連作西瓜的根際土壤酶活性和微生物多樣性

孫正國

(南通農業職業技術學院, 江蘇 南通 226007)

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連作西瓜的根際土壤酶活性和微生物多樣性

孫正國

(南通農業職業技術學院, 江蘇 南通 226007)

以山東大鵬西瓜基地0，3，9，15 a的西瓜根和根際土壤為研究對象，采用野外調查和實驗室分析方法分析連作對西瓜根際土壤酶活性和微生物多樣性的影響。結果表明：隨著連作年限的增加，土壤有機質和氮磷鉀含量遞減，連作第15年有機質及有效氮磷鉀含量最低。在同一生長時期內，連作年限越長，西瓜根系活躍吸收面積和總吸收面積最低，根際土壤酶活性呈現先遞增后下降的趨勢，并且根際土壤酶活力幼苗期<抽蔓期<結果期。在連作前期土壤中可培養微生物代謝活力遞增，連作后期微生物代謝活力遞減，且連作越久土壤中微生物群落多樣性降低，均勻度先增加后降低。相關性分析表明，土壤中過氧化氫酶(p<0.05)、磷酸酶(p<0.05)、蔗糖酶(p<0.01)、速效磷(p<0.05)、速效鉀(p<0.05)與真菌具有正相關性；脲酶與細菌正相關(p<0.01)，與堿解氮負相關(p<0.01)；過氧化氫酶(p<0.05)、堿解氮(p<0.01)與放線菌具有顯著正相關。綜上所述，連作0～9 a，土壤微生物代謝活力和酶活性增強，養分流失較小；連作9 a后，土壤養分流失嚴重，土壤酶活性和微生物代謝活力顯著降低，產生連作障礙，說明減少連作年限可使西瓜優質豐產并且可持續發展，反之影響西瓜正常生長生產，損害經濟效益。

連作; 西瓜; 土壤養分; 土壤酶活; 根際微生物

西瓜(Citrulluslanatus)是深受廣大消費者喜愛的水果，也是我國重要的經濟作物。一方面，受社會經濟和人們栽培習慣以及農村土地聯產承包責任制的影響，致使輪作難以實施；另一方面，在經濟利益的驅動下，受耕地的限制級生產栽培結構的約束，大棚西瓜連作栽培面積不斷擴大，栽培種類單一，造成的各種障礙已成為生產上亟待解決的一大難題[1-2]。連作障礙的形成及加劇的原因是復雜多樣的，不是由單一因素引起，而是相互關聯又相互影響的，是植物—土壤系統內多種因子綜合作用的結果[3-4]。目前國內外關于辣椒[5-6]、番茄[7-9]、黃瓜[10-11]等大棚蔬菜連作障礙的產生及調控方面的研究較多，而西瓜作為一種忌連作但又生產需求大的作物，尤其在大棚種植條件下，其連作障礙的發生嚴重影響了西瓜生理生長及產出。有少量關于連作對西瓜生長影響的研究報道顯示，多年連作會引起西瓜種植地土壤質量下降，影響土壤微生物結構、數量和種類以及土壤酶活等土壤生態環境[12-15]，但西瓜對不同連作年限響應的時空變化，尤其是根系活力的變化、對土壤微生物群落特征描述以及解決實際生產問題的報道較少。

為了更系統地找出連作障礙造成西瓜減產的緣由以及更好地解決這一現狀，本文在前人的研究基礎上更加深入地研究西瓜不同生長時期內不同連作年限西瓜根系活力、根際土壤微生物群落結構以及土壤酶活性與養分等變化，并分析土壤養分、土壤酶活力以及土壤微生物群落之間的相關性。以期揭示短時連作與長時連作的利弊，探明連作對西瓜根生理生長、根際微生態環境以及西瓜連作障礙形成機制，進一步為西瓜優質豐產及可持續發展提供可靠的理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及樣地設置

