全 文 ：营养基质对连作栽培下温室黄瓜生长
及土壤微环境的影响*
武春成1,2 摇 李天来1**摇 曹摇 霞2 摇 孟思达1 摇 张勇勇1 摇 杨丽娟3
( 1沈阳农业大学园艺学院 /辽宁省省部共建设施园艺重点实验室,沈阳 110866; 2河北科技师范学院园艺科技学院,河北昌黎
066600; 3沈阳农业大学土地与环境学院, 沈阳 110866)
摘摇 要摇 分别利用营养基质(稻草+田园土壤+膨化鸡粪)及土壤在同一温室内进行黄瓜的槽
式连作栽培,研究其对黄瓜生长及土壤微环境的影响.结果表明: 随着连作茬次的增加,两种
栽培方式均出现了不同程度的连作效应.同一连作茬次间比较,营养基质的养分含量、蔗糖酶
和脲酶活性、细菌 /真菌均明显高于土壤,而真菌数量低于土壤,营养基质栽培改变了细菌种
群结构,促进了黄瓜植株生长及产量提高.相关分析表明,连作栽培条件下土壤细菌数量与黄
瓜株高、根干质量呈显著正相关,与地上部干质量及产量呈极显著正相关;土壤脲酶活性与产
量呈极显著正相关.综上,与土壤栽培相比,营养基质栽培能够明显改善根区微环境,有效延
缓连作障碍的发生.
关键词摇 温室摇 营养基质摇 黄瓜摇 连作摇 土壤微环境
文章编号摇 1001-9332(2014)05-1401-07摇 中图分类号摇 S642. 2摇 文献标识码摇 A
Effects of nutrition medium on cucumber growth and soil microenvironment in greenhouse
under continuous cropping. WU Chun鄄cheng1,2, LI Tian鄄lai1, CAO Xia2, MENG Si鄄da1,
ZHANG Yong鄄yong1, YANG Li鄄juan3 ( 1College of Horticulture, Shenyang Agricultural University /
Key Laboratory of Protected Horticulture of Liaoning Province and Ministry of Education, Shenyang
110866, China; 2College of Horticulture, Hebei Normal University of Science & Technology, Changli
066600, Hebei, China; 3College of Land and Environment, Shenyang Agricultural University, Shen鄄
yang 110866, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. , 2014, 25(5): 1401-1407.
Abstract: An experiment of continuous cropping of cucumber in nutrition medium (composted with
straw, rural soil and puffed chicken manure) or soil was conducted in greenhouse in order to study
the effects of medium type on the cucumber growth and soil microenvironment, respectively. The
results showed that the two treatments both displayed different levels of obstacles resulted from con鄄
tinuous cropping. In the same cropping season, the nutrient content, soil invertase and urease ac鄄
tivities and B / F ( bacteria / fungi) ratio in the nutrition medium were obviously higher but fungi
quantity was lower than in the soil medium, suggesting the use of nutrition medium changed the
bacterial population structure as to improve the cucumber growth and yield. Under continuous crop鄄
ping, correlation analysis showed that the bacterial quantity was significantly positively related with
plant height and root dry mass, and markedly significantly positive correlation exited between the
aboveground dry mass and yield of cucumber. The urease activity was also significantly positively
related with the cucumber yield. Compared with the soil medium, the nutrition medium could great鄄
ly improve soil microenvironment and alleviate the continuous cropping obstacle.
Key words: greenhouse; nutrition medium; cucumber; continuous cropping; soil microenviron鄄
ment.
*现代农业产业技术体系建设专项(CARS鄄25)、“十二五冶国家科技支撑计划项目(2011BAD12B03)和辽宁省科技攻关项目(2011215003)
资助.
**通讯作者. E鄄mail: tianlaili@ 126. com
2013鄄08鄄23 收稿,2014鄄02鄄19 接受.
