全 文 ：中国生态农业学报 2013年 6月 第 21卷 第 6期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Jun. 2013, 21(6): 681−688


* 农业部农业产业技术体系建设资金项目(CARS-25-C-07)及农业部公益性行业(农业)科研专项经费项目(201203001)资助
** 通讯作者: 郁继华(1961—), 男, 教授, 博士生导师, 从事设施蔬菜栽培生理与环境调控方面的教学和科研工作。E-mail: yujihua@gsau.edu.cn
马彦霞(1982—), 女, 博士研究生, 研究方向为设施蔬菜栽培生理。E-mail: mayx1982@ yahoo.com.cn
收稿日期: 2012-11-25 接受日期: 2013-03-04
DOI: 10.3724/SP.J.1011.2013.00681
不同茬口设施番茄栽培的根圈基质中酶活性
与养分效应*
马彦霞 1,2 任 静 1 曹 刚 1 李雯琳 1 张国斌 1 郁继华 1**
(1. 甘肃农业大学农学院 兰州 730070; 2. 定西市旱作农业科研推广中心 定西 743000)
摘 要 研究了番茄设施有机基质栽培的正茬、迎茬、连茬根圈生物性状和理化性状的变化, 分析了不同茬
口对番茄栽培基质中酶活性、有机质含量和主要养分含量的影响。结果表明, 番茄连茬栽培基质的蛋白酶、
磷酸酶、脲酶和过氧化氢酶活性下降, 有机质、全氮、铵态氮、碱解氮、全磷、速效磷、全钾及速效钾等主
要养分含量降低, 而正茬栽培对基质酶活性、有机质和主要养分含量的影响较小。基质酶活性与理化性质的
相关性分析表明, 番茄有机基质栽培中, 连茬、迎茬和正茬条件下基质的化学性质与生物学性质密切相关, 从
而导致了番茄连茬基质微生态环境的改变。所有指标的相关性中, 脲酶与有机质和主要养分含量的相关系数
最大, 说明脲酶活性是影响基质有机质含量和主要养分的重要因子。各茬口中, 速效钾、速效磷、全钾和过氧
化氢酶活性的可塑性指数均最大, 不同茬口基质各指标的可塑性指数表现为新基质的最大、正茬次之、连茬
最小, 说明连茬基质不适宜于番茄生长, 而正茬基质的生物和理化性质与新基质差异不大, 适宜于番茄生长
发育。
关键词 番茄 根圈基质 酶活性 养分 正茬 迎茬 连茬
中图分类号: S154.1 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2013)06-0681-08
Effect of different rotation systems on media nutrient and enzyme activity
in solar greenhouse tomato rhizosphere
MA Yan-Xia1,2, REN Jing1, CAO Gang1, LI Wen-Lin1, ZHANG Guo-Bin1, YU Ji-Hua1
(1. College of Agronomy, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China; 2. Dingxi Scientific Research Extension Center
for Dry Farming Agriculture, Dingxi 743000, China)
Abstract The development of eco-agriculture and sustainable agriculture has been followed by the rapid development of
greenhouse tomato in organic media culture. This has sustained a year-after-year increase in land area under greenhouse tomato
production. However, the conventional planting and production allows persistent reuse of the same medium for cost reduction, which
has led to heavy disease and insects infestation. This has deteriorated the plant physical and chemical characteristics with decreasing