試驗所選西瓜品種為京欣2號(2001年通過北京市農作物品種審定委員會審定，2002年通過全國農作物品種審定委員會審定，京審瓜2001002，國審菜2002047)。試驗樣地選在享有“西瓜之鄉”美譽的山東省濟寧市泗水縣大鵬西瓜基地，地理位置為東經117°32′3″，北緯36°31′6″。分別選取管理模式相似的未連作、3 a連作、9 a連作以及15 a連作的西瓜種植大棚為試驗樣地。

1.2 試驗方法

1.2.1 根際土壤養分特性及酶活的測定 2013年每月中旬采集4個西瓜種植大棚西瓜根際土壤(每個大鵬隨機選取6個重復采樣點)，樣品袋保存，實驗室內用1 mm網篩去除土壤雜質，再分別用20，80目網篩篩選土壤以備后續試驗。土壤有機質含量測定采用重鉻酸鉀氧化外加熱法，土壤全氮用凱氏定氮法，土壤全磷用NaOH熔融—鉬銻抗比色法，有效磷采用NaOH-H3BO3浸提—鉬銻抗比色法測定，堿解氮采用NaOH-H3BO3法測定，速效鉀采用氫氧化鈉熔融—火焰光度法測定[16-20]。

過氧化氫酶活性測定：采用高錳酸鉀容量法[21-25]測定，其活性以1 g土壤的0.1 mol/L 1/5 KMnO4毫升數表示。

磷酸酶活性測定：采用磷酸苯二鈉比色法[21-25]測定，其活性以1 g土壤的酚毫克數表示。

蔗糖酶活性測定：采用3,5—二硝基水楊酸比色法[21-25]測定，其活性以1 g土壤中還原糖含量表示。

1.2.2 根系活力測定 分別于西瓜生育的幼苗期(育苗3周后)、抽蔓期(開花一周后)和結果期(成熟掛果)根系上隨機剪取主根段、次生根及須根上3點少量根，共6個重復，液氮保存。實驗室內參考改進的甲基藍比色光電比色法[26-27]測定西瓜根系活力。計算公式如下：

(1)

式中：W——根系活躍吸收面積(%)；S1——根系活躍吸收面積(m2)；S2——根系總的吸收面積(m2)。

1.2.3 根際微生物群落特征 微生物數目：土壤中微生物培養采用涂布平板法，先用研缽輕磨土樣，于超凈工作臺內稱量1 g土壤，融入5 ml滅菌的0.1 mol/L生理鹽水中，在恒溫培養箱中37℃環境下，175 r/min震蕩培養20 min，然后對土壤懸浮液進行梯度稀釋，吸取稀釋的土壤懸浮液200 μl均勻涂布到LB固體培養基平板上(每組3個重復)，37℃恒溫培養2～3 d后計算菌落數目，每克土壤微生物數計算公式[28]如下：

N=10ns

(2)

式中：N——微生物數目(g)；n——菌落平均數；s——稀釋倍數。

群落功能及多樣性：土壤微生物群落功能通過BIOLOG法[29-30]測定微生物代謝能力，取10 g烘干土壤，加入90 ml無菌的0.145 mol/L NaCl溶液，搖床震蕩30 min，樣品稀釋1 000倍，用BIOLOG排槍取100 μl接種于ECO板上，初次讀數后，于25℃恒溫培養，每隔12 h于波長590 nm的BIOLOG儀器上讀數，共培養240 h[30]。微生物總體群落功能活性用平均顏色變化率AWCD值來表征，計算公式如下：

(3)

Pi=(Ci-R)/∑(Ci-R)

(4)

式中：Ci——每個有培養基孔的光密度值；R——對照組孔的光密度值；n——培養基數據(BIOLOG ECO Plate，n=31)；pi——第i個有培養基的孔與對照組孔的光度值差和整個平板光密度總差的比值。

微生物群落功能多樣性采用Shannon-Wiener指數(H′)和均勻度指數(E)來描述，計算公式如下：

(5)

Pi=Ni/N

(6)

(7)