应 用 生 态 学 报摇 2014 年 5 月摇 第 25 卷摇 第 5 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, May 2014, 25(5): 1401-1407
摇 摇 日光温室是一个相对封闭的设施,与外界环境
交流较少,黄瓜(Cucumis sativus)作为设施生产尤其
是日光温室生产的主要蔬菜作物,连作现象十分普
遍,连作障碍日趋严重[1] . 目前生产上解决连作障
碍的措施主要是嫁接换根、合理轮作、选用耐连作品
种、土壤改良消毒等,但在连作障碍发生严重的设施
内效果都不明显[2-4] . 近年来利用营养基质代替连
作土壤栽培作为一种解决连作障碍的新兴栽培方式
被人们广泛应用,相关研究报道很多,但大多集中在
营养基质的选取及配比和栽培方式等方面[5-9] . 而
对于长期连作栽培条件下营养基质微环境的变化及
其与土壤连作栽培的差异研究相对较少,因此,本试
验在同一日光温室下采用营养基质与土壤进行黄瓜
的连作栽培,研究土壤微环境的变化规律及其对黄
瓜生长发育的影响,以探明采用营养基质与土壤在
连作栽培上的差异,为营养基质在设施连作栽培中
的应用以及设施园艺的可持续发展提供技术支撑和
理论依据.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 试验材料
供试黄瓜品种为‘津优 30爷,供试土壤为田园
土,其基本理化性质为:有机质 23. 0 g·kg-1,全磷
1. 61 g· kg-1,全钾 10. 59 g · kg-1,碱解氮 102
mg·kg-1,速效磷 41. 3 mg· kg-1,速效钾 222郾 8
mg·kg-1 .
营养基质的制备:将稻草切碎后与土壤以体积
比 2 颐 1 充分混合,加入膨化鸡粪 15 kg·m-3,发酵
腐熟.腐熟后基质的基本理化性质为:有机质 47郾 0
g·kg-1,全磷 1. 46 g·kg-1,全钾 11. 59 g·kg-1,碱
解氮 210 mg·kg-1,速效磷 52. 7 mg·kg-1,速效钾
308. 9 mg·kg-1 .分别于 2006、2007、2009、2010 年 8
月底将腐熟的营养基质及对照土壤填入栽培槽内,
槽的长宽高分别为 7. 00 m伊0. 65 m伊0. 30 m,槽中铺
设塑料薄膜,底部打两排直径为 2 cm 的排水孔. 从
2006 年开始,分别于每年 9 月上旬和翌年 3 月中旬
进行春、秋两茬黄瓜的连续栽培,2011 年春茬后得
到连续栽培 2、4、8、10 茬的营养基质 ( S)和土壤
(CK).
1郾 2摇 试验设计
本试验于 2011 年在沈阳农业大学蔬菜基地辽
沈玉型日光温室内进行. 1 月 10 日穴盘育苗,2 月
28 日定植.随机区组排列,每槽为一个小区,3 次重
复.定植前每槽施膨化鸡粪 7. 5 kg,槽面铺滴灌带后
用黑色地膜覆盖. 双行定植,每行 18 株,株距 30
cm,行距 50 cm.缓苗后每 7 d 浇一次水,每 14 d 每
个栽培槽随水施 NPK 复合肥 0. 31 kg,植株管理同
常规生产.
1郾 3摇 取样方法
定植后 50 d 测定黄瓜植株的株高、地上部及根
系干质量;在拉秧前每个小区以 5 点法采集 0 ~ 20
cm耕层土壤,混匀后土壤鲜样一部分保存于-80 益
冰箱中,用于测定土壤细菌多样性;另一部分保存于
4 益冰箱中,一周内测定土壤微生物数量;室内自然
风干土样过筛后用于测定土壤养分含量及土壤酶
活性.
1郾 4摇 测定指标
1郾 4郾 1 土壤理化性状的测定摇 土壤有机质采用重铬
酸钾容量鄄稀释热法测定;土壤碱解氮采用碱解扩散
法测定;土壤速效磷采用钼蓝比色法测定;土壤速效
钾采用火焰光度计法测定;土壤 pH 值按土水比
1 颐 5用雷磁 pHS鄄3B型酸度计法测定[10] .
1郾 4郾 2土壤酶活性测定摇 土壤蔗糖酶活性采用3,5鄄二
硝基水杨酸比色法测定;中性磷酸酶活性采用磷酸苯
二钠比色法测定;脲酶活性采用靛酚蓝比色法测定;
多酚氧化酶活性采用邻苯三酚比色法[11]测定.