yield output and fruit quality. These production challenges have constituted a major bottleneck restricting sustainable development of
greenhouse tomato in organic media culture. This paper studied the changes in biological and physicochemical characteristics in
rhizosphere media under three crop rotation systems — normal cropping, alternate cropping and continuous cropping. The effects of
the different crop rotation systems on enzyme activity, organic matter content and main nutrients in rhizosphere media of tomato
under solar greenhouse were analyzed. The study laid relevant scientific reference for the sustainable development of greenhouse
tomato in organic media culture. The results showed that the activities of protease, phosphatase, urease and catalase decreased in
organic media culture under continuous cropping of tomato. Also the contents of organic matter, nitrogen, ammonium nitrogen,
available nitrogen, total phosphorus, available phosphorus, total potassium and available potassium decreased. Normal cropping
conditions had little effect on enzyme activity, organic matter content and major nutrients contents. Chemical properties were closely
related with biological properties in organic media under normal cropping, alternate cropping and continuous cropping. This resulted
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in changes in micro-ecological environment, and further changes in plant growth, disease and insects intestatins, yield and fruit
quality of tomato. Protease, phosphatase, urease and catalase activities were significantly correlated with organic matter and main
nutrients contents. Among the four enzymes, urease activity had the strongest correlation with organic matter and main nutrients
contents. This suggested that urease activity was the main factor influencing the media fertility. Plasticity indexes of available
potassium, available phosphorus, total potassium and catalase was higher than other indexes in all the treatments. Under different