式中：H′——實際觀察的物種多樣性指數；Pi——表示第i類物種數目占總數目的百分比；Ni，N——種i的個體數和所有物種個體數；S——群落中的總物種數。

1.3 數據處理與分析

采用SPSS 16.0數據分析軟件進行數據處理，運用最小顯著差數法(LSD)進行顯著性分析，用OriginPro 8.0軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 根際土壤養分比較

根際土壤中有機質和氮磷鉀含量能直觀反映土壤營養生態環境的優劣，試驗檢測了連作0，3，9，15 a西瓜根際土壤營養狀況。如表1所示，連作0～3 a內根際土壤有機質、全氮和全磷含量差異不顯著(p>0.05)，連作3 a以上，土壤養分變化顯著，營養減少；而隨著連作年限的增加，不同連作年份的西瓜根際土壤中速效磷、速效鉀和堿解氮差異極顯著(p<0.05)，呈現遞減趨勢，連作時間越長，土壤養分流失嚴重，營養狀況下降。

表1 根際土壤養分

注：CK，CP3，CP9，CP15分別表示對照組、連作3 a、連作9 a和連作15 a，不同小寫字母表示在0.05水平上顯著差異。

2.2 西瓜根系活力測定

為了研究連作對西瓜生理生長的影響，分別檢測了西瓜3個不同生長發育時期根系活力狀況。如圖1所示，連作時間越長，根系總吸收面積降低，而根系活躍吸收面積降低更為顯著，說明西瓜的根系活力為CK>CP3>CP9>CP15，長期連作顯著減弱了西瓜根系活力，其對營養元素的吸收效率降低，從而影響西瓜生長生產。無論短時連作還是長期連作，西瓜根系活力具有先減弱后增強的趨勢，在抽蔓期根系活力最低，因結果期需要大量的養分，根系活力的增強，從而對養分的吸收效率增大。

2.3 根際土壤酶活性

過氧化氫酶能催化分解土壤中累積的過氧化物，減輕過氧化物對作物的毒害作用，它還與土壤有機質含量密切相關，脲酶能直接參與土壤中有機氮的轉化，磷酸酶能促進土壤中有機磷化合物或無機磷酸鹽轉化為作物能利用的無機磷，蔗糖酶活性強弱反映土壤肥力水平，對增加土壤中營養物質有重要作用。由圖2可知，在西瓜生長發育過程中，西瓜對土壤中養分需求增強，土壤中與營養轉化有關的過氧化氫酶、脲酶、磷酸酶及蔗糖酶含量遞增，而長期的連作降低了土壤酶活，在連作0～9 a，土壤中酶活性逐漸增強，而9～15 a及15 a以上，土壤中酶活性顯著降低，總體都呈現先上升后降低的趨勢。說明土壤中酶活性與西瓜自身生長發育營養需求具有相關性，短期的連作能在一定程度上增強土壤酶活性，改變土壤理化營養結構，而隨著連作年限的增加，這種趨勢逐漸減緩甚至減弱，土壤酶活也顯著降低。

注：CK，CP3，CP9，CP15分別表示對照組、連作3 a、連作9 a和連作15 a，下圖同。

圖1 根系總吸收面積和活躍吸收面積

圖2 西瓜根際土壤酶活性

2.4 根際微生物群落特征

碳源平均顏色變化率AWCD值表示微生物利用單一碳源的能力，可作為微生物群落整體代謝活性的一個重要指標。如圖3所示，不同連作年限的土壤可培養微生物群落在前72 h，碳源利用緩慢，代謝活性上升平緩，72～192 h內微生物代謝活力呈指數增長，192 h后增長較為緩慢。而隨著連作年限增加，土壤中微生物代謝活力呈現先上升后降低的趨勢，CP9代謝活力最大，CP3代謝活力大于CK，連作9～15 a土壤微生物代謝活力降低。如圖4所示，分析不同連作年限土壤微生物群落多樣性發現，隨著連作年限增加，土壤微生物群落多樣性逐漸降低，長期的連作使西瓜根際土壤微生物群落結構穩定性降低，均勻度有所增加，土壤微生物種類單一化，不利于養分的循環轉化以及土壤微生態環境的穩定。

