不同栽培制度對連作黃瓜溫室土壤長期修復效果的研究

王旭暉 張雪艷，2 吳艷飛 高麗紅*

（1中國農業大學農學與生物技術學院，北京 100193；2寧夏大學農學院，寧夏銀川 750021）

黃瓜（Cucumis sativusL.）是最早實現越冬栽培的果菜類作物之一，保護地黃瓜，尤其是日光溫室黃瓜栽培面積非常大，到20世紀初期，已經達到100.4萬hm2（孫玉河 等，2003）。由于黃瓜生產的規模化和專業化，日光溫室連作障礙已成為制約黃瓜生產的重要問題。輪作是克服連作障礙的有效技術措施，前人研究表明輪作可以改善土壤理化性質（姚靜 等，2003）、微生態環境和提高酶活性（于立芝 等，2002；李海燕 等，2006；張雪艷 等，2007），進而提高作物產量。很多栽培試驗都是以盆栽形式進行的，試驗周期增長對于分析試驗處理的穩定性以及檢測指標的敏感度有著重要意義，而對于試驗周期過長時是否還能更好的說明問題，目前罕有研究。

本試驗選擇連作 8 a的土壤，以黃瓜為主栽作物，在溫室夏季休閑期種植普通白菜（小白菜）（Brassica rapaL.）、茼蒿（Chrysanthemumsp.）、青蒜（Allium fistulosumL.）等葉菜類蔬菜，同時設計了番茄（Lycopersicum esculentumMill.）輪作與青蒜間作等栽培模式，試驗連續進行7 a。在前期研究的基礎上（吳艷飛 等，2006，2008；張雪艷 等，2009），著重分析試驗進行到第 5～7年期間，不同栽培制度對土壤鹽分含量、pH值、養分含量、尖孢鐮刀菌數量和秋冬茬黃瓜產量的影響。通過對多年數據的分析，評價采用盆栽方式研究長期定位進行土壤修復的可行性及不同栽培制度對退化土壤修復的持續效果，為合理栽培制度的制定及試驗設計提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗于2004年6月～2010年12月在中國農業大學科學園日光溫室內進行，供試土壤為連作8 a的土壤，采用盆栽方式。盆直徑25 cm，深28 cm，為防止試驗過程中塑料盆受外界環境的影響，將塑料盆埋于地下，盆口稍高于地面。試驗設4個處理（表1），栽培茬口分為早春茬、夏茬和秋冬茬，以連續兩茬種植黃瓜、夏茬休閑處理為對照。每處理3次重復，隨機區組排列，每小區種植15盆，同一處理共45盆。

供試黃瓜品種為津育5號，青蒜品種為成都二水早，番茄品種為中雜9號，茼蒿品種為臺灣虎耳大葉茼蒿，普通白菜為耐熱型品種京冠1號。試驗進行1 a后，引入夏季填閑茼蒿處理。

夏季休閑期間所有處理均不施肥，僅根據栽培作物對水分的需求進行統一水分管理。秋冬茬和早春茬定植前每盆施入膨化雞糞肥500 g，為保證試驗期間各處理養分投入量相同，將盆中土徹底混勻，在黃瓜生長期間各處理補充相同量的山崎黃瓜營養液（郭世榮，2003）（表 2）。

表1 試驗設計

表2 養分投入

1.2 樣品采集與處理

每一茬口結束時取每盆0～20 cm的表層土壤，以小區為單位將土樣混勻后過1 mm篩。一部分于4 ℃冰箱保存，用于尖孢鐮刀菌的檢測；另一部分自然風干，用于各項化學指標的測定。

1.3 項目測定

土壤化學指標測定：全氮含量采用半微量開氏法測定；速效氮含量采用流動分析儀法測定；速效磷含量采用 0.5 mol·L-1NaHCO3浸提—鉬銻抗比色法測定；速效鉀含量采用 1 mol·L-1NH4AC浸提—火焰光度法測定；EC值采用1V∶5V土壤懸液點到法測定；pH值采用電位計法測定（鮑士旦，2000）。

采用PEA培養基培養尖孢鐮刀菌，稀釋平板法計數（韓寶坤和杜艷華，2001）。

記錄不同處理秋冬茬黃瓜小區產量，換算成667 m2產量。

所有數據均為3次重復9個平行樣本的平均值，原始數據經Excel軟件整理后采用SPSS軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同栽培制度下土壤EC值和pH值的動態變化

試驗處理前土壤EC值為0.73 mS·cm-1，為次生鹽漬化土壤。試驗處理后土壤中鹽分含量開始降低，前2 a降低幅度較大，后3 a降低幅度較小，夏季填閑葉菜作物可顯著降低土壤EC值，試驗第5年EC值最低，為0.176 mS·cm-1，低于土壤鹽分警戒線（項玉英 等，2006）。試驗第6～7年土壤EC值緩慢增高，兩年平均值為0.37 mS·cm-1；試驗第6年早春茬和夏茬，番茄—普通白菜—黃瓜輪作處理（D3）的 EC值顯著低于對照和其他處理；試驗第7年各處理間差異不顯著（圖1）。

