全 文 ：第 48卷 第 1期 土 壤 学 报 Vol.48, No.1
2011年 1月 ACTA PEDOLOGICA SINICA Jan., 2011
＊国家自然科学基金项目(30571264)、农业部行业计划项目(nyhyzx07-007)和黑龙江省杰出青年基金项目(JC200803)资助
通讯作者 , E-mail:fzwu2006@yahoo.com.cn
作者简介:于高波(1985— ),女 ,黑龙江省绥化市人 ,硕士研究生 ,研究方向为设施园艺与蔬菜生理生态
收稿日期:2009-06-23;收到修改稿日期:2010-03 -11
小麦 、毛苕子与黄瓜轮作对土壤微生态环境
及产量的影响＊
于高波 吴凤芝 周新刚
(东北农业大学园艺学院 ,哈尔滨 150030)
摘 要 采用常规方法及 PCR-DGGE技术对土壤速效养分含量 、土壤酶活性和微生物群落结构多样
性以及黄瓜产量进行分析 , 以探究小麦 、毛苕子与黄瓜轮作对黄瓜土壤微生态环境及产量的影响。结果表
明 ,不同轮作处理均显著地提高了黄瓜产量 , 有效地改善了土壤微生态环境。其中小麦-黄瓜轮作黄瓜产量极
显著高于对照 (p<0.01),增产 28.04%,其多酚氧化酶 、过氧化氢酶及脲酶活性总体较高。毛苕子-黄瓜处理
增产 16.78%,并增加了土壤养分含量 , 转化酶活性较高 ,极显著高于对照 (p<0.01)。 DGGE结果表明 , 轮作
有助于根际土壤细菌种类的增多及结瓜后期真菌种类的减少 , 其中毛苕子-黄瓜处理的影响更为明显。 小麦-
黄瓜轮作对土壤真菌与定植后 30 d土壤细菌群落结构具有一定的影响。总之 , 小麦 、毛苕子与黄瓜轮作有利
于缓解黄瓜连作障碍 ,改善土壤微生态环境 ,提高黄瓜产量。
关键词 黄瓜;轮作;土壤微生态环境;产量
中图分类号 S154.3 文献标识码 A
黄瓜作为设施栽培的重要蔬菜作物 ,经济效益
显著 ,而黄瓜连作障碍日益严重 ,成为亟待解决的
问题。连作导致土壤养分失衡 、土壤酶活性降低 、
微生态环境恶化 ,致使土地可持续利用能力下降 ,
从而影响了作物的产量与品质[ 1-5] 。为避免连作障
碍的发生 ,常通过轮套作来减轻土传病害 ,提高产
量 。前人研究表明 ,合理的栽培方式有利于维持土
壤微生物的多样性及活性 ,并可抑制在单一栽培系
统中易繁衍的有害微生物 ,提高作物产量 [ 6] 。轮作
可以提高地力及土壤酶活性 , 从而提高作物产
量 [ 7-19] 。轮套作提高作物产量的相关报道很多 ,但
其机理尚不十分清楚 ,尤其是有关设施中轮作对黄
瓜土壤微生态环境和产量的影响还鲜见报道。
本研究以黄瓜为试材 ,研究设施中小麦 、毛苕
子分别与黄瓜轮作对土壤微生态环境各因素及黄
瓜产量的影响 ,测定了土壤速效养分 、土壤酶活性
及土壤微生物群落结构 ,以及黄瓜产量 ,以探讨小
麦 、毛苕子与黄瓜轮作改善土壤微生态环境 、提高
黄瓜产量的机理 ,为栽培制度的创新提供理论基础
和技术支撑 。
1 材料与方法
1.1 供试材料
黄瓜(CucumissativusL.)品种为罗斯喀;小麦
(Triticumaestivum L.)品种为东农 126, 毛苕子
(ViciavilosaL.)品种为杨陵金道 。试验于 2006年
7月至 2007年 7月在东北农业大学园艺试验实习
基地的塑料大棚内进行 。供试土壤为黑土 ,土壤理
化性状为:碱解氮 146.6 mgkg-1 , 有效磷 284.2
mgkg-1 , 速效钾 341.8 mgkg-1 , 有机质 35.12
gkg-1 , EC值 0.43 mScm-1 , pH7.64。各指标测定
方法见文献 [ 20] 。
1.2 试验设计
以不种植其他作物的黄瓜连作为对照 ,设小麦 -
黄瓜 、毛苕子 -黄瓜 2种轮作处理 ,主栽作物黄瓜常
规育苗 ,轮作作物小麦 、毛苕子条播于两垄搭架黄
瓜垄台的外侧 , 不影响主栽作物黄瓜的栽种 , 于
2006年 8月 25 日播种 , 播种量分别为 13.13
kghm-2和 7.50 kghm-2 ,上冻前结合秋翻将轮作作物
