轮作对黄瓜生长及根际土壤微生态环境的影响研究进展

王 灿 曹绍玉 王艳芳 许俊强 张 牧 张应华⋆

（1云南农业大学，云南省滇台农业特色产业化工程研究中心，云南 昆明 650201；2石林彝族自治县经济作物站，云南 石林 652200）

设施蔬菜生产因其产量高，能适应不良气候等优点而得到广泛的应用与推广。但由于农民受到种植习惯影响，种植单一作物和追求高产而盲目超量使用化肥及农药，从而导致土壤生态环境恶化、蔬菜产量下降、蔬菜质量变劣等。目前，连作障碍现象不仅严重制约了蔬菜产业的可持续发展，同时也日益威胁着消费者的健康[1]。因此，创造一个有利于蔬菜生产的环境，提高蔬菜产量和质量已成为亟需解决的问题。

1 植物群体多样性与地下微生物关系

近年来，由于人们对自然生态系统地下部分的土壤生态过程和土壤生物多样性的认知不断加强，发现地下微生物群体在决定植物群体生产力、抗病虫害等中扮演着重要角色。在陆地生态系统中，植物是重要的组成部分，是主要的生产者，是生态系统中能量流动的中心和物质循环的载体。研究发现，当多种植物共同生长时，地上微生物量比栽培单一植物要多，同时，也改善了土壤活性及微生物群落结构。

2 黄瓜栽培模式研究进展

黄瓜是设施蔬菜生产中主要的栽培种类，连作障碍现象普遍存在，黄瓜连作后的根系分泌物会产生自毒作用，抑制黄瓜根系养分的吸收，并破坏土壤微生物群落结构，致使病菌群增加。为避免连作障碍的发生，通常采用轮作方式减轻土传病害，提高作物产量及质量。不同作物与黄瓜轮套作对于提高黄瓜产量及质量的相关研究较多。

在设施蔬菜中，不同作物与黄瓜轮套作对黄瓜产量、质量和根际土壤微生态环境的影响以及土壤微生物多样性的改变，对黄瓜栽培环境的影响研究还处于初级阶段。因此，为了验证连作及轮套作系统中土壤微生物群落对黄瓜生长的相互作用机理，进行了大量的不同作物与黄瓜轮套作的试验，研究连作与轮作根际土壤中微生物菌落对黄瓜的影响，为选用合理的栽培模式和创新提供理论基础和技术参考。

2.1 轮作对黄瓜质量及产量的影响

刘静[1]等在2006～2008年期间，研究了不同轮套作栽培方式对黄瓜产量及质量的影响。试验设计小麦、大豆、毛苕子、三叶草、苜蓿作为轮作物，毛葱和蒜作为套作作物。结果发现，小麦和大豆轮作处理的产量显著高于对照组，其它各处理高于对照组。小麦和大豆轮作处理的黄瓜中，维生素C和可溶性固形物含量极显著高于其它各处理，各处理均高于对照组。小麦轮作和大豆轮作处理的黄瓜硝酸盐含量显著低于其它处理，说明小麦轮作和大豆轮作均对黄瓜硝酸盐含量有明显的降低作用，可以提高黄瓜的口感和质量。

刘守伟[2]等在研究不同蔬菜轮作栽培模式对黄瓜生长不同时期生理特性及产量的影响中发现，黄瓜轮作栽培模式均显著提高了黄瓜的产量。其中，菜豆——芹菜——黄瓜轮作对根系活力、净光合速率、蒸腾速率和气孔导度有较好的促进作用，黄瓜产量显著高于其它处理。

2.2 轮作对黄瓜土壤微生物及性状的影响

轮作对土壤微生物群落有显着的影响，而土壤微生物在陆地生态系统、植物群落生长的运行中起着至关重要的作用。刘杰等进行了连作及轮作土壤微生物菌群落对黄瓜幼苗生长及根际土壤酶活性的影响试验，发现连作和轮作土壤微生物菌群，都对黄瓜幼苗生长、土壤酶活性产生正回馈作用，但轮作土壤处理的回馈作用大于连作土壤。

于高波[3]等通过分析土壤速效养分含量、土壤酶活性和微生物群落结构多样性以及黄瓜产量，探究小麦、毛苕子与黄瓜轮作对根际土壤微生态环境及产量的影响。试验结果表明：不同轮作处理均显著提高了黄瓜产量，有效改善了土壤微生态环境。轮作既有利于促进根际土壤细菌群落种类增加以及结瓜后期真菌种类的减少，又有利于缓解连作障碍，改善根际土壤微生态环境，提高黄瓜产量。

吴凤芝[4]等报导：在黄瓜与小麦和大豆轮作的方式中，黄瓜与小麦和大豆轮作显著提高了土壤微生物多样性指数、丰富度指数和均匀度指数。2种轮作土壤微生物群落DNA序列相似程度高达0.5678，而与对照土壤间的相似程度分别为0.3465和0.3124，说明轮作改善了土壤的微生态环境。轮作土壤的过氧化氢酶、脲酶和转化酶的活性显著高于连作土壤。随着连作年限的增加，过氧化氢酶、脲酶和转化酶的活性显着地降低。

连作土壤黄瓜产量随种年限的增加而降低，而对于轮作土壤，虽然种植年限较长，但产量却显着高于连作土壤。研究发现，连作可使土壤微生物总数减少，重茬年限越长，减少越明显，因此，为了减轻连作障碍发生，轮作是主要的有效途径之一。

3 展望

目前国内外研究表明，连作障碍的原因复杂。根际土壤生态系统失衡主要的原因可以归结为：土壤营养失衡、致病菌积累、根系分泌的自毒作用、微生物群和土壤酶活性，对作物造成产量下降、质量降低、生长受阻等。轮作对解决连作障碍有着积极作用，轮作不仅影响土壤微生物，使有益微生物增加，有害微生物减少，导致有寄主专化性的病原物得不到适宜生长和繁殖的寄主，从而减少病原物数量。同时，也能平衡土壤养分，减轻土壤养分积累，使土壤微生物和土壤酶活性增强。

未来，设施园艺在我国蔬菜发展中会更为迅速，栽培面积会更大。随之连作障碍问题也会更加突出，因此，发展和开发新的轮套作栽培显得尤为重要。轮作对黄瓜生长、土壤微生物群落和土壤特性的影响是一个相对有价值、有意义的研究方向。而土壤微生物在陆地生态系统的运行中扮演着重要角色，其催化着生物化学循环中一些不可或缺的转换过程。但是，在确定土壤微生物对植物生产力以及生态系统进程的研究中面临着巨大困难，主要是由于在不改变土壤其它因素或生命体的前提下，控制微生物的多样性及丰富度难度较大。因此，对于植物多样性与土壤微生物多样性的相关研究将会成为研究的热点。