了死苗和僵苗，從而提高了辣椒的產量和效益，同時說明菇-菜輪作對土壤肥力中全K和速效K的影響效果最大。

細菌、放線菌和真菌是土壤微生物的三大類群，構成了土壤微生物的主要生物量，它們的區系組成、數量變化及優勢種的好壞，能反映出土壤微生態質量的高低，從中可以反映出作物能否正常生長發育。有資料表明，土壤中三大類群微生物區系比例是土壤肥力的一個衡量指標[6-9]。本試驗中隨連作茬次的增加，連作對照土壤中細菌和放線菌的生物量總體上不斷下降，而真菌的生物量總體上不斷增加；菇-菜輪作處理后土壤中細菌生物量總體上先增加后減少，放線菌的生物量先小幅下降再大幅增加然后再減少，而真菌的生物量則大幅增加，可見菇-菜輪作處理對土壤中可培養的細菌、真菌和放線菌生物量增加都有明顯促進作用。這3種可培養微生物生物量變化可能與釋放到土壤中雞腿菇菇渣所含微生物的種類及數量有關。

參考文獻：

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[2] 瀧島.防止連作障礙的措施[J].日本土壤肥料學雜志，1983(2)：170-178.

[3] 王治林，喬俊卿，劉郵洲.蘇北地區設施栽培茄果類蔬菜連作障礙成因分析及防治措施[J].江蘇農業科學，2012，40(2)：127-129.

[4] 沈萍，范秀榮，李廣武.微生物學實驗(3版)[M].北京:高等教育出版社，2002.

[5] 東秀珠，蔡妙英.常見細菌系統鑒定手冊[M].北京:科學出版社，2001.

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[7] 鄒莉，袁曉穎，李玲，等.連作對大豆根部土壤微生物的影響研究[J].微生物學雜志，2005，25(2)：27-30.

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[9] 孫繼民，鄒學校，羅尊長，等.辣椒連作研究進展[J].辣椒雜志，2011(2)：1-8.

(責任編輯：曾小軍)

Effects of Mushroom-Vegetable Crop Rotation on Rhizospheric Soil Nutrients and Microbiological Content,and Pepper Mortality in Continuous Cropping Field

TIAN Fu-fa1, ZHANG Li-jie1, ZHOU Ling-ling1, LIU Jin-bing1,2*, JIANG Ruo-yong1,WU Shao-jun1, WANG Xia-wen1, YU Xiang1, MENG Jia-li1

(1. Suqian Institute of Agricultural Sciences， Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Suquan 223800, China;2. Institute of Vegetable, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Nanjing 210095, China)

Abstract：An experiment of crop rotation by setting the mushroom-vegetable (coprinus-capsicum) rotation process and control two treatments was conducted to investigate the rate of the dead pepper, the soil pH, EC value, the main nutrient and variation of soil cultivable microbial content in three years of continuous cropping facilities pepper soil. The results showed that mushroom dish cropping rotation handled more compared to the control, the rate of the dead pepper was significantly lower, soil pH value increased, EC value decreased, not only content of SOM significantly increased and the content of soil total nitrogen and total phosphorus and total potassium increased too, but the content of the total potassium increased the maximum effect. Trends of the content of soil available nitrogen, phosphorus and potassium varied, with available nitrogen first increased then decreased, with change in available phosphorus content relatively flatting, with potassium content continuing to increase. Mushroom dish rotation increased significantly inhibited bacterial biomass, fungal biomass and actinomycetes biomass than control in cultured microbial content of soil. Therefore, mushroom dish rotation significantly improved the soil rhizosphere environment and mitigated the pepper cropping obstacles obviously.

Key words：Mushroom-vegetable crop rotation; Pepper; Rhizospheric soil; Microbe

收稿日期：2015-10-19

基金項目：江蘇省農業科技自主創新基金項目[CX(13)3027]；江蘇省宿遷市2015年農業科技自主創新項目[SQCX2015-03]。

作者簡介：田福發(1977─)，男，山東日照人，副研究員，碩士，主要從事蔬菜栽培及瓜類育種研究。*通訊作者：劉金兵。

中圖分類號：S641.3

文獻標志碼：A

文章編號：1001-8581(2016)06-0046-04