填閑小麥、石灰氮消毒和秸稈反應(yīng)堆對日光溫室黃瓜生長及根區(qū)土壤酶活性的影響

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（1東北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150030；2濰坊科技學(xué)院，山東壽光 262700）

填閑小麥、石灰氮消毒和秸稈反應(yīng)堆對日光溫室黃瓜生長及根區(qū)土壤酶活性的影響

王哲昕1吳鳳芝1*肖萬里2周新剛1

（1東北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150030；2濰坊科技學(xué)院，山東壽光 262700）

采用田間試驗，在夏季休閑期（7～8月）分別進(jìn)行填閑小麥、石灰氮消毒和秸稈反應(yīng)堆處理，研究了不同填閑處理對連作6 a和8 a的溫室黃瓜生長、產(chǎn)量及根區(qū)土壤的脲酶、堿性磷酸酶、蔗糖酶和過氧化氫酶活性的影響。結(jié)果表明，與常規(guī)休閑對照相比，各處理對黃瓜生長均起到了一定的促進(jìn)作用，填閑小麥和石灰氮消毒處理的效果更明顯。填閑小麥能夠顯著提高根區(qū)土壤脲酶、蔗糖酶和過氧化氫酶活性，石灰氮消毒和秸稈反應(yīng)堆處理對土壤蔗糖酶和過氧化氫酶活性有促進(jìn)作用，而對土壤脲酶和堿性磷酸酶活性則有抑制作用。夏季休閑季種植小麥在促進(jìn)土壤酶活性、提高土壤肥力方面操作方便且效果較好。

填閑小麥；石灰氮消毒；秸稈反應(yīng)堆；黃瓜；生長；土壤酶活性

夏季休閑是我國北方日光溫室蔬菜種植體系中用來改良土壤環(huán)境的傳統(tǒng)措施。傳統(tǒng)的休閑在改良退化土壤中的作用非常有限。取代傳統(tǒng)休閑的方法很多，不同的休閑處理方法對土壤有不同的改良作用。在夏季種植生長周期短、耐熱的深根系作物可以阻控養(yǎng)分流失（田永強和高麗紅，2012）。夏季填閑小麥可以起到修復(fù)土壤、控病增產(chǎn)的作用（吳鳳芝 等，2013）。在休閑期進(jìn)行石灰氮土壤消毒后，設(shè)施芹菜土壤脲酶活性顯著增高（朱炳良 等，2001）。秸稈反應(yīng)堆技術(shù)可利用秸稈資源進(jìn)行生物發(fā)酵降解，產(chǎn)生CO2和作物生長所需的熱量、營養(yǎng)（潘寧 等，2010），提高地溫，增加棚室CO2濃度從而提高蔬菜光合效率，還可提高土壤有機質(zhì)含量，促進(jìn)作物生長發(fā)育并提高產(chǎn)量（姜偉 等，2011）。

在土壤質(zhì)量評價指標(biāo)中，土壤酶活性是反映生物化學(xué)過程的重要指標(biāo)（劉素慧 等，2010）。脲酶能分解有機物，促其水解成氨和二氧化碳（李傳涵，1993），更能夠直接反映土壤氮循環(huán)的程度。土壤磷酸酶是一類催化土壤有機磷化合物礦化的酶，其活性高低直接影響著土壤中有機磷的分解轉(zhuǎn)化及其生物有效性。蔗糖酶與土壤的肥力關(guān)系密切，土壤蔗糖酶含量的增加有利于土壤中有機質(zhì)的轉(zhuǎn)化，有利于土壤肥力的改善和提高（李文革 等，2007）。過氧化氫酶的活性表征土壤腐殖質(zhì)化強度大小和有機質(zhì)積累程度（曾憲軍 等，2005）。因此可將土壤酶活性作為評價土壤肥力的評判標(biāo)準(zhǔn)（韓新寧，2008）。多年連作導(dǎo)致設(shè)施黃瓜土壤連作障礙問題突出（Zhou et al.，2011；Zhou & Wu，2012 ），因此，選擇合適的方法對連作黃瓜土壤進(jìn)行改良，提高土壤肥力、改善土壤內(nèi)部的生態(tài)環(huán)境，已經(jīng)成為當(dāng)前設(shè)施黃瓜栽培研究的重要課題。本試驗以土壤脲酶、堿性磷酸酶、蔗糖酶、過氧化氫酶作為衡量改良土壤質(zhì)量效果的指標(biāo)，結(jié)合黃瓜生長狀態(tài)，采用夏季常規(guī)休閑、填閑小麥、石灰氮消毒和秸稈反應(yīng)堆4種處理方法對不同連作年限的日光溫室黃瓜土壤進(jìn)行處理，研究其對黃瓜生長及根區(qū)土壤酶活性的影響，用以評價其對連作黃瓜土壤質(zhì)量改善的作用，為設(shè)施蔬菜的可持續(xù)利用提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