2.5 土壤養分、酶活性與微生物相關性

根際土壤酶來源于植物根系及其殘體、土壤動物及其遺骸和各種微生物的分泌活動，其中微生物的分泌活動是酶的主要來源之一，因此土壤酶活性與根際土壤微生物群落特性密切相關。由土壤養分、土壤酶活性與土壤中主要微生物類群(真菌、細菌和放線菌)相關性分析可知(表2)，土壤中過氧化氫酶、磷酸酶、速效磷和速效鉀與土壤真菌呈顯著正相關，相關系數分別為0.723 7，0.832 1，0.740 7，0.719 8；蔗糖酶與土壤中真菌呈極顯著正相關，相關系數為0.991 6；土壤中脲酶與土壤細菌呈顯著正相關，相關系數為0.863 2；而堿解氮與土壤細菌呈顯著負相關，相關系數為-0.930 1；土壤中過氧化氫酶與土壤放線菌呈顯著正相關，相關系數為0.710 2；堿解氮與放線菌呈極顯著正相關，相關系數為0.990 3。

圖3 根際土壤可培養微生物代謝活性

圖4 土壤微生物均勻度指數和Shannon-Wiener指數

表2 土壤養分、酶活性與微生物相關性

注：*表示在0.05水平上顯著差異，**表示在0.01水平上極顯著差異。

3 討論與結論

土壤是陸生作物生產生活的基質，它為作物提供所必須的養分和水分，也是生態系統中物質和能量交換的重要場所，土壤養分的質量直接影響作物的生長[31-33]。本研究分別測定不同連作年限的西瓜根際土壤養分，發現在連作前幾年西瓜根際土壤養分變化不明顯，隨著連作年限的延長，西瓜根系土壤有機質和氮磷鉀等營養元素失衡，這與趙萌等[34]的研究結果類似。而后土壤養分逐漸向表層聚集，造成表土層板結，改變土質結構，理化性質惡化，加速消耗某些營養元素，使養分流失，進而影響西瓜根系對土壤中營養元素的吸收減少，影響西瓜正常的生長發育。

根系活力對西瓜的生長、產量形成以及土壤中養分利用率具有重要的意義[35]，根的生長情況和活力水平直接影響作物地上部分的營養狀況及生長生產。本研究深入研究了不同連作年限內西瓜幼苗期、抽蔓期和成熟期根系活力(圖1)。不同時期內西瓜根系活力呈現先降低后增高的趨勢，這與成熟期掛果需要大量營養有關；在同一生長期內，隨著連作年限的增加，西瓜根系活力顯著降低，根系活力的降低導致植物對養分和水分的吸收，從而影響西瓜優質豐產。

土壤酶活性是反映生物化學過程的重要指標，土壤中的過氧化氫酶等在一定程度上消除過氧化物類的累積[36-38]，本研究選取過氧化氫酶、脲酶、磷酸酶和蔗糖酶為參考指標，0～9 a短期連作，4種酶活性都有所增強；連作9～15 a土壤中酶活性開始逐漸降低，說明連作15 a發生連作障礙，土壤酶活性呈現先上升后下降的趨勢，這與趙萌等[34]研究相似。本研究也深入比較分析西瓜不同生長發育時期土壤酶活性，發現隨著西瓜的生長土壤酶活性逐漸增高，結果期達到最大，說明土壤酶活性與作物營養生長息息相關。