1郾 4郾 3 土壤微生物数量测定 摇 采用稀释平板法测
定,其中细菌采用牛肉膏蛋白胨琼脂培养基,真菌采
用马丁氏培养基,放线菌采用改良高氏 1 号培养基.
1郾 4郾 4 土壤细菌多样性的测定摇 采用康维世纪公司
生产的土壤基因组 DNA 提取试剂盒(SoilGen DNA
Kit)提取土壤微生物 DNA.
土壤细菌 16S rDNA 的扩增:将提取的 DNA 原
液用无菌去离子水稀释 50 倍,采用细菌通用引物
F341鄄GC(5爷鄄CGCCCGCCGCGCGCGGCGGGCGGGG鄄
CGGGGGCACGGGGGGCCTACGGGAGGCAGCAG鄄3 爷)
和 R519(5爷鄄ATTACCGCGGCTGCTGG鄄3爷)进行 PCR
扩增. 50 滋L PCR 反应体系为:DNA 模板 2 滋L,Taq
酶体系 25 滋L,前后引物各 1 滋L,补灭菌去离子水
21 滋L至总体积为 50 滋L. PCR反应程序为:94 益预
变性 4 min,94 益变性 1 min,55 益退火 1 min,72 益
延伸 45 s,每个循环加 1 s,共 35 个循环,72 益延伸
10 min,保存在 4 益冰箱中,PCR 产物在 1%的琼脂
糖凝胶中检测.
PCR产物的变性梯度凝胶电泳(DGGE)采用
DGGE系统(D鄄Code, Bio鄄Rad),采用 8%的聚丙烯
酰胺凝胶,变性剂浓度从 40%到 60% (100%变性相
当于 7 mol·L-1尿素和 40%去离子甲酰胺). PCR
2041 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
产物每孔上样量为 40 滋L,在 1 伊TAE 缓冲液 (40
mmol·L-1 Tris,20 mmol·L-1冰乙酸,1 mmol·L-1
Na2 鄄EDTA)中,60 益恒温、180 V 电压条件下电泳
6 h,电泳结束后,用 Genefinder 染料(1 伊TAE 稀释
10000 倍)染色 40 min,利用 Bio鄄Rad 凝胶成像系统
拍照.
1郾 5摇 数据处理
采用 Quantity One 4. 3. 1 ( Bio鄄Rad) 软件对
DGGE 图谱进行数字化处理,采用算术平均数的非
加权成组配对法(UPGMA)对土壤样品进行相似性
聚类分析.采用香农多样性指数(H)和丰富度指数
(S)表示土壤样品的细菌多样性. 其中电泳条带的
数量代表细菌丰富度 ( S);香农多样性指数 H =
-移P i lnP i,其中 P i = ni / N,ni为某个带的峰强度,N
为该带所在泳道的所有带峰强度之和. 采用
Microsoft Excel 2003 软件对试验数据进行整理,采
用 DPS软件的新复极差法进行差异显著性分析,相
关性分析使用 CORREL过程.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 营养基质与土壤连作栽培对黄瓜植株生长及
产量的影响
由表 1 可知,营养基质及土壤连作栽培对黄瓜
植株株高影响不大.随着栽培茬次的增加,植株地上
部及根干质量均表现为先增后降的变化趋势,第 4
茬最高,第 10 茬最低;S4地上部干质量显著高于
CK4,S2根干质量显著低于 CK2 .对黄瓜小区产量的
测定结果表明,营养基质栽培黄瓜产量表现为先增
再降的趋势,S4最高,且显著高于 S8和 S10,与 S2间无
显著差异. 土壤栽培黄瓜产量呈现逐渐降低趋势,
CK2最高,且显著高于其他各茬. 除第 2 茬外,其他
各茬次营养基质栽培的黄瓜小区产量均高于土壤栽
培,分别高 30. 0% 、9. 5%和 6. 2% .
