五种不同伴生栽培对黄瓜耕层土壤环境的影响.pdf

北 方 园 艺 资源环境生态 第一作者简介 张晓梅 女 硕士 高级农艺师 现 主要从事蔬菜栽培及育种等研究工作 责任作者 程亮 男 硕士 副研究员 现主要从事 土 壤 微 生 物 等 研 究 工 作 基金项目 青海省基础研究计划资助项目 收稿日期 五种不同伴生栽培对黄瓜耕层土壤环境的影响 张 晓 梅 程 亮 韩 勇 禹 涛 西宁市蔬菜研究所 青海 西宁 青海大学 农林科学院 青海 西宁 摘 要 以黄瓜 津冬 小麦 青春 箭舌豌豆 陇箭 号 芹菜 常丰四 季秀美 小香芹 蒜 张掖白蒜 葱 夏州一本 为试材 采用田间试验的方法 研究了 种伴生栽培对黄瓜耕层土壤 耕层环境的影响 以期为缓解黄瓜连作障碍提供参考依据 结 果表明 与单作相比 小麦 箭舌豌豆 芹菜 蒜 葱 种伴生栽培均可降低黄瓜耕层土壤容 重 盐分含量 有效钾含量及土壤真菌的数量 可增加耕层土壤孔隙度 放线菌和芽孢杆菌的 数量 转化酶及碱性磷酸酶的活性 伴生蒜和葱对降低土壤容重 增加土壤孔隙度效果优于 其它伴生作物 伴生箭舌豌豆 蒜在提高耕层土壤有机质 土壤氮素 有效磷 有效钾含量的 作用上优于其它 种伴生作物 伴生箭舌豌豆降低耕层土壤中盐分的效果优于其它伴生栽 培 伴生箭舌豌豆减少土壤真菌数量 增加放线菌数量优于其它伴生作物 但土壤芽孢杆菌 和假单胞菌的数量变化与单作黄瓜相比 均无显著变化 伴生箭舌豌豆显著提高黄瓜耕层土 壤中转化酶和脲酶的活性 伴生蒜可明显增加碱性磷酸酶的活性 综上 伴生栽培改善了黄 瓜土壤耕层环境 预防土壤连作障碍的发生 关键词 伴生 黄瓜 土壤养分 土壤酶活性 土壤微生物 中图分类号 文献标识码 文章编号 黄瓜 起源于温带和热 带地区 喜温暖 不耐寒 其栽培地域跨度大 为中 国各地夏季主要蔬菜之一 随着设施栽培面积 迅速增长 黄瓜在连作条件下会出现连作障碍 尤 其不合理施肥更易加重其连作障碍程度 不仅影 响生长 发 育 还制约了设施农业的可持续发 展 黄瓜作为设施栽培的主栽作物 极易产生 连作障碍问题 使植株矮小 生长发育缓慢 病虫 害加剧 产量下降 品质变劣 如何阻止或延缓设施栽培的连作障碍问题 实现设施蔬菜安全 高效 优质生产是目前亟需解 决的问题 伴生栽培种植是指同一地块上季节相 近或相似的 种以上作物呈一定比例分行或分带 种植 是精耕细作 集约多熟种植的一种传统技 术 利用伴生栽培研究主栽蔬菜根区周围的环 境 改善土壤生态环境 在确保蔬菜产品安全的前 提下进行蔬菜的高效生产 具有十分重要的意义 已有研究表明 伴生栽培模式可以抑制土壤病原 菌 提高作物产量 改善土壤微生态环境 和土壤营养 等 而且伴生栽培模式充分发 挥了植物之间的互作优势 在单位面积上获 得更高经济价值的伴生栽培组合 是我国实现农 业可持续发展的重要途经 以往大多在土壤微生 态学角度对连作障碍进行了研究 而且不同种植 方式减少连作障碍已有大量文献报道 但有关青 海高原地区伴生栽培对设施黄瓜耕层土壤养分 土壤酶活性和土壤微生物数量变化相关报道尚 鲜见 该试验采用田间试验 以单作黄瓜为对照 设 置小麦 箭舌豌豆 芹菜 蒜和葱 种不同作物伴 生组合 研究 种伴生栽培对黄瓜耕层土壤养分 酶活性和土壤微生物的影响 旨在寻找青海地区 设施黄瓜适宜的伴生作物以及为适宜伴生模式的 