營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)對(duì)連作栽培下溫室黃瓜生長(zhǎng)及土壤微環(huán)境的影響_武春成.pdf

1 營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)對(duì)連作栽培下溫室黃瓜生長(zhǎng)及土壤微環(huán)境的影響 武春成 1 2 李天來(lái) 1 孟思達(dá) 1 張勇勇 1 楊麗娟 3 1 沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院 遼寧省省部共建設(shè)施園藝重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 沈陽(yáng) 110866 2 河北科技師范學(xué)院園 藝科技學(xué)院 河北昌黎 066600 3 沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)土地與環(huán)境學(xué)院 沈陽(yáng)110866 摘 要 分別利用營(yíng)養(yǎng)基質(zhì) 稻草 田園土壤 膨化雞糞 及土壤在同一溫室內(nèi)進(jìn)行黃瓜的槽式連作栽培 研 究其對(duì)黃瓜生長(zhǎng)及土壤微環(huán)境的影響 結(jié)果表明 隨著連作茬次的增加 兩種栽培方式均出現(xiàn)了不同程 度的連作效應(yīng) 同一連作茬次間比較 營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)的養(yǎng)分含量 蔗糖酶和脲酶活性 細(xì)菌 真菌均明顯高于 土壤 而真菌數(shù)量低于土壤 營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)栽培改變了細(xì)菌種群結(jié)構(gòu) 促進(jìn)了黃瓜植株生長(zhǎng)及產(chǎn)量提高 相 關(guān)分析表明 連作栽培條件下土壤細(xì)菌數(shù)量與黃瓜株高 根干質(zhì)量呈顯著正相關(guān) 與地上部干質(zhì)量及產(chǎn) 量呈極顯著正相關(guān) 土壤脲酶活性與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān) 綜上 與土壤栽培相比 營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)栽培能夠 明顯改善根區(qū)微環(huán)境 有效延緩連作障礙的發(fā)生 關(guān)鍵詞 溫室 營(yíng)養(yǎng)基質(zhì) 黃瓜 連作 土壤微環(huán)境 文章編號(hào) 中圖分類號(hào) S642 2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A Effects of nutrition medium on cucumber growth and soil microenvironment in greenhouse under continuous cropping WU Chun cheng 1 2 LI Tian lai 1 MENG Si da 1 ZHANG Yong yong 1 YANG Li juan 3 1 College of Horticulture Shenyang Agricultural University Key Laboratory of Protected Horticulture of Liaoning Province and Ministry of Education Shenyang 110866 China 2 College of Horticulture Hebei Normal University of Science Technology Changli 066600 Hebei China 3 College of Land and Environment Shenyang Agricultural University Shenyang 110866 China Abstract An experiment of continuous cropping of cucumber in nutrition medium composted with straw rural soil and puffed chicken manure or soil was conducted in greenhouse in order to study the effects of medium type on the cucumber growth and soil microenvironment respectively The results showed that the two treatments both displayed different levels of obstacles resulted from continuous cropping In the same cropping season the nutrients content soil invertase and urease activities and B F bacteria fungi ratio in the nutrition medium were obviously higher but fungi quantity was lower than in the soil medium suggesting the use of nutrition medium changed the bacterial population structure as to improve the cucumber growth and yield Under continuous cropping correlation analysis showed that the bacteria quantity was significantly positively related