試驗于2012年7月至2013年1月在山東省壽光市洛城街道黃家堯水村和四里村的日光溫室內(nèi)進(jìn)行，供試土壤為連續(xù)種植6 a及8 a的日光溫室黃瓜土壤，8 a連作土壤已發(fā)生較明顯的連作障礙現(xiàn)象，根結(jié)線蟲較為嚴(yán)重。6 a連作黃瓜土壤基本理化性質(zhì)為：容重1 431 kg·m-3，有機質(zhì)20.93 g·kg-1，全氮1.35 g·kg-1，有效磷361 mg·kg-1，速效鉀532 mg·kg-1，pH 7.7；8 a連作黃瓜土壤基本理化性質(zhì)為：容重1 443 kg·m-3，有機質(zhì)20.26 g·kg-1，全氮1.41 g·kg-1，有效磷375 mg·kg-1，速效鉀446 mg·kg-1，pH 7.9。

1.1 試驗處理

本試驗采用常規(guī)栽培模式，只在夏季休閑季（7～8月）進(jìn)行填閑處理，研究不同填閑處理對不同連作年限日光溫室黃瓜土壤的影響，共設(shè)3個處理，分別為填閑小麥、石灰氮消毒、秸稈反應(yīng)堆處理，以常規(guī)休閑為對照（CK）。6 a連作日光溫室各小區(qū)面積為192 m2，東西長16 m，南北寬12 m。8 a連作日光溫室各小區(qū)面積為144 m2，東西長14.4 m，南北寬10 m。填閑小麥處理，試驗小麥品種為良星99，于7月2日播種，播種密度為150 kg·hm-2，在秋冬茬黃瓜定植前10 d翻耕小麥。石灰氮消毒處理，石灰氮施用量為750 kg·hm-2，深翻后覆蓋地膜（李英梅 等，2010）。秸稈反應(yīng)堆處理，采取壟填法，每壟挖深約0.5 m的溝，內(nèi)鋪玉米秸稈拌菌種和尿素，后用原土覆蓋，試驗采用的菌種為北京正農(nóng)農(nóng)業(yè)科技有限公司生產(chǎn)的秸稈生物反應(yīng)堆配套菌種，秸稈施用量約為4 000 kg·hm-2（李春艷和尹雪松，2013）。

供試黃瓜 （Cucumis sativus L. ） 品種為當(dāng)?shù)刂髟云贩N德瑞特721，9月3日定植，定植密度為3 555株·（667 m2）-1，株距30 cm，行距60 cm。各處理間用塑料薄膜隔離開，以減少因氣體交換造成的影響，其他進(jìn)行常規(guī)管理。

1.2 土樣采集

分別于定植后60 d和120 d采集根區(qū)土壤（根系周圍10 cm以內(nèi)）樣品，取樣時間分別為2012年10月23日和2013年1月10日。采用抖根法（吳鳳芝 等，2010）采集土樣，每個處理隨機選取3株黃瓜根區(qū)土壤進(jìn)行取樣，3次重復(fù)。將采集的土壤樣品帶回實驗室，研磨后過20目篩，用于土壤酶活性的分析。

1.3 指標(biāo)測定

分別于定植后25 d和50 d進(jìn)行株高和莖粗的測量，用米尺測量株高（莖基部到植株生長最高處），用游標(biāo)卡尺測量莖粗（莖基部的粗度）；產(chǎn)量采取大區(qū)測產(chǎn)法，從定植后40 d開始進(jìn)行第1次測產(chǎn)，直到整個生育期結(jié)束。

