全 文 ：收稿日期：!""#$"!$!% 接受日期：!""#$"%$!"
基金项目：国家科技“支撑”项目（!""&’()"*’"%）；辽宁省“十一五”重大项目（!""&!+,""+）；辽宁省教育厅创新团队项目（!""*-+,#）资助。
作者简介：陈红波（+#."—），女，辽宁省朝阳县人，博士，主要从事设施蔬菜栽培与生理。/01234：567869:!+!;+&<= 5:1
! 通讯作者 -74："!%$..%.*+&&，/01234：>32842343;+!&= 5:1
根际通气对日光温室黄瓜栽培基质酶活性
和养分含量的影响
陈红波+，李天来+!，孙周平+，王五宏!
（ +沈阳农业大学园艺学院，辽宁省设施园艺重点实验室，辽宁沈阳 ++"+&+；
!浙江省农业科学院蔬菜研究所，浙江杭州 <+""!+）
摘要：试验设通气栽培（?+）、密闭栽培（)+）和常规栽培（@A），研究在黄瓜全生育期内，根际 @B! 和 B! 浓度对基质
酶活性、基质养分和植株生长的影响。结果表明，?+处理显著改善基质通气状况。与 @A比较，基质 @B! 含量降低
了 %.=!+C，基质 B!含量提高了 ,=.*C；?+ 处理比 )+ 和 @A 处理均提高了基质酶的活性，其中脲酶分别提高
++=+#C和 *=&*C，脱氢酶提高 <.=%+C和 !!=,!C，磷酸酶提高 <.="+C和 +.=且基质碱解氮、速效磷含量和黄瓜全株干物质积累都有不同程度的增加。表明通气栽培有助于提高基质酶活性、
基质养分含量和促进植株的生长。
关键词：根际通气；基质养分；基质酶；黄瓜栽培
中图分类号：D&%!=!；D&", 文献标识码：( 文章编号：+"".$,",E（!""#）"&$+%*"$",
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现代设施蔬菜栽培中，由于长期大量施肥、少中
耕、机械化操作增加等原因，使土壤紧实，通气孔隙
度减小。再加上设施内通风较慢等极大地限制了土
壤与大气的气体交换［+$<］。土壤空气含量可以影响
根系呼吸、土壤酶活性和土壤养分状况，是土壤肥力
的要素之一［%$.］。植物根系是靠土壤氧气进行呼吸
作用产生能量来维持生理活动的。由于土壤氧气供
应不足，根呼吸作用减弱，水分和养分从土壤向木质
组织的转移速率也下降［#］。在根周围，@B! 浓度的
升高对根的影响，同 B!浓度的降低所产生的影响有
植物营养与肥料学报 !""#，+,（&）：+%*"$+%*%
""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
[428> GL>P3>3:8 28Q \7P>343U7P D537857
很多相同的地方，尽管 !"#的影响，在其分压还没有
达到与 "#的分压相等时，有些植物就会有反应［$%］。
中等强度的 !"#分压，会促使石灰质土壤或施石灰
过度的土壤上的钙敏感植物发生石灰诱生性失绿
病［$$&$#］。有资料表明，土壤空气的临界值 "# 浓度
为 $’(，!"#浓度为 ’(［$)］。当土壤中 !"# 浓度高
于 *(时有明显抑制呼吸作用的效应，!"#浓度达到
$%(!$*(时阻碍植物根系生长和种子发芽，超过
$*(阻碍根系呼吸和吸收功能，使根系不能扩展，甚
至造成植物窒息而死。土壤内 !"# 过多还使土壤
+,值下降，适宜于植物病原菌的发育，加之植物生
长不良，抵抗力降低而易于感染病毒［$’］。土壤中 "#
浓度下降到 #%(以下时，植物呼吸速率便开始下
降，低于 $%(时，无氧呼吸出现并增强，产生酒精中
毒，抑制根尖细胞分裂，根的吸收功能减弱或丧失，
影响根系内物质的运输，对植物的生长发育造成严