2郾 2摇 营养基质与土壤连作栽培对土壤理化性质的
影响
由表 2 可以看出,随着连作茬次的增加,pH 总
体呈降低趋势,第 2 茬显著高于其他各茬,同茬次间
无显著差异.除速效钾和土壤栽培处理的有机质变
化无明显规律外,养分含量的其他指标均呈现先升
后降趋势,第 8 茬最高;除第 4 茬速效磷外,其他各
茬次营养基质处理的养分含量均高于土壤处理,其
中有机质、碱解氮以及第2、8茬的速效磷和速效钾
表 1摇 营养基质与土壤连作栽培对黄瓜植株生长及产量的影响
Table 1摇 Effects of continuous cropping in nutrition medium and soil on cucumber growth and yield (mean依SD)
处理
Treatment
株高
Plant height
(cm)
地上部干质量
Dry matter of shoot
(g)
根干质量
Dry matter of root
(g)
小区产量
Plot yield
(kg)
S2 163. 8依4. 6ab 34. 61依0. 21b 1. 74依0. 05cd 9. 36依0. 60ab
S4 174. 0依3. 5a 41. 24依1. 16a 2. 23依0. 05a 10. 45依0. 79a
S8 161. 0依12. 0ab 35. 62依1. 30b 2. 03依0. 14bc 8. 31依0. 43bc
S10 163. 0依9. 2ab 31. 79依1. 37c 1. 72依0. 01d 7. 34依0. 93cd
CK2 165. 5依4. 9ab 35. 46依0. 37bc 2. 08依0. 02ab 9. 64依0. 42a
CK4 165. 8依5. 3ab 35. 80依0. 86b 2. 15依0. 06a 8. 04依0. 07cd
CK8 154. 8依4. 6b 35. 57依1. 22b 1. 80依0. 23bcd 7. 59依0. 50cd
CK10 158. 0依2. 8ab 31. 57依1. 01bc 1. 55依0. 16d 6. 91依0. 13d
S:营养基质 Nutrition medium; CK: 土壤 Soil. 同列不同小写字母表示处理间差异显著(P<0. 05) Different letters in the same column meant signif鄄
icant difference among treatments at 0. 05 level.下同 The same below.
表 2摇 营养基质与土壤连作栽培对土壤理化性质的影响
Table 2摇 Effects of continuous cropping in nutrition medium and soil on soil physicochemical properties (mean依SD)
处理
Treatment
pH 有机质
Organic matter
(% )
碱解氮
Alkali鄄hydrolyzale N
(mg·kg-1)
速效磷
Available P
(mg·kg-1)
速效钾
Available K
(mg·kg-1)
S2 6. 59依0. 08a 4. 76依0. 29bc 201. 81依1. 09bc 320. 36依10. 07d 211. 45依6. 43a
S4 6. 26依0. 07b 4. 75依0. 09bc 216. 16依14. 65ab 344. 41依5. 48cd 194. 10依4. 95bc
S8 6. 04依0. 11c 5. 79依0. 07a 234. 80依17. 39a 445. 93依14. 99a 213. 95依4. 03a
S10 6. 09依0. 11c 5. 13依0. 16b 218. 12依3. 56ab 354. 10依10. 57c 206. 15依3. 46ab
CK2 6. 53依0. 04a 3. 89依0. 54de 161. 49依5. 64e 260. 66依14. 71e 191. 85依0. 64bc
CK4 6. 14依0. 11bc 4. 05依0. 16de 182. 00依1. 98d 346. 11依3. 86cd 187. 60依11. 03c
CK8 6. 05依0. 01c 3. 61依0. 08e 187. 95依0. 50cd 397. 64依16. 67b 194. 30依5. 52bc
CK10 6. 11依0. 04c 4. 35依0. 01cd 179. 55依0. 50de 323. 25依14. 26cd 192. 95依3. 75bc
30415 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 武春成等: 营养基质对连作栽培下温室黄瓜生长及土壤微环境的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇
表 3摇 营养基质与土壤连作栽培对土壤酶活性的影响
Table 3摇 Effects of continuous cropping in nutrition medium and soil on soil enzyme activities (mean依SD)
处理
Treatment
蔗糖酶
Sucrase
(mg·g-1·d-1)
中性磷酸酶
Neutral phosphatase
(mg·g-1·d-1)
脲酶
Urease
(mg·g-1·d-1)
多酚氧化酶
Polyphenol oxidase
(mg·g-1)
S2 6. 02依0. 01b 0. 46依0. 06abc 34. 42依3. 42a 0. 33依0. 02c
S4 6. 62依0. 09a 0. 39依0. 07c 24. 68依1. 77b 0. 48依0. 01a
S8 5. 61依0. 12bc 0. 57依0. 01a 16. 36依0. 23c 0. 41依0. 01b
S10 5. 53依0. 04bc 0. 53依0. 01ab 13. 95依2. 67cd 0. 36依0. 02c
CK2 5. 50依0. 39bc 0. 45依0. 06abc 30. 92依5. 20ab 0. 41依0. 01b
CK4 5. 04依0. 24d 0. 43依0. 08bc 14. 25依2. 63cd 0. 42依0. 02b
CK8 5. 05依0. 34d 0. 48依0. 03abc 9. 58依0. 06cd 0. 36依0. 02c
CK10 5. 58依0. 06bc 0. 50依0. 02abc 8. 00依0. 64d 0. 41依0. 01b
差异显著.