with plant height and root dry mass and markedly significantly positive correlation exited between the aboveground dry mass and yield of cucumber The urease activity was also significantly positively related with the cucumber yield Compared with the soil medium the nutrition medium could greatly improve soil microenvironment and alleviate the continuous cropping obstacle Key words greenhouse nutrition medium cucumber continuous cropping soil microenvironment 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng) CARS 25 國(guó)家 十二五 科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目 2011BAD12B03 和遼寧省科技攻關(guān)項(xiàng) 目 2011215003 資助 通訊作者 E mail tianlaili 2013 08 23收稿 2014 02 19接受 日光溫室是一個(gè)相對(duì)封閉的設(shè)施 與外界環(huán)境交流較少 黃瓜 Cucumis sativus 作為設(shè)施生產(chǎn)尤其是 日光溫室生產(chǎn)的主要蔬菜作物 連作現(xiàn)象十分普遍 連作障礙日趨嚴(yán)重 1 目前生產(chǎn)上解決連作障礙的 措施主要是嫁接換根 合理輪作 選用耐連作品種 土壤改良消毒等 但在連作障礙發(fā)生嚴(yán)重的設(shè)施內(nèi) 效果都不明顯 2 4 近年來(lái)利用營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)代替連作土壤栽培作為一種解決連作障礙的新興栽培方式被人 們廣泛應(yīng)用 相關(guān)研究報(bào)道很多 但大多集中在營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)的選取及配比和栽培方式等方面 5 9 而對(duì)于 長(zhǎng)期連作栽培條件下營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)微環(huán)境的變化及其與土壤連作栽培的差異研究相對(duì)較少 因此 本試驗(yàn)在 同一日光溫室下采用營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)與土壤進(jìn)行黃瓜的連作栽培 研究土壤微環(huán)境的變化規(guī)律及其對(duì)黃瓜生長(zhǎng) 網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間 2014 03 18 11 59 網(wǎng)絡(luò)出版地址 2 發(fā)育的影響 以探明采用營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)與土壤在連作栽培上的差異 為營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)在設(shè)施連作栽培中的應(yīng)用以 及設(shè)施園藝的可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支撐和理論依據(jù) 1 材料與方法 1 1 試驗(yàn)材料 供試黃瓜品種為 津優(yōu)30 供試土壤為田園土 其基本理化性質(zhì)為 有機(jī)質(zhì)23 0g kg 1 全磷1 61 g kg 1 全鉀10 59 g kg 1 堿解氮102 mg kg 1 速效磷41 3 mg kg 1 速效鉀222 8 mg kg 1 營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)的制備 將稻草切碎后與土壤以體積比2 1充分混合 加入膨化雞糞15 kg m 3 發(fā)酵腐 熟 腐熟后基質(zhì)的基本理化性質(zhì)為 有機(jī)質(zhì)47 0g kg 1 全磷1 46g kg 1 全鉀11 59 g kg 1 堿解氮210 mg kg 1 速效磷52 7 mg kg 1 速效鉀308 9 mg kg 1 分別于2006 2007 2009 2010年8月底將腐熟 的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)及對(duì)照土壤填入栽培槽內(nèi) 槽的長(zhǎng)寬高分別為7 00 m 0 65 m 0 30 m 槽中鋪設(shè)塑料薄膜 底部打兩排直徑為2cm的排水孔 從2006年開始 分別于每年9月上旬和翌年3月中旬進(jìn)行春 秋兩 茬黃瓜的連續(xù)栽培 2011年春茬后得到連續(xù)栽培2 4 8 10茬的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì) S 和土壤 CK 1 2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 本試驗(yàn)于2011年在沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)蔬菜基地遼沈 型日光溫室內(nèi)進(jìn)行 1月10日穴盤育苗 2月28 日定植 隨機(jī)區(qū)組排列 每槽為一個(gè)小區(qū) 3次重復(fù) 定植前每槽施膨化雞糞7 5 kg 槽面鋪滴灌帶后 用黑色地膜覆蓋 雙行定植 每行18株 株距30 cm 行距50 cm 緩苗后每7 d澆一次水 每14 d每 