圖1 不同栽培制度下土壤EC值的動態變化

試驗處理前土壤pH值為6.88，試驗處理前4 a，各處理與對照相比土壤酸化速度更緩慢，pH均值為6.72。從第5年開始，土壤pH值開始增高，各處理土壤pH值基本上均高于對照，且番茄—普通白菜—黃瓜輪作處理（D3）連續3 a與對照差異顯著，pH均值為7.11（圖2）。7 a試驗過程中，土壤pH值變化均在黃瓜適宜生長范圍內（5.5～7.6）（劉士琦，2006）。

圖2 不同栽培制度下土壤pH值的動態變化

2.2 不同栽培制度下土壤養分含量的動態變化

圖3 不同栽培制度下土壤養分含量的動態變化

由圖3可見，在試驗進行的前4 a，各養分指標基本上呈下降趨勢，而后3 a緩慢上升。在試驗整個過程中，全氮和速效鉀含量在一年3個茬口的栽培周期內呈“V”型趨勢，夏茬結束后為一年3個茬口的最低值，說明夏季填閑葉菜作物有降低土壤速效養分的作用。從第5年開始，全氮含量周年變化幅度增大，夏季填閑茼蒿（D2）變幅最明顯為430 mg·kg，并且D2處理全氮含量低于其他處理，差異達到極顯著水平；速效氮含量在后3 a動態變化規律性差，且各處理間差異不顯著；速效鉀含量在后3 a番茄—普通白菜—黃瓜輪作處理基本上始終低于其他處理，但各處理間差異不顯著。速效磷含量從第 6年開始緩慢增加，可能是植物根系分泌及殘體積累造成有機酸增多，難溶磷溶解，土壤速效磷含量增多。

2.3 不同栽培制度下土壤尖孢鐮刀菌數量的動態變化

尖孢鐮刀菌為黃瓜枯萎病主要致病菌，黃瓜連作多年后枯萎病病情加重（劉新月 等，2008）。由圖4可見，試驗第1～2年，尖孢鐮刀菌數量變化幅度非常大，之后緩慢降低，從第5年開始上升。試驗前4 a，夏季填閑葉菜作物以及秋冬茬間作青蒜與對照相比，根際土壤中尖孢鐮刀菌數量顯著降低，并且其效果在處理后的一茬中得到延續。在整個試驗過程中，4種栽培制度與對照相比，均能顯著降低根際土壤中尖孢鐮刀菌的數量；在第5～6年整體數量上升的過程中，與對照相比，其他處理上升幅度較緩。

圖4 不同栽培制度下尖孢鐮刀菌數量的動態變化

2.4 不同栽培制度下秋冬茬黃瓜產量的動態變化

由圖5可見，試驗第3～4年，夏季填閑青蒜、輪作處理黃瓜產量增加，其他處理產量降低，其中填閑茼蒿處理降低幅度最大；但經過前兩年試驗處理后，所有處理黃瓜產量均高于對照。試驗第4～7年，對照黃瓜產量基本上保持穩定，而其他處理由于引入其他作物和黃瓜爭搶養分，黃瓜產量開始下降（2004年秋茬黃瓜結瓜期只有一個半月，后期一直處于低溫弱光狀態，產量與后期穩定試驗可比性差，未作圖比較）。

3 結論與討論

圖5 不同栽培制度下秋冬茬黃瓜產量的動態變化

本試驗第1～4年，不同栽培制度對日光溫室黃瓜連作土壤有明顯的修復作用，從第5年開始，修復效果減弱。這與采用盆栽，修復的土壤體積有限，而且在盆栽試驗過程中養分的投入（基肥和追肥）與農民實際生產中的投入量有差別，遠低于農民的養分投入量。這可以從土壤速效養分的動態變化趨勢中看出，因此田間試驗效果如何？是否隨時間延長效果減弱還需要進一步的試驗驗證。從現有生產經驗看，合理輪作有利于保持土壤的健康，本試驗結果與此不完全一致，其原因有待于進一步研究。根據前人研究，土壤出現的問題主要歸為 3點：致病菌積累、營養失衡和根系分泌物的自毒作用（葛曉光，2000；張雪艷 等，2008）。吳鳳芝等（2002）研究表明，黃瓜連作后其根系分泌物有利于黃瓜專化型尖孢鐮刀菌菌絲生長，隨連作時間增加其效果更加明顯；此外，黃瓜根系分泌物與植株殘體的累積造成線蟲增加，長期連作后造成黃瓜死亡（呂衛光 等，2002）。盆栽試驗由于容器空間有限，根系分泌物和植物殘體累積迅速，使得黃瓜自毒作用成為土壤環境惡化的主要問題，且引入其他作物后，與黃瓜爭搶養分，使得黃瓜長勢更弱。試驗開始前的供試土壤為非容器栽培土壤，雖然連作了8 a，但是由于非容器栽培與盆栽相比土壤流動性好，根系分泌物與植株殘體的積累相對緩慢，其主要問題是由于農民施肥不當造成的土壤次生鹽漬化等，所以試驗初期采用不同栽培制度對于土壤的修復較試驗后期更為顯著，秋冬茬黃瓜產量上升。

綜合來看，在盆栽條件下，不同栽培模式對連作8 a黃瓜溫室土壤的修復效果在前4 a效果顯著，顯著增加了秋冬茬黃瓜產量；而第5～7年，土壤尖孢鐮刀菌數量增加、秋冬茬黃瓜產量下降。

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