大蒜套作對溫室茄子根際土壤微生物數量與土壤酶活性的影響

秦 偉，陳 昆，趙躍鋒

（商丘市農林科學院蔬菜研究所，河南商丘476000）

為使茄子獲得較高的經濟效益，種植戶常在冬季利用日光溫室對其進行反季節栽培，但常年種植帶來的連作障礙以及相對單一的品種會造成土壤微生物種群結構失衡，土壤鹽漬化加重，病蟲害加劇，作物品質降低，降低了種植戶的經濟收入。露地栽培可通過合理輪作減輕連作障礙[1]，但在溫室比較難以實現。而適宜的套作模式可通過改變溫室土

壤的微環境來改良土壤結構、保持土壤肥力。有關大蒜與番茄[2-3]、玉米[4]、辣椒[5]、黃瓜[6]、大豆[7]等作物套作的研究已有較多報道，而有關套作大蒜對茄子的影響較少，只有王夢怡[8]對大棚茄子連續套作大蒜的生態效應進行了研究。目前，缺乏大蒜不同套作時期對茄子根系土壤微生物和酶活性的研究。

本試驗以大蒜和茄子為試材，測定大蒜不同套作時期對溫室茄子根系土壤微生物和酶活性的影響，以期為解決溫室茄子連作障礙提供技術支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試茄子品種為商丘市農林科學院蔬菜研究所培育的商茄1號，大蒜品種為山東農業大學提供的蒼山白皮蒜。

1.2 試驗設計

試驗于2017年10月7日在商丘市農林科學院試驗站日光溫室中進行。試驗設置12個小區，每小區面積21 m2，東西寬3 m、南北長7 m，小區四周垂直深埋60 cm的塑料膜，小區間隔100 cm。10月7日在12個小區內種植長勢一致的4葉1心茄子幼苗，行距70 cm，株距40 cm，每小區種植3行；隨機選取3個小區作對照（CK）；再隨機選取3個小區，在茄子兩側種植大蒜，大蒜與茄子行距25 cm，記作處理 1（E1G1）；15 d后（10月 22日）再隨機選取3個小區按照上述方法種植大蒜，記作處理2（E2G2）；30 d（11月 6日）后在最后 3個小區按照上述方法種植大蒜，記作處理3（E3G3）。采取S形取樣法于2017年12月15日、12月30日，2018年1月14日、1月29日和2月13日各取樣1次，每次每小區取4個點，3次重復，采用抖土法采集根際土壤。

1.3 測定項目及方法

在特化液體培養基上對硝酸細菌和氨化細菌進行培養，采用最大或然計數法（MPN）測定根際土壤所含活菌數[9]。脲酶活性測定采用靛酚比色法，磷酸酶活性測定采用磷酸苯二鈉法[10]。

1.4 數據統計與分析

采用Excel 2007進行數據處理和作圖，采用SPSS軟件進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 套作大蒜對溫室茄子根際土壤氨化細菌數量的影響

從表1可以看出，大蒜不同種植時期對溫室茄子根際土壤氨化細菌數量影響差異明顯。在同一取樣時期，E1G1，E2G2和E3G3處理的真菌數量均高于對照，且以E1G1處理最高，E2G2處理次之，這表明套作大蒜有利于溫室茄子根際氨化細菌數量的增加。對照和處理的氨化細菌數量均隨取樣時間的增加而增加，且85 d時增幅最高，此時E1G1，E2G2和E3G3處理較對照分別增加69.66%，49.72%和29.97%，與對照差異達極顯著水平（P＜0.01）。

表1 套作大蒜對溫室茄子根際土壤氨化細菌數量的影響 ×106cfu/g

2.2 套作大蒜對溫室茄子根際土壤硝化細菌數量的影響

由表2可知，在5個取樣時期內，套作大蒜的茄子植株根際硝化細菌數量均高于對照，且均與對照達到極顯著差異水平（P＜0.01）；在同一取樣時期內，大蒜種植時間越早，溫室茄子根際硝化細菌數量越多，硝化細菌數量與大蒜套作時間早晚表現出正相關關系，這表明溫室茄子套作大蒜有利于茄子根際土壤硝化細菌數量的增多。對照和處理的硝化細菌數量均隨生育期的延長而增加，但在90 d時增幅低于85 d時，這可能是因為此時期的溫室大蒜已由營養生長開始向生殖生長轉變，植株根系生長減慢、根系分泌物減少所致。

