大蒜套作對(duì)溫室茄子根際土壤微生物數(shù)量與土壤酶活性的影響

秦 偉，陳 昆，趙躍鋒

（商丘市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究所，河南商丘476000）

為使茄子獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益，種植戶常在冬季利用日光溫室對(duì)其進(jìn)行反季節(jié)栽培，但常年種植帶來(lái)的連作障礙以及相對(duì)單一的品種會(huì)造成土壤微生物種群結(jié)構(gòu)失衡，土壤鹽漬化加重，病蟲害加劇，作物品質(zhì)降低，降低了種植戶的經(jīng)濟(jì)收入。露地栽培可通過(guò)合理輪作減輕連作障礙[1]，但在溫室比較難以實(shí)現(xiàn)。而適宜的套作模式可通過(guò)改變溫室土

壤的微環(huán)境來(lái)改良土壤結(jié)構(gòu)、保持土壤肥力。有關(guān)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(bào)道，而有關(guān)套作大蒜對(duì)茄子的影響較少，只有王夢(mèng)怡[8]對(duì)大棚茄子連續(xù)套作大蒜的生態(tài)效應(yīng)進(jìn)行了研究。目前，缺乏大蒜不同套作時(shí)期對(duì)茄子根系土壤微生物和酶活性的研究。

本試驗(yàn)以大蒜和茄子為試材，測(cè)定大蒜不同套作時(shí)期對(duì)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(shù)支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試茄子品種為商丘市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究所培育的商茄1號(hào)，大蒜品種為山東農(nóng)業(yè)大學(xué)提供的蒼山白皮蒜。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2017年10月7日在商丘市農(nóng)林科學(xué)院試驗(yàn)站日光溫室中進(jìn)行。試驗(yàn)設(shè)置12個(gè)小區(qū)，每小區(qū)面積21 m2，東西寬3 m、南北長(zhǎng)7 m，小區(qū)四周垂直深埋60 cm的塑料膜，小區(qū)間隔100 cm。10月7日在12個(gè)小區(qū)內(nèi)種植長(zhǎng)勢(shì)一致的4葉1心茄子幼苗，行距70 cm，株距40 cm，每小區(qū)種植3行；隨機(jī)選取3個(gè)小區(qū)作對(duì)照（CK）；再隨機(jī)選取3個(gè)小區(qū)，在茄子兩側(cè)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(jī)選取3個(gè)小區(qū)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(gè)小區(qū)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(qū)取4個(gè)點(diǎn)，3次重復(fù)，采用抖土法采集根際土壤。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

在特化液體培養(yǎng)基上對(duì)硝酸細(xì)菌和氨化細(xì)菌進(jìn)行培養(yǎng)，采用最大或然計(jì)數(shù)法（MPN）測(cè)定根際土壤所含活菌數(shù)[9]。脲酶活性測(cè)定采用靛酚比色法，磷酸酶活性測(cè)定采用磷酸苯二鈉法[10]。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和作圖，采用SPSS軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 套作大蒜對(duì)溫室茄子根際土壤氨化細(xì)菌數(shù)量的影響

從表1可以看出，大蒜不同種植時(shí)期對(duì)溫室茄子根際土壤氨化細(xì)菌數(shù)量影響差異明顯。在同一取樣時(shí)期，E1G1，E2G2和E3G3處理的真菌數(shù)量均高于對(duì)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(xì)菌數(shù)量的增加。對(duì)照和處理的氨化細(xì)菌數(shù)量均隨取樣時(shí)間的增加而增加，且85 d時(shí)增幅最高，此時(shí)E1G1，E2G2和E3G3處理較對(duì)照分別增加69.66%，49.72%和29.97%，與對(duì)照差異達(dá)極顯著水平（P＜0.01）。

表1 套作大蒜對(duì)溫室茄子根際土壤氨化細(xì)菌數(shù)量的影響 ×106cfu/g

2.2 套作大蒜對(duì)溫室茄子根際土壤硝化細(xì)菌數(shù)量的影響

由表2可知，在5個(gè)取樣時(shí)期內(nèi)，套作大蒜的茄子植株根際硝化細(xì)菌數(shù)量均高于對(duì)照，且均與對(duì)照達(dá)到極顯著差異水平（P＜0.01）；在同一取樣時(shí)期內(nèi)，大蒜種植時(shí)間越早，溫室茄子根際硝化細(xì)菌數(shù)量越多，硝化細(xì)菌數(shù)量與大蒜套作時(shí)間早晚表現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系，這表明溫室茄子套作大蒜有利于茄子根際土壤硝化細(xì)菌數(shù)量的增多。對(duì)照和處理的硝化細(xì)菌數(shù)量均隨生育期的延長(zhǎng)而增加，但在90 d時(shí)增幅低于85 d時(shí)，這可能是因?yàn)榇藭r(shí)期的溫室大蒜已由營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)開始向生殖生長(zhǎng)轉(zhuǎn)變，植株根系生長(zhǎng)減慢、根系分泌物減少所致。

