两种栽培模式下日光温室黄瓜根际土壤性状比较研究

时伟　徐宁　魏珉　王秀峰　孔涛

摘 要： 在日光温室条件下，研究了大葱-黄瓜轮作与黄瓜-黄瓜连作两种栽培模式对黄瓜根际土壤EC值、pH值、有效养分含量、可培养微生物数量以及土壤酶活性的影响。结果表明，与连作黄瓜相比，轮作黄瓜根际土壤pH值升高幅度及EC降低幅度较大，有效磷含量生育初期较高，后期较低，速效氮含量始终无显著差异，速效钾含量始终较高；轮作黄瓜根际土壤脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶活性始终高于连作黄瓜；细菌和放线菌数较多，而真菌数较少。大葱轮作可修复改良黄瓜根际微生态环境，是防控设施黄瓜连作障碍的一种有效种植模式。

关键词：黄瓜；轮作；大葱；土壤；连作障碍

中图分类号：S642.2 文献标识码：A DOI编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2013.08.008

研究表明，蔬菜连作会导致生长受阻，抗病能力减弱，产品产量和品质下降[1-2]。连作土壤与轮作土壤相比，理化性质变劣[3]，酶活性降低[4]，微生物数目及种群多样性减少[5]。黄瓜是设施主栽蔬菜，连作障碍已成为制约其高产高效和可持续发展的重要因素。试验发现，大葱轮作可显著减轻黄瓜连作土壤障碍，促进生长，提高产量[6]，对此，前人从根区土壤的理化和生物学特性方面进行了探讨[6-8]。根际是植物与土壤进行物质和能量交换最剧烈的区域，根际土壤的理化和生物学特性与非根际土壤明显不同[9]。本试验以黄瓜连作土壤为对象，比较研究了大葱-黄瓜轮作和黄瓜-黄瓜连作两种栽培模式对后茬黄瓜根际土壤理化和生物学性状的影响，以期探讨大葱轮作减轻黄瓜连作障碍的机理，为制定合理栽培制度提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 材 料

供试土壤取自山东省泰安市岱岳区房村镇北滕村，为连续种植15年黄瓜的日光温室耕层土壤。土壤类型为棕壤，属砂壤土，土壤理化性状为pH 值6.19，EC值 825 μS·cm-1，碱解氮238.0 mg·kg-1，有效磷151.2 mg·kg-1，速效钾131.2mg·kg-1。

供试黄瓜（Cucumis sativus L.）品种‘新津11号，大葱（Allium fistulosum L.）品种‘元藏大葱。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计 试验于2011年8月—2012年6月在山东农业大学园艺试验站日光温室内进行，设2个处理：大葱-黄瓜轮作（T），黄瓜-黄瓜连作（CK）。每处理30盆，随机排放。花盆直径30 cm，高25 cm，内装连作土壤10 kg。装盆前向土壤中均匀混入复合肥（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15）10 g，生育期不再追肥。黄瓜、大葱分期播种育苗，2011年8月29日同时定植，黄瓜每盆1株，大葱每盆5株，12月20日拉秧。

后茬于2012年4月25日全部定植黄瓜，常规方法管理，6月20日拉秧。

分别于5月15日、5月25日、6月5日取样。每处理随机取5盆，利用雷娟利等[10]方法获得根际土样，混合均匀，研磨过2 mm筛，一部分于4 ℃冰箱保存，用于土壤微生物分析；另一部分风干后过1 mm筛，用于土壤酶和理化指标分析。

1.2.2 测定方法

（1）土壤理化性状。pH值按土水比1∶5（W/V）浸提，用雷磁PHBJ-260便携式pH计测定，EC值按土水比1∶5（W/V）浸提，用雷磁DDB-303A便携式电导率仪测定；碱解氮采用碱解扩散法测定，有效磷采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定，速效钾采用醋酸铵浸提-火焰光度法测定[11]。

（2）土壤微生物数量。细菌采用牛肉膏蛋白胨培养基培养；放线菌采用改良高氏1号培养基培养（每1 000 mL培养基中加入3%重铬酸钾3.3 mL）；真菌采用马丁氏培养基培养（每1 000 mL培养基中加入1%孟加拉红水溶液3.3 mL，1%链霉素3 mL）。微生物数量均采用系列稀释法计数[12]。