crop rotation systems, plasticity index of new media was largest, followed by that for alternate cropping system and then continuous
cropping system. The result suggested that enzyme activity well correlated with organic matter and main nutrients contents in
greenhouse tomato rhizosphere media under different crop rotation systems. Also enzyme activity, organic matter and main nutrients
contents were important elements of media material cycle. It was therefore possible to use enzyme activity in characterizing organic
matter and nutrient state which reflected the intensity and direction of various biological activities in media. Enzyme activity, organic
matter and main nutrients contents decreased after continuous cropping, tomato nutrient source reduced and inhibited tomato plant
growth. However, enzyme activity and main nutrients of media culture were less affected under normal cropping treatment. It
suggested that continuous cropping media culture was not suitable for tomato growth. Biological and physicochemical characters of
normal cropping media and new media were very similar. The normal cropping system was adaptable to the growth and development
of solar greenhouse tomato.
Key words Tomato, Rhizosphere media, Enzyme activity, Nutrient, Normal cropping, Alternate cropping, Continuous
cropping
(Received Nov. 25, 2012; accepted Mar. 4, 2013)
随着生态农业和可持续循环农业的发展, 设施
番茄有机基质栽培发展迅速, 栽培面积逐年扩大。
但是, 由于种植习惯和降低基质成本的需要, 设施
番茄栽培中基质的重复利用较为普遍, 导致病虫害
加重、果实品质下降等连作障碍问题也日益突出[1],
成为制约番茄有机基质栽培可持续发展的瓶颈。研
究表明, 大豆连作障碍的原因主要归结于大豆根圈
土壤微生态环境的改变 [2], 那么 , 设施番茄连作障
碍的原因是否也是由于根圈土壤微生态环境的改变
造成的, 目前还少见相关报道。
近年来根圈微域环境的研究逐渐得到人们重视,
目前已成为土壤学最活跃、最敏感的研究领域。酶
活性是土壤根区微生态环境中生理活性最强的部
分 [3], 酶活性反映了土壤对植物根系供应养分的潜
在能力[4]。许多研究表明, 酶活性能反映土壤的综合
性状, 可以作为土壤肥力、土壤质量和微生物活性
的重要指标[5−6]。樊军等[7]认为不同栽培方式和作物
茬口对土壤酶活性有不同的影响; 王丽等 [8]的研究
结果表明, 轮作种植条件下温室土壤酶活性高于连
作种植土壤; 李振方等[9]报道, 与正茬土壤相比, 连
作根际土壤中脲酶和过氧化氢酶的活性显著下降 ;
收获期连茬土壤中的脲酶和磷酸酶活性显著低于正
茬, 连茬栽培当归根际土壤脲酶和磷酸酶活性显著
降低, 而过氧化氢酶活性呈升高趋势[10]。此外, 土壤
酶活性与土壤养分密切相关 [11], 研究表明, 作物连
作可导致土壤物理性状变差、养分偏耗、微生物种
群结构失衡和土壤酶活性降低等连作障碍[12]; 大豆
