伴生栽培對設施黃瓜根際土壤養分的影響

趙曉翠 劉文寶 王清華 張敏 董昊文 張衛華 李絮花

摘 要：本試驗以黃瓜為供試作物，設置甘藍、菜花、大蒜、大蔥四種伴生栽培模式，研究不同伴生條件下黃瓜根際土壤養分的變化規律。速效氮的測定結果顯示伴生菜花、甘藍、大蔥、大蒜與黃瓜之間或多或少都存在硝態氮的競爭現象，菜花能夠促進氮素向銨態氮轉化，而大蔥作伴生蔬菜能有效吸收土壤中多余銨態氮；從速效磷的測定結果看甘藍和菜花與黃瓜伴生能夠促進土壤固定的磷元素釋放，而大蔥和大蒜作伴生蔬菜能夠加快土壤中的速效磷吸收利用；速效鉀的測定結果表明伴生甘藍能促進土壤膠體吸附的鉀離子釋放，顯著提高土壤速效鉀含量，大蒜則利于解除高鉀危害。因此無論是甘藍、菜花還是大蔥、大蒜都能有效降低土壤的鹽離子濃度，防止或降低土壤鹽害，從各方面綜合考量以大蔥和大蒜伴生黃瓜為最佳。

關鍵詞：伴生栽培；設施黃瓜；土壤養分，土壤鹽分

中圖分類號：S642.204+.7文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2016）05-0075-06

Abstract Using greenhouse cucumber as research object， four different companion planting models， cabbage， cauliflower， garlic and green Chinese onion， were designed to investigate the changes of rhizosphere soil nutrients of cucumber. The results showed that cauliflower， cabbage， green Chinese onion and garlic all had competition with cucumber on nitrate nitrogen. The cauliflower could promote the transformation of nitrogen to ammonium nitrogen， while green Chinese onion could effectively absorb redundant ammonium nitrogen in the soil. The cabbage and cauliflower could release the phosphorus from fixed by soil， while green Chinese onion and garlic could speed up the uptake of available phosphorus in the soil. The cabbage could significantly increase the content of soil available potassium through releasing the potassium ion adsorbed by soil colloid， while garlic was conducive to eliminate the threat of high potassium. Thus， cabbage， cauliflower， garlic and green Chinese onion all could effectively reduce the soil salt concentration and prevent soil salinity. Comprehensively considering， the garlic and green Chinese onion performed the best.

Key words Companion planting； Greenhouse cucumber； Soil nutrient； Soil salt

黃瓜是設施栽培的主要蔬菜之一，隨著集約化連年種植，追求高額產出的高投入行為，已經嚴重危害了設施土壤環境和蔬菜產品的安全，在這種封閉、高肥、高水、高農藥的生產環境下，同一作物長期連續種植，片面消耗土壤養分，導致耕層結構惡化，養分失調，病蟲害加劇，產量和品質下降，收益減少。因此如何平衡設施內土壤環境、減少土壤鹽害的發生、降低土傳病害的危害成為擺在研究者面前的主要任務之一。

韓哲[1]研究指出，黃瓜伴生小麥栽培能提高黃瓜產量，使單株產量增加了6.41%。高春琦等[2]指出在植株長勢上，黃瓜伴生小麥處理優于黃瓜單作。夏秀波等[3]采用大蔥伴生栽培黃瓜的模式研究表明，大蔥伴生栽培處理能有效抑制土壤中真菌、放線菌和細菌數量的增加，從而降低土傳病害的發生率。趙鳳艷等[4]指出，伴生是指經過特殊挑選的具有某種相生相克性狀的植物與主栽作物臨近種植的栽培方式，其本身不以收獲為目的。

目前，不同種植方式對根際土壤養分和酶活性的影響研究已經有大量文獻報道[5～9]，但是適于設施黃瓜生長的適宜伴生作物以及不同伴生作物對黃瓜根際土壤養分影響的相關報道尚少見。本試驗初步探討四種不同伴生組合根際土壤不同土層養分的變化規律，利用伴生栽培研究主栽蔬菜根際周圍的環境變化，旨在尋找設施黃瓜適宜的伴生蔬菜種類，改善黃瓜根際土壤生態環境，在確保黃瓜產品安全的前提下進行蔬菜的高效生產。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗一在山東省農業科學院蔬菜花卉研究所試驗基地的日光溫室內進行。起壟前結合耕地666.7m²施豬糞10 m³，其中2/3撒施，余下的1/3配合過磷酸鈣50 kg溝施；試驗二在濟南市農業科學研究院日光溫室內進行，起壟前結合耕地666.7m²施牛糞15 m³，其中2/3撒施，余下的1/3配合過磷酸鈣50 kg溝施。施肥前供試土壤的基本理化性狀見表1。供試黃瓜為高代自交系137-h（華北型，山東省農業科學院蔬菜花卉研究所提供）。