個(gè)栽培槽隨水施NPK復(fù)合肥0 31kg 植株管理同常規(guī)生產(chǎn) 1 3 取樣方法 定植后50 d測(cè)定黃瓜植株的株高 地上部及根系干質(zhì)量 在拉秧前每個(gè)小區(qū)以5點(diǎn)法采集0 20cm 耕層土壤 混勻后土壤鮮樣一部分保存于 80 冰箱中 用于測(cè)定土壤細(xì)菌多樣性 另一部分保存于4 冰箱中 一周內(nèi)測(cè)定土壤微生物數(shù)量 室內(nèi)自然風(fēng)干土樣過篩后用于測(cè)定土壤養(yǎng)分含量及土壤酶活性 1 4 測(cè)定指標(biāo) 1 4 1 土壤理化性狀的測(cè)定 土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量 稀釋熱法測(cè)定 土壤堿解氮采用堿解擴(kuò)散法 測(cè)定 土壤速效磷采用鉬藍(lán)比色法測(cè)定 土壤速效鉀采用火焰光度計(jì)法測(cè)定 土壤 pH 值按土水比 1 5 用雷磁pHS 3B型酸度計(jì)法測(cè)定 10 1 4 2 土壤酶活性測(cè)定 土壤蔗糖酶活性采用3 5 二硝基水楊酸比色法測(cè)定 中性磷酸酶活性采用磷酸 苯二鈉比色法測(cè)定 脲酶活性采用靛酚藍(lán)比色法測(cè)定 多酚氧化酶活性采用鄰苯三酚比色法 11 測(cè)定 1 4 3 土壤微生物數(shù)量測(cè)定 采用稀釋平板法測(cè)定 其中細(xì)菌采用牛肉膏蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基 真菌采用 馬丁氏培養(yǎng)基 放線菌采用改良高氏1號(hào)培養(yǎng)基 1 4 4 土壤細(xì)菌多樣性的測(cè)定 采用康維世紀(jì)公司生產(chǎn)的土壤基因組DNA提取試劑盒 SoilGen DNA Kit 提取土壤微生物DNA 土壤細(xì)菌16S rDNA 的擴(kuò)增 將提取的DNA原液用無(wú)菌去離子水稀釋50倍 采用細(xì)菌通用引物 F341 GC 5 CGCCCGCCGCGCGCGGCGGGCGGGGCGGGGGCACGGGGGGCCTACGGGAGGCAGCA G 3 和R519 5 ATTACCGCGGCTGCTGG 3 進(jìn)行PCR擴(kuò)增 50 L PCR反應(yīng)體系為 DNA模板2 L Taq酶體系25 L 前后引物各1 L 補(bǔ)滅菌去離子水21 L至總體積為50 L PCR反應(yīng)程序?yàn)?94 預(yù)變性4 min 94 變性1 min 55 退火1 min 72 延伸45 s 每個(gè)循環(huán)加1 s 共35個(gè)循環(huán) 72 延伸10 min 保存在4 冰箱中 PCR產(chǎn)物在1 的瓊脂糖凝膠中檢測(cè) PCR產(chǎn)物的變性梯度凝膠電泳 DGGE 采用DGGE系統(tǒng) D Code Bio Rad 采用8 的聚丙烯酰胺凝 膠 變性劑濃度從40 到60 100 變性相當(dāng)于7 mol L 1 尿素和40 去離子甲酰胺 PCR產(chǎn)物每孔上 樣量為40 L 在1 TAE緩沖液 40 mmol L 1 Tris 20 mmol L 1 冰乙酸 1 mmol L 1 Na 2 EDTA 中 60 恒溫 180 V電壓條件下電泳6 h 電泳結(jié)束后 用Genefinder染料 1 TAE稀釋10000倍 染色40 min 利用Bio Rad凝膠成像系統(tǒng)拍照 1 5 數(shù)據(jù)處理 3 采用Quantity one 4 3 1 Bio Rad 軟件對(duì)DGGE圖譜進(jìn)行數(shù)字化處理 采用算術(shù)平均數(shù)的非加權(quán)成組 配對(duì)法 UPGMA 對(duì)土壤樣品進(jìn)行相似性聚類分析 采用香農(nóng)多樣性指數(shù) H 和豐富度指數(shù) S 表示土壤樣 品的細(xì)菌多樣性 其中電泳條帶的數(shù)量代表細(xì)菌豐富度 S 香農(nóng)多樣性指數(shù)H P i lnP i 其中P i n i N n i 為某個(gè)帶的峰強(qiáng)度 N為該帶所在泳道的所有帶峰強(qiáng)度之和 采用Microsoft Excel2003軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù) 據(jù)進(jìn)行整理 采用DPS軟件的新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性分析 相關(guān)性分析使用CORREL過程 2 結(jié)果與分析 2 1 營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)與土壤連作栽培對(duì)黃瓜植株生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響 由表1可知 營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)及土壤栽培對(duì)黃瓜植株株高影響不大 隨著栽培茬次的增加 植株地上部及 根干質(zhì)量均表現(xiàn)為先增后降的變化趨勢(shì) 第4茬最高 第10茬最低 S 4 地上部干質(zhì)量顯著高于CK 4 S 2 根干質(zhì)量顯著低于CK 2 對(duì)黃瓜小區(qū)產(chǎn)量的測(cè)定結(jié)果表明 營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)栽培黃瓜產(chǎn)量表現(xiàn)為先增再降的趨 勢(shì) S 4 最高 且顯著高于S 8 和S 10 與S 2 間無(wú)顯著差異 土壤栽培黃瓜產(chǎn)量呈現(xiàn)逐漸降低趨勢(shì) CK 2 最高 且顯著高于其他各茬 除第2茬外 其他各茬次營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)栽培的黃瓜小區(qū)產(chǎn)量均高于土壤栽培 分別高 30 0 9 5 和6 2 表1 