伴生植物對大棚黃瓜生長及產量的影響

高榮廣，付 鑫

(山東農業大學園藝科學與工程學院，山東泰安 271018)

黃瓜(CucumissativusL.)是大棚內主栽蔬菜之一，由于多年連作重茬，導致其土傳病害逐年加重。與露地栽培環境相比，大棚內環境相對封閉，土地利用率高，但種植作物單一，從而導致大棚內土壤中的養分失衡，微生物的種類和數量發生變化，最終導致土壤結構發生變化，嚴重影響黃瓜的生長及產量[1-4]。因此如何緩解連作障礙是目前大棚黃瓜生產中亟待解決的關鍵問題。

目前，國內外學者關于蔬菜的不同栽培模式研究較多。除蔬菜作物單生栽培外，還可與其他作物進行間作、套作和伴生栽培。與單生栽培相比，間作、套作和伴生栽培能夠平衡土壤養分，促進植物對養分的吸收，改善土壤微生物環境[5]，產量大幅提高，保證了主栽蔬菜的連續生產[6-10]。與間作、套作相比，伴生栽培是以不影響主栽作物為準則，不以采收產品為目的栽培模式，能夠改善土壤結構，有利于主栽作物產量的增加[11]。

不同種間植物伴生是否會形成有利的互作主要取決于二者之間的競爭和促進效應的綜合結果[12-13]。研究表明，科學合理伴生栽培可以提高作物對土壤中礦質養分的吸收[14]和降低土傳病害，有益于主栽作物的生長發育[7，15-16]。分蘗洋蔥-番茄伴生栽培能夠促進番茄生長但抑制分蘗洋蔥生長，根系活力顯著升高[17]。禾本科作物伴生番茄可以提高根區土壤酶活性，改善微生物結構，降低根結線蟲的發生[18]。大麥和芥菜伴生栽培辣椒均可改善根際土壤環境，提高土壤微生物數量[19]。高春琦等[20]研究發現，小麥伴生，黃瓜的長勢明顯增強，單株產量增加6.41%[21]。夏秀波等[22]研究表明，大蔥伴生可顯著增強番茄植株的光合能力，生長量明顯增加 。大蔥、大蒜伴生黃瓜能夠提高土壤養分，增強土壤酶活性，黃瓜植株的莖粗、節數、葉面積等顯著增加，生長勢增強[23]。筆者以綠豆、苜蓿、蘿卜、芥菜、茴香、茼蒿、蒜苗作為伴生植物，播種于黃瓜行間，研究不同伴生植物對黃瓜根系環境、生長及產量的影響，并在此基礎上篩選出適宜的設施黃瓜伴生植物，為改善設施土壤環境、減輕連作障礙、實現設施黃瓜優質高效生產提供技術指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料試驗于2020年在山東農業大學園藝實驗站大拱棚內進行，該棚內連續黃瓜種植8年。供試材料為‘津綠30號’黃瓜，伴生植物分別為T1綠豆、T2苜蓿、T3蘿卜、T4芥菜、T5茴香、T6茼蒿、T7蒜苗，以黃瓜單作栽培為對照(CK)。供試土壤堿解氮144.1 mg/kg，速效磷 210.0 mg/kg，速效鉀 274.8 mg/kg，有機質25.2 g/kg，pH 7.1，EC 0.37 mS/cm。

1.2 試驗方法2020年8月23日采用大小行定植，大行距70 cm、小行距50 cm、株距30 cm。定植后7 d，在壟間條播伴生植物，常規管理。11月5日拉秧。分別于10月15日(結果盛期)和拉秧后取樣測定。

1.3 測定項目與方法

1.3.1生長量與產量。拉秧前(11月1日)用直尺測定植株生長量，按照龔建華等[24]的方法計算葉面積。9月20日開始采收，稱重法測定單果重，11月5日拉秧，按小區計產，統計產量。

1.3.2土壤電導率和pH。用取土器取0～20 cm土層中的土，自然風干后粉碎過篩，按土∶水=1∶5測定土壤電導率和pH[25]。

1.3.3土壤微生物的分離和培養。結果盛期和拉秧后，取0～20 cm土層黃瓜和伴生植物之間的根區土，一部分自然風干用于土壤養分的測定，其余部分-20 ℃貯藏，用于測定土壤微生物數量。

