時(shí)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(duì)黃瓜根際土壤EC值、pH值、有效養(yǎng)分含量、可培養(yǎng)微生物數(shù)量以及土壤酶活性的影響。結(jié)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(wú)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(guò)氧化氫酶活性始終高于連作黃瓜；細(xì)菌和放線菌數(shù)較多，而真菌數(shù)較少。大蔥輪作可修復(fù)改良黃瓜根際微生態(tài)環(huán)境，是防控設(shè)施黃瓜連作障礙的一種有效種植模式。

關(guān)鍵詞：黃瓜；輪作；大蔥；土壤；連作障礙

中圖分類號(hào)：S642.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2013.08.008

研究表明，蔬菜連作會(huì)導(dǎo)致生長(zhǎng)受阻，抗病能力減弱，產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)下降[1-2]。連作土壤與輪作土壤相比，理化性質(zhì)變劣[3]，酶活性降低[4]，微生物數(shù)目及種群多樣性減少[5]。黃瓜是設(shè)施主栽蔬菜，連作障礙已成為制約其高產(chǎn)高效和可持續(xù)發(fā)展的重要因素。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，大蔥輪作可顯著減輕黃瓜連作土壤障礙，促進(jìn)生長(zhǎng)，提高產(chǎn)量[6]，對(duì)此，前人從根區(qū)土壤的理化和生物學(xué)特性方面進(jìn)行了探討[6-8]。根際是植物與土壤進(jìn)行物質(zhì)和能量交換最劇烈的區(qū)域，根際土壤的理化和生物學(xué)特性與非根際土壤明顯不同[9]。本試驗(yàn)以黃瓜連作土壤為對(duì)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(duì)后茬黃瓜根際土壤理化和生物學(xué)性狀的影響，以期探討大蔥輪作減輕黃瓜連作障礙的機(jī)理，為制定合理栽培制度提供理論依據(jù)。

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(qū)房村鎮(zhèn)北滕村，為連續(xù)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(hào)，大蔥（Allium fistulosum L.）品種‘元藏大蔥。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)于2011年8月—2012年6月在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝試驗(yàn)站日光溫室內(nèi)進(jìn)行，設(shè)2個(gè)處理：大蔥-黃瓜輪作（T），黃瓜-黃瓜連作（CK）。每處理30盆，隨機(jī)排放?；ㄅ柚睆?0 cm，高25 cm，內(nèi)裝連作土壤10 kg。裝盆前向土壤中均勻混入復(fù)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(shí)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(guī)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(jī)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(guò)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(fēng)干后過(guò)1 mm篩，用于土壤酶和理化指標(biāo)分析。

1.2.2 測(cè)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(jì)測(cè)定，EC值按土水比1∶5（W/V）浸提，用雷磁DDB-303A便攜式電導(dǎo)率儀測(cè)定；堿解氮采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定，有效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定，速效鉀采用醋酸銨浸提-火焰光度法測(cè)定[11]。

（2）土壤微生物數(shù)量。細(xì)菌采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基培養(yǎng)；放線菌采用改良高氏1號(hào)培養(yǎng)基培養(yǎng)（每1 000 mL培養(yǎng)基中加入3%重鉻酸鉀3.3 mL）；真菌采用馬丁氏培養(yǎng)基培養(yǎng)（每1 000 mL培養(yǎng)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(shù)量均采用系列稀釋法計(jì)數(shù)[12]。

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

1.2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析 采用DPS軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析及最小顯著差異性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種植模式對(duì)黃瓜根際土壤EC值和pH值的影響

伴隨生育期推進(jìn)，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(kāi)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(duì)黃瓜根際土壤養(yǎng)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(shì)，有效磷和速效鉀含量則持續(xù)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(dá)顯著差異水平，說(shuō)明前茬大蔥吸收的養(yǎng)分較少。隨著植株生長(zhǎng)，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(wú)顯著差異，速效鉀含量卻始終較高。

2.3 不同種植模式對(duì)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(guān)，其酶促產(chǎn)物氨是植物氮源之一；磷酸酶可加速有機(jī)磷的脫磷速度，對(duì)土壤磷素的有效性具有重要作用，其活性是評(píng)價(jià)土壤磷素生物轉(zhuǎn)化方向與強(qiáng)度的指標(biāo)；過(guò)氧化氫酶促過(guò)氧化氫的分解，有利于防止它對(duì)生物體的毒害作用，其活性則可以反應(yīng)土壤中氧化過(guò)程的強(qiáng)度[13]。根際土壤中3種酶活性均隨黃瓜生長(zhǎng)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(guò)氧化氫酶活性分別是輪作土壤的1.24，1.11，1.27倍，說(shuō)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(duì)黃瓜根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的影響

從圖4可以看出，隨著黃瓜的生長(zhǎng)，根際土中細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)目均不斷增加，其中，細(xì)菌在土壤微生物群落中占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。根際土壤中細(xì)菌、放線菌和真菌數(shù)初期差異不大，后期輪作黃瓜根際土壤中細(xì)菌、放線菌數(shù)目顯著高于連作黃瓜，真菌數(shù)則顯著低于連作黃瓜。輪作黃瓜根際土壤中真菌數(shù)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(shè)施連作障礙的一個(gè)重要原因是土壤酸化、次生鹽漬化和養(yǎng)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(fā)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(zhǎng)勢(shì)較強(qiáng)，吸收土壤中養(yǎng)分較多有關(guān)。王柳[16]發(fā)現(xiàn)，在不施肥或只施底肥情況下，黃瓜根區(qū)土壤pH值總體呈上升趨勢(shì)。本試驗(yàn)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(shì)，可能與只施用了底肥有關(guān)。