營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)與土壤連作栽培對(duì)黃瓜植株生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響 Table 1 Effects of continuous cropping in nutrition medium and soil on cucumber growth and yield mean SD 處理 Treatment 株高 Plant height cm 地上部干質(zhì)量 Dry matter of shoot g 根干質(zhì)量 Dry matter of root g 小區(qū)產(chǎn)量 Plot yield kg S 2 163 8 4 6ab 34 61 0 21b 1 74 0 05cd 9 36 0 60ab S 4 174 0 3 5a 41 24 1 16a 2 23 0 05a 10 45 0 79a S 8 161 0 12 0ab 35 62 1 30b 2 03 0 14bc 8 31 0 43bc S 10 163 0 9 2ab 31 79 1 37c 1 72 0 01d 7 34 0 93cd CK 2 165 5 4 9ab 35 46 0 37bc 2 08 0 02ab 9 64 0 42a CK 4 165 8 5 3ab 35 80 0 86b 2 15 0 06a 8 04 0 07cd CK 8 154 8 4 6b 35 57 1 22b 1 80 0 23bcd 7 59 0 50cd CK 10 158 0 2 8ab 31 57 1 01bc 1 55 0 16d 6 91 0 13d S 營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)Nutrition medium CK 土壤Soil 同列不同小寫字母表示處理間差異顯著 P 0 05 Differentlettersin the same column meantsignificant difference among treatmentsat 0 05 level 下同 The same below 2 2 營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)與土壤連作栽培對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響 由表2可以看出 隨著連作茬次的增加 pH總體呈降低趨勢(shì) 第2茬顯著高于其他各茬 同茬次 間無(wú)顯著差異 除速效鉀和土壤栽培處理的有機(jī)質(zhì)變化無(wú)明顯規(guī)律外 養(yǎng)分含量的其他指標(biāo)均呈現(xiàn)先升 后降趨勢(shì) 第8茬最高 除第4茬速效磷外 其他各茬次營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)處理的養(yǎng)分含量均高于土壤處理 其 中有機(jī)質(zhì) 堿解氮以及第2 8茬的速效磷和速效鉀差異顯著 表2 營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)與土壤連作栽培對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響 Table 2 Effects of continuous cropping in nutrition medium and soil on soil physicochemical properties mean SD 處理 Treatment pH 有機(jī)質(zhì) Organic matter 堿解氮 Alkali hydrolyzaleN mg kg 1 速效磷 Available P mg kg 1 速效鉀 Available K mg kg 1 S 2 6 59 0 08a 4 76 0 29bc 201 81 1 09bc 320 36 10 07d 211 45 6 43 a S 4 6 26 0 07b 4 75 0 09bc 216 16 14 65ab 344 41 5 48cd 194 10 4 95bc S 8 6 04 0 11c 5 79 0 07 a 234 80 17 39a 445 93 14 99a 213 95 4 03a S 10 6 09 0 11c 5 13 0 16b 218 12 3 56ab 354 10 10 57c 206 15 3 46ab CK 2 6 53 0 04a 3 89 0 54de 161 49 5 64e 260 66 14 71e 191 85 0 64bc CK 4 6 14 0 11bc 4 05 0 16de 182 00 1 98d 346 11 3 86cd 187 60 11 03c 4 CK 8 6 05 0 01c 3 61 0 08e 187 95 0 50cd 397 64 16 67b 194 30 5 52bc CK 10 6 11 0 04c 4 35 0 01cd 179 55 0 50de 323 25 14 26cd 192 95 3 75bc 2 3 營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)與土壤連作栽培對(duì)土壤酶活性的影響 由表3可知 除第10茬外 其他各茬次營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)處理的蔗糖酶活性均高于土壤處理 其中第4 8 茬差異顯著 除第4茬外 其他各茬次營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)處理的中性磷酸酶活性均高于土壤處理 但差異不顯著 隨著連作茬次的增加 脲酶活性逐漸降低 同茬次間營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)處理的脲酶活性均高于土壤處理 其中第 4茬差異顯著 