176 土 壤 学 报 48卷
翻入土壤中 。 2007年 4月 25日定植黄瓜 ,每个处
理 3次重复 ,随机排列 ,垄作 ,垄距 0.6 m,株距 0.3
m,小区面积为 14.4 m2(6 m长 ×0.6 m宽 /垄 ×4
垄)。黄瓜定植前撒施腐熟的干鸡粪 75 000
kghm-2 ,营养含量为每 1 000kg含 N5.0 kg、P7.6
kg、K6.0 kg。条施撒可富复合肥 300 kghm-2 ,养分
含量为 40%, N∶P∶K为 2∶2∶1。试验过程中不施加
任何肥料。
1.3 样品采集与分析
1.3.1 土壤样品的采集与分析 在调查土壤基
础理化性状的基础上 ,于黄瓜定植前 、定植后 30、
50、70 d取土 ,进行微生态环境各项指标的测定 。
采用抖根法随机取每个重复小区中间 2垄的黄瓜根
际土样 ,每个重复取 3株 ,部分土样于 -80℃冰箱保
存 [ 21] ,其余土样风干过筛 。
1.3.2 土壤速效养分的测定[ 20] 碱解氮采用碱
解扩散法测定;有效磷采用钼蓝比色法测定;速效
钾采用醋酸铵浸提-火焰光度法测定。
1.3.3 土壤酶测定 [ 21] 脲酶采用靛酚蓝比色法
测定;多酚氧化酶采用邻苯三酚比色法测定;转化
酶采用硫代硫酸钠滴定法测定;过氧化氢酶采用高
锰酸钾滴定法测定。
1.3.4 土壤细菌 、真菌群落结构的 PCR-DGGE分
析 采用天泽基因工程公司的天净沙系列 DNA
提取试剂盒 SoilDNAout提取土壤微生物基因
组 DNA。
细菌采用 16SrDNA序列 V3区段特异性 PCR
引物 F338-GC和 R518进行扩增 , F338-GC:5′-
CGCCCGCCGCGCGCGGCGGGCGGGGCGGGGGCACGGG-
GGGACTCCTACGGGAGGCAGCAG-3′, R518:5′GCG-
TGTGTACAAGACCC-3′,引物由上海生工生物公司
合成。 PCR反应程序为:94℃, 7 min;94℃, 30 s;
55℃, 30 s;72℃, 30 s, 35个循环;72℃, 7 min;4℃保
存 。PCR反应体系为:50 μl体系 , Bufer5 μl;DNA
模板 1 μl;Mg2+4 μl;dNTP4 μl;引物各 0.8 μl;Taq
DNA聚合酶 0.8 μl;去离子水 33.6 μl。 PCR产物
长约 230 bp。
真菌采用 ITSrDNA区段特异性 PCR引物
ITS1F与 ITS2-GC进行扩增 , ITS1F:5′-CTTGGTCAT
TTAGAGGAAGTAA-3′, ITS2-GC:5′-CGCCCGCCGCG
CGCGGCGGGCGGGGCGGGGGCACGGGGGGG-CTGC
GTTCTTCATCGATGC-3′,引物由上海生工生物公司
合成 。PCR反应程序为:94℃, 5 min;94℃, 30 s;
56℃, 30 s;72℃, 90 s, 35个循环;72℃, 10 min;4℃
保存 。PCR反应体系为:50 μl体系 , Bufer5 μl,模
板 DNA1 μl, TaqDNA聚合酶 1 μl, dNTP4 μl,引
物各 1 μl, Mg2+4 μl,去离子水 33 μl。 PCR产物长
约 260 bp。
变性梯度凝胶电泳(DGGE)采用 8%的聚丙
烯酰胺凝胶 , 细菌采用的变性剂浓度从 30%至
60%,真菌采用的变性剂浓度从 30%至 55%
(100%的变性剂为 7 molL-1的尿素和 40%去离
子甲 酰胺的混 合物 )。利 用 Bio-Rad公 司的
D-codeSystem进行电泳 , 电压 80 V, 温度 60℃,
12 h结束后 , EB染色 20 min, 利用 AlphaImager
HP-1.2.0.1成像系统照相 。
1.3.5 黄瓜产量测定 黄瓜生长期间跟踪测定
各小区黄瓜产量 ,并换算成每 hm2的产量。
1.4 统计分析
采用 MicrosoftExcel(Ofice2003)软件处理原
始数据;采用 SAS8.1软件的 ANOVA程序进行方