（3） 土壤酶活性。土壤脲酶采用苯酚-次氯酸钠比色法测定；磷酸酶采用磷酸苯二钠比色法测定；过氧化氢酶采用高锰酸钾滴定法测定[13]。

1.2.3 数据统计与分析 采用DPS软件对数据进行方差分析及最小显著差异性检验。

2 结果与分析

2.1 不同种植模式对黄瓜根际土壤EC值和pH值的影响

伴随生育期推进，黄瓜根际土壤EC值不断降低，生育初期轮作黄瓜的根际土壤EC值大于连作黄瓜，但定植40 d后，EC值开始低于连作黄瓜（图1）。连作和轮作黄瓜根际土壤pH值缓慢升高，轮作黄瓜上升幅度大于连作黄瓜，6月5日轮作黄瓜的根际土壤pH值高于连作黄瓜土壤。

2.2 不同种植模式对黄瓜根际土壤养分含量的影响

由图2可以看出，根际土中速效氮含量呈先升高后降低趋势，有效磷和速效钾含量则持续降低。生育初期，轮作黄瓜根际土壤中的速效氮、有效磷、速效钾含量高于连作土壤，尽管有效磷含量未达显著差异水平，说明前茬大葱吸收的养分较少。随着植株生长，轮作黄瓜根际土壤中有效磷含量迅速降低，以致低于连作土壤，速效氮与连作土壤无显著差异，速效钾含量却始终较高。

2.3 不同种植模式对黄瓜根际土壤酶活性的影响

脲酶是土壤中主要的水解酶之一，与土壤中尿素的水解密切相关，其酶促产物氨是植物氮源之一；磷酸酶可加速有机磷的脱磷速度，对土壤磷素的有效性具有重要作用，其活性是評价土壤磷素生物转化方向与强度的指标；过氧化氢酶促过氧化氢的分解，有利于防止它对生物体的毒害作用，其活性则可以反应土壤中氧化过程的强度[13]。根际土壤中3种酶活性均随黄瓜生长不断升高，但轮作黄瓜根际土壤酶活性始终高于连作土壤（图3），6月5日轮作土壤中脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶活性分别是轮作土壤的1.24，1.11，1.27倍，说明轮作有利于提高后茬黄瓜根际土壤酶活性。

2.4 不同种植模式对黄瓜根际土壤微生物群落结构的影响

从图4可以看出，随着黄瓜的生长，根际土中细菌、真菌和放线菌数目均不断增加，其中，细菌在土壤微生物群落中占绝对优势。根际土壤中细菌、放线菌和真菌数初期差异不大，后期轮作黄瓜根际土壤中细菌、放线菌数目显著高于连作黄瓜，真菌数则显著低于连作黄瓜。轮作黄瓜根际土壤中真菌数占微生物总量的比例低于连作黄瓜，6月5日土壤真菌所占比例分别为0.28%和0.54%。

3 讨 论

设施连作障碍的一个重要原因是土壤酸化、次生盐渍化和养分失衡[14]。合理轮作可以降低土壤盐分积累，在一定程度上避免次生盐渍化的发生[15]。与连作相比，轮作黄瓜的根际土壤EC值降低速度较大，最后低于连作黄瓜根际土壤，可能与轮作植株生长势较强，吸收土壤中养分较多有关。王柳[16]发现，在不施肥或只施底肥情况下，黄瓜根区土壤pH值总体呈上升趋势。本试验中，伴随黄瓜生育，连作和轮作黄瓜根际土壤pH值均呈升高趋势，可能与只施用了底肥有关。

轮作黄瓜根际土壤中速效氮、有效磷和速效钾含量前期较高，说明前茬大葱吸收养分数量少于黄瓜。伴随生育进程，黄瓜根际土壤中养分含量快速降低，轮作黄瓜根际有效磷含量低于连作黄瓜，可能因为轮作黄瓜生长旺盛，对磷的吸收较多，同时磷在土壤中移动性较差[17]有关。土壤速效氮含量先升高后降低，可能由于根系生理活动使速效氮在根际发生了富集。钦绳武等[18] 对氮素在根际迁移规律的研究中发现，氮素在旱作根际土壤中会出现富集现象。

土壤酶直接参与土壤中物质的转化及养分的释放和固定过程， 与土壤肥力状况密切相关[19]。本试验中，大葱轮作模式下土壤酶活性明显高于黄瓜连作土壤。吴焕涛等[6]也得出相似的结论。土壤酶活性升高是轮作减轻连作障碍的原因之一。

土壤微生物群落结构的多样与稳定不仅可提高土壤微生态的稳定性，也可提高土壤的缓冲能力[20]。本研究结果表明，轮作黄瓜根际土壤中可培养细菌及放线菌数目均高于连作黄瓜，可培养真菌数目则低于连作黄瓜，与杨凤娟[8]、吴凤芝[21]研究结果一致，表明轮作可以改变土壤微生物群落结构，改善土壤的微生态环境。

本试验结果表明，大葱轮作后的黄瓜根际土壤理化及生物学性状得到明显改善，可作为防控设施黄瓜连作障碍的一种有效种植模式。

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