重危害［$)］。但在根际通气对基质酶活性和基质养
分含量影响方面的研究报道不多，为进一步揭示根
际气体与植株生长的关系，本试验通过比较人工营
养基质通气栽培、人工营养基质传统栽培和人工营
养基质密闭栽培 )种栽培方式对基质性质和植株生
长的影响，研究在黄瓜整个生育期内根际 "#浓度和
!"# 浓度的变化规律，以及根际通气对基质酶活性
和基质养分含量的影响。以阐明基质通气栽培改善
根际水气肥环境的原因，为促进根系对养分水分的
吸收，提高设施蔬菜产量和品质提供依据。
! 材料与方法
!"! 试验设计
试验于 #%%-年 )!.月份在沈阳农业大学工厂
化高效农业工程技术研究中心试验基地辽沈!型日
光温室内进行。以黄瓜（!"#"$%& &’(%)"&）品种津春 #
号为试材，于 )月 )日播种，’月 $日第五片真叶展
开时定植。设通气栽培（/$）、密闭栽培（0$）和常规
栽培（!1）)种栽培方式。采用相同规格的桶栽（直
径 )% 23、深 )% 23）并装有同量的基质，其中基质通
气栽培（/$）装置为底部放 $% 23高的具孔半圆形支
架，上铺孔径为 %4* 23 5 %4-* 23的塑料网，其上再
插一根长 #* 23、直径 *4* 23的塑料管，与基质内半
圆形空间连通，让空气自上而下进入半圆形空间内
并自然流动，塑料网上填充基质；封闭栽培（0$），即
从黄瓜茎基开始用锡箔纸把栽培桶包严，保证土壤
内气体与外界大气零交换，其他条件和栽培措施均
与 /$处理相同；传统栽培（!1），即不在栽培桶内设
置 $% 23高的半圆形支架，桶内只填充基质，其他条
件和栽培措施均与 /$处理相同。人工营养基质由
稻草 6草碳 6土 7 #6$ 6$的体积比混合，再加 $- 89 : 3)
膨化鸡粪，堆制发酵而成。每个处理定植黄瓜 ’%
株，随机区组排列，定量浇水和追肥。其他栽培管理
与一般生产相同。
!"# 测定项目及方法
分别在处理后 $%、$*、#*、)*、’* ;取根际土，将
根系挖出，抖落大基质块，收集附着在根系上的基质
作为根际样品。样品一部分经风干、磨碎，过 $ 33
和 %4$#* 33 筛，用于基质养分分析；一部分置于
& #%<的冰箱内保存，供基质酶活性测定。
不同酶活性参照严昶升［$.］的方法。转化酶活
性［=>?2@AB 39 :（9·;）］用 )，*&二硝基水杨酸比色法
测定；脲酶活性［C,)DC 39 :（9·;）］用苯酚&次氯酸
钠比色法测定；磷酸酶活性［EFBG@> 39 :（9·;）］用磷
酸苯二钠比色法测定；脱氢酶活性［HEI 39 :（9·;）］
用氯化三苯基四氮唑（HH!）法测定［$*］。
基质理化性状采用常规分析法测定。有机质用
重铬酸钾容量法；碱解氮用扩散吸收法；速效磷用
%4* 3@> : J CK,!") 浸提—硫酸钼锑抗比色法；速效
钾用 $ 3@> : J C,’"L2 浸提—火焰光度计法。根际
气体采用动态气室法，即定植前，在基质下 #% 23处
插入直径 # 33的铜管，在封闭动态系统中，以一个
封闭的气管和气室相连，用 E!"# : $%型手持式二氧
化碳分析仪和 ME"&)$N 型数字式氧气浓度计监测
!"#和 "#浓度，然后利用测量开始和结束的时间段
里气室浓度的变化计算土壤 !"#和 "#浓度［$.］。
试验数据整理采用 IM2B>软件；方差分析采用
0EO软件，并用 0?G2KG’A法进行显著性测验。
# 结果与分析
#"! 根际通气对黄瓜栽培基质内 $%# 和 %# 浓度
的影响
基质 !"#浓度随生育期延长而增加，且处理间
差异也逐渐增大，以 /$处理 !"# 浓度最低，其次是
!1，0$处理最高（图 $K）。与 !1相比，/$处理基质