脲酶活性采用次氯酸鈉顯色比色法測定，堿性磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法測定，蔗糖酶活性采用3，5-二硝基水楊酸比色法測定，過氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法測定（關(guān)松蔭，1986）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)及圖表采用Microsoft Excel（2003）軟件進(jìn)行處理，差異顯著性分析采用SAS V9.0數(shù)據(jù)處理軟件，在Duncan 0.05水平上進(jìn)行單因素顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 填閑小麥、石灰氮消毒和秸稈反應(yīng)堆對黃瓜生長的影響

2.1.1 填閑小麥、石灰氮消毒和秸稈反應(yīng)堆對黃瓜株高的影響 6 a連作各處理的黃瓜株高在定植后25 d時無顯著差異，在定植后50 d時，各填閑處理黃瓜植株均顯著高于常規(guī)休閑對照，但各處理之間無顯著差異（圖1-A）；8 a連作黃瓜植株與6 a連作黃瓜株高變化趨勢基本相同（圖1-B），在定植后50 d時，石灰氮消毒處理的黃瓜植株顯著高于常規(guī)休閑對照，填閑小麥和秸稈反應(yīng)堆處理的黃瓜植株高于常規(guī)休閑對照，但差異不顯著。

2.1.2 填閑小麥、石灰氮消毒和秸稈反應(yīng)堆對黃瓜莖粗的影響 6 a連作黃瓜各處理的莖粗在定植后25 d時無顯著差異，在定植后50 d時，與常規(guī)休閑對照相比，填閑小麥處理能夠顯著增加植株莖粗（圖2-A）；8 a連作黃瓜各填閑處理的莖粗與常規(guī)休閑對照相比無顯著差異（圖2-B）。

2.1.3 填閑小麥、石灰氮消毒和秸稈反應(yīng)堆對黃瓜產(chǎn)量的影響 與常規(guī)休閑對照相比，無論是6 a連作還是8 a連作，填閑小麥、石灰氮消毒和秸稈反應(yīng)堆處理均能提高黃瓜產(chǎn)量（表1），但沒有明顯的增產(chǎn)效果。

圖1 填閑小麥、石灰氮消毒和秸稈反應(yīng)堆對6 a連作和8 a連作黃瓜株高的影響

圖2 填閑小麥、石灰氮消毒和秸稈反應(yīng)堆對6 a連作和8 a連作黃瓜莖粗的影響

表1 填閑小麥、石灰氮消毒和秸稈反應(yīng)堆對6 a連作和8 a連作黃瓜產(chǎn)量的影響

2.2 填閑小麥、石灰氮消毒和秸稈反應(yīng)堆對土壤酶活性的影響

2.2.1 填閑小麥、石灰氮消毒和秸稈反應(yīng)堆對土壤脲酶活性的影響 6 a連作黃瓜填閑小麥處理的土壤脲酶活性在各取樣時期均較高，定植后120 d時顯著高于其他填閑處理及對照。石灰氮消毒和秸稈反應(yīng)堆處理土壤脲酶活性均低于常規(guī)休閑對照，在定植后120 d時與對照差異顯著（圖3-A）。8 a連作填閑小麥處理的土壤脲酶活性在各取樣時期均顯著高于常規(guī)休閑對照及其他填閑處理。石灰氮消毒和秸稈反應(yīng)堆處理的土壤脲酶活性在定植后60 d時低于常規(guī)休閑對照，但在定植后120 d時顯著高于常規(guī)休閑對照（圖3-B）。

2.2.2 填閑小麥、石灰氮消毒和秸稈反應(yīng)堆對土壤堿性磷酸酶活性的影響 6 a連作的日光溫室黃瓜根區(qū)土壤，填閑小麥處理的堿性磷酸酶活性在各取樣時期均較高，在定植后120 d時與其他填閑處理及對照差異顯著。石灰氮消毒和秸稈反應(yīng)堆處理的土壤堿性磷酸酶活性均低于常規(guī)休閑對照，在定植后120 d時與常規(guī)休閑對照相比差異顯著，其中石灰氮消毒處理的土壤堿性磷酸酶活性在各取樣時期均為最低（圖4-A）。各填閑處理對8 a連作土壤的堿性磷酸酶活性作用差別不大。定植后60 d，各填閑處理均與常規(guī)休閑對照差異不顯著。在定植后120 d時，相比常規(guī)休閑對照，石灰氮消毒處理顯著抑制了土壤堿性磷酸酶活性（圖4-B）。

