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核农学报 2024 38 6 1163 1174 Journal of Nuclear Agricultural Sciences 蚯蚓粪与脱硫石膏配施对设施黄瓜连作障碍的 效应研究 申佳丽 1 2 魏彦凤 1 丁增伟 3 安明远 1 尹 翠 4 朱红艳 4 曹云娥 1 1 宁夏大学葡萄酒与园艺学院 宁夏 银川 750021 2 甘肃省武威市人才交流与服务中心 甘肃 武威 733099 3 西夏区农业技术推广服务中心 宁夏 银川 750021 4 宁夏共享人力集团有限公司 宁夏 银川 750021 摘 要 为研究不同土壤改良剂对设施黄瓜 Cucumis sativus L Del 99 连作障碍的影响 本试验于2018 2020年在宁夏园艺产业园区内进行 设置对照组 CK 蚯蚓粪 V 脱硫石膏 G 及蚯蚓粪与脱硫石膏 配施 G V 处理 探究不同处理对土壤物理性质 土壤酶活性 土壤微生物群落分布 黄瓜品质及产量的 影响 并将其纳入土壤质量指数 SQI 进行拟合分析 结果表明 与对照相比 蚯蚓粪与脱硫石膏配施 G V 能降低北方地区连作土壤的pH值 增加土壤电导率 EC 有机质 速效氮 速效磷 速效钾含量 蚯蚓粪配施脱硫石膏的细菌门 属群落丰富度最高 且放线菌门 Actinobacteria 比例随种植年限增加而 增加 连续种植四茬后 施加各改良剂均能显著增加黄瓜产量 相较于对照组以蚯蚓粪 脱硫石膏配施 G V 处理增幅较高 各茬相比于对照组分别增加19 81 31 47 11 36 14 98 相关分析结果 显示 土壤综合质量指数 SQI 与黄瓜产量呈显著正相关关系 综上 蚯蚓粪与脱硫石膏 G V 配施能 够协同改善设施连作土壤综合质量指数 提升设施黄瓜产量 本研究结果为我国北方地区设施蔬菜的 可持续生产和设施连作障碍的改善提供了理论参考 关键词 黄瓜 蚯蚓粪 脱硫石膏 连作障碍 DOI 10 11869 j issn 1000 8551 2024 06 1163 自20世纪70年代 我国引进设施栽培技术以来 设施农业发展突飞猛进 1 经济效益和社会价值取得 了较大成果 黄瓜 Cucumis sativus L 属于敏感性蔬 菜作物 2 因栽培设施固定 设施土壤长期处于半封闭 状态 环境高温高湿 复种指数高 肥料和农药使用量 大 3 此外 各地追求连片种植和规模化经营 使得设 施土壤盐分加重 养分失调 植物自毒物质积累 土传 病害加重 4 土壤微生物群落明显改变 5 最终导致黄 瓜品质及产量降低 6 对设施黄瓜的栽培造成严重威 胁 7 8 连作障碍土壤修复方法有施用根际促生菌 采 取土壤改良处理 增施有机肥 生物炭调控等 其中采 取土壤改良处理是缓解连作障碍最有效的方法 9 脱硫石膏又称排烟脱硫石膏 主要成分为二水硫 酸钙 CaSO 4 2H 2 O 10 用于减少盐胁迫和改善土壤盐 碱化地区的作物生长 11 12 杜雅仙等 13 研究表明 脱 硫石膏与结构改良剂配施能显著改善龟裂碱土理化性 状 降低土壤容重和pH值 增加总孔隙度和水稳性团 聚体 促进水稻生长 陈虹等 14 研究表明 一次性施 入30 t hm 2 的脱硫石膏 施用5年内能够降低土壤pH 值 增加土壤有机质含量 蚯蚓粪具有良好的团粒结构 可以有效改善连作 土壤的板结问题 15 新鲜蚯蚓粪还具有大量有益微 生物种群 在促进黄瓜根系生长的同时还对苗期土传 病害具有抑制作用 16 刘一凡等 17 研究表明 蚯蚓粪 肥能促进作物生长 提高作物产量和品质 冯腾腾 等 18 研究表明 施用蚯蚓粪黄瓜的农艺性状较佳 产 量和品质均较高 单颖等 19 研究也表明 蚯蚓粪在改 良土壤理化性状 平衡土壤微生物环境 提高土壤肥力 等方面优势明显 大量研究表明 蚯蚓粪在改善土壤结构 促进作物 生长 提高作物产量方面具有显著效果 20 21 蚯蚓粪 与脱硫石膏配施对设施连作土壤具有优化作用 但脱 文章编号 1000 8551 2024 06 1163 12 收稿日期 2023 07 27 接受日期 2023 12 28 基金项目 国家自然科学基金 31760569 十三五 国家重点研发计划课题 2019YFD1001902 作者简介 申佳丽 女 主要从事设施蔬菜生理与土壤调控研究 E mail shenjiali0509 通讯作者 曹云娥 女 教授 