2郾 3摇 营养基质与土壤连作栽培对土壤酶活性的影响
由表 3 可知,除第 10 茬外,其他各茬次营养基
质处理的蔗糖酶活性均高于土壤处理,其中第 4、8
茬差异显著;除第 4 茬外,其他各茬次营养基质处理
的中性磷酸酶活性均高于土壤处理,但差异不显著;
随着连作茬次的增加,脲酶活性逐渐降低,同茬次间
营养基质处理的脲酶活性均高于土壤处理,其中第
4 茬差异显著;营养基质处理的多酚氧化酶活性呈
先升后降的趋势,第 4 茬最高,土壤处理无明显变化
规律.
2郾 4摇 营养基质与土壤连作栽培对土壤微生物种群
结构的影响
2郾 4郾 1 土壤微生物数量 摇 由表 4 可知,营养基质处
理的细菌数量随着连作茬次的增加呈先升后降趋
势,第 4 茬最高,土壤处理呈逐渐下降趋势,S4显著
高于 CK4 .各茬次营养基质处理的真菌数量均低于
土壤处理,第 8、10 茬差异显著.同茬次间,营养基质
处理的放线菌数量除第 4 茬显著高于土壤处理外,
其他各茬均低于土壤处理,第 2、8 茬差异显著. B / F
呈现先升高后降低的趋势,第4茬最高;除第2茬
表 4摇 营养基质与土壤连作栽培对土壤微生物数量的影响
Table 4摇 Effects of continuous cropping in nutrition medi鄄
um and soil on soil microbial quantity (mean依SD)
处理
Treat鄄
ment
细菌
Bacterium
(伊106
CFU·g-1)
真菌
Fungus
(伊103
CFU g-1)
放线菌
Actinomycetes
(伊105
CFU g-1)
细菌 /真菌
B / F
S2 37. 76依0. 05bc 75. 52依6. 89ab 40. 36依1. 30bc 500. 00
S4 51. 48依0. 95a 44. 57依3. 09de 44. 12依8. 35b 1155. 00
S8 33. 36依4. 63bc 33. 15依3. 29e 20. 93依1. 31d 1006. 58
S10 28. 53依4. 48c 36. 35依0. 72e 23. 67依4. 80d 784. 88
CK2 42. 88依2. 80ab 85. 76依16. 53a 61. 13依4. 03a 500. 00
CK4 39. 18依7. 39b 54. 41依3. 77cd 34. 82依4. 94c 720. 00
CK8 36. 29依5. 50bc 65. 67依6. 52bc 38. 45依2. 99bc 552. 63
CK10 28. 06依0. 88c 51. 97依0. 72d 26. 19依4. 50d 540. 00
外,其他各茬营养基质处理的 B / F 均高于土壤处
理,分别高 60. 4% 、82. 1%和 45. 3% .
2郾 4郾 2 土壤细菌多样性 摇 应用 Quantity One 软件定
量分析细菌 16S rDNA 基因的 DGGE 图谱和条带分
布(图 1、图 2). 结果表明,各茬次间拥有一些公共
条带,如条带 1、2、13、22、39;也存在很多差异性条
带,如条带 32 只出现在营养基质处理中,条带 19 出
现在土壤处理及 S2中,条带 38 只出现在第 8 茬中,
条带 7 只出现在 CK2中,条带 36 在 S2中缺失.