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(shuō)明前茬大蔥吸收養(yǎng)分?jǐn)?shù)量少于黃瓜。伴隨生育進(jìn)程，黃瓜根際土壤中養(yǎng)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?yàn)檩喿鼽S瓜生長(zhǎng)旺盛，對(duì)磷的吸收較多，同時(shí)磷在土壤中移動(dòng)性較差[17]有關(guān)。土壤速效氮含量先升高后降低，可能由于根系生理活動(dòng)使速效氮在根際發(fā)生了富集。欽繩武等[18] 對(duì)氮素在根際遷移規(guī)律的研究中發(fā)現(xiàn)，氮素在旱作根際土壤中會(huì)出現(xiàn)富集現(xiàn)象。

土壤酶直接參與土壤中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化及養(yǎng)分的釋放和固定過(guò)程， 與土壤肥力狀況密切相關(guān)[19]。本試驗(yàn)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(jié)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(jié)構(gòu)的多樣與穩(wěn)定不僅可提高土壤微生態(tài)的穩(wěn)定性，也可提高土壤的緩沖能力[20]。本研究結(jié)果表明，輪作黃瓜根際土壤中可培養(yǎng)細(xì)菌及放線菌數(shù)目均高于連作黃瓜，可培養(yǎng)真菌數(shù)目則低于連作黃瓜，與楊鳳娟[8]、吳鳳芝[21]研究結(jié)果一致，表明輪作可以改變土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，改善土壤的微生態(tài)環(huán)境。

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

參考文獻(xiàn)：

[1] 吳鳳芝，劉德，欒非時(shí). 大棚土壤連作年限對(duì)黃瓜產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J]. 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1999， 30 （3）： 245-248.

[2] 吳鳳芝，劉德，王東凱，等. 大棚番茄不同連作年限對(duì)根系活力及其品質(zhì)的影響[J]. 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1997，28 （1）： 33-38.

[3] 郭紅偉，郭世榮，黃保健. 大棚辣椒不同連作年限土壤理化性質(zhì)研究[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011， 39 （5）： 452 -455.

[4] 吳鳳芝，孟立君，王學(xué)征. 設(shè)施蔬菜輪作和連作土壤酶活性的研究[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)， 2006， 12 （4）： 554-558.

[5] Yao H Y， Jiao X D， Wu F Z. Effects of continuous cucumber cropping and alternative rotations under protected cultivation on soil microbial community diversity[J]. Plant Soil， 2006， 284：195-203.

[6] 吳煥濤，魏珉，楊鳳娟，等.輪作和休茬對(duì)日光溫室黃瓜連作土壤的改良效果[J]. 山東農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2008（5）： 59-63.

[7] 李元，司力珊，張雪艷，等. 填閑作物對(duì)日光溫室土壤環(huán)境作用效果比較研究[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2008， 24 （1）： 224-229.

[8] 楊鳳娟，吳煥濤，魏珉，等. 輪作與休茬對(duì)日光溫室黃瓜連作土壤微生物和酶活性的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)， 2009， 20 （12） ：2983-2988.

[9] Wang Z W， Shan X Q， Zhang S Z. Comparison of speciation and bioavailability of rare earth elements between wet rhizosphere soil and air-dried bulk soil[J]. Analytica Chimica Acta， 2001，1（441）：147-156.

[10] 雷娟利， 壽偉松， 董文其，等. 抗感枯萎病西瓜根際微生物比較研究[J].微生物學(xué)通報(bào)， 2008， 35（7）： 1034-1038.

[11] 鮑士旦. 土壤農(nóng)化分析[M]. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社， 2000 .

[12] 杜秉海. 微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)[M]. 北京： 北京農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社， 1994.

[13] 關(guān)松蔭. 土壤酶及其研究法[M]. 北京： 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社， 1986.

[14] 呂衛(wèi)光，余廷園，諸海濤，等. 黃瓜連作對(duì)土壤理化性狀及生物活性的影響研究[J]. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)， 2006， 14 （2）： 119-121.

[15] 吳艷飛，張雪艷，李元，等. 輪作對(duì)黃瓜連作土壤環(huán)境和產(chǎn)量的影響[J]. 園藝學(xué)報(bào)， 2008，35（3）：357-362.

[16] 王柳. 京郊日光溫室土壤環(huán)境特征與黃瓜優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)相關(guān)性的研究[D]. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)， 2003.

[17] Mays D A. Forage Fertilization[M]. Madison： American Society of Agronomy， Crop Science Society of America， Soil Science Society of America， 1974.

[18] 欽繩武， 劉芷宇. 土壤-根系微區(qū)養(yǎng)分狀況的研究Ⅵ.不同形態(tài)肥料氮素在根際的遷移規(guī)律[J]. 土壤學(xué)報(bào)， 1989， 26（2）： 117-123.

[19] Diamantidis G， Effosse A， Potier P. Purification and characterization of the first bacterial laccasein the rhizospheric bacterium Azospirillum lipoferum[J]. Soil Biology and Biochemistry， 2000，32：919-927

[20] 焦曉丹， 吳鳳芝. 土壤微生物多樣性研究方法的進(jìn)展[J]. 土壤通報(bào)， 2004，35（6）： 789-792.

[21] 吳鳳芝，王學(xué)征. 設(shè)施黃瓜連作和輪作中土壤微生物群落多樣性的變化及其與產(chǎn)量品質(zhì)的關(guān)系[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2007， 40 （10）： 2274-2280.