表2 套作大蒜對(duì)溫室茄子根際土壤硝化細(xì)菌數(shù)量的影響 ×103cfu/g

2.3 套作大蒜對(duì)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(shí)期內(nèi)，茄子根際土壤磷酸酶活性以套作大蒜的處理高于對(duì)照，酶活性高低表現(xiàn)為E1G1＞E2G2＞E3G3＞CK，40 d時(shí)E2G2，E3G3處理與對(duì)照間差異不顯著，而E1G1處理與對(duì)照間達(dá)到顯著差異；55，70，85，90 d 時(shí)各處理與對(duì)照間差異均達(dá)到顯著以上水平（P＜0.05），55，90 d時(shí)E1G1與E2G2處理間差異顯著，其他處理時(shí)期差異不明顯。隨著取樣時(shí)間的延長(zhǎng)，處理和對(duì)照的磷酸酶活性均表現(xiàn)出逐漸升高的變化趨勢(shì)。

表3 套作大蒜對(duì)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(duì)溫室茄子根際土壤脲酶活性的影響

由表4可知，隨取樣時(shí)間增加，對(duì)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(shí)期內(nèi)，E1G1，E2G2，E3G3處理的脲酶活性均高于對(duì)照，其中，E1G1處理在40，55，70，85，90 d這5個(gè)取樣時(shí)期脲酶活性較對(duì)照分別提高8.57%，25.00%，23.08%，30.00%和31.71%，與對(duì)照間差異達(dá)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(duì)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(jìn)行套作、間作種植對(duì)土壤微生物數(shù)量的增加有利，還可通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)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(jìn)作物增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。本試驗(yàn)結(jié)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(xì)菌和硝化細(xì)菌數(shù)量，且大蒜種植時(shí)間越早溫室茄子根際土壤氨化細(xì)菌和硝化細(xì)菌數(shù)量越多，這可能是因?yàn)榇笏飧H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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[11]；隨著生育期延長(zhǎng)，對(duì)照和處理的氨化細(xì)菌和硝化細(xì)菌數(shù)量均呈現(xiàn)升高趨勢(shì)，這可能是因?yàn)橹仓暝谛螒B(tài)建成過(guò)程中根系不斷生長(zhǎng)，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(jìn)一步加快，根系分泌物進(jìn)一步增加，供應(yīng)給根際微生物的養(yǎng)分更加充足，促進(jìn)了微生物的生長(zhǎng)繁殖[12]。土壤的硝化作用和氨化作用分別受到硝化細(xì)菌和氨化細(xì)菌的影響，此二者的增加有利于提高植株對(duì)氮素的利用率，促進(jìn)茄子植株的形態(tài)建成，為后期豐產(chǎn)搭好架子。

土壤酶主要來(lái)源于微生物細(xì)胞，是土壤中最活躍的有機(jī)成分之一，對(duì)土壤物質(zhì)循環(huán)、養(yǎng)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(shù)量與土壤酶活性具有一定的相關(guān)關(guān)系，如脲酶活性與土壤微生物數(shù)量具有相關(guān)性[14]，蔗糖酶（轉(zhuǎn)化酶）和過(guò)氧化氫酶與微生物的活動(dòng)線性相關(guān)[15]。張昱[16]研究認(rèn)為，套作蒜苗的玉米植株根際磷酸酶、過(guò)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(yàn)結(jié)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(shí)期的早晚呈正相關(guān)，這可能是因?yàn)榇笏舛ㄖ矔r(shí)期越早其生物量越高，植株根系相對(duì)發(fā)達(dá)，根系分泌物相對(duì)旺盛，而根系分泌物可通過(guò)為根際微生物提供纖維素、糖類等養(yǎng)分來(lái)改變根際微環(huán)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(jī)氮的轉(zhuǎn)化速率，磷酸酶活性的增加加快了土壤有機(jī)磷的礦化，氮磷元素的充分供應(yīng)為茄子形態(tài)建成和后期豐產(chǎn)奠定了條件。