应用及其相关研究提供一定的理论依据 材料与方法 试验地概况 试验在西宁市蔬菜研究所试验基地 号日光 温室进行 温室棚龄为 年 前 年为茄果类和 黄瓜轮作 后 年为黄瓜连作 茬 土壤为栗 钙 土 基本化学性状为 有 机 质 含 量 全氮含量 速效磷含 量 速效钾含量 全 盐 含 量 试验材料 供试黄瓜 津冬 小麦 青春 箭 舌豌豆 陇箭 号 芹菜 常丰四季秀美 小香 芹 蒜 张掖白蒜 葱 夏州一本 均由西宁 市蔬菜研究所提供 试验方法 试 验 采 用 完 全 随 机 区 组 设 计 小 区 面 积 为 垄距为 株距 为 设置 个处理 单作黄瓜为对照 伴生 小麦 伴生箭舌豌豆 伴生芹菜 伴生葱与伴生蒜 每处理 次重复 黄瓜定植前撒施腐熟的干鸡 粪 生 物 有 机 肥 有机质 蔬菜专用肥 主栽作物黄瓜采用 穴穴盘育苗 月 日育 苗 月 日定植 采取垄中间开暗沟双行栽培 黄瓜定植于垄两侧 伴生植株栽垄外侧且距黄瓜 植株 处 黄瓜定植缓苗水后 待土壤湿 度适中进行小麦 箭舌豌豆点播 播种量分别为每 垄 和 蒜苗点播 株距 葱和 芹菜温室内 月 日育苗 月 日定植 当小 麦和箭舌豌豆长到 时留茬 左 右 割去上部 并填埋到黄瓜两垄之间作为绿肥 其余作物的株高未能影响黄瓜正常生长 未做处 理 试验期间按黄瓜生长习性常规管理 黄瓜生 长期 追 肥 采 用 诺 贝 丰 大 量 水 溶 肥 每 次 施 微量元素 黄瓜拉秧后 月 日 取土样 每处理 次 重复 采集土样时每小区采集 个样点 呈 形 线路采样 用管形采土器在距离黄瓜主根 处 钻入土壤 深 取出土钻 将管内土样放入保 鲜袋中 剔除黄瓜须根 将 个样点土样混合均 匀 标明采样处理编号 采集的耕层土壤一部分 自然风干 过 筛 用于测定土壤养分和酶活 性 一部分新鲜土样放入 冰箱 用于测定土壤 微生物数量 项目测定 土壤容重和孔隙度采用环刀法测定 土壤有 机质含量采用重铬酸钾容量滴定法测定 土壤 采用电位法测定 土壤碱解氮含量采用碱 解扩散法测定 速效磷含量采用钼蓝比色法测 定 速效钾含量采用醋酸铵 火 焰 光 度 法 测 定 土样脲酶活性采用苯酚 次氯酸钠比色法 测定 碱性磷酸酶活性采用磷酸苯二钠法测 定 土壤转化酶活性采用 二硝基水杨酸比 色法 测 定 土壤盐分含量测定采用烘干全 量法 土壤微生物数量测定采用常规稀释平板法 细菌采用牛肉膏蛋白胨琼脂培养基 真菌采用马 铃薯葡萄糖培养基 放线菌采用高氏 号培养基 芽孢杆菌采用选择性培养基 葡萄糖 磷酸钙 硫酸铵 氯化钾 七 水 硫 酸 镁 硫 酸 锰 硫酸亚铁 酵母 提取物 琼脂 假单胞杆菌采用选择性培养 明胶蛋白胨 酸水解酪蛋白 硫酸 钾 氯 化 镁 甘 油 十六烷三甲基溴化铵 梭 链孢酸钠 先锋霉素 头孢噻啶 琼脂 微生物数量计算公式 土壤中菌落数 菌落 平均数 稀释倍数 土壤干质量 每个样品重复 次 北 方 园 艺 月 下 数据分析 原始数据的整理采用 软件 数据处理采用 软件 方差分析使 用 分析 新复极差法 结果与分析 不同伴生栽培对黄瓜耕层土壤容重及孔隙 度的影响 由表 可知 与单作相比 伴生箭舌豌豆 伴 生蒜和伴生葱处理 土壤容重分别降低了 和 土壤孔隙度分别增加了 和 差异显著 不同伴生栽培对黄瓜耕层土壤主要养分的 影响 由图 可知 种处理之间土壤主要养分含 