營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)處理的多酚氧化酶活性呈先升后降的趨勢(shì) 第4茬最高 土壤處理無(wú)明顯變化 規(guī)律 表3 營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)與土壤連作栽培對(duì)土壤酶活性的影響 Table 3 Effects of continuous cropping in nutrition medium and soil on soil enzyme activities mean SD 處理 Treatment 蔗糖酶 Sucrase mg g 1 d 1 中性磷酸酶 Neutral phosphatase mg g 1 d 1 脲酶 Urease mg g 1 d 1 多酚氧化酶 Polyphenol oxidase mg g 1 S 2 6 02 0 01b 0 46 0 06abc 34 42 3 42a 0 33 0 02c S 4 6 62 0 09a 0 39 0 07c 24 68 1 77b 0 48 0 01a S 8 5 61 0 12bc 0 57 0 01a 16 36 0 23c 0 41 0 01b S 10 5 53 0 04bc 0 53 0 01ab 13 95 2 67cd 0 36 0 02c CK 2 5 50 0 39bc 0 45 0 06abc 30 92 5 20ab 0 41 0 01b CK 4 5 04 0 24 d 0 43 0 08bc 14 25 2 63cd 0 42 0 02b CK 8 5 05 0 34d 0 48 0 03abc 9 58 0 06cd 0 36 0 02c CK 10 5 58 0 06bc 0 50 0 02abc 8 00 0 64d 0 41 0 01b 2 4 營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)與土壤連作栽培對(duì)土壤微生物種群結(jié)構(gòu)的影響 2 4 1 土壤微生物數(shù)量 由表 4 可知 營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)處理的細(xì)菌數(shù)量隨著連作茬次的增加呈先升后降趨勢(shì) 第4茬最高 土壤處理呈逐漸下降趨勢(shì) S 4 顯著高于CK 4 各茬次營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)處理的真菌數(shù)量均低于土壤 處理 第8 10茬差異顯著 同茬次間 營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)處理的放線菌數(shù)量除第4茬顯著高于土壤處理外 其 他各茬均低于土壤處理 第2 8茬差異顯著 B F呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì) 第4茬最高 除第2茬外 其他各茬營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)處理的B F均高于土壤處理 分別高60 4 82 1 和45 3 表4 營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)與土壤連作栽培對(duì)土壤微生物數(shù)量的影響 Table 4 Effects of continuous cropping in nutrition medium and soil on soil microbial quantity mean SD 處理 Treatment 細(xì)菌 Bacterium 10 6 CFU g 1 真菌 Fungus 10 3 CFU g 1 放線菌 Actinomycetes 10 5 CFU g 1 細(xì)菌 真菌 B F S 2 37 76 0 05bc 75 52 6 89ab 40 36 1 30bc 500 00 S 4 51 48 0 95a 44 57 3 09de 44 12 8 35b 1155 00 S 8 33 36 4 63bc 33 15 3 29e 20 93 1 31d 1006 58 S 10 28 53 4 48c 36 35 0 72e 23 67 4 8d 784 88 CK 2 42 88 2 80ab 85 76 16 53a 61 13 4 03a 500 00 CK 4 39 18 7 39b 54 41 3 77cd 34 82 4 94c 720 00 CK 8 36 29 5 50bc 65 67 6 52bc 38 45 2 99bc 552 63 CK 10 28 06 0 88c 51 97 0 72d 26 19 4 50d 540 00 5 2 4 2 土壤細(xì)菌多樣性 應(yīng)用Quantity One軟件定量分析細(xì)菌16S rDNA基因的DGGE圖譜和條帶分布 圖 1 圖 2 結(jié)果表明 各茬次間擁有一些公共條帶 如條帶 1 2 13 22 39 也存在很多差異性 條帶 如條帶32只出現(xiàn)在營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)處理中 條帶19出現(xiàn)在土壤處理及S 2 中 條帶38只出現(xiàn)在第8茬 中 條帶7只出現(xiàn)在CK 2 中 條帶36在S 2 中缺失 圖1 土壤細(xì)菌16S rDNA的PCR DGGE圖譜 Fig 1 PCR DGGE atlas of soil bacteria 16S rDNA 圖2 土壤細(xì)菌16S rDNA的PCR DGGE圖譜的條帶分布及強(qiáng)度示意圖 Fig 2 Sketch of band distribution and relative luminance from PCR DGGE analysis of soil bacteria 16S rDNA 根據(jù)圖2的DGGE圖譜 按照UPGMA算法對(duì)圖譜進(jìn)行土壤細(xì)菌群落相似性聚類分析 結(jié)果如圖3 所示 營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)處理的第2 