不同栽培制度對連作黃瓜溫室土壤長期修復(fù)效果的研究

王旭暉 張雪艷，2 吳艷飛 高麗紅*

（1中國農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院，北京 100193；2寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寧夏銀川 750021）

黃瓜（Cucumis sativusL.）是最早實(shí)現(xiàn)越冬栽培的果菜類作物之一，保護(hù)地黃瓜，尤其是日光溫室黃瓜栽培面積非常大，到20世紀(jì)初期，已經(jīng)達(dá)到100.4萬hm2（孫玉河 等，2003）。由于黃瓜生產(chǎn)的規(guī)?；蛯I(yè)化，日光溫室連作障礙已成為制約黃瓜生產(chǎn)的重要問題。輪作是克服連作障礙的有效技術(shù)措施，前人研究表明輪作可以改善土壤理化性質(zhì)（姚靜 等，2003）、微生態(tài)環(huán)境和提高酶活性（于立芝 等，2002；李海燕 等，2006；張雪艷 等，2007），進(jìn)而提高作物產(chǎn)量。很多栽培試驗(yàn)都是以盆栽形式進(jìn)行的，試驗(yàn)周期增長對于分析試驗(yàn)處理的穩(wěn)定性以及檢測指標(biāo)的敏感度有著重要意義，而對于試驗(yàn)周期過長時(shí)是否還能更好的說明問題，目前罕有研究。

本試驗(yàn)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(shí)設(shè)計(jì)了番茄（Lycopersicum esculentumMill.）輪作與青蒜間作等栽培模式，試驗(yàn)連續(xù)進(jìn)行7 a。在前期研究的基礎(chǔ)上（吳艷飛 等，2006，2008；張雪艷 等，2009），著重分析試驗(yàn)進(jìn)行到第 5～7年期間，不同栽培制度對土壤鹽分含量、pH值、養(yǎng)分含量、尖孢鐮刀菌數(shù)量和秋冬茬黃瓜產(chǎn)量的影響。通過對多年數(shù)據(jù)的分析，評價(jià)采用盆栽方式研究長期定位進(jìn)行土壤修復(fù)的可行性及不同栽培制度對退化土壤修復(fù)的持續(xù)效果，為合理栽培制度的制定及試驗(yàn)設(shè)計(jì)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2004年6月～2010年12月在中國農(nóng)業(yè)大學(xué)科學(xué)園日光溫室內(nèi)進(jìn)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(yàn)過程中塑料盆受外界環(huán)境的影響，將塑料盆埋于地下，盆口稍高于地面。試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理（表1），栽培茬口分為早春茬、夏茬和秋冬茬，以連續(xù)兩茬種植黃瓜、夏茬休閑處理為對照。每處理3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，每小區(qū)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(tái)灣虎耳大葉茼蒿，普通白菜為耐熱型品種京冠1號。試驗(yàn)進(jìn)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(jù)栽培作物對水分的需求進(jìn)行統(tǒng)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(yàn)期間各處理養(yǎng)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(bǔ)充相同量的山崎黃瓜營養(yǎng)液（郭世榮，2003）（表 2）。

表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

表2 養(yǎng)分投入

1.2 樣品采集與處理

每一茬口結(jié)束時(shí)取每盆0～20 cm的表層土壤，以小區(qū)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(fēng)干，用于各項(xiàng)化學(xué)指標(biāo)的測定。

1.3 項(xiàng)目測定

土壤化學(xué)指標(biāo)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(dòng)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(diǎn)到法測定；pH值采用電位計(jì)法測定（鮑士旦，2000）。

采用PEA培養(yǎng)基培養(yǎng)尖孢鐮刀菌，稀釋平板法計(jì)數(shù)（韓寶坤和杜艷華，2001）。

記錄不同處理秋冬茬黃瓜小區(qū)產(chǎn)量，換算成667 m2產(chǎn)量。

所有數(shù)據(jù)均為3次重復(fù)9個(gè)平行樣本的平均值，原始數(shù)據(jù)經(jīng)Excel軟件整理后采用SPSS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同栽培制度下土壤EC值和pH值的動(dòng)態(tài)變化