采用平板稀釋法進行微生物的分離和培養[26]。首先將土壤溶液進行梯度稀釋，細菌用牛肉膏蛋白胨培養基，放線菌用改良高氏1號培養基，真菌用馬丁氏培養基，分別篩選出不同微生物的合適濃度，之后按照菌落形成單位進行統計，重復3次，取平均值。

1.3.4土壤養分。土樣自然風干后過20目篩，用重鉻酸鉀容量法測定土壤有機質含量，堿解擴散法測定堿解氮含量，碳酸氫鈉浸提-鑰銻抗比色法測定有效磷含量，火焰分光光度法測定速效鉀含量[27]。

1.3.5根系活力與吸收面積。在結果盛期取黃瓜完整根系，用氯化三苯基四氮唑(TTC)法測定根系活力[28]，甲烯藍法測定根系吸收面積和活躍吸收面積[29]。

1.4 數據處理利用Microsoft excel軟件進行數據的整理與作圖，用DPS軟件進行單因素方差分析，Duncan檢驗法對顯著性差異(P<0.05)進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 伴生植物對大棚黃瓜根區土壤養分的影響從表1可以看出，與CK相比，T1和T4處理的根區土壤有機質含量與CK差異不顯著，其他植物伴生黃瓜的土壤有機質含量均有不同程度的降低。堿解氮含量以T1處理最高，T3、T4和T7處理其次，T2、T5、T6略低，但均顯著高于CK。各處理相比，T7處理的速效磷含量最高，且顯著高于CK，T5其次，但與CK差異不顯著，T1～T4和T6處理的速效磷含量顯著低于CK。T3、T4、T5、T6和T7處理的土壤速效鉀含量依次降低，但均顯著高于CK，T1和T2處理顯著低于CK。可見，苜蓿、蒜苗、蘿卜和芥菜作為大棚黃瓜的伴生植物可顯著提高土壤速效氮、速效磷、速效鉀含量，為黃瓜的生長和產量提供了營養基礎。

表1 伴生植物對大棚黃瓜根區土壤養分含量的影響Table 1 Effects of accompanying plants on soil nutrient content of cucumber root zone in greenhouse

2.2 伴生植物對大棚黃瓜根區土壤微生物的影響土壤微生物是反映土壤質量的重要指標，多數情況下，土壤微生物數量和多樣性與植物抗土傳病害的能力呈正相關[30]。黃瓜結果盛期測定，T7處理的細菌數量最高，T4其次，且顯著高于CK，T1、T3、T6處理的細菌數量較低，顯著低于CK，T2處理與CK差異不顯著(圖1)。真菌數量以T6和T1處理較高，顯著高于CK；T4處理最低，且顯著低于CK，其他各處理與CK差異不顯著。T3和T4處理的放線菌數量較多，且顯著高于CK，T1、T2和T6較低，顯著低于CK，T5、T7處理與CK差異不顯著。說明蘿卜和芥菜作為伴生植物能夠優化黃瓜根區土壤微生物群落，土壤質量有所改善。

注：不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)。 Note：Different lowercase letters indicated significant difference between different treatments(P<0.05).圖1 伴生植物對大棚黃瓜根區土壤微生物數量的影響Fig.1 Effect of accompanying plants on the number of soil microorganisms in the root zone of cucumber in greenhouse

2.3 伴生植物對大棚黃瓜根系活力與吸收面積的影響由圖2可知，T1、T3、T4、T7處理的根系活力分別比CK高51.3%、128.7%、110.9%和77.4%，T2、T5和T6處理與CK差異不顯著，說明綠豆、蘿卜、芥菜、蒜苗作為伴生植物能夠顯著提高設施黃瓜的根系活力。根系總吸收面積以T3最高，比CK高11.02%，T7最低，比CK低9.95%，其他處理與CK差異不顯著；各處理的活躍吸收面積與CK相比差異不顯著。