轮作与连作不同年限土壤酶活性、有效养分(碱解氮、
速效磷和速效钾)含量和土壤 C、N 及 C/N 均有较大
变化, 与正茬相比, 迎茬、连茬土壤酶活性均降低[13]。
虽然迄今关于连作和轮作与土壤酶活性和养分
的关系已有大量研究, 但认识尚不一致。本研究以
不同茬口设施番茄栽培基质为研究对象, 系统研究
了不同茬口番茄根圈的基质酶活性和养分效应, 为
设施番茄有机基质栽培的可持续发展提供参考
依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验基质采自甘肃省酒泉市戈壁绿丰农业专业
合作社非耕地设施蔬菜标准园温室, 标准园主要产
品为温室一大茬番茄, 番茄品种为“粉红果”。该园区
是 2009 年国家非耕地有机生态无土栽培关键技术
研究和产业示范重点园区, 也是肃州区“一特四化”
设施农业示范基地之一。标准园由合作社统一品种、
统一技术指导、统一标准管理。
试验在该园区温室内进行。采用园内统一的基
质槽培, 栽培槽为下挖式砂石栽培槽(如图 1), 槽内
径 60 cm, 槽深 30 cm, 槽长 7 m, 呈“U”型, 槽两边
码 1层砖, 槽间走道 80 cm, 走道内径 50 cm, 槽内
壁铺一层棚膜, 底部填 5 cm厚的瓜子石, 上铺一层
编织袋, 再填充 25 cm深的栽培料。
试验番茄品种为“欧盾”, 粉果、无限生长型。番
茄 9月上中旬播种育苗, 10月下旬定植, 栽植株行距
为 25 cm×40 cm。6月中下旬采收结束。一个生长季
共追肥 2次, 第 1次在第一花序坐果后, 果实似核桃
大时追肥, 第 2 次在盛果期追肥, 每次追施复合肥
(大三元, 山东肥料有限公司生产) 300 kg·hm−2和有
第 6期 马彦霞等: 不同茬口设施番茄栽培的根圈基质中酶活性与养分效应 683



图 1 栽培槽结构示意图
Fig. 1 Schematic diagram of cultivation bed used in the experiment

机肥 22.5 m3·hm−2(鸡粪︰牛粪=1︰3), 在栽培槽中
间施肥。灌水方式为膜下滴灌, 每槽铺设两根双上
孔型薄壁软管(Φ=0.25 cm), 滴水孔间距 25 cm。
1.2 试验设计
试验选用基质为不同茬口的有机基质, 有机基
质成分为: 炉渣、菌渣、牛粪、鸡粪、玉米秸秆按
体积比 13︰5︰5︰2︰14组成。基质茬口为: 正茬,
豇豆−黄瓜−番茄 ; 迎茬 , 番茄−黄瓜−番茄 ; 连茬 ,
黄瓜−番茄−番茄。
试验共设 4 个处理, 分别为正茬、迎茬、连茬,
以新基质为对照(CK), 每个温室(管理条件一致)为 1
个处理, 每个栽培槽为 1个小区, 每 3个小区为 1个
重复, 每处理 3 次重复, 分别取温室东西两边和中
间的小区 , 为防止边际效应影响 , 减小误差 , 每个
重复的两边各设 2~3个小区作为保护行。
各处理均在结果末期取样, 取样时在栽培槽中
采用五点法呈 S 型取根系周围 0~15 cm 基质层, 每
小区取样 1 kg, 然后将各小区基质混合, 剔除基质
鲜样中可见的动植物残体, 过 1 mm筛, 将过筛基质
储于 4 ℃冰箱中待测。
1.3 测定项目与方法
1.3.1 基质酶活性的测定
基质脲酶活性测定采用苯酚钠比色法[14], 蛋白
酶活性测定采用茚三酮比色法[14], 过氧化氢酶活性
测定采用高锰酸钾滴定法[14], 磷酸酶活性测定采用
对硝基苯酚钠比色法[15]。
1.3.2 基质养分的测定
参照鲍士旦[16]的方法, 其中全氮采用凯氏定氮
法, 铵态氮采用靛酚蓝比色法, 碱解氮采用碱解扩
散法, 全磷采用酸溶钼锑抗比色法, 速效磷采用碳
酸氢钠浸提−钼锑抗比色法 , 全钾采用氢氧化钠熔
融−火焰光度法, 速效钾采用醋酸铵提取−火焰光度
法, 有机质测定略作改动(称取 0.1 g基质)。
1.3.3 生理生态指标的可塑性
根据 Valladares 等 [17]的方法计算可塑性指标
(plasticity index, PI): PI=(测定指标的最大值−测定
指标的最小值)/测定指标的最大值×100%。
1.4 数据处理
数据采用 SPSS 16.0软件进行ANOVA方差分析
和 Duncan’s 新复极差法多重比较, 并进行相关性分
析。其他统计分析采用 Excel 2003处理。
2 结果与分析
2.1 不同茬口对设施番茄根圈基质酶活性的影响
2.1.1 蛋白酶
蛋白酶能促进蛋白质水解生成肽和氨基酸, 促
进土壤中氮素的转化, 使蛋白质等含氮化合物水解
为氨, 供植物吸收利用。由表 1可知, 种植番茄后基

表 1 不同茬口对设施番茄根圈基质酶活性的影响
