不同栽培制度对连作黄瓜温室土壤长期修复效果的研究

王旭晖 张雪艳，2 吴艳飞 高丽红*

（1中国农业大学农学与生物技术学院，北京 100193；2宁夏大学农学院，宁夏银川 750021）

黄瓜（Cucumis sativusL.）是最早实现越冬栽培的果菜类作物之一，保护地黄瓜，尤其是日光温室黄瓜栽培面积非常大，到20世纪初期，已经达到100.4万hm2（孙玉河 等，2003）。由于黄瓜生产的规模化和专业化，日光温室连作障碍已成为制约黄瓜生产的重要问题。轮作是克服连作障碍的有效技术措施，前人研究表明轮作可以改善土壤理化性质（姚静 等，2003）、微生态环境和提高酶活性（于立芝 等，2002；李海燕 等，2006；张雪艳 等，2007），进而提高作物产量。很多栽培试验都是以盆栽形式进行的，试验周期增长对于分析试验处理的稳定性以及检测指标的敏感度有着重要意义，而对于试验周期过长时是否还能更好的说明问题，目前罕有研究。

本试验选择连作 8 a的土壤，以黄瓜为主栽作物，在温室夏季休闲期种植普通白菜（小白菜）（Brassica rapaL.）、茼蒿（Chrysanthemumsp.）、青蒜（Allium fistulosumL.）等叶菜类蔬菜，同时设计了番茄（Lycopersicum esculentumMill.）轮作与青蒜间作等栽培模式，试验连续进行7 a。在前期研究的基础上（吴艳飞 等，2006，2008；张雪艳 等，2009），着重分析试验进行到第 5～7年期间，不同栽培制度对土壤盐分含量、pH值、养分含量、尖孢镰刀菌数量和秋冬茬黄瓜产量的影响。通过对多年数据的分析，评价采用盆栽方式研究长期定位进行土壤修复的可行性及不同栽培制度对退化土壤修复的持续效果，为合理栽培制度的制定及试验设计提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2004年6月～2010年12月在中国农业大学科学园日光温室内进行，供试土壤为连作8 a的土壤，采用盆栽方式。盆直径25 cm，深28 cm，为防止试验过程中塑料盆受外界环境的影响，将塑料盆埋于地下，盆口稍高于地面。试验设4个处理（表1），栽培茬口分为早春茬、夏茬和秋冬茬，以连续两茬种植黄瓜、夏茬休闲处理为对照。每处理3次重复，随机区组排列，每小区种植15盆，同一处理共45盆。

供试黄瓜品种为津育5号，青蒜品种为成都二水早，番茄品种为中杂9号，茼蒿品种为台湾虎耳大叶茼蒿，普通白菜为耐热型品种京冠1号。试验进行1 a后，引入夏季填闲茼蒿处理。

夏季休闲期间所有处理均不施肥，仅根据栽培作物对水分的需求进行统一水分管理。秋冬茬和早春茬定植前每盆施入膨化鸡粪肥500 g，为保证试验期间各处理养分投入量相同，将盆中土彻底混匀，在黄瓜生长期间各处理补充相同量的山崎黄瓜营养液（郭世荣，2003）（表 2）。

表1 试验设计

表2 养分投入

1.2 样品采集与处理

每一茬口结束时取每盆0～20 cm的表层土壤，以小区为单位将土样混匀后过1 mm筛。一部分于4 ℃冰箱保存，用于尖孢镰刀菌的检测；另一部分自然风干，用于各项化学指标的测定。

1.3 项目测定

土壤化学指标测定：全氮含量采用半微量开氏法测定；速效氮含量采用流动分析仪法测定；速效磷含量采用 0.5 mol·L-1NaHCO3浸提—钼锑抗比色法测定；速效钾含量采用 1 mol·L-1NH4AC浸提—火焰光度法测定；EC值采用1V∶5V土壤悬液点到法测定；pH值采用电位计法测定（鲍士旦，2000）。

采用PEA培养基培养尖孢镰刀菌，稀释平板法计数（韩宝坤和杜艳华，2001）。

记录不同处理秋冬茬黄瓜小区产量，换算成667 m2产量。

所有数据均为3次重复9个平行样本的平均值，原始数据经Excel软件整理后采用SPSS软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同栽培制度下土壤EC值和pH值的动态变化

试验处理前土壤EC值为0.73 mS·cm-1，为次生盐渍化土壤。试验处理后土壤中盐分含量开始降低，前2 a降低幅度较大，后3 a降低幅度较小，夏季填闲叶菜作物可显著降低土壤EC值，试验第5年EC值最低，为0.176 mS·cm-1，低于土壤盐分警戒线（项玉英 等，2006）。试验第6～7年土壤EC值缓慢增高，两年平均值为0.37 mS·cm-1；试验第6年早春茬和夏茬，番茄—普通白菜—黄瓜轮作处理（D3）的 EC值显著低于对照和其他处理；试验第7年各处理间差异不显著（图1）。

