不同栽培模式對(duì)設(shè)施黃瓜生長(zhǎng)發(fā)育及土壤微生物數(shù)量的影響

王東凱，楊 威，吳鳳芝*

（1．黑龍江省對(duì)俄工業(yè)技術(shù)合作中心，哈爾濱 150090；2.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，哈爾濱 150030）

黃瓜（Cucumis sativus L.）是設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中主要栽培作物，其栽培面積約占設(shè)施栽培面積的60%。由于土壤管理、施肥技術(shù)水平差異、種植年限不同以及設(shè)施農(nóng)業(yè)中特殊的環(huán)境條件，如半封閉性結(jié)構(gòu)、高復(fù)種指數(shù)、高溫高濕、自然光入射少和缺乏雨水淋洗等，使設(shè)施土壤產(chǎn)生土壤養(yǎng)分失調(diào)、硝酸鹽大量積聚、土壤次生鹽漬化、土壤微生物種群受損、作物連作障礙等一系列問(wèn)題，已對(duì)設(shè)施作物的生長(zhǎng)發(fā)育造成不同程度危害[1-4]。在克服連作障礙的研究中，有學(xué)者認(rèn)為利用不同植物間的化感作用減輕或消除連作障礙的發(fā)生將是比較安全的措施之一[5-6]。有研究表明，小麥、大豆輪作和分蘗洋蔥套作有利于改善土壤微生態(tài)環(huán)境，提高黃瓜產(chǎn)量[7-9]。選擇有益的伴生作物，進(jìn)行合理的間套混作，伴生作物的根系分泌物及根茬腐解物既能促進(jìn)主茬作物生長(zhǎng)，又能改善土壤微生態(tài)環(huán)境，恢復(fù)原有正常微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性，這是近年來(lái)探究克服連作障礙的一個(gè)新視角，是一項(xiàng)可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)措施[7-8]。本研究在連作多年黃瓜的設(shè)施內(nèi)進(jìn)行。選用可與黃瓜伴生或套作的小麥、燕麥、分蘗洋蔥、芹菜和白菜等作物，研究不同栽培模式對(duì)黃瓜生長(zhǎng)和根際可培養(yǎng)土壤微生物數(shù)量的影響，為建立適合黃瓜連作土壤的修復(fù)及持續(xù)適效的栽培模式提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

試驗(yàn)在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)蔬菜生理生態(tài)研究室和東北農(nóng)業(yè)大學(xué)設(shè)施園藝工程中心大棚內(nèi)完成。

1.1 材料

供試黃瓜品種為津綠3號(hào)，小麥（Triticum aestivum L.）品種為龍福 750，燕麥（Avena nuda L.）品種為龍麥，分蘗洋蔥（Allium cepa L.var.aggregatum G.Don）品種為阿城洋蔥，芹菜（Apiumgraveolens L.） 品種為西芹，白菜（Brassica campestris L.）品種為東農(nóng)701；供試土壤為東北農(nóng)業(yè)大學(xué)設(shè)施園藝工程中心退化設(shè)施內(nèi)連作黃瓜的黑土。土壤基本理化性質(zhì)：pH 7.81，EC 值 930 μS·cm-1，有機(jī)質(zhì)4.51 g·kg-1，堿解氮276.60 mg·kg-1，速效磷264.10 mg·kg-1，速效鉀341.80 mg·kg-1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2008年2～7月，在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)基地的多年連作黃瓜塑料大棚內(nèi)進(jìn)行。主栽作物為黃瓜，常規(guī)育苗，壟作，壟距為0.6 m，株距為0.3 m，黃瓜于2008年4月27日定植。每小區(qū)定植黃瓜56株，每小區(qū)面積為14.4 m2（6 m長(zhǎng)×0.6 m寬/壟×4壟）。白菜、芹菜常規(guī)育苗。各栽培模式見(jiàn)表1。每個(gè)栽培模式設(shè)3次重復(fù)，隨機(jī)排列。黃瓜按常規(guī)生產(chǎn)管理，定期測(cè)定黃瓜株高，跟蹤測(cè)定黃瓜單株產(chǎn)量。

表1 試驗(yàn)所用不同栽培模式Table 1 Different cultivation modes used in this experiment

1.3 測(cè)定項(xiàng)目

黃瓜生長(zhǎng)指標(biāo)和產(chǎn)量測(cè)定：每小區(qū)隨機(jī)選取相同位置的3株黃瓜掛牌標(biāo)記，在黃瓜定植后的14、21、28、35、42和49 d用卷尺測(cè)定黃瓜株高。同時(shí)跟蹤測(cè)定黃瓜產(chǎn)量。