4 8茬聚為一個(gè)分支 土壤處理聚為另一個(gè)分支 說明與土壤相比 營(yíng)養(yǎng) 基質(zhì)對(duì)細(xì)菌種群結(jié)構(gòu)的影響較大 S 10 與CK 4 CK 8 CK 10 聚為一支 說明S 10 與土壤處理的細(xì)菌群落相 CK 8 S 4 S 2 S 8 S 10 CK 2 CK 4 CK 10 6 似性較高 與其他茬相比 已逐漸失去栽培優(yōu)勢(shì) 圖3 土壤細(xì)菌群落相似性聚類分析 Fig 3 Similarity clustering analysis of soil bacteria 16S rDNA profiles 香農(nóng)多樣性指數(shù)越高說明細(xì)菌群落多樣性越高 從表5可以看出 除第4茬外 營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)栽培處理 的細(xì)菌多樣性指數(shù)和豐富度指數(shù)均高于土壤栽培處理 表5 營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)與土壤連作栽培對(duì)土壤細(xì)菌香農(nóng)多樣指數(shù)和豐富度指數(shù)的影響 Table 5 Effects of continuous cropping in nutrition medium and soil on Shannon diversity index H and richness index S of soil bacteria 處理 Treatment 多樣性指數(shù) Shannon diversity index H 豐富度指數(shù) Richnessindex S S 2 2 95 22 S 4 2 98 23 S 8 3 13 27 S 10 3 13 26 CK 2 2 88 20 CK 4 3 06 24 CK 8 3 09 25 CK 10 3 05 24 2 5 黃瓜生長(zhǎng)和產(chǎn)量指標(biāo)與土壤理化性質(zhì) 酶活性及微生物數(shù)量的相關(guān)性 由表6可知 根區(qū)土壤細(xì)菌數(shù)量與黃瓜株高 根干質(zhì)量呈顯著正相關(guān) 與地上部干質(zhì)量及產(chǎn)量呈極 顯著正相關(guān) 黃瓜各生長(zhǎng)指標(biāo)和產(chǎn)量與中性磷酸酶活性呈負(fù)相關(guān) 與土壤 pH 蔗糖酶 脲酶 多酚氧 化酶活性 放線菌數(shù)量 B F呈正相關(guān) 其中脲酶活性與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān) 表6 黃瓜生長(zhǎng)和產(chǎn)量指標(biāo)與土壤理化性質(zhì) 酶活性及微生物數(shù)量的相關(guān)系數(shù) Table 6 Correlation coefficients between cucumber growth yield and soil physicochemical properties enzyme activities and microorganism quantity 株高 Plant height 地上部干質(zhì)量 Dry matterof shoot 根干質(zhì)量 Dry matterof root 產(chǎn)量 Yield pH 0 409 0 167 0 095 0 690 有機(jī)質(zhì)Organic matter 0 194 0 038 0 038 0 050 堿解氮Alkali hydrolyzale N 0 172 0 189 0 018 0 059 7 速效磷Available P 0 347 0 084 0 026 0 337 速效鉀Available K 0 137 0 214 0 298 0 012 蔗糖酶Sucrase 0 691 0 525 0 068 0 698 中性磷酸酶Neutralphosphatase 0 650 0 654 0 467 0 630 脲酶Urease 0 578 0 378 0 293 0 849 多酚氧化酶Polyphenol oxidase 0 624 0 644 0 620 0 401 細(xì)菌Bacterium 0 769 0 930 0 729 0 898 真菌Fungus 0 071 0 009 0 004 0 334 放線菌Actinomycetes 0 401 0 459 0 401 0 698 細(xì)菌 真菌 B F 0 575 0 610 0 498 0 332 P 0 05 P 0 01 3 討 論 溫室是一個(gè)人為干擾作用強(qiáng) 相對(duì)比較密閉的獨(dú)特環(huán)境 隨著同一種或同一科作物在同一栽培介質(zhì) 中的連續(xù)栽培 連作效應(yīng)會(huì)逐漸顯現(xiàn) 主要表現(xiàn)為土壤理化性質(zhì)惡化 病蟲害嚴(yán)重 產(chǎn)量降低 品質(zhì)下 降等不良現(xiàn)象 1 2 12 15 本試驗(yàn)中隨著連作茬次的增加 營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)和土壤處理的黃瓜植株生長(zhǎng)及小區(qū)產(chǎn)量 總體表現(xiàn)為逐漸下降的趨勢(shì) 第10 茬的產(chǎn)量與前茬最高產(chǎn)量 S 4 和 CK 2 差異顯著 由此可知 隨著 連作茬次的增加 兩種栽培方式都已經(jīng)表現(xiàn)出不同程度的連作效應(yīng) 同茬次間比較 除第2茬外 營(yíng)養(yǎng) 基質(zhì)栽培的黃瓜生長(zhǎng)指標(biāo)及小區(qū)產(chǎn)量均高于土壤栽培 說明營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)栽培促進(jìn)了黃瓜的生長(zhǎng)和產(chǎn)量的形 成 這與前人研究結(jié)果一致 4 5 