微生物群落在土壤微生態中發揮著重要的作用，在物質轉化中具有特定的功能[4,39-40]。本研究中短期連作(0～9 a)促使土壤中微生物代謝活性增強，而在9～15 a的連作后期，土壤中營養狀況惡化，養分肥力流失嚴重，土壤中微生物代謝活性逐漸減弱。另一方面，長期連作也顯著減弱了土壤中微生物群落結構，使群落多樣性降低，微生物數量減少，微生物種類也偏單一化。這也驗證了連作前期顯著增強土壤酶活性，連作后期障礙顯著減弱土壤酶活性的趨勢。通過研究不同連作年限對西瓜根系活力、根際微生物及土壤酶活性的影響表明，隨著連作年限增加西瓜根系活力逐漸降低，影響根系對土壤中營養元素的吸收，另一方面長期連作導致土壤中有毒物質增多，土壤理化性質改變，土壤酶活性發生改變，從而減弱了土壤中土壤微生物群落的多樣性，這與趙萌[34]、馬云華[40]、李春格[41]等的研究相似。土壤中微生物的生長發育經常受到來自各方面因素的干擾，如土壤的理化性狀，土壤的肥力水平等[41]，本文對土壤微生物、養分及土壤酶活性3者相關性分析表明，土壤養分、土壤中酶活性與土壤中微生物存在顯著相關性，這表明西瓜的優質高產需要土壤養分、根系良好生長、土壤酶活性以及土壤微生物3者協調互作，這也為西瓜優質栽培提供一定的科學依據，短時連作能很好地提高土壤微生物及土壤酶活性，改變土壤養分構成，促成根系對土壤營養的吸收，使西瓜生長發育良好，形成可持續發展。反之，一味的連作會減弱并危害土壤一些特性，影響西瓜正常生理生長。雖然本文研究了與連作西瓜息息相關的地下部分生理生態變化，但更應該關注與生產實際相關的地上部分的生理生長過程，這是本研究未來所要研究的方向。

總之，作物的生長生產受到多方面的限制，大量種植易適應且具有較高經濟效益的農作物采用連作，有利于充分利用地理、氣候等自然資源[42]。然而長期的連作往往會造成多種生產上的弊害，例如加重有專一性病原微生物以及寄生性、伴生性害蟲的滋生繁殖，也在一定程度上影響土壤理化性質，改變土質結構，加速消耗某些營養元素，致使養分流失。連作還使土壤中不斷積累某些有毒的根系分泌物引起連作作物自身“中毒”等。所以為克服連作引起的弊害，建議應將連作年限控制在9 a以下為宜，也可實行(水旱輪作)或在復種輪作中輪換不耐連作的作物，擴大耐連作的作物在輪作中的比重或適當延長其在輪作周期中的連作年數，增施復合化肥，改善土壤特性結構等。這樣更能有效地保護和改善連作種植區土壤的微生態環境，更利于農作物的可持續發展。

[1] 吳鳳芝,劉德,王東凱,等.大鵬番茄不同連作年限對根系活力及其品質的影響[J].東北農業大學學報:自然科學版,1997,28(1):33-38.

[2] 喻景權,杜饒舜.蔬菜設施栽培可持續發展中的連作障礙問題[J].沈陽農業大學報:自然科學版,2000,31(1):124-126.

[3] 張曉玲,潘振剛,周曉峰,等.自毒作用與連作障礙[J].土壤通報,2007,38(4):781-784.

[4] 樊軍,郝明德.長期輪作與施肥對土壤主要微生物類群的影響[J].水土保持研究,2003,10(1):88-90.

[5] 孫繼民,鄒學校,羅尊長,等.辣椒連作研究進展[J].辣椒雜志,2011,2(1):1-7.

[6] 袁龍剛,張軍林.辣椒連作障礙的主要原因及其對策[J].園林園藝,2006,6(2):32-33.

[7] 孫艷艷,蔣桂英,劉建國,等.加工番茄連作對農田土壤酶活性及微生物區系的影響[J].生態學報,2010,30(13):3599-3607.

[8] 張淑香,高子勤,劉海玲.連作障礙與根際微生態研究Ⅲ：土壤酚酸物質及其生物學效應[J].應用生態學報,2000,13(5):741-744.

[9] 李威,程智慧,孟煥文,等.輪作不同蔬菜對大鵬番茄連作基質中微生物與酶及后茬番茄的影響[J].園藝學報,2012,39(1):73-80.

