不同填闲模式对设施黄瓜土壤生态环境的影响

摘要在设施内集约化的种植体系中，传统的连作以及简单的轮作主要依赖于大量农药和化肥的使用，但由此造成了温室土壤质量的下降及蔬菜生长障碍等一系列问题，从而导致蔬菜产量的下降。

如何控制园艺设施内土壤质量的退化，改善并维持设施内土壤的功能，从而使设施蔬菜生产实现可持续发展是目前设施生产急需解决的难题。

作为设施内主栽作物之一的黄瓜（Cucumis Sativas L.），其连作现象近些年越发加剧并已引起诸多学者的注意。

本文以温室连作3年的黄瓜土壤为研究对象，以黄瓜作为主栽作物，青葱、小麦、油菜作为不同季节的填闲作物进行为期两年油菜作为不同季节的填闲作物进行为期2年4茬的盆栽试验，综上所述，不同填闲模式对日光温室黄瓜的生长、土壤理化性状及土壤微生物环境均产生一定影响，改变了土壤环境。

其中，夏季填闲小麦能保持相对较高的土壤酶活性、土壤微生物群落结构多样性及细菌数量，同时降低土壤中Fusarium菌的数量，保持相对较低的土壤EC值，避免土壤酸化。

因此，夏季填闲小麦较冬季填闲青葱和油菜更有利于温室黄瓜土壤的健康保持。

关键词:黄瓜；填闲模式；微生物群落；细菌AbstractIn the intensive facility planting system, the traditional continues cropping and simple rotation mainly rely on the use of pesticides and fertilizers with large input, but this may cause series of problems such as soil degradation and brought obstacles to plant growth, which lead to the decrease of vegetable yield. How to prevent and control the soil function degradation，improve soil quality and realize the sustainable development of greenhouse vegetable production becomes an issue demanded be solved. Cumber (Cucumis Sativas L.) is one of the major vegetable production cultivated species, the problem of continuous cropping obstacle has been increasingly serious and attract the attention of a large number of researchers.Overall, all cover modes had a certain impact on cucumber growth, soil nutrient condition and soil microbial environment, and changedthe soil environment. Among them, cover wheat in summer could maintain relatively higher soil enzyme activities and soil microbial community diversities, reduced the number of Fusarium at the same time, and remained relatively low soil EC, avoid soil acidification. Therefore, cover wheat in summer has more advantageous to maintain the soil health of cucumber in greenhouse than cover scallions and rape in winter.Key words：Cucumber; Cover mode; microbial communityII目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)1 引言 (1)1.1 研究的目的与意义 (1)1.2 国内外研究进展 (1)1.2.1 设施蔬菜生产中发生连作障碍的主要原因 (1)1.2.2 土壤微生物群落的变化与连作障碍 (2)1.2.3 轮作、间套作控制设施连作障碍的研究进展 (2)2 材料与方法 (3)2.1 试验材料 (3)2.3 试验设计 (3)2.4 试验方法 (4)3 结果与分析 (5)3.1不同填闲模式对黄瓜生长发育的影响 (5)3.1.1对黄瓜株高、茎粗的影响 (5)3.1.2对黄瓜产量的影响 (6)3.1.3对黄瓜植株干重的影响 (6)3.2不同填闲模式对黄瓜根际土壤酶活性的影响 (6)3.2.1对黄瓜根际土壤脲酶活性的影响 (6)3.2.2对黄瓜根际土壤中性磷酸酶活性的影响 (7)3.2.3对黄瓜根际土壤转化酶活性的 (7)3.2.4对黄瓜根际土壤过多酚氧化酶活性的影响 (7)3.3不同填闲模式对黄瓜土壤理化性状的影响 (7)3.3.1对黄瓜土壤pH的影响 (7)3.3.2对黄瓜土壤EC值的影响 (8)3.3.3对黄瓜土壤碱解氮含量的影响 (8)3.3.4对黄瓜土壤有效磷含量的影响 (8)3.3.5对黄瓜土壤速效钾含量的影响 (8)3.4不同填闲模式对黄瓜土壤微生物生物量的影响 (9)3.4.1对黄瓜土壤微生物生物量碳含量的影响 (9)3.4.2 对黄瓜土壤微生物生物量氮含量的影响 (9)3.4.3 对黄瓜土壤微生物生物量碳氮比的影响 (9)4 讨论 (10)4.1 不同填闲模式对黄瓜生长发育的影响 (10)III4.2 不同填闲模式对黄瓜根际土壤酶活性的影响 (10)4.3 不同填闲模式对黄瓜土壤理化性状的影响 (11)5 结论 (12)参考文献 (14)致谢 (15)IV1 引言1.1 研究的目的与意义蔬菜是人们日常生活中不可或缺的食品，也是种植业中最具活力的经济作物。