量不同 土壤有机质含量由高到低为伴生蒜 伴 生箭舌豌豆 伴生葱 对照单作黄瓜 伴生小 麦 伴生芹菜 其中伴生蒜处理的有机质含量最 高 伴生芹菜处理的有机质含量 最低 除伴生小麦和伴生芹菜处 理的有机质含量低于对照 外 其 它伴生处理均高于对照单作黄瓜 且与其它伴生 处理间均达显著水平 土壤碱解氮含 量由高到低为伴生蒜 对照单作黄瓜 伴生小 麦 伴生芹菜 伴生葱 伴生箭舌豌豆 除伴生 表 不同伴生栽培对黄瓜耕层土壤容重及孔隙度的影响 处理 土壤容重 土壤孔隙度 单作黄瓜 对照 伴生小麦 伴生箭舌豌豆 伴生芹菜 伴生蒜 伴生葱 注 同列不同小写字母表示 的差异水平 下同 注 有机质 碱解氮 有效磷 有效钾 图 不同伴生栽培对黄瓜耕层土壤主要养分的影响 第 期 北 方 园 艺 蒜处理土壤碱解氮含量高于对照单作黄瓜 且与 对照间无显著差异外 其它伴生处理均低于对照 达显著水平 土壤有效磷含量由高到 低为伴生小麦 伴生箭舌豌豆 对照单作黄瓜 伴生蒜 伴生葱 伴生芹菜 伴生小麦和伴生箭 舌豌豆处理土壤有效磷含量高于对照单作黄瓜 且与对照单作黄瓜之间无显著 差异 其它伴生处理低于对照单作黄瓜 且均达显 著水平 土壤有效钾含量由高到低为 对照单作黄瓜 伴生蒜 伴生箭舌豌豆 伴生小 麦 伴生芹菜 伴生葱 各伴生处理与对照单作 黄瓜之间均达显著差异 不同伴生栽培对黄瓜耕层土壤盐分的影响 从图 可以看出 种伴生栽培均可降低耕 层土壤全盐含量 其中伴生葱处理土壤含盐量最 低 为 低 于 对 照 单 作 黄 瓜 其次为伴生箭舌豌豆处理 低于对 照单作黄瓜 除伴生小麦处理与对 照单作黄瓜之间无显著差异外 其它伴生处理与 对照 单 作 黄 瓜 之 间 均 达 显 著 差 异 水 平 图 不同伴生栽培对黄瓜耕层土壤盐分含量的影响 不同伴生栽培对黄瓜耕层土壤微生物的 影响 由表 可知 采用不同伴生栽培后黄瓜耕层 土壤放线菌 真菌 细菌 芽孢杆菌及假单胞菌数 量不同 从放线菌数量来看 种伴生处理的放 线菌数量均高于对照的放线菌数量 且 个处理 间均达显著水平 其中伴生小麦处理 土壤放线菌数量最高为 个 其次为伴生 芹菜处理 从真菌数量来看 各伴生处理真菌数均 低于对照单作黄瓜 个 且与对照单作 黄瓜均达显著水平 从细菌数量来看 伴生芹菜 伴生蒜和伴生葱处理可降低土壤细菌 数量 伴生箭舌豌豆和伴生小麦处理增加土壤细 菌数量 且除伴生箭舌豌豆和伴生芹菜处理外 其 它伴生处理与对照单作黄瓜之间无显著差异 从 土壤芽孢杆菌数量来看 种伴生栽培均可降低 耕层土壤芽孢杆菌数量 其中伴生箭舌豌豆和伴 生蒜处理与对照单作黄瓜之间无显著差异 其它 伴生处理与对照单作黄瓜均达显著水平 从假单胞菌数量来看 除伴生蒜处理可增 加耕层土壤假单胞菌数量外 其它处理均可降低 假单胞菌数量 且除伴生箭舌豌豆处理与对照单 作黄瓜无显著水平外 其它伴生处理均达显著水 平 伴生芹菜 大蒜和葱可降低耕层 土壤细菌数量 而伴生箭舌豌豆可明显增加土壤 耕层细菌数量 伴生大蒜可增加黄瓜耕层土壤假 单胞菌的数量 说明黄瓜伴生栽培可改变耕层土 壤生态环境 能有效防治蔬菜连作导致土壤从细 菌性向真菌性的转变 有效的预防土壤连作障碍 的发生 增加黄瓜的产量 不同伴生栽培对黄瓜耕层土壤酶的影响 种伴生栽培后黄瓜耕层土壤中脲酶 转化 酶和碱性磷酸酶的活性不同 