[10] 胡元森,劉亞峰,吳坤,等.黃瓜連作土壤微生物區系變化研究[J].土壤通報,2006,37(1):126-129.

[11] 王濤,喬衛花,李玉奇,等.輪作和微生物菌肥對黃瓜連作土壤理化性狀及生物活性的影響[J].土壤通報,2011,42(3):578-583.

[12] 吳鳳芝,趙鳳艷,劉元英.設施蔬菜連作障礙原因綜合分析與防治措施[J].東北農業大學學報:自然科學版,2000,31(3):241-247.

[13] 李躍林,彭少麟,李志輝.桉樹人工林地土壤酶活性與微量元素含量的關系[J].應用生態學報,2003,14(3):345-348.

[14] 邱并生.西瓜連作障礙及其預防[J].微生物學通報,2010,37(6):941-943.

[15] 張子龍,王全文.植物連作障礙的形成機制及其調控技術研究進展[J].生物學雜志,2010,27(5):69-72.

[16] 鮑士丹.土壤農化分析[M].北京:中國農業出版社,2000.

[17] 陳先茂,彭春瑞,關賢交,等.紅壤旱地不同輪作模式的效益及其對土壤質量的影響[J].江西農業學報,2009,21(6):75-77.

[18] 魯如坤.土壤農業化學分析方法[M].北京:中國農業科技出版社,2000.

[19] Sun D, Walsh D. Review of studies on environmental impacts of recreation and tourism in Australia [J]. Journal of Environmental Management,1998,53(4):323-338.

[20] Hoh J A. Grazing pressure and soil carbon microbial biomass and enzyme activities in semiarid Northeastern Australia[J]. Applied Soil Ecology,1997,5(2):143-149.

[21] 曹慧,孫輝,楊浩,等.土壤酶活性及其對土壤質量的指標研究[J].應用與環境生物學報,2003,9(1):105-109.

[22] Zhang Y M, Wu N, Zhou G Y, et al. Changes in enzyme activties of spruce (Piceabalfouriana) forest soil as related to burning in the eastern Qinghai-Tibetan Plateau[J]. Applied Soil Ecology,2005,30(3):215-225.

[23] Selmants P C, Hart S C, Boyle S I, et al. Red alder (Alnusrubra) alter community-level soil microbial function in conifer forests of the Pacific Northwest, USA[J]. Soil Biology and Biochemistry,2005,37(10):1860-1868.

[24] 邵玉琴,趙吉.不同固沙區結皮中微生物生物量和數量的比較研究[J].中國沙漠,2004,24(1):68-71.

[25] 王冬梅,王春枝,韓曉日,等.長期施肥對棕壤主要酶活性的影響[J].土壤通報,2006,37(2):263-268.

[26] 張志良.植物生理學試驗指導[M].北京:高等教育出版社,2002.

[27] 吳鳳芝,欒非時,王東凱,等.大鵬黃瓜連作對根系活力及其根際土壤酶活性影響的研究[J].東北農業大學學報：自然科學版,1996,27(3):255-258.

[28] 高婷,張源沛.寧夏荒漠草原土壤微生物季節變化的初步研究[J].寧夏工程技術,2006,5(3):297-299.

[29] 楊元根, Paterson E, Campbell C. Biolog方法在區分城市土壤與農村土壤微生物特性上的應用[J].土壤學報,2002,39(4):582-589.

[30] 張小磊,何寬,安春華,等.不同土地利用方式對城市土壤活性有機碳的影響:以開封市為例[J].生態環境,2006,15(6):1220-1222.

[31] 陳帥,王效科,逯非.城市與郊區森林土壤微生物群落特征差異研究[J].土壤通報,2012,43(3):614-620.

[32] 陳慧,郝慧榮,熊君,等.地黃連作對根際微生物區系及土壤酶活性的影響[J].應用生態學報,2007,18(12):2755-2759.

[33] 何躍軍,鐘章成,劉濟明,等.石灰巖退化生態系統不同恢復階段土壤酶活性研究[J].應用生態學報,2005,16(6):1077-1081.