主要从事蔬菜生理与土壤调控研究 E mail caohua3221 1163 核 农 学 报 38 卷 硫石膏属盐类化合物 为避免其可能带来的不利影响 实现其对土壤连作的有效改良 促进作物高产优质 依 然存在一些关键问题亟待明确和解决 22 鉴于此 本 研究通过长期定位 持续性检测试验 在设施黄瓜连作 四茬后 采用土壤质量指数 soil quality index SQI 综 合评估蚯蚓粪 脱硫石膏及两者配施对黄瓜连作障碍 的改善效果 以期为我国设施农业的可持续发展提供 科学依据 1 材料与方法 1 1 试验材料与试验地概况 试验区位于宁夏贺兰县园艺产业园 属于半干旱 温带大陆性气候 年降雨量180 210 mm 无霜期160 170 d 最大霜冻深度为1 12 m 试验用黄瓜品种为德尔99 购自宁夏银川市万辉 生物有限公司 蚯蚓粪为赤子爱胜蚓大平二号生物处 理床中蚯蚓消解牛粪后的产物 土壤pH值7 35 土壤 电导率 soil electrical conductivity EC 1 89 mS cm 1 有 机质含量28 7 g kg 1 全氮1 12 g kg 1 全磷0 89 g kg 1 速效氮57 33 mg kg 1 速效磷76 3 mg kg 1 速效钾 57 0 mg kg 1 供试脱硫石膏购自宁夏石嘴山市惠农 脱硫石膏厂 pH值7 18 EC值2 10 mS cm 1 重金属 含量符合GB 15618 2018 土壤环境质量 农用地土壤 污染风险管控标准 23 供试土壤类型为沙壤土 土壤理化性质如下 土壤 有机质18 6 g kg 1 全氮0 78 g kg 1 全磷0 31 g kg 1 速效氮24 2 mg kg 1 速效磷67 4 mg kg 1 速效钾 185 9 mg kg 1 pH值7 94 EC值0 54 mS cm 1 1 2 试验设计 第一茬栽培时间为2018年3 7月 第二茬栽培时 间为2018年9 12月 第三茬栽培时间为2019年3 7月 第四茬栽培时间为2019年9 12月 试验为单 因素随机区组设计 水平为根层土壤改良处理 包括 未处理对照土壤 CK 0 20 cm根层土壤增施脱硫 石膏 G 0 20 cm根层土壤增施蚯蚓粪 V 0 20 cm 根层土壤增施蚯蚓粪 脱硫石膏 G V 每个处理设 置一个小区 每个小区内定植3垄 每垄定植2行 每行 定植23株黄瓜幼苗 株距15 cm 行距20 cm 宽行距为 60 cm 采用园式配方1 2倍液进行灌溉 1 2园式配 方 硝酸钾202 2 mg L 1 磷酸二氢铵76 5 mg L 1 硫 酸钾236 5 mg L 1 尿素180 mg L 1 施肥周期为5 d 对于蚯蚓粪处理最优施入量为60 t hm 2 脱硫石膏为 3 15 t hm 2 按各处理小区面积折算施入量 在定植前 以基肥的形式均匀地撒施在20 cm土层内 对所有处 理而言 灌溉所用淡水为园区内供应的自来水 采用膜 下滴灌水肥一体化装置进行肥水灌溉 各个小区田间 管理和施肥灌水量保持一致 1 3 测定项目与方法 1 3 1 土壤理化分析 于黄瓜盛果期时 每个小区中 随机选取5个采样点 用土钻采集0 20 cm土层根际土 壤 自然风干后磨碎 过2 mm筛后 放置备用 采用环 刀法测定土壤田间持水量 用铝盒法测定土壤容重 每 个处理的样本数为9 采用PHS 25 pH酸度计 上海雷 磁有限公司 水土比10 1 测定土壤pH值 使用DDS 307A EC仪 上海精密科学仪器有限公司 测定EC 用 凯氏定氮法测定全氮含量 用碱解扩散法测定土壤碱 解氮含量 用钼锑抗比色法测定速效磷含量 用钼蓝比 色法测定全磷含量 用火焰分光光度法测定全钾含量 用油浴加热K 2 Cr 2 O 7 滴定法测定土壤有机质含量 24 用 磷酸苯二钠比色法测定土壤磷酸酶活性 用苯酚 次氯 酸钠比色法测定脲酶活性 用3 5 二硝基水杨酸比色 法测定蔗糖酶活性 用高锰酸钾滴定法测定过氧化氢 酶活性 25 1 3 2 细菌16S rRNA基因扩增及高通量测序 采集 黄瓜株系根际周围的新鲜土壤 装入无菌自封袋 标 号 去除杂物 装置于15 mL无菌离心管中 干冰保存 后 送样至上海美吉生物公司进行DNA抽提及 Illumina MiSeq高通量测序后 对测序数据优化处理 操作分类单元 operational taxonomic unit OTU 聚类分 析及注释 