2.2.3 填閑小麥、石灰氮消毒和秸稈反應(yīng)堆對土壤蔗糖酶活性的影響 由圖5可知，6 a連作和8 a連作土壤填閑小麥處理的蔗糖酶活性均顯著高于其他填閑處理及常規(guī)休閑對照。6 a和8 a連作土壤石灰氮消毒處理的蔗糖酶活性在定植后60 d時均顯著高于常規(guī)休閑對照，但在定植后120 d時與常規(guī)休閑對照和秸稈反應(yīng)堆處理之間差異不顯著。

圖3 填閑小麥、石灰氮消毒和秸稈反應(yīng)堆對6 a連作和8 a連作黃瓜土壤脲酶活性的影響

圖4 填閑小麥、石灰氮消毒和秸稈反應(yīng)堆對6 a連作和8 a連作黃瓜土壤堿性磷酸酶活性的影響

圖5 填閑小麥、石灰氮消毒和秸稈反應(yīng)堆對6 a連作和8 a連作黃瓜土壤蔗糖酶活性的影響

2.2.4 填閑小麥、石灰氮消毒和秸稈反應(yīng)堆對土壤過氧化氫酶活性的影響 6 a連作土壤填閑小麥與秸稈反應(yīng)堆處理的過氧化氫酶活性在定植后60 d時均顯著高于常規(guī)休閑對照，定植后120 d時各填閑處理的過氧化氫酶活性均顯著高于對照，其中填閑小麥作用效果最為明顯，與其他填閑處理的差異達(dá)到了顯著水平（圖6-A）。8 a連作土壤各填閑處理的過氧化氫酶活性在定植后60 d時與常規(guī)休閑對照差異不顯著，在定植后120 d時與常規(guī)休閑對照相比均差異顯著，但各填閑處理間無顯著差異（圖6-B）。

圖6 填閑小麥、石灰氮消毒和秸稈反應(yīng)堆對6 a連作和8 a連作黃瓜土壤過氧化氫酶活性的影響

3 討論

夏季休閑季填閑小麥處理在生長后期對不同連作年限的黃瓜土壤脲酶均有顯著的促進(jìn)作用，說明這一處理土壤氮素代謝旺盛，這與于高波等（2011）的研究結(jié)果一致。而在6 a連作及8 a連作生長前期，與常規(guī)休閑對照相比，石灰氮消毒處理的脲酶活性降低但差異不顯著。造成石灰氮消毒處理土壤脲酶活性降低的原因可能是石灰氮在土壤中降解為尿素和氫氧化鈣等物質(zhì)（琚根祥，2013），且其遇水分解成為液體氰胺鹽，抑制了硝化作用（岳廣旭 等，2009）從而影響了土壤氮循環(huán)代謝。石灰氮消毒處理的研究結(jié)果與盧樹昌等（2011）對芹菜根際土壤脲酶活性的研究結(jié)果不一致，這可能是由于施用時間、土壤性質(zhì)及石灰氮降解程度不同所造成的。同時本試驗發(fā)現(xiàn)，8 a連作土壤根結(jié)線蟲發(fā)生率高，通過施用石灰氮對根結(jié)線蟲有顯著的殺滅作用。

6 a連作與8 a連作土壤各填閑處理與常規(guī)休閑對照相比，在對土壤堿性磷酸酶活性的影響方面作用不盡相同。相對常規(guī)休閑對照而言，不同連作年限的黃瓜土壤填閑小麥處理的堿性磷酸酶活性均有增加，這種作用在6 a連作生長后期表現(xiàn)得更為顯著，這與孫藝文和吳鳳芝（2013）的研究結(jié)果一致。石灰氮消毒則對堿性磷酸酶活性有較顯著的抑制作用，這可能是由于石灰氮及遇水分解的中間產(chǎn)物氰胺和雙氰胺（馬軍偉 等，2013）與參與土壤磷循環(huán)的物質(zhì)相互作用，從而降低了土壤堿性磷酸酶活性，但這一機理尚不明確，有待進(jìn)一步研究。秸稈反應(yīng)堆處理相比常規(guī)休閑對照的堿性磷酸酶活性有所降低，這可能是由于秸稈的腐熟過程對土壤堿性磷酸酶產(chǎn)生了影響，但具體機理尚不明確，需要在將來進(jìn)一步試驗、論證。秸稈反應(yīng)堆技術(shù)的主要作用是改良土壤環(huán)境，有效提高土壤有機質(zhì)含量，改善土壤理化性狀，增加土壤通透性（李春艷和尹雪松，2013），但其對土壤酶活性的作用尚不明確，通過本試驗也可了解到秸稈反應(yīng)堆技術(shù)對土壤肥力的作用效果。