土樣的采集：黃瓜定植后20、40、60和80 d隨機(jī)選取每個(gè)小區(qū)相同位置3株植株，破壞性取樣，采集根際土壤，混勻，過(guò)80目篩后，于-20℃冰箱中保存，用于土壤微生物數(shù)量的測(cè)定。每處理3次重復(fù)。

土壤微生物數(shù)量的測(cè)定：細(xì)菌采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基；放線菌采用改良高氏1號(hào)培養(yǎng)基（每300 mL培養(yǎng)基中加入3%重鉻酸鉀1 mL，以抑制細(xì)菌和霉菌生長(zhǎng)）；真菌采用馬丁氏培養(yǎng)基（每1000 mL培養(yǎng)基中加1%孟加拉紅水溶液3.3 mL、1%鏈霉素3 mL）；尖鐮孢菌采用PCNB培養(yǎng)基（每400 mL培養(yǎng)基加五氯硝基苯0.4 g，鏈霉素0.12 g）[10]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

原始數(shù)據(jù)的整理采用Microsoft Excel（Office 2003）軟件，數(shù)據(jù)采用SAS 9.0軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同栽培模式對(duì)黃瓜生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響

2.1.1 對(duì)黃瓜株高的影響

各時(shí)期各栽培模式在不同的程度上均能提高黃瓜株高。分蘗洋蔥-黃瓜處理的黃瓜株高在各時(shí)期均顯著高于其他處理（P＜0.05），其次是小麥-黃瓜處理（見(jiàn)表2）。

表2 不同栽培模式對(duì)黃瓜株高的影響Table 2 Effects of different cultivation modes on cucumber plant height (cm)

2.1.2 不同栽培模式對(duì)黃瓜產(chǎn)量的影響

各栽培模式均有助于黃瓜產(chǎn)量的提高，各處理產(chǎn)量均顯著高于對(duì)照（P＜0.05）（見(jiàn)圖1）。其中燕麥-黃瓜處理增產(chǎn)效果最佳，其次是小麥-黃瓜處理，再次是分蘗洋蔥-黃瓜處理，三個(gè)處理的黃瓜總產(chǎn)量極顯著高于對(duì)照（P＜0.01），分別比對(duì)照增產(chǎn)27.85%、24.05%和18.99%。芹菜-黃瓜處理與白菜-黃瓜處理的產(chǎn)量顯著高于對(duì)照（P＜0.05），分別比對(duì)照增產(chǎn)12.66%和16.46%。

圖1 不同栽培模式對(duì)黃瓜單株產(chǎn)量的影響Fig.1 Effects of different cultivation modes on cucumber yield

2.2 不同栽培模式對(duì)黃瓜根際土壤微生物數(shù)量的影響

2.2.1 對(duì)根際土壤細(xì)菌數(shù)量的影響

四個(gè)取土?xí)r期小麥-黃瓜、燕麥-黃瓜處理的黃瓜根際土壤細(xì)菌數(shù)量極顯著高于對(duì)照，對(duì)土壤細(xì)菌數(shù)量有顯著的促進(jìn)作用（P＜0.01）（見(jiàn)表3）。分蘗洋蔥-黃瓜處理的根際土壤細(xì)菌在前三個(gè)時(shí)期也顯著高于對(duì)照，在第四個(gè)時(shí)期與對(duì)照相比無(wú)顯著差異。這與6月19日分蘗洋蔥收獲后，對(duì)黃瓜根際土壤細(xì)菌作用減弱有關(guān)。芹菜-黃瓜、白菜-黃瓜處理對(duì)黃瓜根際土壤細(xì)菌數(shù)量無(wú)顯著促進(jìn)作用。

表3 不同栽培模式對(duì)黃瓜根際土壤細(xì)菌數(shù)量的影響Table 3 Effects of different cultivation modes on the number of bacteria in the rhizosphere of cucumber (105cfu·g-1soil DW)

2.2.2 對(duì)根際土壤真菌數(shù)量的影響

四個(gè)取土?xí)r期小麥和燕麥-黃瓜處理的根際土壤真菌數(shù)量極顯著低于對(duì)照（P＜0.01）（見(jiàn)表4），說(shuō)明小麥和燕麥-黃瓜處理對(duì)土壤真菌有極顯著抑制作用。分蘗洋蔥-黃瓜處理的根際土壤真菌數(shù)量除在第一個(gè)取土?xí)r期外也極顯著高于對(duì)照。白菜-黃瓜處理的根際土壤真菌數(shù)量四個(gè)時(shí)期沒(méi)有明顯的變化規(guī)律。