多样性及群落结构分析等均在上海美吉 生物科技有限公司的I sanger平台进行 用QIIME 进行稀疏分析 以区分OTU丰富度 Coverage覆盖度 Shannon Simpson多样性指数和总物种丰富度的Chao1 指数 Ace指数和Sobs指数 使用CANOCO 5 0软件对 土壤细菌门水平群落结构 细菌相对丰度等指标进行 冗余分析 redundancy analysis RDA 1 3 3 黄瓜品质 生物量及产量 在黄瓜盛果期 每 个处理中均随机选取6株 表示6次重复 测定植株地上 与地下部分的干鲜重 称量果实重量并记录总产量 随 机选取5株黄瓜果实 分别采用钼蓝比色法 蒽酮比色 法 NaOH滴定法 水杨酸法测定其维生素C 可溶性糖 有机酸 硝酸盐含量 使用TD 45糖度计 金科利达 北 京 电子科技有限公司 测定可溶性固形物含量 1 3 4 土壤质量评估 土壤质量指数 SQI 是用来评 估土壤健康程度的指标 26 土壤质量评估步骤 27 如 下 1 选择有效的土壤指标 土壤指标与相关参数做 相关分析 P 0 05 2 对有效的土壤指标进行标准 1164 6 期 蚯蚓粪与脱硫石膏配施对设施黄瓜连作障碍的效应研究 化主成分分析 principal component analysis PCA 如 果主成分 principal component PC 能解释至少5 的 方差 则每一个都保留作进一步分析 3 建立最小数 据集 minimum data set MDS 在每个保留PC中 高加 权因子载荷的绝对值在最高因子载荷的10 内 保留 在MDS中 4 土壤质量指数 SQI 的计算 在每个关 键的土壤质量指标中 使用D Hose等 28 描述的评分 函数将每个指标标准量化为0 1标度 在对MDS中的 所有指标进行评分和加权后 按照以下公式计算土壤 质量指数 SQI SQI i 1 n Wi Qi 式中 SQI为土壤质量指数 取值范围为0 1 0 Wi 为每个指标的分配权重 Qi为指标得分 n为最终MDS 中的指标数 1 4 数据处理 采用Excel 2021软件进行数据整理 用Origin 2021软件进行相关图表制作 采用SPSS 20 0软件进 行显著性 P 0 05 和Person相关性分析 通过线性回 归分析验证SQI与黄瓜生产力相关参数之间的互作 关系 2 结果与分析 2 1 不同改良剂配施对土壤理化性质的影响 2 1 1 不同处理对土壤容重的影响 由图1可知 与 对照相比 四茬蚯蚓粪处理 V 脱硫石膏与蚯蚓粪配 施 G V 使土壤容重显著降低 第三茬与第四茬脱硫 石膏 G 处理使土壤容重显著降低 对照组的土壤容 重随着种植年限的增加而增加 添加土壤改良剂后 土 壤容重随种植年限的增加有减小趋势 以添加蚯蚓粪或 蚯蚓粪与脱硫石膏配施的土壤容重减小趋势较明显 2 1 2 不同土壤处理对土壤养分含量的影响 由表1 可知 与对照相比 四茬土壤改良剂均显著降低土壤 pH值 其中蚯蚓粪处理 V 对土壤pH值降低效果最 好 与对照相比 第一 第三茬脱硫石膏 G 处理显著 降低了土壤EC值 而蚯蚓粪与脱硫石膏处理 G V 显 著增加土壤EC值 蚯蚓粪与脱硫石膏配施 G V 土壤 全氮 碱解氮 全磷 全钾 有机质含量分别显著增加了 20 85 54 31 24 41 88 52 48 19 132 69 61 28 81 61 33 90 75 60 2 1 3 不同处理对土壤酶活性的影响 与对照相比 第一至第四茬脱硫石膏与蚯蚓粪配施 G V 土壤脲酶 活性显著提高35 99 100 99 图2 A 不同土壤 处理下的碱性磷酸酶活性基本无显著差异 图2 B 与对照相比 第二至第四茬脱硫石膏与蚯蚓粪配施 G V 处理蔗糖酶活性显著提高了108 19 51 45 71 68 图2 C 第一茬脱硫石膏 G 处理的过氧化 氢酶活性较对照显著提高了47 11 第二至第四茬 脱硫石膏与蚯蚓粪配施 G V 处理的过氧化氢酶活 性较对照显著提高了200 00 125 55 和144 23 图2 D 第二 第三茬脱硫石膏 G 处理的多酚氧化 酶活性较对照显著提高了35 89 70 84 第四茬蚯 蚓粪 V 处理的多酚氧化酶活性较对照显著提高了 87 91 图2 E 2 2 不同改良剂配施对土壤微生物多样性的影响 2 2 1 土壤细菌群落Alpha多样性 新一代高通量 测序技术的发展摆脱了研究土壤微生物分离培养的瓶 颈 