!"#浓度降低 ’N4#$(，0$ 处理则增加两倍。基质
"#浓度随生育期延长而减小，以 /$ 处理基质中氧
气浓度最高，!1次之，0$ 最低（图 $P）。/$ 通气处
理提高了根际氧气的浓度，比 !1 提高 *4N-(；而
0$处理 "#浓度则降低了 ))4$#(。基质内 "#浓度
$-’$.期 陈红波，等：根际通气对日光温室黄瓜栽培基质酶活性和养分含量的影响
图 ! 根际通气对黄瓜栽培基质内 "#$和 #$浓度的影响
%&’(! )**+,-. /* 01&2/.31+0+ 4+04-&/5 /5 ,/5-+5-. /* "#$ 456 #$ &5 -1+ 74-0&8 /* ,9,97:+0 ,9;-&<4-&/5
和 !"#浓度变化趋势相反，二者呈现相互消长的关
系，且 "#浓度的减少量小于 !"#浓度的增加量。
$=$ 根际通气对黄瓜栽培基质养分含量的影响
图 #看出，各处理基质养分含量随生育期延长
呈下降趋势；但随处理时间的延长，处理间差异有
增加趋势。与 !$相比，%&处理碱解氮和速效磷含
量分别增加 &’(#)*和 #+(),*，速效钾和有机质含
量分别降低 &&(#,*和 ,(-.*；/&处理碱解氮和速
效磷含量则分别降低 &0(,1*和 &.(+#*，速效钾和
有机质含量分别增加 .)()&*和 #&(’0*。说明改
善根际通气后，提高了基质酶活性和微生物活性，加
速了有机质的转化以及黄瓜对养分的吸收［&1］。
图 $ 根际通气对黄瓜栽培基质养分含量的影响
%&’($ )**+,-. /* -1+ 01&2/.31+0+ 4+04-&/5 /5 59-0&+5- ,/5-+5-. &5 -1+ 74-0&8 /* ,9,97:+0 ,9;-&<4-&/5
$=> 根际通气对黄瓜栽培基质酶活性的影响
各处理基质酶活性随生育期延长均有下降趋
势，且处理间差异较大，基质酶活性以 %&处理较高，
!$次之，/& 处理最低（图 ’）。与 !$处理相比，%&
分别提高基质脲酶活性 )(.,*，脱氢酶活性
&+()0*，磷酸酶活性 #)(+’*，蔗糖酶活性 #-(++*；
而 /&则分别降低了脲酶活性 &)()1*，脱氢酶活性
’#(.#*，磷酸酶活性 .’(1#*，蔗糖酶活性 .-(+,*。
#1.& 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 &+卷
图 ! 根际通气对黄瓜栽培基质酶活性的影响
"#$%! &’’()*+ ,’ *-( .-#/,+0-(.( 1(.1*#,2 ,2 (2/34( 1)*#5#*#(+ #2 *-( 41*.#6 ,’ )7)748(. )79*#51*#,2
根际通气对蔗糖酶活性影响较大，对脲酶活性影响
较小。
:;< 根际通气对黄瓜根、茎、叶干物质积累的影响
表 !看出，根际通气对黄瓜植株生长影响较大，
根、茎、叶、全株干重和根冠比均是 "!处理最高，#$
次之，%!处理最低。与 #$比，"!处理的根、茎、叶、
全株干重和根冠比分别提高 !&’(!)、&*’&+)、
!,’,()、-!’+&)和 +’..)；而 %! 分别比 #$ 降低
--’+/)、-0’,.)、&!’,-)、&*’!!)和 !*’!&)。表
明根际通气好坏，直接影响黄瓜地上部和地下部植
株的生长发育，特别是对黄瓜叶片干物质积累更为
明显。
表 = 根际通气对黄瓜各器官干物质积累的影响
>189( = ?2’97(2)(+ ,’ *-( .-#/,+0-(.( 1(.1*#,2 ,2 @.3 41**(. 1))74791*#,2 ,’ @#’’(.(2* )7)748(. ,.$12+
处理