差分析;采用 Bio-RadQuantityone4.3.2软件进行
DGGE图谱数字化 、标准化分析;采用 Canoco4.5软
件进行 DGGE的指纹图谱的主成分分析 。
2 结果与分析
2.1 小麦 、毛苕子与黄瓜轮作对土壤速效养分含量
的影响
毛苕子-黄瓜处理的土壤碱解氮含量在定植后
30 d高于其他处理 ,在定植后 50 d极显著高于其他
处理 (p<0.01), 其土壤碱解氮含量为 186.7
mgkg-1 ,而对照仅为 140.0 mgkg-1 ,在定植后 70 d
显著高于小麦 -黄瓜处理(p<0.05)(表 1);轮作处
理各时期土壤有效磷含量均高于对照 ,毛苕子 -黄瓜
处理土壤有效磷含量除在定植后 30 d低于小麦-黄
瓜处理外 ,其余时期均极显著高于其他处理 (p<
0.01),小麦 -黄瓜处理土壤各时期有效磷含量均显
著高于对照(p<0.05)。毛苕子-黄瓜处理土壤速效
钾含量在各时期均为最高 。除定植后 30 d外 ,其余
时期土壤速效钾含量均为毛苕子 -黄瓜处理 >小麦 -
黄瓜处理 >对照。总体而言 ,毛苕子 -黄瓜轮作处理
增加了土壤碱解氮 、有效磷及速效钾含量 ,所以其
对土壤作用效果相对较好。
1期 于高波等:小麦 、毛苕子与黄瓜轮作对土壤微生态环境及产量的影响 177
表 1 不同轮作处理对土壤速效养分含量的影响
Table1 Efectofdifferentrotationtreatmentsonsoilavailablenutritioncontents
处理
Treatment
碱解氮 AvailableN
(mgkg-1)
有效磷 AvailableP
(mgkg-1)
速效钾 AvailableK
(mgkg-1)
A1 135.3±24.6 Aa 372.0±26.9 Aa 206.2 ±13.7 Aa
B1 154.0±14.0 Aa 321.0±1.7 ABab 216.1 ±3.7 Aa
CK1 144.7±10.7 Aa 259.2±0.8 Bb 214.8 ±4.5 Aa
A2 154.0±7.1 Bb 255.8±0.9 Bb 200.8 ±13.2 Aa
B2 186.7±10.7 Aa 287.8±9.7 Aa 209.1 ±9.5 Aa
CK2 140.0±7.1 Bb 241.5±1.7 Bc 190.4 ±27.6 Aa
A3 109.7±8.1 Ab 251.5±0.8 Bb 210.8 ±8.6 Aa
B3 135.3±10.7 Aa 274.0±3.8 Aa 211.8 ±8.1 Aa
CK3 137.7±10.7 Aa 209.9±1.2 Cc 188.7 ±21.5 Aa
注:CK黄瓜-黄瓜处理 , A小麦-黄瓜处理, B毛苕子-黄瓜处理;0定植前 , 1定植后 30 d, 2定植后 50 d, 3定植后 70 d。不同大 、小写字
母分别表示处理间差异达 0.01和 0.05显著水平。下同 Note:CK, consecutivecroppingofcucumber, A, rotationofwheat-cucumber, B, rotationof
hairyvetch-cucumber;0, beforeplanting, 1, D30 afterplanting;2, D50 afterplanting;3, D70 afterplanting.Diferentcapitalorsmalletersindicate
significantdiferenceat0.01 or0.05 level, respectively.Thesamebelow
2.2 小麦 、毛苕子与黄瓜轮作对土壤酶活性的影响
由表 2可知 ,定植后 30 d多酚氧化酶活性为:
毛苕子 -黄瓜处理 >小麦-黄瓜处理 >对照 ,差异均
达到极显著水平(p<0.01),定植后 50 d、 70 d均
为小麦 -黄瓜处理 >对照 >毛苕子 -黄瓜处理 ,在定
植后 70 d小麦 -黄瓜处理极显著高于其他处理(p
<0.01)。多酚氧化酶参加腐殖质组分中芳香化