使得根际微生物和连作障碍之间的关系再次成为 研究热点 29 在97 分类水平上 结果表明 表2 四 茬Coverage指数均在0 98 1 00之间 说明测序数据 能够真实地反映样品细菌群落多样性 四茬蚯蚓粪与 脱硫石膏配施 G V 处理的Sobs指数 Shannon指数 Chao指数整体显著高于对照 第三 第四茬脱硫石膏 G 处理的Ace指数显著低于对照 即脱硫石膏对微生 物群落丰富度影响较显著 Shannon指数在四茬处理中 无明显规律 第二茬的蚯蚓粪 V 脱硫石膏与蚯蚓 粪配施 G V 处理Simpson指数显著低于对照 说明施 用蚯蚓粪可促进微生物群落多样性增加 2 2 2 土壤细菌群落物种组成 由图3可知 不同土 壤改良剂的黄瓜根际土壤中 细菌群落共检测到12个 注 不同小写字母表示同指标同一种植茬口不同处理间差异显著 P 0 05 下同 Note Different lowercase letters indicate significant difference at 0 05 level between different treatments in same index and same planting crop The same as following 图1 不同处理下土壤容重的差异 Fig 1 Differences in soil bulk density for each treatment 1165 核 农 学 报 38 卷 菌门 其中序列占比在0 01 相对丰度最大的优势 菌门为变形菌门 Actinobacteria 其次为放线菌门 Proteobacteria 绿弯菌门 Chloroflexi 厚壁菌门 Flrmicutes 酸杆菌门 Acidobacteria 芽单胞菌门 Gemmatimonadates 拟杆菌门 Bacteroidetes 棒状杆 菌门 Rokubacteria 浮霉菌门 Planctomycetes 硝化螺 旋菌门 Nitrospirae 髌骨细菌门 Patescibacteria 和其 他 未分类和未知类群共占3 45 各处理中 占比大 表1 不同处理土壤化学特性的差异 Table 1 Differences in the soil chemical properties between the different treatments 栽培茬口 Crop for rotation 第一茬 First crop 第二茬 Second crop 第三茬 Third crop 第四茬 Fourth crop 处理 Treatments CK G V G V CK G V G V CK G V G V CK G V G V pH值 pH value 8 34 0 02a 8 20 0 02b 8 10 0 02c 8 20 0 01b 8 11 0 01a 7 76 0 03c 7 91 0 02b 7 98 0 03b 8 24 0 02a 8 15 0 02b 8 07 0 02c 8 13 0 01b 8 26 0 01a 8 14 0 04b 8 11 0 03b 8 02 0 02b 土壤电导率 EC mS cm 1 0 58 0 01b 0 43 0 02c 0 60 0 01b 0 64 0 01a 0 58 0 01bc 0 47 0 01c 0 61 0 08ab 0 72 0 01a 0 59 0 01c 0 44 0 01d 0 63 0 00b 0 66 0 01a 0 41 0 00b 0 39 0 00b 0 69 0 00a 0 71 0 01a 全氮 Total N g kg 1 1 16 0 06c 1 32 0 05c 1 52 0 05b 1 79 0 06a 1 08 0 00c 1 43 0 03b 1 50 0 02ab 1 64 0 12a 1 68 0 02d 1 83 0 01c 2 10 0 03b 2 23 0 04a 1 87 0 02b 1 95 0 04b 2 10 0 08ab 2 26 0 12a 碱解氮 Available N mg kg 1 25 52 1 07b 21 25 1 08c 31 79 1 05a 31 75 1 05a 26 04 1 97c 35 09 2 29b 50 21 1 31a 49 09 1 49a 64 30 0 85c 60 80 2 78c 84 