1.2 試驗設計

試驗采用隨機區組設計。試驗一于2014年6月12日在山東省農業科學院蔬菜花卉研究所試驗基地進行。溫室播種育苗，7月23日黃瓜幼苗（兩葉一心）定植于溫室冬暖棚內。采取高壟雙行栽培，大行90 cm，小行60 cm，株距33 cm，每行種植黃瓜25棵；每行前15棵黃瓜進行伴生，兩棵黃瓜之間分別伴生甘藍和菜花。單植黃瓜為對照CK1，伴生甘藍和菜花分別設為T1和T2。不同處理設3個重復。

試驗二于2014年10月12日在山東省農業科學院蔬菜花卉研究所試驗基地溫室播種育苗，11月12日黃瓜幼苗（兩葉一心）定植于濟南市農業科學研究院溫室冬暖棚內，與大蒜和大蔥進行伴生，栽植方式同于伴生甘藍和菜花。單植黃瓜設為對照CK2，伴生大蒜和大蔥的處理分別為T3和T4。不同處理設3個重復。

肥水管理為常規管理。定植澆透水，直至根瓜坐住一般不澆水（試驗一由于夏季蒸發快，中間多澆水一次）。結果前期澆一次空水，結合澆水沖施一次氮磷鉀復合肥（15-15-15），每次666.7m²施5 kg，交替進行；盛果期后不澆空水，每次666.7m²澆水時隨水沖施氮磷鉀復合肥5 kg，同時結合打藥葉面噴施0.1%磷酸二氫鉀。

1.3 樣品的采集及測定方法

1.3.1 土壤樣品的采集 于黃瓜定植后20、50、80、120 d分別取樣。每次采樣時每小區采10個樣點，呈“S”形線路采樣。用管形土鉆在距離黃瓜主根5 cm處鉆入土壤20 cm深，取出土鉆，將管內土樣放入保鮮袋中（注意剔除黃瓜須根），依次采取第2、第3個樣點，直至采完10個樣點。將10個樣點采取的同一層次土樣混合均勻，標明采樣處理編號。采樣點隨后用70%甲基硫菌靈600倍液灌根，防止黃瓜根部傷口感染。采集的根際土樣自然風干，過2 mm篩，用于測定土壤養分含量。

1.3.2 測定方法 主要測定土壤全氮、速效氮、硝態氮、銨態氮、有效磷、速效鉀和電導率（EC值）7個指標。土壤全氮用半微量凱氏法；速效氮采用堿解擴散法；硝態氮采用KCl浸提-蒸餾法；銨態氮采用納氏試劑比色法；有效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法；速效鉀采用1 mol/L NH4OAc浸提-火焰光度法；電導率使用電導率儀測定[10]。

1.4 數據統計與分析

采用Microsoft Excel 2010對數據進行處理和作圖，DPS 7.05統計軟件進行方差分析和LSD法多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同伴生組合對土壤鹽分含量的影響

電導率是衡量土壤鹽分的主要指標[15，16]。由圖1可知，CK1土壤EC值尚屬正常（黃瓜正常EC值0.3～0.6 mS/cm），除了盛果期（80 d）EC值為0.44 mS/cm，其他生育期EC值都在0.6 mS/cm左右，說明試驗一地塊相對健康。T2處理與CK1相比整個生育中后期土壤EC值顯著降低，表明菜花伴生黃瓜能顯著降低土壤鹽離子濃度，使土壤EC值保持在正常范圍內；T1處理比較復雜，黃瓜結果初期（50 d）測定，EC值顯著超過CK1，達1.45 mS/cm以上，遠遠超過黃瓜生育障礙臨界點（0.60 mS/cm）；CK2土壤EC值偏高，生育中后期EC值都在1.10 mS/cm以上，說明土壤鹽漬化嚴重（黃瓜地鹽分嚴重危害EC>0.90 mS/cm），T3處理與T4處理相似，都能顯著降低土壤的EC值，表明大蒜、大蔥伴生黃瓜也能顯著減少土壤鹽離子濃度，以大蒜效果較好。