合物的转化 ,是表征土壤腐殖质腐殖化程度的一
种比较专性的酶 ,因此 ,小麦 -黄瓜处理总体上土壤
腐殖化程度相对较高 [ 22] 。在定植后 30 d各轮作
处理过氧化氢酶活性均高于对照 ,在定植后 70 d
小麦 -黄瓜处理过氧化氢酶活性极显著高于其他处
理(p<0.01)。过氧化氢酶能破坏土壤中生化反
应生成的过氧化氢 ,减轻对植物的危害 ,则小麦轮
作的土壤解毒作用相对较强 [ 23] 。定植后 30 d转
化酶活性为小麦 -黄瓜处理 >毛苕子 -黄瓜处理 >
对照 ,差异均达到极显著水平(p<0.01),其余时
期处理间无显著差异 。土壤转化酶是土壤中的生
物催化剂 ,反映了土壤中生物活性的强弱及物质
转化的速度 ,小麦 -黄瓜处理黄瓜生长前期土壤中
生物活性较强 ,物质转化速度较快。各时期脲酶
活性均为小麦-黄瓜处理 >毛苕子 -黄瓜处理 >对
照 ,小麦 -黄瓜处理与对照差异达极显著水平(p<
0.01)。脲酶能促进土壤中含氮有机物尿素分子
酰胺态键的水解 ,生成的氨是植物氮素营养来源
之一 ,脲酶活性高 ,说明小麦处理土壤氮素代谢旺
盛 [ 24] 。总体而言 ,小麦 -黄瓜轮作处理有助于土壤
酶活性的提高。
表 2 不同轮作处理对土壤酶活性的影响
Table2 Efectofdiferentrotationtreatmentsonsoilenzymeactivities
处理
Treatment
多酚氧化酶 PPO
(Purpurogalinmgg-1 2 h-1)
过氧化氢酶 CAT
(0.1 molL-1
KMnO4 mlg-1 30 min-1)
转化酶 Invertase
(Glucosemgg-1 24 h-1)
脲酶Urease
(NH
4
-Nmgg-1 24 h-1)
A1 2.11±0.26 Bb 1.17±0.15 Aa 3.67 ±0.09 Aa 9.65±0.39 Aa
B1 2.40±0.32 Aa 1.30±0.66 Aa 3.29 ±0.12 Bb 8.86±0.26 ABb
CK1 1.81±0.24 Cc 1.07±0.29 Aa 2.96 ±0.11 Cc 8.58±0.54 Bb
A2 1.78±0.28 Aa 1.20±0.10 Aa 3.50 ±0.13 Aa 8.85±0.01 Aa
B2 1.69±0.10 Aa 1.20±0.36 Aa 3.50 ±0.08 Aa 8.33±0.55 Ab
CK2 1.73±0.25 Aa 1.37±0.15 Aa 3.55 ±0.05 Aa 6.69±0.26 Bc
A3 2.18±0.29 Aa 2.33±0.23 Aa 3.25 ±0.11 Aa 9.53±0.10 Aa
B3 1.82±0.09 Bb 1.47±0.15 Bb 3.37 ±0.05 Aa 8.83±0.13 ABb
CK3 1.85±0.25 Bb 1.77±0.06 Bb 3.39 ±0.43 Aa 7.19±0.18 Bb
178 土 壤 学 报 48卷
2.3 小麦 、毛苕子与黄瓜轮作对土壤细菌 、真菌
群落结构的影响
2.3.1 轮作对土壤细菌群落结构的影响 根据
变性梯度凝胶电泳分离原理 ,对 DGGE图谱进行初
步统计发现 ,不同时期各轮作处理与对照在 DGGE
图谱中的电泳条带数目和迁移率存在一定程度的
差异 ,表明轮作处理对土壤菌群的群落结构产生明
显影响 。应用 QuantityOne软件对 DGGE图谱进行
初步分析 ,根据泳道 /条带识别图(图 1)可知 ,毛苕
子 -黄瓜处理定植后 30 d的泳道条带数量最多 ,达
35条 ,小麦 -黄瓜处理条带数达 31条 ,而定植前基础
土样泳道条带数仅为 28条 ,表明轮作可能有助于细
菌种类的增加。
基于 UPGMA方法聚类分析 (图 2a)表明 ,
轮作处理改变了土壤的细菌群落结构 。小麦 -
黄瓜处理与毛苕子 -黄瓜处理在黄瓜定植后 30 d
土壤细菌群落结构的相似性最高 , 达到 92%,
两个轮作处理对土壤细菌群落结构的影响在处
理间差异不明显 ,但与对照差异很大 ,说明轮作