76 1 26b 93 89 1 69a 56 22 1 19c 56 62 1 45c 90 09 1 66b 95 83 1 37a 速效磷 Available P mg kg 1 84 28 2 56c 94 89 2 58b 125 58 0 54a 136 42 1 19a 81 43 2 69c 92 57 11 71b 122 63 11 64a 157 33 18 25a 147 74 2 35b 146 10 2 34b 172 18 1 80a 176 14 0 63a 135 15 1 06d 152 13 1 12c 177 93 1 11b 183 68 0 96a 全磷 Total P g kg 1 1 18 0 03c 1 19 0 03c 2 18 0 05b 2 57 0 08a 1 04 0 14a 1 33 0 20a 1 66 6 23a 2 42 0 26a 0 83 0 01c 0 93 0 01b 1 28 0 04a 1 23 0 02a 0 85 0 08b 0 96 0 07b 1 24 0 01a 1 28 0 04a 全钾 Total K mg kg 1 68 00 0 78c 98 20 0 67b 99 20 0 31b 112 20 3 73a 65 37 0 09d 78 08 0 88c 97 90 0 83b 105 43 2 49a 57 37 0 62d 73 11 0 58c 98 06 0 77b 104 19 1 46a 57 09 0 58d 76 55 1 46c 92 52 0 75b 101 66 1 85a 有机质 Organic matter g kg 1 18 26 0 78b 19 21 0 67c 23 22 0 31a 24 45 3 73a 16 06 0 43c 15 56 2 93c 28 91 1 07a 27 06 5 91b 17 87 0 67b 16 16 0 33b 26 80 67 29a 31 38 0 84a 16 87 0 72b 15 55 0 91b 22 46 6 16a 25 42 6 36a 图2 不同处理对土壤酶活性的影响 Fig 2 Effects of different treatments on soil enzyme activities 1166 6 期 蚯蚓粪与脱硫石膏配施对设施黄瓜连作障碍的效应研究 于10 的均为放线菌门 变形菌门 绿弯菌门 厚壁菌门 和酸杆菌门 与CK相比 蚯蚓粪 V 脱硫石膏与蚯蚓 粪配施 G V 处理的变形菌门丰度较高 脱硫石膏 G 处理的变形菌门丰度较高 蚯蚓粪 V 处理的绿弯菌门 丰度较高 可见 黄瓜根际微生物细菌多样性与种植 茬口有关 随着种植年限的增加 放线菌门占比增加 由图4可知 不同土壤改良剂的黄瓜根际土壤中 细菌群落共检测到18个菌属 其中序列占比在0 02 及以上 相对丰度较大的优势菌属为Acidobacteria菌 门的 norank c Subgroup 6 菌属 Actinobacteri菌门的 norank o Actinomarinales菌属 Firmicutes菌门的Bacillus 菌属 Gemmatimonadetes菌门的 norank f A4b 菌属 Chloroflexi菌门的norank o SBR1031菌属 未分类和未知 类群共占60 45 随着种植年限增加 norank c Subgroup 6 norank c Actinobacteria norank f Gemmationadetes菌属 占比增加 2 2 3 不同土壤改良处理下土壤细菌群落与土壤因 子的关系 为了明确不同改良剂处理下土壤环境因子 pH值 EC 有机质 碱解氮 速效磷和速效钾含量对细 菌群落分布的影响 将土壤理化因子与细菌群落进行 冗余分析 RDA 结果显示 图5 第一排序轴 RDA1 解释了细菌群落变化的36 66 第二排序轴 RDA2 注 图中处理后的数字表示不同的茬口 下同 Note The numbers after treatments in the figure indicate different crop The same as following 图3 门水平上各处理细菌群落相对丰度 Fig 3 The relative abundance of bacterial communities