见表 伴生箭舌 豌豆处理中土壤脲酶含量 高 于其它处理 与伴生小麦处理间无显著水平 但与 对照单作黄瓜及其它伴生处理差异显著 伴生蒜处理耕层土壤中的转化酶活性最高 为 其次为伴生箭舌豌豆处理 北 方 园 艺 月 下 表 不同伴生栽培对黄瓜耕层土壤微生物的影响 个 处理 放线菌 真菌 细菌 芽孢杆菌 假单胞菌 单作黄瓜 对照 伴生小麦 伴生箭舌豌豆 伴生芹菜 伴生蒜 伴生葱 表 不同伴生栽培对黄瓜耕层土壤酶的影响 处理 脲酶 转化酶 碱性磷酸酶 单作黄瓜 对照 伴生小麦 伴生箭舌豌豆 伴生芹菜 伴生蒜 伴生葱 除伴生小麦处理外 其它伴生 处理与对照单作黄瓜之间均达显著水平 耕层土壤中的碱性磷酸酶活性中伴生蒜处 理的酶活性最高 达到 该处理 与对照单作黄瓜 伴生箭舌豌豆之间达显著水平 但与其它伴生处理差异不显著 结论与讨论 前人研究表明 伴生栽培均可促进黄瓜 根区土壤团粒结构的形成和孔隙度的改善 并且 可增加土壤有机质 全氮 有效磷和有效钾含量 提高土壤的生物活性强度 深刻影响着土壤的理 化性质 该研究结果表明 种伴生栽培均可降 低耕层土壤容重 增加耕层土壤孔隙度 其中伴生 蒜和葱对降低耕层土壤容重 增加耕层土壤孔隙 度效果较好 采用 种伴生栽培均可降低耕层土 壤有效钾含量 伴生作物在生长过程中吸收土壤 中钾离子 从而降低土壤中有效钾含量 伴生蒜 箭舌豌豆 葱可提高耕层土壤有机质含量 伴生蒜 可降低耕层土壤氮肥含量 伴生小麦和箭舌豌豆 可降低耕层土壤有效磷含量 这与前人研究结果 相似 该研究采用伴生栽培可防治和降低 土壤盐害 其中伴生箭舌豌豆对降低耕层土壤中 盐分的效果最佳 但其原因需进一步研究 该研 究与赵晓翠等 无论是甘蓝 菜花还是葱 蒜均 能有效降低土壤的盐离子浓度 防止或降低土壤 盐害的结果基本一致 因此 生产实践中采用伴 生箭舌豌豆可以防治黄瓜栽培土壤过度盐碱化而 造成的土壤板结等 提高土壤肥力 农业土壤中微生物是土壤活性的重要参与者 之一 可以选择不同的伴生栽培模式来调控土壤 微生物的数量和种类 进而改善土壤肥力 提高作 物的产量 种伴生栽培均可降低黄瓜耕层 土壤真菌数量 增加放线菌的数量 与夏秀波等 开展葱伴生黄瓜研究获得的结果一致 伴生芹菜 蒜和葱可降低耕层土壤细菌数量 而伴生箭舌豌 豆可明显增加土壤耕层细菌数量 伴生蒜可增加 黄瓜耕层土壤假单胞菌的数量 说明黄瓜伴生栽 培可改变耕层土壤生态环境 能有效防治蔬菜连 作导致土壤从细菌性向真菌性的转变 有效的预 防土壤连作障碍的发生 增加黄瓜的产量 与吴 凤芝等 研究小麦 毛苕子与黄瓜间作均能提高 黄瓜根际土壤微生物群落多样性的结果一致 其 中小麦 黄瓜间作对黄瓜根际土壤微生物群落多 第 期 北 方 园 艺 样性的影响最为突出 也与张晓晓 发现伴生 促进了西瓜的生长 降低了西瓜枯萎病的病情指 数 接菌条件下 小麦影响了土壤中西瓜专化型尖 孢镰刀菌菌群的丰度 伴生改变了真菌群落 对细 菌的群落影响相差不大 土壤酶活性常用来作为土壤肥力的一个潜在 的指标体系 已有研究证明 土壤脲酶活性 的变化趋势与土壤全氮 硝态氮和铵态氮含量的 趋势一致 再次验证土壤酶活性与土壤养分有一 定的相关性 该研究结果表明 伴生箭舌豌 豆可提高黄瓜耕层土壤中转化酶的含量 伴生小 麦 芹菜 蒜和葱均可降低脲酶含量 这可能与箭 