123456375
干重 %28 93:;<5（; = >?475，%@） 地上部 =地下部
A?475 根 CBB5 茎 A536 叶 D34E
#$ 0*’-. F &’*- G &’!( F *’!, 4G !*’&+ F !’-- 4G &(’+! F .’.! G !.’,* F *’/, 4G
"! (!’!( F .’0* 4 &’0, F *’-- 4 !&’0- F -’!0 4 ..’*. F &’!- 4 !(’*! F !’!- 4
%! &0’!! F &’0! H -’.. F *’&! G +’(/ F *’+/ G -.’,, F 0’!& H !&’&, F *’&0 G
注（IB53）：同列数据后不同字母表示差异达 0)显著水平 J4?K3L EB??B93M G8 M:EE32375 ?35532L :7 L463 HB?K67 :7M:H453 L:;7:E:H475 45 0) ?3N3? O
! 讨论
基质通气栽培的基质脲酶活性、磷酸酶活性均
比对照提高，且基质碱解氮和速效磷含量也增加。
基质酶活性的增加很可能与基质微生物活性有关，
其功能的多样性与 P- 和 #P-浓度也有关［!/Q!,］。根
际通气不良时，P- 浓度较低和 #P- 浓度较高，土壤
酶活性降低，因为高 #P- 浓度导致土壤氧化还原作
用和腐质殖的再组合能力下降［!.］。根际通气对土
壤酶活性影响的机理目前尚不清楚。根际通气对基
质酶活性和基质养分含量的影响可能是因为根际通
气改善后，影响了基质微生物区系变化，导致基质微
生物细胞内酶，胞间酶活性增强［-*Q-!］。%:RB7 和
$3??［!/］研究表明，微生物对 P- 的吸收被高浓度 #P-
所限制，并且较高的 P-水平能部分的弥补 #P-的抑
制作用，推测是因为有更多的氧气分子能够进入细
胞内。说明 P-和 #P-浓度对土壤呼吸作用的影响，
是刺激和抑制共同作用的结果［-*］。本试验表明，
&+.!(期 陈红波，等：根际通气对日光温室黄瓜栽培基质酶活性和养分含量的影响
密闭栽培处理基质酶活性、基质碱解氮和速效磷含
量都显著降低，以蔗糖酶活性降低幅度最大。其原
因可能是低 !"浓度和高 #!" 浓度对微生物产生一
定的抑制作用，随处理时间延长，!" 不断消耗，#!"
不断积累，使根际胁迫加重，导致基质酶活性迅速降
低。通气处理基质速效钾含量下降较快，特别是在
处理前期尤为明显；而密闭栽培处理基质速效钾含
量在处理期间变化不明显，均显著地高于对照和通
气处理。有报道表明，根际通气对根系的呼吸作用
影响较大，根际通气不良会减少根系对能量的获得，
限制了其对氧、养分和水分的吸收能力，特别对钾的
吸收影响最大，通气良好可以增加钾肥的肥效［$%］。
土壤的通气状况不仅会影响土壤本身，还会影
响根系对养分水分的吸收和运输，最终影响植株的
生长发育［$%］。根系吸收养分和水分是消耗能量的
过程，能量的供给主要是根系有氧呼吸释放的。当
氧气浓度较低时，有氧呼吸电子传递链停止，根系呼
吸速率下降；当土壤环境中 #!" 浓度过高时，脱羧
反应受抑制，呼吸速率也下降，使根系释放的能量大
大减少［$$］。本试验表明，通气栽培显著提高了全株
的干重，而密闭栽培则显著降低了全株的干重。所
以改善根际通气环境可以促进根系对养分水分的吸
收，有利于提高设施蔬菜的产量和品质。
参 考 文 献：
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理学通讯，"(($，%)（%）："*+,"-(.
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