in each treated species at the phylum level 表2 不同处理土壤细菌群落微生物多样性指数 OTU水平 Table 2 Microbial diversity index of different treated soil bacterial communities OTU level 栽培茬口 Crop for rotation 第一茬 First crop 第二茬 Second crop 第三茬 Third crop 第四茬 Fourth crop 处理 Treatment CK G V G V CK G V G V CK G V G V CK G V G V Sobs指数 Sobs index 438 33 17 68b 381 67 7 13c 572 67 6 06a 552 67 10 49a 518 33 5 21b 450 00 11 50c 567 67 9 96a 527 33 6 36b 417 33 6 06b 301 67 13 25d 377 67 3 84c 523 33 9 70a 512 33 2 60b 469 00 7 23c 491 67 10 17bc 559 33 13 59a Shannon指数 Shannon index 3 57 0 06a 3 49 0 06a 3 27 0 05b 3 54 0 03a 3 03 0 04d 3 24 0 05b 3 31 0 03b 3 80 0 09a 3 77 0 07a 1 95 0 04b 3 65 0 05a 3 76 0 12a 3 56 0 06b 3 36 0 02c 3 61 0 02bc 3 98 0 03a Simpson指数 Simpson index 0 09 0 01bc 0 08 0 003c 0 11 0 003b 0 13 0 005a 0 16 0 00a 0 12 0 01b 0 13 0 01b 0 08 0 00c 0 06 0 01b 0 35 0 01a 0 07 0 01b 0 07 0 01b 0 06 0 00b 0 12 0 00a 0 06 0 00b 0 05 0 00c Ace指数 Ace index 541 87 10 91a 424 03 11 49c 465 08 9 17b 546 62 11 88a 584 55 6 25b 482 02 11 67c 647 72 6 76a 577 61 11 67b 432 48 11 34b 339 22 17 35c 442 04 26 53b 597 01 12 71a 568 57 5 75a 514 82 5 72c 536 14 3 57b 581 99 8 67a Chao指数 Chao index 380 89 161 81d 449 58 6 79c 482 40 8 38b 553 11 8 94a 584 63 6 11a 514 12 18 68b 445 82 222 98c 585 24 22 08a 438 64 13 70b 338 98 14 91c 405 20 20 49b 594 58 9 61a 575 47 13 96a 515 65 18 17a 541 31 18 46a 569 20 22 23a Coverage指数 Coverage index 0 998 0 001a 0 998 0 000a 0 998 0 001a 0 998 0 000a 1 000 0 000a 1 000 0 000a 1 000 0 000a 1 000 0 000a 0 999 0 000a 0 999 0 000a 0 999 0 000a 0 998 0 001a 0 990 0 000b 1 000 0 000a 1 000 0 000a 1 000 0 000a 1167 核 农 学 报 38 卷 解释了细菌群落变化的12 20 前2个排序轴总共解 释了48 86 的群落变化 土壤EC 有机质 全氮 有 效磷等环境因子是影响黄瓜根际细菌物种的主要因 素 土壤EC 全磷 全钾含量与RDA1中指标参数呈正 相关 其余土壤环境因子与RDA1中指标参数都呈负 相关 土壤碱解氮 土壤有效磷 土壤全氮 土壤有机质 含量与RDA2中指标参数呈正相关 其余土壤环境因 子与RDA2中指标参数都呈负相关 土壤变形菌门 