Table 1 Effect of different cropping rotations on enzyme activities in rhizosphere media of tomato in solar greenhouse
处理
Treatment
蛋白酶
Protease (mg·g−1)
脲酶
Urease (mg·g−1)
碱性磷酸酶
Alkaline phosphatase (μg·g−1)
过氧化氢酶
Catalase (mL·g−1)
正茬 Normal cropping 0.589±0.010aA 82.990±1.351aA 38.433±0.181bB 1.895±0.114bA
迎茬 Alternate cropping 0.440±0.006bB 54.792±0.849cB 23.847±0.110cC 2.084±0.102abA
连茬 Continuous cropping 0.234±0.003cC 33.971±0.525dC 20.963±0.068dD 1.189±0.054cB
新基质(CK) New media 0.204±0.004dD 80.420±1.742bA 63.807±0.314aA 2.247±0.140aA
不同大、小写字母表示处理间在 1%和 5%水平上差异显著 Different capital and small letters indicate significant difference among treatments at
0.01 and 0.05 levels.下同 The same below.
684 中国生态农业学报 2013 第 21卷


质的蛋白酶活性均极显著高于对照, 其中以正茬的
蛋白酶活性最高, 较对照高 0.385 mg·g−1, 其次为迎
茬、连茬基质, 且各茬口间差异显著。说明正茬栽
培显著增加了根际基质蛋白酶活性, 有利于基质多
源氮素的有效转化。
2.1.2 脲酶
脲酶能够催化尿素水解成二氧化碳和氨气, 脲
酶活性的高低一定程度上反映了土壤供氮水平的状
况[18]。从表 1 可以看出, 栽培茬口对基质脲酶活性
的影响显著, 其中正茬的脲酶活性最高, 比对照高
3.2%, 且与其他处理差异显著; 迎茬、连茬基质的脲
酶活性均显著低于对照 , 分别比对照低 31.9%和
57.8%。说明正茬有助于改善基质环境, 提高根际脲
酶活性, 促进尿素转化和植株营养吸收, 连茬显著
抑制了基质的供氮水平。
2.1.3 碱性磷酸酶
土壤磷酸酶是植物根系与微生物的分泌产物。
磷酸酶与土壤磷素转化密切相关, 是衡量土壤磷素
肥力的指标。不同茬口基质的碱性磷酸酶活性均极
显著低于对照(表 1), 其中正茬的磷酸酶活性最高,
为 38.433 μg·g−1, 比对照低 39.8%, 与其他处理差异
极显著; 连茬的磷酸酶活性最低, 比对照低 67.1%。
说明连茬显著抑制了植物根系分泌物的积累, 影响
基质磷素的有效转化。
2.1.4 过氧化氢酶
过氧化氢酶可促进土壤中多种化合物氧化, 防
止过氧化氢积累对生物体产生的毒害[19]。从表 1 可
以看出, 不同茬口基质的过氧化氢酶活性大小为迎
茬>正茬>连茬, 且各茬口间酶活性差异呈显著或极
显著水平; 在 P=0.01水平上迎茬的酶活性与对照差
异不显著, 与连茬差异显著。
2.2 不同茬口对设施番茄根际基质主要养分的影响
不同茬口对番茄根圈基质主要养分的影响较大。从
表 2 可知, 正茬基质的有机质含量水平较高, 与对照差
异不显著, 与连茬、迎茬差异显著; 连茬基质的全氮含
量最小, 与其他处理差异显著, 正茬基质的全氮最高,
且显著或极显著高于其他处理; 铵态氮含量表现为正茬
>CK>迎茬>连茬, 对照及不同茬口间差异显著; 碱解氮
的变化趋势与铵态氮相似, 但迎茬与对照差异不显著;
基质的全磷含量表现为 CK>正茬>迎茬>连茬, 但正茬
与迎茬、连茬及对照差异不显著, 连茬与对照差异显著;
速效磷的变化趋势与全磷相似, 正茬与对照差异不显著,
连茬与迎茬差异不显著, 连茬与正茬和对照差异显著;
正茬基质的全钾含量与迎茬和对照差异不显著, 与连茬
差异显著; 速效钾含量表现为 CK>正茬>迎茬>连茬, 正
茬与迎茬和对照差异不显著, 与连茬差异显著。说明连
茬栽培对基质的理化性状破坏严重, 使养分比例失衡,
正茬栽培可在一定程度上平衡基质的养分。
2.3 基质酶活性与基质养分的相关分析
基质酶活性与养分含量之间的相关分析表明
(表 3), 脲酶活性与基质养分间的相关性最大, 蛋白
酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性与养分间的相关