2.2 不同伴生組合土壤速效氮含量的變化

由圖2可以看出，CK1土壤速效氮水平較低，在30 mg/kg左右，隨著黃瓜生長，在整個生育期內土壤速效氮含量呈略下降趨勢； T1處理苗期（20 d）略低于對照，之后都能保持土壤速效氮水平穩定并略有升高，在結瓜盛期（80 d）明顯高于CK1，推測甘藍激發了土壤中某些氮素轉化酶活性。T2處理在黃瓜苗期至初果期速效氮含量有所下降，與黃瓜存在爭氮現象，但之后這種競爭狀況明顯改善，與CK1差異明顯。CK2在整個生育期土壤中速效氮含量比CK1高，在40 mg/kg以上，且比較穩定，T3處理能明顯提升土壤中速效氮的含量，說明大蒜的根部分泌物也刺激了土壤中某些氮素轉化酶活性，利于速效氮水平的維持。T4處理則對氮素的吸收利用或者促進轉化固定較明顯，土壤中速效氮水平一直明顯低于對照。

硝態氮是植物易于吸收利用的氮素形態，測定結果表明無論伴生菜花、甘藍，還是大蔥、大蒜與黃瓜之間或多或少都存在硝態氮的競爭現象。由圖3可知，CK1在中后期土壤中硝態氮含量有所上升，是因為追肥所致；T2處理與CK1土壤硝態氮變化趨勢基本一致，但是由于有伴生菜花的存在，吸收了部分硝態氮，因此顯著降低了土壤中硝態氮的含量；T1處理硝態氮的變化有些異常，在黃瓜生長50 d時含量特別高，推測是取樣時取到了化肥粒導致，這也與EC值測定結果偏高相吻合。CK2的變化趨勢表明試驗二土壤硝態氮基礎值偏高，在作物吸收和澆水淋失條件下，土壤硝態氮含量不斷降低，追肥后硝態氮含量有所上升；T3處理與CK2變化趨勢相同，但是大蒜的存在顯著降低了土壤硝態氮含量；T4處理苗期（20 d）土壤硝態氮含量與CK2差異明顯，之后雖有上升趨勢，但仍比對照低，這說明伴生栽培確實能夠降低土壤中多余硝態氮含量，以菜花和大蒜為適宜。提示硝態氮的施用每次不宜過多。

由圖4看出，T2處理土壤銨態氮的變化趨勢與CK1基本一致，但是含量比CK1稍高，顯示菜花的存在能夠刺激氮素向銨態氮轉化，維持銨態氮含量的穩定。T1處理與CK1土壤銨態氮的變化趨勢差異較大，在黃瓜苗期和結果初期能顯著降低土壤中的銨態氮含量，后期又能維持銨態氮含量的減少。T4處理土壤銨態氮的變化趨勢與CK2相同，但顯著降低了土壤中銨態氮水平；T3處理的變化比較復雜，前期和后期能降低土壤銨態氮的含量，但是中期卻能刺激土壤銨態氮含量的升高，表明對黃瓜而言大蔥作伴生蔬菜能夠有效吸收土壤中多余銨態氮，減少銨態氮肥對土壤環境的不利影響，而菜花能夠維持銨態氮含量的穩定。

2.3 不同伴生組合對土壤有效磷含量的影響

有效磷含量是土壤磷素養分供應水平高低的指標，能一定程度上反映土壤中磷素的貯量和供應能力。主栽蔬菜黃瓜在開花、結果期對磷元素需求量增大。由圖5可以看出，T1處理除黃瓜生長后期外土壤有效磷含量均比CK1高，其中黃瓜苗期和結果盛期的測定結果差異顯著，T2處理與CK1土壤有效磷含量基本持平，差異不顯著，揭示甘藍和菜花與黃瓜伴生不但不會與黃瓜競爭磷元素，其根系微生物菌群還能夠將土壤固定的磷元素釋放出來，保持土壤有效磷的持續供應；T3處理在黃瓜苗期和結瓜后期能刺激土壤有效磷的釋放，黃瓜結果期土壤有效磷含量都比CK2低，說明伴生大蒜吸收了大量有效磷，降低了土壤磷富余的影響，表明黃瓜結果期之后伴生大蒜存在與黃瓜爭奪磷養分的威脅；T4處理測定結果與T3類似，在黃瓜苗期和結果初期能刺激土壤有效磷的釋放，但是在黃瓜結果盛期之后土壤有效磷含量都比CK2低，說明伴生大蔥在中后期也存在與黃瓜爭奪磷養分的威脅。可見從磷的穩定供應角度看甘藍、菜花更適于黃瓜的伴生栽培。

2.4 不同伴生組合對土壤速效鉀含量的影響

鉀是生物體內許多酶的催化中心，是植物生長發育所必需的營養元素，在黃瓜開花結果期鉀的需求量較大。由圖6看出，整個生育期T1處理速效鉀含量都比CK1顯著高，表明伴生甘藍能促進土壤膠體吸附的鉀離子釋放，顯著提高了土壤速效鉀含量；T2處理除了黃瓜苗期速效鉀顯著降低外，在黃瓜生長的其他時期沒有造成速效鉀的顯著降低。與CK2相比，T3處理顯著降低了土壤中速效鉀含量；T4處理比較特殊，顯示在黃瓜結果初期之前伴生大蔥能促進土壤中鉀離子維持在一個較高水平，黃瓜結果盛期后又顯著降低土