Proteobacteria 放线菌门 Actinobacteria 和厚壁菌 门 Firmicutes 相对丰度与土壤有机质 土壤钾含量呈 显著负相关 与土壤有效氮 土壤有效磷 土壤全氮含 量呈显著正相关 2 3 不同改良剂配施对黄瓜品质 生物量和产量的 影响 2 3 1 不同改良剂配施对黄瓜品质的影响 黄瓜品 质的影响因素复杂多样 如蔬菜品种 栽培季节 园艺 措施等 栽培土壤也是其中之一 由表3可知 第一茬 至第四茬黄瓜品质中的维生素C 有机酸 可溶性糖 可溶性固形物含量无明显变化规律 但随着种植年限 的增加 硝酸盐含量呈增加趋势 蚯蚓粪 V 脱硫石 膏与蚯蚓粪配施 G V 处理的黄瓜维生素C含量较对 照组提高了25 79 155 84 第三 第四茬蚯蚓粪 V 脱硫石膏与蚯蚓粪配施 G V 处理的可溶性糖含 量较对照显著提高了11 34 28 64 第一 第二茬 脱硫石膏 G 脱硫石膏与蚯蚓粪配施 G V 处理的 有机酸含量低于对照组 CK 第一 第三茬可溶性固 形物含量高于第二 第四茬 可能是由于春茬气温较 高 可溶性固形物累积量较多 2 3 2 黄瓜植株生物量 由图6可知 第一茬中 蚯 蚓粪与脱硫石膏 G V 处理地上部分干重 地下部分 鲜重分别较CK显著提高12 87 28 37 第二茬 蚯蚓粪与脱硫石膏 G V 处理的地上部分鲜重较CK 显著提高42 48 蚯蚓粪 V 蚯蚓粪与脱硫石膏 G V 处理地下部分鲜重较CK显著提高32 71 24 91 蚯蚓粪与脱硫石膏 G V 地下部分干重较 注 图中蓝色箭头代表物种 红色箭头表示环境影响因子 箭头的长短 代表环境因子对物种数据的影响程度 Note In the figure the blue arrow represents the species the red arrow represents the environmental impact factors and the length of the arrow represent the impact of environmental factors on the species data 图5 基于门水平下不同处理黄瓜根际土壤理化性质与细菌群 落的冗余分析 Fig 5 Redundancy analysis based on soil bacteria community at phylum level and physiochemical characteristics of cucumber rhizosphere soils 图4 属水平上各处理细菌群落相对丰度 Fig 4 The relative abundance of each treated bacterial communities at the genus level 1168 6 期 蚯蚓粪与脱硫石膏配施对设施黄瓜连作障碍的效应研究 CK显著提高81 13 第三茬各处理间植株干鲜重 无显著差异 第四茬脱硫石膏 G 蚯蚓粪 V 蚯蚓 粪与脱硫石膏 G V 处理的地下部分鲜重均高于CK 分别提高25 61 21 34 39 23 四茬中 蚯蚓粪 与脱硫石膏 G V 处理黄瓜平均干重相较于各对照组 分别提高13 98 28 99 11 92 10 97 即蚯蚓 粪与脱硫石膏改良剂配施对黄瓜生物量累积有促进 作用 2 3 3 黄瓜植株中的养分元素含量 由表4可知 四茬 蚯蚓粪与脱硫石膏 G V 处理的黄瓜植株N元素含量分 表3 不同处理对黄瓜品质的的影响 Table 3 Effects of different treatments on cucumber quality 栽培茬口 Crops for rotation 第一茬 First crop 第二茬 Second crop 第三茬 Third crop 第四茬 Fourth crop 处理 Treatment CK G V G V CK G V G V CK G V G V CK G V G V 维生素C含量 Vitamin C content mg g 1 11 36 0 84c 15 62 0 37b 21 30 0 86a 14 29 0 60b 12 94 1 19a 17 75 0 64b 24 15 0 29a 16 28 1 20b 12 72 0 91c 17 65 0 91b 20 35 0 58a 17 36 0 61b 10 28 0 05d 