图1 不同栽培制度下土壤EC值的动态变化

试验处理前土壤pH值为6.88，试验处理前4 a，各处理与对照相比土壤酸化速度更缓慢，pH均值为6.72。从第5年开始，土壤pH值开始增高，各处理土壤pH值基本上均高于对照，且番茄—普通白菜—黄瓜轮作处理（D3）连续3 a与对照差异显著，pH均值为7.11（图2）。7 a试验过程中，土壤pH值变化均在黄瓜适宜生长范围内（5.5～7.6）（刘士琦，2006）。

图2 不同栽培制度下土壤pH值的动态变化

2.2 不同栽培制度下土壤养分含量的动态变化

图3 不同栽培制度下土壤养分含量的动态变化

由图3可见，在试验进行的前4 a，各养分指标基本上呈下降趋势，而后3 a缓慢上升。在试验整个过程中，全氮和速效钾含量在一年3个茬口的栽培周期内呈“V”型趋势，夏茬结束后为一年3个茬口的最低值，说明夏季填闲叶菜作物有降低土壤速效养分的作用。从第5年开始，全氮含量周年变化幅度增大，夏季填闲茼蒿（D2）变幅最明显为430 mg·kg，并且D2处理全氮含量低于其他处理，差异达到极显著水平；速效氮含量在后3 a动态变化规律性差，且各处理间差异不显著；速效钾含量在后3 a番茄—普通白菜—黄瓜轮作处理基本上始终低于其他处理，但各处理间差异不显著。速效磷含量从第 6年开始缓慢增加，可能是植物根系分泌及残体积累造成有机酸增多，难溶磷溶解，土壤速效磷含量增多。

2.3 不同栽培制度下土壤尖孢镰刀菌数量的动态变化

尖孢镰刀菌为黄瓜枯萎病主要致病菌，黄瓜连作多年后枯萎病病情加重（刘新月 等，2008）。由图4可见，试验第1～2年，尖孢镰刀菌数量变化幅度非常大，之后缓慢降低，从第5年开始上升。试验前4 a，夏季填闲叶菜作物以及秋冬茬间作青蒜与对照相比，根际土壤中尖孢镰刀菌数量显著降低，并且其效果在处理后的一茬中得到延续。在整个试验过程中，4种栽培制度与对照相比，均能显著降低根际土壤中尖孢镰刀菌的数量；在第5～6年整体数量上升的过程中，与对照相比，其他处理上升幅度较缓。

图4 不同栽培制度下尖孢镰刀菌数量的动态变化

2.4 不同栽培制度下秋冬茬黄瓜产量的动态变化

由图5可见，试验第3～4年，夏季填闲青蒜、轮作处理黄瓜产量增加，其他处理产量降低，其中填闲茼蒿处理降低幅度最大；但经过前两年试验处理后，所有处理黄瓜产量均高于对照。试验第4～7年，对照黄瓜产量基本上保持稳定，而其他处理由于引入其他作物和黄瓜争抢养分，黄瓜产量开始下降（2004年秋茬黄瓜结瓜期只有一个半月，后期一直处于低温弱光状态，产量与后期稳定试验可比性差，未作图比较）。

3 结论与讨论

图5 不同栽培制度下秋冬茬黄瓜产量的动态变化

本试验第1～4年，不同栽培制度对日光温室黄瓜连作土壤有明显的修复作用，从第5年开始，修复效果减弱。这与采用盆栽，修复的土壤体积有限，而且在盆栽试验过程中养分的投入（基肥和追肥）与农民实际生产中的投入量有差别，远低于农民的养分投入量。这可以从土壤速效养分的动态变化趋势中看出，因此田间试验效果如何？是否随时间延长效果减弱还需要进一步的试验验证。从现有生产经验看，合理轮作有利于保持土壤的健康，本试验结果与此不完全一致，其原因有待于进一步研究。根据前人研究，土壤出现的问题主要归为 3点：致病菌积累、营养失衡和根系分泌物的自毒作用（葛晓光，2000；张雪艳 等，2008）。吴凤芝等（2002）研究表明，黄瓜连作后其根系分泌物有利于黄瓜专化型尖孢镰刀菌菌丝生长，随连作时间增加其效果更加明显；此外，黄瓜根系分泌物与植株残体的累积造成线虫增加，长期连作后造成黄瓜死亡（吕卫光 等，2002）。盆栽试验由于容器空间有限，根系分泌物和植物残体累积迅速，使得黄瓜自毒作用成为土壤环境恶化的主要问题，且引入其他作物后，与黄瓜争抢养分，使得黄瓜长势更弱。试验开始前的供试土壤为非容器栽培土壤，虽然连作了8 a，但是由于非容器栽培与盆栽相比土壤流动性好，根系分泌物与植株残体的积累相对缓慢，其主要问题是由于农民施肥不当造成的土壤次生盐渍化等，所以试验初期采用不同栽培制度对于土壤的修复较试验后期更为显著，秋冬茬黄瓜产量上升。

综合来看，在盆栽条件下，不同栽培模式对连作8 a黄瓜温室土壤的修复效果在前4 a效果显著，显著增加了秋冬茬黄瓜产量；而第5～7年，土壤尖孢镰刀菌数量增加、秋冬茬黄瓜产量下降。

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