壤中速效鉀含量，但是仍維持在合理含量范圍內，推測與大蔥進入開花結籽期有關。因此從土壤速效鉀供應角度看四種伴生作物中甘藍最適伴生黃瓜，維持速效鉀養分的穩定供應，而大蒜則利于解除高鉀濃度的危害。

3 結論與討論

在一定濃度范圍內，土壤含鹽量與電導率呈正相關[17～20]。本研究選取了兩個營養水平不同的試驗地塊，試驗一地塊比較健康，EC值測定結果顯示鹽分含量尚屬正常；試驗二地塊土壤鹽分含量較高，EC值>1.10 mS/cm，鹽脅迫比較明顯，因此在不同類型地塊上進行伴生栽培，研究伴生栽培對設施菜地土壤養分變化、根際土壤微生物種群變化和土壤酶活性的影響對揭示土壤改良、減少土產病害的發生機理具有重要的理論和實踐意義。

EC值的測定表明無論是十字花科的甘藍、菜花還是蔥蒜類的大蔥、大蒜都能有效降低土壤的鹽溶液濃度，防止或降低土壤鹽害，即使土壤較為健康的試驗一地塊，在菜花伴生黃瓜的結果后期（120 d）EC值降至最低為0.29 mS/cm，僅比正常EC范圍（0.3～0.6 mS/cm）稍低；只是T1處理結果偏離常規，在結果初期EC值達到1.45 mS/cm，可能是取土過程中取到了化肥粒，使這一結果發生較大偏差，這一點將在后續試驗中進行重復驗證。

銨態氮、硝態氮作為可被植物直接吸收利用的有效態氮素，其含量的變化直接對土壤氮素的遷移轉化和植物的生長發育產生影響[13，14]。氮肥施入土壤后，除了被作物吸收利用和隨水流失以外，還有部分氮素以有機氮的形式存在土壤中，可以通過微生物的礦化作用轉化為植物可吸收的有效態氮[11，12]，維持土壤有效態氮素的持續供應。

速效氮的測定結果顯示伴生菜花、甘藍、大蔥、大蒜與黃瓜之間或多或少都存在硝態氮的競爭現象，而菜花刺激氮素向銨態氮形式轉化，大蔥作伴生蔬菜能夠有效吸收土壤中多余銨態氮，減少銨態氮肥對土壤環境的不利影響；本試驗結果表明在進行黃瓜伴生栽培時，除了苗期外，其他時期追肥應適當增加氮肥，以免影響黃瓜的正常生長和產量形成，但是每次追施量不宜過大。

從有效磷的測定結果看，甘藍和菜花與黃瓜伴生其根系微生物菌群還能夠將土壤固定的磷元素釋放出來，保持土壤有效磷的持續供應，而大蔥和大蒜作伴生蔬菜能夠將土壤中的有效磷很快吸收，因此從防止土壤鹽漬化角度講，大蔥和大蒜更適于黃瓜伴生，但是從恢復土壤活力的能力看，十字花科的甘藍、菜花更有潛力。

從速效鉀含量變化看伴生甘藍能夠提高土壤中鉀離子水平。而大蔥在黃瓜生長的苗期和結果初期也能顯著提高土壤速效鉀含量，推測它們的根系分泌物或者根系微生物菌群能夠將土壤膠體吸附的鉀離子交換出來，提高鉀離子的利用率，而大蔥伴生在黃瓜生長的盛果期測定值下降可能由于大蔥也處于開花結果期，鉀離子的吸收量增大引起；大蒜作伴生蔬菜整個生育期都能有效降低速效鉀含量，生產上可以利用大蒜解除土壤高鉀危害。

甘藍、菜花和大蔥、大蒜伴生黃瓜對減少土壤中鹽溶液的積累都有明顯的效果，但是作用機理比較復雜，有的是以競爭性吸收的方法減少養分的流失或固定，有的是刺激釋放土壤中固定的營養元素，促進土壤中養分的利用，都能起到改善設施土壤鹽分積累的作用，但是試驗中發現這四種蔬菜與黃瓜伴生過程中，甘藍與菜花在蓮座期后營養體長得比較大，妨礙黃瓜植株的通風透光，同時甘藍、菜花都是蚜蟲、粉虱的良好寄主，給設施黃瓜蚜蟲、粉虱的防治帶來較大的壓力。大蔥、大蒜的伴生則沒有這些弊端，綜合起來大蔥和大蒜是伴生黃瓜的理想作物。

參 考 文 獻：

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