摇 摇 根据图 2 的 DGGE 图谱,按照 UPGMA 算法对
图谱进行土壤细菌群落相似性聚类分析,结果如图
3 所示.营养基质处理的第 2、4、8 茬聚为一个分支,
土壤处理聚为另一个分支,说明与土壤相比,营养基
质对细菌种群结构的影响较大, S10与 CK4、CK8、
CK10聚为一支,说明 S10与土壤处理的细菌群落相似
性较高,与其他茬相比,已逐渐失去栽培优势.
香农多样性指数越高说明细菌群落多样性越
高 . 从表5可以看出,除第4茬外,营养基质栽培处
图 1摇 土壤细菌 16S rDNA的 PCR鄄DGGE图谱
Fig. 1摇 PCR鄄DGGE atlas of soil bacteria 16S rDNA.
4041 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
图 2摇 土壤细菌 16S rDNA的 PCR鄄DGGE图谱的条带分布及
强度示意图
Fig. 2摇 Sketch map of band distribution and relative luminance
from PCR鄄DGGE analysis of soil bacterial 16S rDNA.
图 3摇 土壤细菌群落相似性聚类分析
Fig. 3摇 Similarity clustering analysis of soil bacterial 16S rDNA
profiles.
理的细菌多样性指数和丰富度指数均高于土壤栽培
处理.
2郾 5摇 黄瓜生长和产量指标与土壤理化性质、酶活性
及微生物数量的相关性
由表 6 可知,根区土壤细菌数量与黄瓜株高、根
表 5摇 营养基质与土壤连作栽培对土壤细菌香农多样指数
(H)和丰富度指数(S)的影响
Table 5摇 Effects of continuous cropping in nutrition medi鄄
um and soil on Shannon diversity index (H) and richness
index (S) of soil bacteria
处理
Treatment
H S 处理
Treatment
H S
S2 2. 95 22 CK2 2. 88 20
S4 2. 98 23 CK4 3. 06 24
S8 3. 13 27 CK8 3. 09 25
S10 3. 13 26 CK10 3. 05 24
表 6摇 黄瓜生长和产量指标与土壤理化性质、酶活性及微生
物数量的相关系数
Table 6 摇 Correlation coefficients between cucumber
growth, yield and soil physicochemical properties, enzyme
activities and microorganism quantity
株高
Plant
height
地上部干
质量
Dry matter
of shoot
根干质量
Dry matter
of root
产量
Yield
pH 0. 409 0. 167 0. 095 0. 690
有机质 Organic matter 0. 194 -0. 038 -0. 038 0. 050
碱解氮 Alkali鄄hydrolyzale N 0. 172 0. 189 0. 018 0. 059
速效磷 Available P -0. 347 0. 084 0. 026 -0. 337
速效钾 Available K -0. 137 -0. 214 -0. 298 0. 012
蔗糖酶 Sucrase 0. 691 0. 525 0. 068 0. 698
中性磷酸酶
Neutral phosphatase
-0. 650 -0. 654 -0. 467 -0. 630
脲酶 Urease 0. 578 0. 378 0. 293 0. 849**
多酚氧化酶 Polyphenol oxidase 0. 624 0. 644 0. 620 0. 401
细菌 Bacteria 0. 769* 0. 930** 0. 729* 0. 898**
真菌 Fungi -0. 071 0. 009 -0. 004 0. 334
放线菌 Actinomycetes 0. 401 0. 459 0. 401 0. 698
细菌 /真菌 B / F 0. 575 0. 610 0. 498 0. 332
* P<0. 05; ** P<0. 01.
干质量呈显著正相关,与地上部干质量及产量呈极
显著正相关;黄瓜各生长指标和产量与中性磷酸酶
活性呈负相关,与土壤 pH、蔗糖酶、脲酶、多酚氧化
酶活性、放线菌数量、B / F 呈正相关,其中脲酶活性
与产量呈极显著正相关.