处理对土壤细菌群落结构具有明显的影响 , 两
个轮作处理对土壤细菌群落结构的影响在定植
后 30 d处理间差异不明显 ,随着黄瓜的生长 ,
各处理间差异变大 , 至定植后 70 d处理间相似
性降至 63%。
根据 DGGE图谱的数字化结果进行主成分分
析(图 2b),根据主成分分析得到 DGGE数据的因子
载荷 ,由于因子载荷通常反映了微生物群落生理轮
廓 ,是其群落结构和功能多样化的具体体现 ,因此 ,
因子载荷图可以直观地反映不同处理土壤中微生
物群落的生理变化。主成分分析的两个主要成分
PC1和 PC2分别代表总变量的 59.6%和 15.2%。各
处理定植后的散点位置与定植前的距离较远 ,表明黄
瓜定植后对土壤细菌群落结构的影响较大。在定植
后 30 d小麦-黄瓜轮作处理与对照距离相对较远 ,表
明小麦-黄瓜轮作对定植后 30 d土壤细菌群落结构影
响相对较大。在定植后 50 d和 70 d,各轮作处理的
散点与对照距离相对较远 ,表明轮作对黄瓜生长后期
的根际土壤细菌群落结构有一定的影响。
图 1 不同轮作处理各时期土壤细菌 DGGE图谱(a)
及泳道 /条带识别图(b)
Fig.1 DGGEprofile(a)andlane/banddetectionofDGGEprofile(b)ofsoilbacteriaatvariousplantgrowth
stagesindiferentrotationtreatments
1期 于高波等:小麦 、毛苕子与黄瓜轮作对土壤微生态环境及产量的影响 179
图 2 不同轮作处理各时期土壤细菌群落相似性分析
(UPGMA)(a)及主成分分析(b)
Fig.2 Clusteranalysis(UPGMA)(a)andPCAanalysis(b)ofsoilbacteriaatvariousplantgrowthstagesindifferent
rotationtreatments
2.3.2 轮作对土壤真菌群落结构的影响 对
DGGE图谱进行初步分析可知(图 3a),轮作处理对
土壤真菌群落结构产生了影响 。根据泳道 /条带识
别图(图 3b)可知 ,对照泳道条带数在定植前与定植
后 30 d均为 15条 ,而在定植后 50 d与定植后 70 d
均为 23条 ,表明对照黄瓜结瓜后期根际土壤真菌种
类明显增加 。除定植后 30 d外 ,其余时期对照泳道
条带数均为最多 ,说明定植后 30 d后对照的黄瓜根
际土壤真菌种群数最多 ,轮作处理减少了结瓜后期
的根际土壤真菌种类 。
聚类分析(图 4 a)表明 ,轮作处理改变了土壤
真菌群落结构。定植后 50 d毛苕子 -黄瓜处理与定
植后 70 d小麦 -黄瓜处理土壤真菌群落结构的相似
性最高 ,达 84%。小麦 -黄瓜处理与毛苕子 -黄瓜处
理在黄瓜定植后 30 d土壤真菌群落结构的相似性
较高 ,达到 79%,表明定植后 30 d两个轮作处理对
土壤真菌群落结构的影响在处理间差异不明显 ,但
与对照差异较大 ,说明轮作处理对土壤真菌群落结
构具有一定的影响。定植后 70 d对照与定植前土
壤真菌群落结构的相似性也达 79%,经过又一季黄
瓜的生长 ,黄瓜连作土壤真菌群落结构组成变化
不大 。
根据 DGGE图谱的数字化结果进行主成分
分析(图 4b),黄瓜根际土壤真菌群落结构组成
的两个主要成分 PC1和 PC2分别代表总变量的
40.3%和 24.4%。对照定植后 70 d与定植前土
壤的散点在一个区域 , 而与其他散点区域距离相
对较远 ,表明对照定植后 70 d与定植前土壤真菌
群落结构差异较小 ,这与聚类分析结果相符 。小
麦 -黄瓜轮作处理各时期的散点位置均在第三象
限 ,与其他散点距离相对较远 ,表明小麦 -黄瓜轮
作对土壤真菌群落结构影响相对较大 。毛苕子 -
黄瓜轮作处理除定植后 50 d外 ,其余时期与对照
差异较大 ,在定植后 70 d时的散点与其前期的散
点区距离较远 ,表明毛苕子 -黄瓜轮作的黄瓜生
长后期真菌群落结构变化较为明显 。
2.4 小麦 、毛苕子与黄瓜轮作对黄瓜产量的影响