性较差。其中基质蛋白酶活性与有机质含量呈显著
正相关, 与全氮和碱解氮呈极显著正相关; 碱性磷
酸酶活性与速效磷呈极显著正相关, 与铵态氮、全
磷和速效钾呈显著正相关; 过氧化氢酶活性与速效
钾含量呈极显著正相关, 与有机质、铵态氮和速效
磷呈显著正相关 ; 脲酶活性与全磷呈显著正相关 ,
与有机质含量、全氮、碱解氮、铵态氮、速效磷、
全钾和速效钾含量呈极显著正相关。可见, 基质脲
酶活性与有机质和主要养分的相关性最好, 是影响
基质肥力的重要因子。

表 2 不同茬口对设施番茄根圈基质主要养分的影响
Table 2 Effect of different cropping rotations on nutrients in rhizosphere media of tomato in solar greenhouse
处理
Treatment
有机质
Organic matter (g·kg−1)
全氮
Total nitrogen (g·kg−1)
铵态氮
Ammonium N (mg·kg−1)
碱解氮
Available N (mg·kg−1)
正茬 Normal cropping 164.12±3.634aA 9.406±0.066aA 452.99±11.150aA 674.53±9.602aA
迎茬 Alternate cropping 155.09±3.987bA 9.020±0.049bB 328.78±7.659cC 658.21±6.676bAB
连茬 Continuous cropping 145.52±1.721cB 8.719±0.046cC 267.55±5.869dD 640.73±4.930cB
新基质(CK) New media 160.00±2.681abA 9.058±0.052bB 395.25±8.929bB 655.79±7.965bAB
全磷
Total phosphorus (g·kg−1)
速效磷
Available P (mg·kg−1)
全钾
Total potassium (g·kg−1)
速效钾
Available K (mg·kg−1)
正茬 Normal cropping 1.603±0.069abA 148.67±8.203aA 11.40±0.782aA 1 793.3±134.8abA
迎茬 Alternate cropping 1.588±0.060abA 113.74±5.636bB 10.51±0.376abA 1 721.5±101.59bA
连茬 Continuous cropping 1.510±0.035bA 104.97±5.184bB 9.73±0.367bA 1 467.4±77.9cB
新基质(CK) New media 1.646±0.070aA 161.52±10.48aA 10.79±0.738abA 1 863.7±16.4aA

第 6期 马彦霞等: 不同茬口设施番茄栽培的根圈基质中酶活性与养分效应 685


表 3 设施番茄根圈基质的酶活性与土壤养分含量之间的相关系数
Table 3 Correlative coefficients between enzyme activity and nutrient content in rhizosphere media of tomato in solar greenhouse
土壤酶
Soil enzyme
有机质
Organic matter
content
全氮
Total
nitrogen
碱解氮
Available
nitrogen
铵态氮
Ammonium
nitrogen
全磷
Total phos-
phorus
速效磷
Available
phosphorus
全钾
Total
potassium
速效钾
Available
potassium
蛋白酶 Protease 0.583* 0.766** 0.749** 0.564 0.112 0.080 0.536 0.245
碱性磷酸酶 Alkaline phosphatase 0.551 0.383 0.259 0.626* 0.599* 0.902** 0.403 0.675*
过氧化氢酶 Catalase 0.679* 0.566 0.495 0.624* 0.560 0.618* 0.437 0.766**
脲酶 Urease 0.897** 0.860** 0.725** 0.965** 0.643* 0.912** 0.721** 0.816**
n=12, *: P<0.05, **: P <0.01.

2.4 不同茬口对设施番茄根圈基质酶活性和养分
含量可塑性的影响