而本試驗(yàn)中營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)栽培第 2 茬黃瓜生長(zhǎng)的各項(xiàng)指標(biāo)及產(chǎn)量低于土壤 栽培 可能原因是 1 新堆置的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)孔隙度大 容重小 保水性差 不利于根系的吸收 2 有機(jī)物 料種類及堆置比例不同 作物的生長(zhǎng)狀況與其生長(zhǎng)的根系環(huán)境密不可分 具有優(yōu)良理化性質(zhì)的栽培介質(zhì)更有利于作物生長(zhǎng) 16 17 本試驗(yàn)中 與土壤處理相比 營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)處理的有機(jī)質(zhì) 堿解氮 速效磷及速效鉀含量均相對(duì)較高 改善了根區(qū)營(yíng)養(yǎng)環(huán)境 促進(jìn)了植株生長(zhǎng) 這與宋為交等 18 王佳輝等 5 研究結(jié)果相同 土壤酶活性表征 土壤生物學(xué)活性強(qiáng)度 能夠反映土壤熟化程度 土壤肥力及土壤微生物功能多樣性 19 21 蔗糖酶是土壤 中的重要酶類 對(duì)增加土壤中易溶性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)起重要作用 脲酶能促進(jìn)尿素和有機(jī)物分子中碳?xì)滏I的水 解 由于土壤中存在著能生成脲酶的微生物 因此向土壤中添加能促進(jìn)微生物活動(dòng)的稻草等有機(jī)物料可 使脲酶活性增強(qiáng) 本試驗(yàn)結(jié)果表明 同茬次間營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)處理的蔗糖酶 除第 10 茬外 和脲酶活性高于 土壤處理 這與李現(xiàn)偉等 22 的研究結(jié)果一致 土壤微生物是表征土壤環(huán)境質(zhì)量的標(biāo)志之一 23 土壤中 B F越高 土壤生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定程度越高 土壤抑制病害能力越強(qiáng) 反之真菌數(shù)量增多會(huì)打破微生物的 生態(tài)平衡 導(dǎo)致連作障礙的發(fā)生 24 25 本研究發(fā)現(xiàn) 相同茬次營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)處理的B F 除第2茬外 明顯 高于土壤處理 真菌數(shù)量明顯低于土壤處理 因此營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)處理的土壤生態(tài)系統(tǒng)更穩(wěn)定 從土壤細(xì)菌 DGGE圖譜分析結(jié)果可知 營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)栽培改變了細(xì)菌的種群結(jié)構(gòu) 增加了一些新的種群種類 相對(duì)提高 了細(xì)菌的多樣性和豐富度指數(shù) 本試驗(yàn)中土壤細(xì)菌數(shù)量與黃瓜株高 根干質(zhì)量呈顯著正相關(guān) 與地上部干質(zhì)量及產(chǎn)量呈極顯著正相 關(guān) 黃瓜各生長(zhǎng)指標(biāo)及產(chǎn)量與土壤pH 蔗糖酶 脲酶 多酚氧化酶活性 放線菌數(shù)量 B F呈正相關(guān) 脲酶活性與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān) 由此表明提高土壤細(xì)菌數(shù)量 土壤酶活性尤其是脲酶活性更有利于促 進(jìn)黃瓜植株生長(zhǎng)及產(chǎn)量的形成 26 28 這也是黃瓜營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)栽培優(yōu)于土壤栽培的主要原因 綜上所述 在本試驗(yàn)條件下 溫室黃瓜營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)與土壤在連作栽培上存在著明顯的差異 營(yíng)養(yǎng)基質(zhì) 處理的理化性質(zhì) 酶活性及微生物區(qū)系結(jié)構(gòu)等均優(yōu)于土壤處理 從而促進(jìn)了黃瓜生長(zhǎng)及產(chǎn)量的提高 這 可能是營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)栽培相對(duì)于土壤栽培能夠有效延緩連作障礙發(fā)生的主要機(jī)制之一 但隨著連作茬次的增 加 10茬后的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)已經(jīng)影響了黃瓜的正常生長(zhǎng) 有必要對(duì)其采取修復(fù)措施 從而保證設(shè)施蔬菜優(yōu)質(zhì) 高產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展 但如何對(duì)營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)進(jìn)行修復(fù)還需進(jìn)一步研究 參考文獻(xiàn) 8 1 Yu J Q 喻景權(quán) Soil sickness problem in the sustainable development for the protected production of vegetables Journal of Shenyang Agriculture University 沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 2000 31 1 124 26 in Chinese 2 Sun G W 孫光聞 Chen R Y 陳日遠(yuǎn) Liu H C 劉厚誠(chéng) Causes and control