試驗(yàn)處理前土壤EC值為0.73 mS·cm-1，為次生鹽漬化土壤。試驗(yàn)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(yàn)第5年EC值最低，為0.176 mS·cm-1，低于土壤鹽分警戒線（項(xiàng)玉英 等，2006）。試驗(yàn)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(yàn)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(yàn)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(dòng)態(tài)變化

試驗(yàn)處理前土壤pH值為6.88，試驗(yàn)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(xù)3 a與對照差異顯著，pH均值為7.11（圖2）。7 a試驗(yàn)過程中，土壤pH值變化均在黃瓜適宜生長范圍內(nèi)（5.5～7.6）（劉士琦，2006）。

圖2 不同栽培制度下土壤pH值的動(dòng)態(tài)變化

2.2 不同栽培制度下土壤養(yǎng)分含量的動(dòng)態(tài)變化

圖3 不同栽培制度下土壤養(yǎng)分含量的動(dòng)態(tài)變化

由圖3可見，在試驗(yàn)進(jìn)行的前4 a，各養(yǎng)分指標(biāo)基本上呈下降趨勢，而后3 a緩慢上升。在試驗(yàn)整個(gè)過程中，全氮和速效鉀含量在一年3個(gè)茬口的栽培周期內(nèi)呈“V”型趨勢，夏茬結(jié)束后為一年3個(gè)茬口的最低值，說明夏季填閑葉菜作物有降低土壤速效養(yǎng)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(dá)到極顯著水平；速效氮含量在后3 a動(dòng)態(tài)變化規(guī)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?bào)w積累造成有機(jī)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(shù)量的動(dòng)態(tài)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(yàn)第1～2年，尖孢鐮刀菌數(shù)量變化幅度非常大，之后緩慢降低，從第5年開始上升。試驗(yàn)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(shù)量顯著降低，并且其效果在處理后的一茬中得到延續(xù)。在整個(gè)試驗(yàn)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(shù)量；在第5～6年整體數(shù)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(shù)量的動(dòng)態(tài)變化

2.4 不同栽培制度下秋冬茬黃瓜產(chǎn)量的動(dòng)態(tài)變化

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

3 結(jié)論與討論

圖5 不同栽培制度下秋冬茬黃瓜產(chǎn)量的動(dòng)態(tài)變化

本試驗(yàn)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(fù)作用，從第5年開始，修復(fù)效果減弱。這與采用盆栽，修復(fù)的土壤體積有限，而且在盆栽試驗(yàn)過程中養(yǎng)分的投入（基肥和追肥）與農(nóng)民實(shí)際生產(chǎn)中的投入量有差別，遠(yuǎn)低于農(nóng)民的養(yǎng)分投入量。這可以從土壤速效養(yǎng)分的動(dòng)態(tài)變化趨勢中看出，因此田間試驗(yàn)效果如何？是否隨時(shí)間延長效果減弱還需要進(jìn)一步的試驗(yàn)驗(yàn)證。從現(xiàn)有生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)看，合理輪作有利于保持土壤的健康，本試驗(yàn)結(jié)果與此不完全一致，其原因有待于進(jìn)一步研究。根據(jù)前人研究，土壤出現(xiàn)的問題主要?dú)w為 3點(diǎn)：致病菌積累、營養(yǎng)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(shí)間增加其效果更加明顯；此外，黃瓜根系分泌物與植株殘?bào)w的累積造成線蟲增加，長期連作后造成黃瓜死亡（呂衛(wèi)光 等，2002）。盆栽試驗(yàn)由于容器空間有限，根系分泌物和植物殘?bào)w累積迅速，使得黃瓜自毒作用成為土壤環(huán)境惡化的主要問題，且引入其他作物后，與黃瓜爭搶養(yǎng)分，使得黃瓜長勢更弱。試驗(yàn)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(dòng)性好，根系分泌物與植株殘?bào)w的積累相對緩慢，其主要問題是由于農(nóng)民施肥不當(dāng)造成的土壤次生鹽漬化等，所以試驗(yàn)初期采用不同栽培制度對于土壤的修復(fù)較試驗(yàn)后期更為顯著，秋冬茬黃瓜產(chǎn)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(fù)效果在前4 a效果顯著，顯著增加了秋冬茬黃瓜產(chǎn)量；而第5～7年，土壤尖孢鐮刀菌數(shù)量增加、秋冬茬黃瓜產(chǎn)量下降。

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