舌豌豆固氮作用增加了土壤中氮肥含量有关 其 它作物在生长过程中吸收土壤中的氮肥 一般情 况下 土壤肥力越高 其蔗糖酶活性越强 可以作 为评价表征土壤生物学活性强度的一个重要指 标 种伴生栽培均可提高黄瓜耕层土壤转 化酶的含量 伴生箭舌豌豆和蒜的效果明显好于 小麦 芹菜和葱 结果表明伴生箭舌豌豆和蒜能 有效提高土壤肥力水平和熟化程度 可增加土壤 中易溶性营养物质 采用伴生栽培可提高土壤生 物学活性强度 磷酸酶与土壤碳 氮含量呈正相 关 与有效磷含量也有关系 磷酸酶活性是评价土 壤磷素生物转化方向与强度的重要指标 试 验结果表明 种伴生栽培均可增加碱性磷酸酶 的活性 伴生蒜可明显增加碱性磷酸酶的活性 说 明黄瓜伴生蒜能有效增加耕层土壤碳 氮含量 参考文献 李培颖 刘厚泽 孙蓝笛 等 伴生小麦对黄瓜抗坏血酸 谷 胱甘肽循环及产量的影响 北方园艺 吕卫光 余廷园 诸海涛 等 黄瓜连作对土壤理化性状及生 物活性的影响研究 中国生态农业学报 段峰 王秀云 高志红 园艺作物连作障碍发生原因及防治 措施 江西农业学报 宫再英 周新刚 潘凯 等 不同比例的玉米 小麦 菊芋秸秆 对黄瓜幼苗生长及相关生理指标的影响 作物杂志 刘巽浩 中国耕作制度 北京 农业出版社 夏秀波 王全华 曹守军 等 大葱伴生栽培对黄瓜根际土壤 微生物的影响 长江蔬菜 韩哲 伴生小麦提高黄瓜霜霉病抗性的生理生化机制 哈尔滨 东北农业大学 韩哲 刘守伟 吴凤芝 等 不同栽培模式对黄瓜根际土壤酶 活性及细菌群落结构的影响 植物营养与肥料学报 吴瑕 吴凤芝 周新刚 分蘖洋葱伴生对番茄矿质养分吸收 及灰霉病发生的影响 植物营养与肥料学报 肖靖秀 周桂夙 汤利 等 小麦 蚕豆间作条件下小麦的氮 钾营养对小麦白粉病的影响 植物营养与肥料学报 赵晓翠 伴生栽培对黄瓜根区土壤环境的影响 泰安 山 东农业大学 李隆 李晓林 张福锁 等 小麦大豆间作种小麦对大豆磷吸 收的促进作用 生态学报 鲍士旦 土壤农化分析 北京 中国农业出版社 关松荫 土壤酶及其研究法 北京 农业出版社 赵晓翠 伴生栽培对设施黄瓜根区土壤环境的影响 泰 安 山东农业大学 谢英荷 洪坚平 卜玉山 等 枣麦间作对土壤肥力的影响 山西农业大学学报 高丹美 填闲小麦对黄瓜幼苗的化感作用和营养资源利用 的影响 哈尔滨 东北农业大学 高春琦 吴凤芝 伴生小麦对黄瓜生长及生理指标的影响 中国蔬菜 赵晓翠 刘文宝 王清华 等 伴生栽培对设施黄瓜根际土壤 养分的影响 山东农业科学 庄岩 吴凤芝 杨阳 等 轮套作对黄瓜微生物多样性及产量 的影响 中国农业科学 吴凤芝 周新刚 不同作物间作对黄瓜病害及土壤微生物群 落多样性的影响 土壤学报 张晓晓 小麦伴生对西瓜枯 病和根际土壤微生物的影响 哈尔滨 东北农业大学 马云华 魏眠 王秀峰 等 日光温室连作黄瓜根区微生物区 系及酶活性变化 应用生态学报 雍太文 杨文钰 向达兵 等 不同种植模式对土壤氮素转化 及酶活性的影响 应用生态学报 万忠梅 吴景贵 土壤酶活性影响因子研究进展 西北农 林科技大学学报 自然科学版 赵庆龙 蒜棉 麦棉套作对棉田土壤微生物及相关酶活性的 影响 泰安 山东农业大学 北 方 园 艺 月 下 本 刊 声 明 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