表型可塑性是生物适应变化环境的重要方式[20]。
由表 4 可以看出, 不同茬口各指标的可塑性指数差
异较大, 其中连茬基质除铵态氮和全钾外, 其他指
标的可塑性指数均最低, 各指标的可塑性指数表现
为速效钾>过氧化氢酶>速效磷>全钾>铵态氮>全磷
>脲酶>蛋白酶>有机质>碱解氮>全氮>碱性磷酸酶;
正茬基质的全氮、碱解氮、铵态氮、全磷和速效磷
的可塑性指数均最高, 各指标的可塑性指数表现为
速效钾>全钾>速效磷>过氧化氢酶>全磷>铵态氮>
有机质>蛋白酶>脲酶>碱解氮>全氮>碱性磷酸酶 ;
迎茬基质有机质和全磷的可塑性指数最大, 全钾最
小, 各指标的可塑性指数为速效钾>速效磷>过氧化
氢酶>全磷>全钾>有机质>铵态氮>脲酶>蛋白酶>碱
解氮>全氮>碱性磷酸酶; 对照的蛋白酶、脲酶、碱
性磷酸酶、过氧化氢酶和速效磷的可塑性指数最大,
各指标的可塑性指数表现为全钾>速效钾>过氧化氢
酶>速效磷>全磷>脲酶>铵态氮>蛋白酶>有机质>碱
解氮>全氮>碱性磷酸酶。
3 讨论
土壤酶是土壤生态系统代谢的一类重要动力 ,
其存在使土壤中的生物和生物化学过程能够持续进
行, 是土壤生态系统功能的基础。土壤酶在生态系统
的有机质腐解和养分循环与迁移等代谢反应中起着
非常重要的作用[21], 其与土壤质量的很多理化指标
相联系, 是土壤质量的潜在性敏感指标[22−23]。研究表
明, 蛋白酶、脲酶是催化有机态氮转化为无机态的酶
类, 均属于水解酶类, 它们对土壤含氮化合物具有活
化作用, 同时, 脲酶与尿素水解密切相关, 其活性高
低对提高氮肥利用率具有重要意义[24]。本试验结果表
明, 种植番茄后基质的蛋白酶活性均极显著高于对
照, 其中以正茬基质的蛋白酶活性最高, 其次为迎
茬、连茬, 且各茬口间差异显著。说明正茬栽培显著
增加了根圈基质蛋白酶活性, 有利于基质多源氮素
的有效转化。正茬基质的脲酶活性最高, 且与其他处
理差异显著, 迎茬、连茬基质的脲酶活性均显著低于
对照, 这与张新慧等[10]的研究结果一致。可见, 连茬
基质中的氮素水平较低, 正茬栽培显著提高了根区

表 4 不同茬口对设施番茄根圈基质酶活性和养分含量可塑性指数的影响
Table 4 Effect of different cropping rotations on the plasticity index of enzyme activities and nutrients contents in rhizosphere me-
dia of tomato in solar greenhouse
生理生化参数
Eco-physiological parameter
正茬
Normal cropping
迎茬
Alternate cropping
连茬
Continuous cropping
新基质(CK)
New media
蛋白酶 Protease 3.285 2.530 2.378 4.049
脲酶 Urease 3.202 3.050 2.901 4.229
碱性磷酸酶 Alkaline phosphatase 0.914 0.906 0.645 0.973
过氧化氢酶 Catalase 10.448 9.050 8.661 11.429
有机质 Organic matter 4.278 4.850 2.265 3.300
全氮 Total nitrogen 1.361 1.081 1.047 1.131
碱解氮 Available nitrogen 2.806 1.840 1.482 2.397
铵态氮 Ammonium nitrogen 4.696 4.349 4.293 4.082
全磷 Total phosphorus 7.299 7.299 3.937 7.042
速效磷 Available phosphorus 10.459 9.126 8.467 11.294
全钾 Total potassium 11.734 6.768 7.273 12.381
速效钾 Available potassium 13.995 11.092 9.600 11.443
686 中国生态农业学报 2013 第 21卷


基质的蛋白酶和脲酶活性, 有助于改善基质环境, 有
利于基质多源氮素的有效转化, 促进番茄植株营养
吸收。磷酸酶能促进土壤有机磷化合物水解, 与土壤
磷素转化密切相关, 是土壤中磷循环的重要环节, 土
壤有机磷化合物在酶促水解作用下, 磷酸根解脱转
化为植物可以利用的形态[25]。前人研究表明, 从不同
种植年限(3 a、6 a、9 a、12 a)来看, 轮作土壤磷酸酶
活性较连作土壤平均高 6.9%[8]; 收获期正茬土壤磷
酸酶活性均显著高于迎茬和连茬, 迎茬又显著高于