随着人口的不断增长，中国已将其蔬菜供应作为一个非常重要的因素，因此，近年来我国的设施园艺产业得到了迅速发展。

黄瓜（Cucumis Sativas L.）是设施生产中主栽作物种类之一，经济效益十分显著，其栽培面积占设施栽培总面积已约达40%，因此黄瓜连作障碍问题已越发严重并得到了越来越多的人们的重视[1]。

连作障碍是同一作物或同一科(属)作物在同一地块连续种植后，即使在正常条件下栽培管理，作物也会发生产量下降、品质变劣、生长发育状况变差、病害严重的现象[2]。

填闲在国外的由来已久，填闲作物也称覆盖作物、绿色有机肥、生物熏蒸作物[3]。

为此，本实验以温室内连作3年的黄瓜土壤为研究对象，以黄瓜为试材，以东北地区冬季温室生产上采用较多的青葱和叶菜（油菜）的栽培模式，即将青葱和油菜作为冬季填闲作物，小麦作为夏季填闲作物，在日光温室中进行为期两年的盆栽试验。

探讨不同填闲模式在连作土壤的修复及健康保持中的作用，为土壤健康保持提供新途径。

1.2 国内外研究进展1.2.1 设施蔬菜生产中发生连作障碍的主要原因随着世界经济的发展及人口的增长，如何协调生产资源、人口和环境三者的关系，是世界农业可持续发展的重中之重。

连作障碍是同一作物或同一科(属)作物在同一地块连续种植后，即使在正常条件下栽培管理，作物也会发生产量下降、品质变劣、生长发育状况变差、病害严重的现象[4]。

当人们在农业生产中认识到这一问题后，采用轮作和倒茬等方式来减轻或避免此现象的发生。

但由于受有限的耕地和栽培条件等因素的影响以及经济利益的驱使，大豆、花生等许多经济作物以及瓜果类、蔬菜类和观赏花卉等园艺作物，连作障碍的现象却仍然呈加剧的趋势[5]。

目前，学者们已从不同的方面对连作障碍产生的原因进行了探索研究，得出了一系列产生连作障碍的因素，并对如何控制连作障碍也作了大量探究，初步得到了比较显著的成效。

目前生产上使用克服连作障碍安全有效的措施是对不同作物进行合理的轮作以及间混套作，此外还有填闲栽培、抗性品种的应用、对土壤进行消毒处理、合理施肥以及生物防治等措施。

前人对设施环境下土壤物理性状的变化进行了研究，但结果不尽相同。

有研究认为，随着连作年限的增加，设施土壤的2～0.25 mm级水稳性团粒数量增加，土壤总孔隙度增大，土壤容重变小，土壤毛细管孔隙度提高，土壤通透性增加，持水性变好，土壤物理结构有所改善[6]。

良好的土壤生物学环境是维持设施蔬菜土壤健康的关键，如土壤微生物的群落结构以及1功能多样性的增加、土壤碳氮的平衡及寄生线虫的减少等，能够控制设施土壤的恶化并使作物-土壤系统的生产力得到提高[7]。

研究发现，土壤生物学环境的恶化是造成土壤功能衰退的重要原因之一。

土壤生物学环境的恶化主要表现为以下几个方面：许多学者对设施环境下的土壤酶活性进行了大量研究，但目前为止对连作条件下的土壤酶活性变化的认识还没有统一定论。

研究发现[8]，黄瓜在设施条件下栽培，随着连作年限的增加，土壤中的过氧化氢酶、脲酶和转化酶活性显著降低，而多酚氧化酶活性升高。

连作使马铃薯土壤中的蔗糖酶和脲酶活性下降,而对中性磷酸酶和过氧化氢酶活影响不大。

花生在连作栽培下，随连作年限的增加，花生产量、脲酶和蔗糖酶的活性降低，但多酚氧化酶的活性表现为先降低后增加。

而大蒜根际土壤的多酚氧化酶、过氧化氢酶、磷酸酶、脲酶以及蔗糖酶活性则随着连作年限的增加呈先升高后降低的趋势。

1.2.2 土壤微生物群落的变化与连作障碍土壤微生物是植物-土壤系统中重要的组成成分，同时也是土壤中进行物质循环的主要动力。

其群落的变化会引起土壤生态系统一系列过程的变化，如能量流通、养分循环、有机质转换等，从而影响植物地上部的生产力[10]。

土壤微生物的功能很多，不仅控制着土壤中重要营养元素及有机质的生物转化，还影响着土壤的理化性质，如土壤pH、EC 值和容重的变化，以及土壤中一些其他生物的活动。

土壤微生物主要由真菌、细菌和放线菌等组成，其中细菌数量居于最多，放线菌次之。

土壤微生物的组成、菌群数量以及分布不但受施肥种类、作物生育期以及外界环境等因素的影响，而且植物的根系分泌物也会对其产生影响。

而土壤微生物的多样性既表征了微生物菌群的稳定性，也反映出土壤的生态机制和胁迫对菌群产生的影响。

经常采用生化过程和土壤生物区系的变化间的相互联系来反映土壤中微生物的丰富度（数量）与均匀度（相对丰富程度）。