表2 套作大蒜對溫室茄子根際土壤硝化細菌數量的影響 ×103cfu/g

2.3 套作大蒜對溫室茄子根際土壤磷酸酶活性的影響

從表3可以看出，同一取樣時期內，茄子根際土壤磷酸酶活性以套作大蒜的處理高于對照，酶活性高低表現為E1G1＞E2G2＞E3G3＞CK，40 d時E2G2，E3G3處理與對照間差異不顯著，而E1G1處理與對照間達到顯著差異；55，70，85，90 d 時各處理與對照間差異均達到顯著以上水平（P＜0.05），55，90 d時E1G1與E2G2處理間差異顯著，其他處理時期差異不明顯。隨著取樣時間的延長，處理和對照的磷酸酶活性均表現出逐漸升高的變化趨勢。

表3 套作大蒜對溫室茄子根際土壤磷酸酶活性的影響 mg/g

2.4 套作大蒜對溫室茄子根際土壤脲酶活性的影響

由表4可知，隨取樣時間增加，對照和E1G1，E2G2，E3G3處理下的茄子根際脲酶活性逐漸升高。在相同取樣時期內，E1G1，E2G2，E3G3處理的脲酶活性均高于對照，其中，E1G1處理在40，55，70，85，90 d這5個取樣時期脲酶活性較對照分別提高8.57%，25.00%，23.08%，30.00%和31.71%，與對照間差異達極顯著水平（P＜0.01），表明套作大蒜較茄子單作更有利于根際脲酶活性的提高。

表4 套作大蒜對溫室茄子根際土壤脲酶活性的影響 mg/g

3 討論

隸屬不同科屬間的作物在田間進行套作、間作種植對土壤微生物數量的增加有利，還可通過競爭抑制有害生物種群的繁殖，減輕病蟲草危害，提高土壤肥力，促進作物增產穩產。本試驗結果表明，與溫室茄子單作相比，套作大蒜能夠提高溫室茄子根際土壤氨化細菌和硝化細菌數量，且大蒜種植時間越早溫室茄子根際土壤氨化細菌和硝化細菌數量越多，這可能是因為大蒜根際分泌的糖類、氨基酸和維生素等為根際微生物的生存和繁殖提供了充足的營養物質[11]；隨著生育期延長，對照和處理的氨化細菌和硝化細菌數量均呈現升高趨勢，這可能是因為植株在形態建成過程中根系不斷生長，根量增多，分泌物隨之增多，加之后期外界氣溫回升使大蒜植株新陳代謝進一步加快，根系分泌物進一步增加，供應給根際微生物的養分更加充足，促進了微生物的生長繁殖[12]。土壤的硝化作用和氨化作用分別受到硝化細菌和氨化細菌的影響，此二者的增加有利于提高植株對氮素的利用率，促進茄子植株的形態建成，為后期豐產搭好架子。

土壤酶主要來源于微生物細胞，是土壤中最活躍的有機成分之一，對土壤物質循環、養分釋放及土壤代謝有重要影響[13]。有研究得出，土壤微生物數量與土壤酶活性具有一定的相關關系，如脲酶活性與土壤微生物數量具有相關性[14]，蔗糖酶（轉化酶）和過氧化氫酶與微生物的活動線性相關[15]。張昱[16]研究認為，套作蒜苗的玉米植株根際磷酸酶、過氧化氫酶和蔗糖酶活性均高于玉米單作下的土壤酶活性。閆偉明等[17]研究指出，套作大蒜可提高大棚番茄根際脲酶、磷酸酶和蔗糖酶等的活性，并提高堿解氮和速效磷含量。本試驗結果表明，E1G1，E2G2和E3G3處理下茄子根系土壤磷酸酶和脲酶活力均高于單作茄子，且E1G1，E2G2和E3G3處理磷酸酶和脲酶活性高低與大蒜套作時期的早晚呈正相關，這可能是因為大蒜定植時期越早其生物量越高，植株根系相對發達，根系分泌物相對旺盛，而根系分泌物可通過為根際微生物提供纖維素、糖類等養分來改變根際微環境，間接提高土壤酶活性[18]，脲酶活性的提高加快了土壤中有機氮的轉化速率，磷酸酶活性的增加加快了土壤有機磷的礦化，氮磷元素的充分供應為茄子形態建成和后期豐產奠定了條件。