3摇 讨摇 摇 论
温室是一个人为干扰作用强、相对比较密闭的
独特环境,随着同一种或同一科作物在同一栽培介
质中的连续栽培,连作效应会逐渐显现,主要表现为
土壤理化性质恶化、病虫害严重、产量降低、品质下
降等不良现象[1-2, 12-15] . 本试验中随着连作茬次的
增加,营养基质和土壤处理的黄瓜植株生长及小区
产量总体表现为逐渐下降的趋势,第 10 茬的产量与
前茬最高产量(S4和 CK2)差异显著.由此可知,随着
连作茬次的增加,两种栽培方式都已经表现出不同
程度的连作效应.同茬次间比较,除第 2 茬外,营养
基质栽培的黄瓜生长指标及小区产量均高于土壤栽
培,说明营养基质栽培促进了黄瓜的生长和产量的
形成,这与前人研究结果一致[4-5] .而本试验中营养
基质栽培第 2 茬黄瓜生长的各项指标及产量低于土
壤栽培,可能原因是:1)新堆置的营养基质孔隙度
大、容重小,保水性差,不利于根系的吸收;2)有机
物料种类及堆置比例不同.
作物的生长状况与其生长的根系环境密不可
分,具有优良理化性质的栽培介质更有利于作物生
50415 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 武春成等: 营养基质对连作栽培下温室黄瓜生长及土壤微环境的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇
长[16-17] .本试验中,与土壤处理相比,营养基质处理
的有机质、碱解氮、速效磷及速效钾含量均相对较
高,改善了根区营养环境,促进了植株生长,这与宋
为交等[18]、王佳辉等[5]研究结果相同. 土壤酶活性
表征土壤生物学活性强度,能够反映土壤熟化程度、
土壤肥力及土壤微生物功能多样性[19-21] .蔗糖酶是
土壤中的重要酶类,对增加土壤中易溶性营养物质
起重要作用,脲酶能促进尿素和有机物分子中碳氢
键的水解,由于土壤中存在着能生成脲酶的微生物,
因此向土壤中添加能促进微生物活动的稻草等有机
物料可使脲酶活性增强.本试验结果表明,同茬次间
营养基质处理的蔗糖酶(除第 10 茬外)和脲酶活性
高于土壤处理,这与李现伟等[22]的研究结果一致.
土壤微生物是表征土壤环境质量的标志之一[23],土
壤中 B / F越高,土壤生态系统的稳定程度越高,土
壤抑制病害能力越强,反之真菌数量增多会打破微
生物的生态平衡,导致连作障碍的发生[24-25] . 本研
究发现,相同茬次营养基质处理的 B / F(除第 2 茬
外)明显高于土壤处理,真菌数量明显低于土壤处
理,因此营养基质处理的土壤生态系统更稳定.从土
壤细菌 DGGE图谱分析结果可知,营养基质栽培改
变了细菌的种群结构,增加了一些新的种群种类,相
对提高了细菌的多样性和丰富度指数.
本试验中土壤细菌数量与黄瓜株高、根干质量
呈显著正相关,与地上部干质量及产量呈极显著正
相关;黄瓜各生长指标及产量与土壤 pH、蔗糖酶、脲
酶、多酚氧化酶活性、放线菌数量、B / F呈正相关,脲
酶活性与产量呈极显著正相关.由此表明,提高土壤
细菌数量、土壤酶活性尤其是脲酶活性更有利于促
进黄瓜植株生长及产量的形成[26-28],这也是黄瓜营
养基质栽培优于土壤栽培的主要原因.
综上所述,在本试验条件下,温室黄瓜营养基质
与土壤在连作栽培上存在着明显的差异,营养基质
处理的理化性质、酶活性及微生物区系结构等均优
于土壤处理,从而促进了黄瓜生长及产量的提高,这
可能是营养基质栽培相对于土壤栽培能够有效延缓
连作障碍发生的主要机制之一. 但随着连作茬次的
增加,10 茬后的营养基质已经影响了黄瓜的正常生
长,有必要对其采取修复措施,从而保证设施蔬菜优
质高产和可持续发展,但如何对营养基质进行修复
还需进一步研究.
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作者简介 摇 武春成,男,1979 年生,博士研究生,讲师. 主要
从事设施蔬菜连作障碍研究. E鄄mail: wuchuncheng1979@
126. com
责任编辑摇 张凤丽
70415 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 武春成等: 营养基质对连作栽培下温室黄瓜生长及土壤微环境的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