measures for continuous cropping obstacles in protected vegetable cultivation Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) 2005 21 suppl 184 188 in Chinese 3 Zhang X Y 張雪艷 Tian Y Q 田永強(qiáng) Gao Y M 高艷明 et al Effect of different cultivation systems in greenhouse cucumber on soil microbial function structure Acta Horticulturae Sinica 園藝學(xué)報(bào) 2011 38 7 1317 1324 in Chinese 4 Han Z 韓 哲 Liu S W 劉守偉 Pan K 潘 凱 et al Effects of cultivation modes on soil enzyme activities and bacterial community structures in the cucumber rhizosphere Plant Nutrition and Fertilizer Science 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào) 2012 18 4 922 931 in Chinese 5 Wang J H 王佳輝 Qi H Y 齊紅巖 Li X W 李現(xiàn)偉 et al Screening of organic nutrition substrates for melon production in greenhouse Journal of Henan Agricultural Sciences 河南農(nóng)業(yè)科學(xué) 2008 3 78 81 in Chinese 6 Cao G F 曹桂鳳 Chang Z J 常智軍 Bai H F 白紅芬 Effect of nutrition substrates and cultivation beds on tomato growth Journal of Agricultural University of Hebei 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 2010 33 4 51 53 in Chinese 7 Li X L 李曉磊 Li J H 李井會(huì) Song S Y 宋述堯 Corn straw improved soil microflora of the continuous cucumber cropping in greenhouse Journal of Changchun University 長(zhǎng)春大學(xué)學(xué)報(bào) 2006 16 6 119 122 in Chinese 8 Fan L 樊 琳 Chai R S 柴如山 Liu L J 劉立娟 et al Effects of the rice straw pig manure fermentation residues inoculated with microorganisms on improvement of continuous cropping soil in greenhouse Plant Nutrition and Fertilizer Science 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào) 2013 19 2 437 444 in Chinese 9 Ma J W 馬軍偉 Sun W C 孫萬(wàn)春 Hu Q F 胡慶發(fā) et al Effects of fertilizer on microbial community structure of continuous cropping soil Journal of Zhejiang University Agriculture Life Science 浙江大學(xué)學(xué)報(bào) 農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版 2013 39 3 281 290 in Chinese 10 Bao S D 鮑士旦 Soil and Agricultural ChemistryAnalysis Beijing China Agriculture Press 2000 in Chinese 11 Guan S Y 關(guān)松蔭 Soil Enzymes and the Research Methods Beijing China Agriculture Press 1986 in Chinese 12 Hu Y S 胡元森 Liu Y F 劉亞峰 Wu K 吳 坤 et al Variation in microbial communities structure in relation to successive cucumber cropping soil Chinese Journal of Soil Sciences 土壤通報(bào) 2006 37 1 126 129 in Chinese 13 Ma Y H 馬云華 Wei M 魏 珉 Wang X F 王秀峰 Variation of micro flora and enzyme activity in continuous cropping cucumber soil in solar greenhouse Chinese Journal of Applied Ecology 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào) 2004 15 6 1005 1008 in Chinese 14 Liu S H 劉素慧 Liu S Q 劉世琦 Zhang Z K 張自坤 et al Influence of garlic continuous cropping on rhizosphe