图 5为不同轮作处理黄瓜的总产量 。小麦 -黄
瓜处理黄瓜总产量极显著高于对照 (p<0.01),
其总产量为 36 782 kghm-2。毛苕子 -黄瓜处理黄
瓜总产量显著高于对照 (p<0.05), 为 33 547
kghm-2。
180 土 壤 学 报 48卷
1期 于高波等:小麦 、毛苕子与黄瓜轮作对土壤微生态环境及产量的影响 181
图 5 不同轮作处理对黄瓜总产量的影响
Fig.5 Efectsofrotationtreatmentsontotalyieldofcucumber
小麦 、毛苕子与黄瓜轮作对黄瓜不同时期产
量的影响见图 6。轮作处理黄瓜的前期产量极显
著高于对照(p<0.01),在 7月 6日前各轮作黄
瓜产量均明显高于对照 。 6月 4日至 25日期间
小麦 -黄瓜处理产量极显著高于对照(p<0.01)。
毛苕子 -黄瓜处理产量在 6月 4日至 14日期间极
显著高于对照 (p<0.01), 在 6月 15日至 25日
期间显著高于对照(p<0.05)。因此轮作处理黄
瓜的经济产量明显高于对照 ,轮作处理对生产具
有很大的实际意义 。
3 讨 论
本研究中的 “轮作 ”与传统意义上的 “轮作 ”
有所不同 ,轮作作物不是整个生长期 ,而是在秋
季种植 ,不影响主茬生长 ,旨在对第二年春茬黄
瓜起到轮作倒茬的效果 ,上冻前收割同时结合秋
翻翻入土壤中 ,轮作作物当时只长到 5 cm左右 ,
因此本试验研究的轮作效果为轮作作物长到
5 cm左右时的效果 。
大量研究表明 ,轮作可平衡土壤养分含量 。
但关于轮作能否保持和提高土壤肥力 ,还存在着
一些争议 。多数研究表明 , 轮作可以增加土壤有
机质和土 壤养 分含量 , 加速 速效 养分 的释
放 [ 25-2 7] 。但田秀平等 [ 28] 研究表明 , 轮作降低了
土壤中碱解氮含量 ,提高了有效磷含量 。本试验
对土壤养分的研究结果比较支持前者观点 ,毛苕
子 -黄瓜轮作处理增加了土壤碱解氮 、有效磷及
速效钾含量 ,对土壤速效养分的提高效果相对较
好 。这可能是由于毛苕子为豆科作物 ,其可形成
根瘤 ,具有固氮作用 , 并且其特有的根系分泌物
可能促进土壤微生物分解有机物质 , 释放速效
养分 。
通过相应的土壤酶活性的测定可以间接地
了解或预测某些营养物质的转化情况 ,以及土壤
肥力 的演 变 趋势 [ 29] 。本 试 验 中小 麦 -黄瓜
图 6 不同轮作处理对不同时期黄瓜产量的影响
Fig.6 Efectsofrotationtreatmentsoncucumberyieldindifferentperiods
182 土 壤 学 报 48卷
处理脲酶活性总体较高 ,说明小麦 -黄瓜处理土
壤氮素代谢旺盛 , 但小麦 -黄瓜处理土壤碱解氮
含量低于毛苕子 -黄瓜处理 , 这与一些研究结果
不同 [ 30] 。植物 、土壤和微生物的相互作用决定
了作物根区的微环境 ,同时构成了复杂的土壤酶
来源 ,各种酶底物与产物还存在互为利用的交错
关系 ,因此土壤酶活性受多种因素的影响 ,这一
点还有待于进一步研究 。
不同轮套作处理对根际土壤微生物群落结
构的影响不同 ,可能是由于作物不同 , 其根际矿
物营养 、根系分泌物及植物残体不同 , 土壤微生
物所能利用的碳源数量和性质存在差异 [ 31-32] 。
而同一处理不同时期的土壤微生物群落结构不
同 ,这可能是因为各时期土壤的温度和湿度不
同 ,也可能是由于不同生育期根系分泌物的组分
和含量不同 , 使微生物的生存环境发生了变
化 [ 33] ,这还有待于进一步研究 。
孙光闻等 [ 34]研究表明黄瓜※番茄※菜豆 ※
菜花 、芹菜※羊角葱 、叶菜类等轮作 ,既能提高土
壤养分利用率 ,平衡土壤养分 , 又可减轻土传病
害的发生 ,提高了蔬菜作物的产量 。轮作可以减
少土壤单一养分的过多消耗和某些养分的过剩 ,
维持供求平衡 。如葱蒜可较多地吸收瓜菜类作
物需量小的土壤养分 ,各取所需 ,提高土壤养分
利用率 [ 35] 。已有研究表明 , 合理的轮作有利于