[34] 趙萌,李敏,王淼焱,等.西瓜連作對土壤主要微生物類群和土壤酶活性的影響[J].微生物學通報,2008,35(8):1251-1254.

[35] 郭士偉,夏士健,朱虹霞,等.水稻根系活力測定方法及超級稻兩優九生育后期根系活力研究[J].土壤,2012,44(2):308-311.

[36] Yao H Y, Jiao X D, Wu F Z. Effects of continuous cucumber cropping and alternative rotations under protected cultivation on soil microbial community diversity[J]. Plant and Soil, 2006,284(1):195-203.

[37] 彭令發,郝明德,來璐.黃土旱塬長期連作條件下土壤氮素變化及管理[J].水土保持研究,2003,10(1):43-45.

[38] 樊軍,郝明德,王永功.旱地長期輪作施肥對土壤肥力影響的定位研究[J].水土保持研究,2003,10(1):31-36.

[39] 黃益宗,馮宗煒,張福珠.化感物質對土壤硝化反應影響的研究[J].土壤與環境,1999,8(3):203-207.

[40] 馬云華,魏珉,王秀峰.日光溫室連作黃瓜根區微生物區系及酶活性的變化[J].應用生態學報,2004,15(6):1005-1008.

[41] 李春格,李曉鳴,王敬國.大豆連作對土體和根際微生物群落功能的影響[J].生態學報,2006,26(4):1144-1150.

[42] 危鋒,郝明德.長期氮磷化肥配施對不同種植體系土壤水分的影響[J].水土保持研究,2011,18(6):67-70.

Soil Enzyme Activity and Microbial Diversity in Rhizosphere of Continuous Watermelon Cropping

SUN Zhengguo

(NantongAgriculturalCollege,Nantong,Jiangsu226007,China)

In order to improve the cultivation quality and provide reference for the high yield and excellent quantity and sustainable development of watermelon, the roots and rhizosphere soils with watermelone growths of 0, 3, 9 and 15 years which were marked as CK, CP3, CP9and CP15were collected in Dapeng watermelon base in Shandong Province. Root activity, soil nutrients, soil enzyme activity and rhizosphere microorganisms were measured, and correlation analysis between them was carried out. It turned out that soil organic matter and the contents of nitrogen, phosphorus and potassium were decreasing and nutrients were losing with the duration of continuous cropping, the lowest was found in fifteen year of continuous cropping. At the same growth period, active absorption area and total absorption area of watermelon roots reduced respectively in long term continuous cropping. Rhizosphere soil enzyme activity showed a trend with the increase at first and decline later, and the activity was high in thefruiting period. Soil culturable microbial metabolic activity increased at the early stage of the continuous cropping, microbial metabolic activity reduced at the late stage, and the longer continuous cropping was, the less soil microbial community diversity was, evenness increased at first and reduced later. Correlation analysis showed that the soil catalase (p<0.05), phosphatase (p<0.05), sucrase (p<0.01) and available phosphorus (p<0.05), and available potassium (p<0.05) had the positive correlation with the fungus. Urease had a positive correlation with the bacteria (p<0.01), was negatively related to the alkali solution nitrogen (p<0.01); catalase (p<0.05), alkali solution nitrogen (p<0.01) and actinomycetes had significant positive correlation. To sum up, a few years before continuous cropping, microbal metabolisms and enzyme activity had increased, continuous cropping obstacles did not occur. After 9 years, soil nutrient loss was serious, microbal metabolisms and enzyme activity significantly reduced, continuous cropping obstacles occurred. Reducing the time of continuous cropping could improve high yield and excellent quantity and sustainable development of watermelon, conversely affected the growth of watermelon, and lowered the economic benefits.

continuous cropping; watermelon; soil nutrients; soil enzyme activity; rhizoshpere microorganisms

2014-11-17

2014-12-10

孫正國(1966—),男,江蘇南通人,副教授,主要從事農業生態研究。E-mail:zhengguosun@163.com

S154.3

1005-3409(2015)05-0046-06