表4 不同栽培模式對(duì)黃瓜根際土壤真菌的影響Table 4 Effects of different cultivation modes on the number of fungi in the rhizosphere of cucumber (103cfu·g-1soil DW)

2.2.3 對(duì)根際土壤放線菌數(shù)量的影響

四個(gè)取土?xí)r期小麥-黃瓜、燕麥-黃瓜處理的根際土壤放線菌數(shù)量極顯著高于對(duì)照（P＜0.01）（見(jiàn)表5），說(shuō)明小麥-黃瓜、燕麥-黃瓜處理對(duì)土壤放線菌數(shù)量與對(duì)照相比起到極顯著促進(jìn)作用。各處理均能提高土壤放線菌數(shù)量，并且放線菌含量隨生長(zhǎng)時(shí)期延長(zhǎng)而增加。

表5 不同栽培模式對(duì)黃瓜根際土壤放線菌的影響Table 5 Effects of different cultivation modes on the number of actinomycetes in the rhizosphere of cucumber (104cfu·g-1soil DW)

2.2.4 對(duì)根際土壤尖鐮孢菌數(shù)量的影響

四個(gè)取土?xí)r期小麥-黃瓜、燕麥-黃瓜處理的黃瓜根際土壤尖鐮孢菌數(shù)量極顯著低于對(duì)照（P＜0.01）（見(jiàn)表6），說(shuō)明小麥-黃瓜、燕麥-黃瓜處理對(duì)土壤尖鐮孢菌數(shù)量與對(duì)照相比起到極顯著抑制作用。白菜-黃瓜處理在第一個(gè)和第三個(gè)取樣時(shí)期顯著低于對(duì)照。

表6 不同栽培模式對(duì)黃瓜根際土壤尖鐮孢菌的影響Table 6 Effects of different cultivation modes on the number of Fusarium in the rhizosphere of cucumber (102cfu·g-1soil DW)

3 討論與結(jié)論

設(shè)施土壤的不規(guī)范管理和利用導(dǎo)致有機(jī)質(zhì)含量降低、土壤結(jié)構(gòu)破壞、土壤生物多樣性和生物活性下降，土壤質(zhì)量嚴(yán)重退化[11]。前人研究表明，合理的栽培模式能明顯改善土壤微生物組成[12]。本試驗(yàn)研究結(jié)果表明，小麥-黃瓜、燕麥-黃瓜和分蘗洋蔥-黃瓜處理的栽培模式在黃瓜生長(zhǎng)時(shí)期顯著提高根際土壤細(xì)菌和放線菌數(shù)量，降低真菌和尖鐮孢菌數(shù)量，與前人研究結(jié)果相似。

分蘗洋蔥-黃瓜處理在黃瓜生長(zhǎng)中后期顯著促進(jìn)株高生長(zhǎng)（P＜0.05），芹菜-黃瓜處理在黃瓜生長(zhǎng)中后期顯著促進(jìn)黃瓜莖粗生長(zhǎng)（P＜0.05）。各種栽培模式均有助于黃瓜產(chǎn)量提高，各處理產(chǎn)量均顯著高于對(duì)照（P＜0.05）。其中燕麥-黃瓜處理增產(chǎn)效果最佳。

雖然白菜-黃瓜、芹菜-黃瓜處理在黃瓜生長(zhǎng)后期采收，但是采收后兩種栽培模式與對(duì)照相比仍然對(duì)黃瓜生長(zhǎng)和根際土壤微生物起到一定作用，原因是兩種栽培模式對(duì)土壤環(huán)境影響有一定的持續(xù)效用。白菜、芹菜收獲后可到市場(chǎng)進(jìn)行出售，正值綠葉菜剛上市時(shí)節(jié)，經(jīng)濟(jì)效益極佳。分蘗洋蔥可分次采收，作為蘸醬菜出售，最后采收的可留作下一年種子。近年來(lái)分蘗洋蔥的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值越來(lái)越受到重視，市場(chǎng)價(jià)格也不斷上漲。小麥、燕麥生長(zhǎng)到30cm割去上部，回填黃瓜兩壟之間，作為綠肥使用，且小麥、燕麥對(duì)黃瓜增產(chǎn)作用顯著。另外，本論文只是一茬的研究結(jié)果，伴生或套作作物對(duì)黃瓜的影響主要是這些伴生或套作作物根系分泌物的作用。而多茬伴生或套作條件下，伴生或套作作物的殘茬對(duì)黃瓜和土壤微生物也產(chǎn)生作用。因此，長(zhǎng)期的伴生或套作效果如何還有待于進(jìn)一步研究。

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