维持土壤微生物的多样性及活性 , 提高作物产
量 [ 27, 3 6-39] ,本研究与之结果一致 。
4 结 论
本研究结果表明不同轮作处理均明显地提
高了黄瓜产量 ,提高了土壤微生物群落结构多样
性 ,有效地改善了土壤微生态环境 。小麦 -黄瓜
处理增产效果最为显著 , 提高了土壤酶生物活
性 ,毛苕子 -黄瓜处理改善了土壤营养环境 。
参 考 文 献
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EFFECTSOFROTATIONSOFCUCUMBERWITHWHEATANDHAIRY
VETCHONSOILMICRO-ECOLOGICALENVIRONMENT
ANDITSYIELD
YuGaobo WuFengzhi ZhouXingang
(HorticultureColege, NortheastAgriculturalUniversity, Harbin 150030, China)
Abstract Soilavailablenutrients, enzymeactivities, microbialcommunitydiversitiesandcucumberyieldina
fieldundercroprotationsofcucumberwithwheatorhairyvetchwereinvestigatedwithconventionalmethodsand
PCR-DGGEtostudytheefectoftherotationonsoilmicro-ecologicalenvironmentandyieldofcucumber.Results
indicatethattherotationssignificantlyincreasedcucumberyieldandefectivelyimprovedsoilmicro-ecological
environment.Therotationofwheat-cucumberincreasedtheyieldofcucumberthemostsignificantly(p<0.01),
by28.04%, andimprovedtheoveralactivitiesofpolyphenoloxidase, catalaseandurease.Therotationofhairy
vetch-cucumberincreasedtheyieldofcucumberby16.78% andimprovedthecontentsofsoilavailablenutrients,
andtheinvertaseactivitysignificantlyoverCK(p<0.01).DGGEanalysisshowsthattherotationhelpedincrease
thediversityofbacterialcommunityintherhizosphere, whiledecreasingthatoffungiatthelatefruit-bearingstage.
Theefectoftherotationofhairyvetch-cucumberwasmoresignificant.Therotationofwheat-cucumbershowed
certainefectonrhizospheresoilfungedandbacterialcommunitystructures30 daysaftertransplantingofcucumber.
Tosumup, therotationsofcucumberwithwheatandwithhairyvetchhelpmitigatethecucumbersoilsickness,
improvethesoilmicrobialeco-environmentandraisetheyieldofcucumber.
Keywords Cucumber;Rotation;Soilmicro-ecologicalenvironment;Yield