连茬[24]。本研究也得出了同样结论, 正茬基质的磷酸
酶活性最高, 与其他处理差异极显著, 连茬的磷酸酶
活性最低。说明正茬基质有机磷的生物化学活化过程
较强, 磷素的转化效率高, 肥力水平好, 而连茬栽培
显著抑制了基质磷素的转化。过氧化氢酶能促进过氧
化氢分解为水和氧, 与土壤微生物关系密切, 过氧化
氢酶的活性增强, 有利于解除过氧化氢对植株的毒
害作用, 提高土壤肥力[26]。有研究认为大豆连作使土
壤过氧化氢酶活性显著下降, 大豆连作过氧化氢和
根系分泌物的积累与增加是引起大豆连作障碍的主
要原因[27]。本研究表明, 番茄连茬基质的过氧化氢酶
活性显著低于正茬和迎茬, 这与在大豆[27]上的研究
结果一致。正茬和迎茬基质的过氧化氢酶活性显著高
于连茬, 可能是正茬和迎茬使土壤微生物多样性增
加, 通过多种微生物分泌出的过氧化氢酶表现出与
底物较强的亲合力, 从而引起正茬和迎茬条件下过
氧化氢酶活性及催化能力的提高。
土壤质量是土壤物理、化学和生物学性质, 以
及形成这些性质土壤过程的综合反映[28]。土壤有机
质被认为是衡量土壤质量的重要指标之一, 对改善
土壤理化性质、提供营养成分、刺激微生物活性等
有重要作用。王光华等[2]报道, 连作使大豆根际土壤
中有机质含量减少, 与本研究结果相符, 但在烤烟
连作土壤中, 有机质含量增加 [29], 可能是由于作物
不同对有机质的吸收利用不同, 或是土壤和基质本
身的理化性质不同造成的。不同茬口对番茄根际基
质主要养分的影响显著。3个栽培茬口中, 连茬基质
的全氮、铵态氮、碱解氮、全磷、速效磷、全钾和
速效钾的含量均最低, 正茬基质养分的变化与连茬
相反。前人研究表明, 与正茬相比, 迎茬和不同连作
年限土壤有效养分含量均降低[13]; 连作使大豆根际
土壤中速效氮、磷、钾含量减少[2]。由此可见, 连茬
栽培后基质的有效养分含量下降, 比例失衡, 正茬
栽培可在一定程度上平衡基质的养分。
土壤酶活性与土壤生物、理化性质和环境条件
密切相关[30]。研究表明, 土壤脲酶、磷酸酶和过氧化
氢酶活性与全氮含量呈正相关 [31]; 过氧化氢酶活性
与有机质、全磷、速效磷、速效氮、速效钾均呈正相
关[25]; 不同连作年限土壤脲酶与有效钾含量呈显著
正相关[32]。番茄不同栽培茬口基质酶活性与养分之
间也存在一定相关性, 基质蛋白酶活性与有机质含
量、全氮和碱解氮呈正相关, 碱性磷酸酶活性与速
效磷、铵态氮、全磷和速效钾呈正相关, 过氧化氢
酶活性与有机质、速效钾、铵态氮和速效磷呈正相
关, 脲酶活性与有机质含量、全磷、全氮、碱解氮、
铵态氮、速效磷、全钾和速效钾含量均呈正相关。
可见, 番茄有机基质栽培中, 连茬、迎茬和正茬基质
的化学性质与生物学性质是密切相关的, 从而导致
了番茄连茬基质微生态环境的改变, 最终导致植株
生长不良、病虫害加重、品质降低、产量下降等危
害。在大豆的研究中也得到了类似的结论[13,27]。
可塑性是表型进化的一个基本特点[33]。表型可
塑性是生物适应变化环境的重要方式。Rejmánek[34]
认为表型可塑性可以直接或间接增强物种的入侵能
力, 能够拓宽外来种的生态幅 [35], 尤其在变化环境
中, 表型可塑性有利于生物获得更多的营养和占据
更加多样化的生境 [36], 一般情况下 , 可塑性越大 ,
说明物种对生境的适应能力越强。在本研究中, 不
同茬口基质各指标的可塑性指数变化大致为: 新基
质>正茬>迎茬>连茬; 各茬口中, 速效钾、速效磷、
全钾和过氧化氢酶活性的可塑性指数均最大。说
明连茬基质不适宜于番茄生长 , 而正茬基质的生
物和理化性质与新基质差异不大, 适宜于番茄生长
发育。
4 结论
设施不同茬口番茄根际基质酶活性与有机质和
养分存在一定相关性, 一起参与基质物质循环, 在
一定程度上可以用酶活性表征有机质和养分状况及
其数量的变异, 反映基质中进行的各种生物活动的
强度和方向。基质连茬栽培后酶活性下降、有机质
和主要养分含量降低, 提供给番茄的碳、氮等营养
源减少, 不利于番茄植株的生长, 而正茬栽培对基
质酶活性和主要养分的影响较小。相关性分析表明,
脲酶与有机质和主要养分的相关性较好, 说明脲酶
是影响基质肥力的重要因子。各茬口中, 速效钾、
速效磷、全钾和过氧化氢酶活性的可塑性指数均
最大, 不同茬口基质各指标的可塑性指数表现为新
基质最大、正茬次之、连茬最小。综上所述, 连茬
基质不适宜于番茄生长, 正茬基质适宜于番茄生长
发育。
第 6期 马彦霞等: 不同茬口设施番茄栽培的根圈基质中酶活性与养分效应 687


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