相對于常規(guī)休閑對照，各填閑處理對于不同連作年限的黃瓜土壤蔗糖酶活性均有促進(jìn)效果，其中以填閑小麥處理的效果最好，與常規(guī)休閑對照的差異達(dá)到了顯著水平，這與李元等（2008）的研究結(jié)果基本一致。石灰氮消毒和秸稈反應(yīng)堆處理對土壤蔗糖酶的活性也有促進(jìn)效果，對土壤中有機質(zhì)的轉(zhuǎn)化及土壤肥力的改善和提高也起到了促進(jìn)作用（李文革 等，2007）。

不同填閑處理均能增加不同連作年限的日光溫室黃瓜根區(qū)土壤過氧化氫酶活性，減少過氧化物積累。

4 結(jié)論

填閑小麥、石灰氮消毒和秸稈反應(yīng)堆處理對黃瓜生長均有一定的促進(jìn)作用。

夏季填閑小麥處理可以顯著提高日光溫室黃瓜土壤脲酶、蔗糖酶、過氧化氫酶活性；石灰氮和秸稈反應(yīng)堆處理對土壤脲酶和堿性磷酸酶活性有一定抑制作用，而對蔗糖酶和過氧化氫酶活性有促進(jìn)作用。因此，為了改善日光溫室黃瓜土壤環(huán)境，提高土壤肥力，可以選擇在夏季休閑期種植小麥，操作方便且效果較好。

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Effects of Catch Wheat，Lime Nitrogen Degassing and Straw Reactor Landfill on Cucumber Growth and Root Zoon Soil Enzyme Activity in Solar Greenhouse

WANG Zhe-xin1，WU Feng-zhi1*，XIAO Wan-li2，ZHOU Xin-gang1

（1College of Horticulture，Northeast Agricultural University，Harbin 150030，Heilongjiang，China；2Weifang University of Science and Technology，Shouguang 262700，Shandong，China）

Taking field trial，during July to August，we used catch wheat，lime nitrogen degassing and straw reactor landfill treatments to study their effects on cucumber（Cucumis sativus L. ） growth，yield and root zoon urease，alkaline phosphatase，sucrase and catalase activities in 6 years and 8 years continuous cropping in greenhouse. The result indicated that compairing with the conventional fallow contrast，each treatment had played certain promoting effect on cucumber growth，catch wheat and lime nitrogen degassing had more obvious effect. Catch wheat could significantly increase the activities of soil urease，sucrase and catalase. Lime nitrogen degassing and straw reactor landfill treatments could increase the activities of soil sucrase and catalase，while suppress the soil urease and alkaline phosphatase activities at the same time. Planting wheat during fallowing season in summer can easily improve soil fertility with ideal effect.

Catch wheat；Lime nitrogen degassing；Straw reactor landfill；Cucumber；Growth；Soil enzyme activity

王哲昕，女，碩士研究生，主要從事設(shè)施園藝與蔬菜生理生態(tài)研究，E-mail：woshiwzx1314@126.com

*通訊作者（Corresponding author）：吳鳳芝，女，博士，教授，主要從事設(shè)施園藝和蔬菜生理生態(tài)研究，E-mail：fzwu2006@aliyun.com

2014-04-26；接受日期：2014-05-20

國家大宗蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專項（CARS-25-08），山東半島藍(lán)色經(jīng)濟工程研究院科研計劃項目（sdlgy2013y001），濰坊市科學(xué)技術(shù)發(fā)展計劃項目（201301152）