注：不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)。 Note：Different lowercase letters indicated significant difference between different treatments(P<0.05).圖2 伴生植物對大棚黃瓜根系活力和吸收面積的影響Fig.2 Effect of accompanying plants on root activity and absorption area of cucumber in greenhouse

2.4 伴生植物對大棚黃瓜生長與產量的影響在黃瓜結果盛期測定，各處理黃瓜的株高差異不大，但葉面積T7最大，T2和T4較小，且顯著低于CK，其他處理與CK差異不顯著(圖3)。由表2可知，T4處理的黃瓜單株結瓜數最多，T3其次，T1最低。單果質量以T4、T6和T7較高，且顯著高于CK；T1、T2較低，且顯著低于CK，其他處理與CK差異不顯著。T4、T6和T3處理產量分別較CK增產17.5%、7.1%和4.5%，T5處理與CK差異不顯著，其他處理產量均顯著低于CK，其中以T1處理的產量最低。表明芥菜、蘿卜和茼蒿作為伴生植物能顯著提高大棚黃瓜的產量。

注：不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)。 Note：Different lowercase letters indicated significant difference between different treatments(P<0.05).圖3 伴生植物對大棚黃瓜生長的影響Fig.3 Effect of accompanying plants on cucumber growth in greenhouse

表2 伴生植物對大棚黃瓜產量的影響Table 2 Effect of accompanying plants on cucumber yield in greenhouse

3 結論與討論

大棚蔬菜連年種植，對土壤中的養分吸收單一，從而導致元素失衡，有機質含量貧瘠[31]。研究發現，當黃瓜與大蔥進行輪作時，土壤中的有機質和有效磷含量均明顯增加[32]。伴生蒜、小麥和箭舌豌豆處理能夠顯著提高土壤堿解氮和有效磷含量，改善黃瓜土壤耕層環境[33]。該試驗土壤養分分析表明，與黃瓜單作相比，伴生栽培后土壤有機質含量無顯著變化，而苜蓿、蒜苗、蘿卜和芥菜伴生栽培黃瓜可分別顯著提高土壤速效氮、速效磷、速效鉀含量，改善土壤養分平衡，保持較好的土壤肥力。

土壤微生物與土壤質量息息相關[34]，不同微生物可反映不同的土壤狀況。土壤中的真菌主要為侵染植物的病原菌，而細菌、放線菌數量越多越能抑制有害微生物的產生，大麥、小麥伴生番茄能夠顯著提高細菌和放線菌數量，顯著降低真菌數量[18]。采用不同的分蘗洋蔥與黃瓜套作，可不同程度地改善土壤中微生物的變化，洋蔥的化感潛力越強，改善效果越好[35]。該試驗結果表明，芥菜、蒜苗伴生黃瓜能顯著提高細菌數量，蘿卜、芥菜能顯著提高放線菌數量，降低真菌數量。這說明植物伴生可改善根區土壤的微生物數量，但不同作物的效應機制不同，其中蒜苗、蘿卜和芥菜伴生黃瓜對土壤微生物的改善效果最好。

根系的生長情況和活力水平直接影響地上部的生長和營養狀況及產量水平[36]，根系活力越強，吸收的水分和養分越多，相對應的產量也會越高。研究表明，大蔥伴生甜瓜能顯著提高根系活力和總根表面，促進養分和水分的吸收，增加產量[36]。小麥伴生黃瓜可以增加黃瓜的單株產量，總產量明顯高于黃瓜單生栽培[21，37]。該試驗結果表明，蘿卜、芥菜、蒜苗和綠豆伴生下的根系活力明顯高于單作，且蘿卜伴生下的根系總吸收面積顯著大于黃瓜單作。此外，蒜苗伴生栽培黃瓜的長勢明顯優于黃瓜單作，但產量顯著低于黃瓜單作，蘿卜、芥菜和茼蒿伴生下的黃瓜單株結果數增加，總產量顯著高于黃瓜單作。

蘿卜、芥菜能夠平衡土壤養分，改善土壤生態環境，提高根系活力，增加大棚黃瓜產量，可初步確定為大棚黃瓜的伴生植物。