14 55 0 22c 18 67 0 16b 26 30 0 22a 硝酸盐 Nitrate mg g 1 24 62 0 58a 26 28 0 36a 23 91 0 47a 24 64 0 57a 37 52 0 55a 37 85 1 18a 37 09 0 87a 37 54 0 50a 25 56 0 58a 27 26 0 67a 27 61 0 58a 26 29 1 20a 30 54 0 89a 30 09 0 88a 32 33 1 50a 32 56 1 19a 有机酸 Organic acids mg g 1 0 21 0 58a 0 15 0 36b 0 21 0 55a 0 14 0 48b 0 20 0 52a 0 14 0 33b 0 20 0 50a 0 13 0 43b 0 20 0 01a 0 18 0 00ab 0 17 0 01b 0 16 0 01b 0 18 0 00a 0 18 0 00b 0 18 0 00b 0 14 0 00c 可溶性糖 Soluble sugars mg g 1 14 56 1 17a 14 33 0 13a 16 35 0 58a 15 92 0 95a 3 23 0 28c 4 57 0 28a 3 83 0 17bc 4 20 0 44bc 3 98 0 07c 4 70 0 10b 5 07 0 11a 5 12 0 03a 9 17 0 09c 8 43 0 03d 9 68 0 02b 10 21 0 01a 可溶性固形物 Soluble solids 3 23 0 28c 4 57 0 28a 3 83 0 17bc 4 20 0 44bc 2 57 0 03c 2 90 0 06bc 3 40 0 10ab 3 60 0 31a 3 70 0 00a 3 50 0 00b 3 30 0 00d 3 43 0 03a 3 63 0 05a 3 34 0 02c 3 46 0 03b 3 53 0 03ab 图6 各处理黄瓜生物量的差异 Fig 6 Differences in cucumber biomass for each treatments 1169 核 农 学 报 38 卷 别显著高于对照25 84 19 36 41 90 24 10 除 第二茬外 P元素含量显著高于对照26 77 17 41 31 27 K元素含量显著高于对照90 98 56 43 140 00 75 37 即蚯蚓粪与脱硫石膏 G V 配施对 黄瓜植株干物质中N P K的积累有促进作用 2 3 4 不同年份黄瓜产量 由图7可知 第一至第四 茬 添加改良剂各处理黄瓜产量整体显著高于对照 其 中 与对照相比 脱硫石膏 G 处理产量分别提高 5 04 11 01 2 46 10 91 蚯蚓粪 V 处理分别 提高10 75 19 99 7 53 16 21 蚯蚓粪与脱硫 石膏 G V 处理分别提高19 81 31 47 11 36 14 98 2 4 土壤质量指数 SQI 2 4 1 土壤指标与黄瓜生物量 产量之间的相关性 把所有土壤物理 化学 生物特性指标与黄瓜生物量 产量之间进行皮尔逊相关分析 选择与黄瓜生物量或 产量显著或极显著相关 P 0 05或P1识别了 5个主成分 以第三茬为例 见表6 这些主成分解释 了潜在最小数据指标中超过95 336 的变化 最大方 差法旋转后的主成分加载矩阵表明 最小数据集中的第 一个PC在最高系数加载的10 0 内有6个高度加权的 变量 这解释了54 094 的变化 这6个指标为pH值 有机质 全磷 碱解氮 速效磷含量 首先选择pH值放入 PC1中 由于有机质 全磷 碱解氮 速效磷含量相互间 高度相关 为了防止MDS中指标重复 选择载荷系数最 高的参数碱解氮作为代表放入PC1 尽管有机质与碱 解氮高度相关 有机质仍然作为载荷系数第二高的参数 放入PC1中 有机质作为最小数据集中最重要的因素之 一 也被保留在PC1 这些土壤指标主要与土壤结构有 关 根据载荷系数由高到底排序 依次将各参数放入 PC2 PC5中 2 4 3 土壤指标选择 由图8可知 四茬脱硫石膏 G 蚯蚓粪 V 蚯蚓粪与脱硫石膏配施 G V 处理 的土壤质量指数均显著高于对照 此外 随着连作年 限的增加 对照组的土壤质量指数呈降低趋势 脱硫石 膏 G 蚯蚓粪 V 和蚯蚓粪与脱硫石膏配施 G V 土 壤质量指数呈增加趋势 其中蚯蚓粪与脱硫