石國華，梁銀麗，，要曉瑋，曾 睿，穆 蘭

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 林學(xué)院，陜西 楊凌712100；2.中國科學(xué)院 水利部 水土保持研究所，陜西 楊凌712100）

隨著蔬菜生產(chǎn)專業(yè)化和生產(chǎn)成本的提高，蔬菜地合理輪作是提高菜地利用率的重要措施，然而不合理的輪作往往會導(dǎo)致土壤中某一營養(yǎng)元素嚴(yán)重虧缺。為解決這一問題，實際應(yīng)用中把每種作物放在合適的位置上，并考慮前茬對后茬的影響，用地與養(yǎng)地相結(jié)合，多種作物合理搭配。輪作在一定程度上可以減輕病害［1－2］，對解決連作障礙問題有著積極的作用［3］，這在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上早已被認(rèn)識。輪作可以提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，增加土壤微生物及土壤酶活性［4］。輪作對作物的影響也一直受到國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注，并已取得顯著的研究進(jìn)展［5］，但是哪種輪作體系更有利提高作物產(chǎn)量及品質(zhì)，卻少見報道。

土壤微生物是衡量土壤肥力的一個重要指標(biāo)，也是土壤物理化學(xué)特性的綜合反映。土壤中有大量的微生物在活動，特別是在植物根際，通過其中所含微生物的生命活動，增加植物養(yǎng)分的供應(yīng)量或促進(jìn)植物生長，改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)及農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境［6－7］。研究表明，施放線菌制劑對番茄有促生作用，使番茄根系PPO活性升高，增強(qiáng)番茄根系的免疫力［8］。此外，施放線菌對辣椒根系生長有明顯促進(jìn)作用，可增加辣椒根內(nèi)細(xì)菌和放線菌的數(shù)量，提高辣椒產(chǎn)量［9］。然而在不同前茬下施放線菌制劑對提高這2種蔬菜品質(zhì)和產(chǎn)量方面，缺乏系統(tǒng)的研究。本試驗以辣椒和番茄為對象，研究在青筍茬、大蒜茬和小麥茬3個不同前茬下，施放線菌制劑對其產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，為辣椒和番茄選擇合理的前茬和放線菌處理組合，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)蔬菜提供基礎(chǔ)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2010年10月—2011年10月在西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持研究所試驗場進(jìn)行，試驗地土壤為土。小區(qū)長6m，寬2.4m，面積14.4m2。相鄰小區(qū)用埋深60cm的隔水墻隔開，防止水分養(yǎng)分側(cè)滲。2010年10月試驗前0—20cm土層性狀為：有機(jī)質(zhì) 15.14g／kg，堿解氮 62.28mg／kg，速效磷26.31mg／kg，速效鉀70.20mg／kg，pH 值8.2。

1.2 試驗設(shè)計

試驗采用裂區(qū)設(shè)計。設(shè)青筍（Lactuca sativa L.，簡稱A）、大蒜（Allium sativumL.，簡稱G）和小麥（Triticum aestivumL.，簡稱 W）3個前茬，重復(fù)3次，均于2010年10月中旬種植，水肥處理相同，土壤均勻一致。在下茬辣椒和番茄試驗進(jìn)行時，每個前茬下設(shè)2個處理：不施放線菌制劑（actinobacteria，簡稱NA）、施放線菌（簡稱A）。辣椒和番茄各有6個處理。

供試?yán)苯菲贩N為“綠豐椒王”，辣椒苗高20cm左右時移栽，每小區(qū)定植4行，株距0.4m，行距0.6m，每穴2株。供試番茄品種為“玫瑰黑櫻桃”，番茄苗6葉期移栽，每小區(qū)定植4行，株距0.5m，行距0.6m，每穴1株。青筍茬和大蒜茬均于2011年5月10日定植番茄和辣椒；小麥茬于2011年5月30日定植番茄和辣椒。6月中旬在每茬NA區(qū)、A區(qū)分別施入有機(jī)肥700kg／hm2，化肥80kg／hm2?；蕿槟蛩?，磷酸二銨，氧化鉀3種等量混合，將固態(tài)化肥溶于水后，均勻澆入定植溝內(nèi)；每茬A區(qū)施放線菌制劑40g與有機(jī)肥混合均勻撒入定植溝內(nèi)，通過鋤地使其與土壤充分接觸。在8月22日施化肥80kg／hm2，按肥水1∶100比例追施1次化肥。栽培管理與大田相同，土層60cm內(nèi)灌水量控制在田間最大持水量的70%～85%。

1.3 測試指標(biāo)與方法

1.3.1 品質(zhì)測定 辣椒、番茄果實各項營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)均在盛果期測定2次（辣椒在8月16日，9月11日；番茄在8月23日，9月22日），每次測定重復(fù)3次。每茬NA區(qū)、A區(qū)分別選取長勢均勻、生理成熟度一致的20個成熟辣椒、番茄果實，用榨汁機(jī)榨成勻漿，用鉬藍(lán)比色法［10］測定維生素C（Vc）含量，用蒽銅比色法［10］測定可溶性糖含量，用紫外分光光度法［10］測定可溶性蛋白質(zhì)含量及硝酸鹽含量，采用香蘭素—亞硝酸鈉比色法［10］測定辣椒的辣椒素含量，用NaOH滴定法［10］測定番茄有機(jī)酸含量。

1.3.2 產(chǎn)量測定 從2011年7月20日到2011年9月30日每隔約13d對生理成熟辣椒果實采摘，做動態(tài)記錄，最后求出總產(chǎn)量。番茄果實從2011年8月3日到2011年10月2日每隔10d對生理成熟果實采摘，做動態(tài)記錄，最后求出番茄總產(chǎn)量。

1.3.3 土壤養(yǎng)分測定 在植株生長盛期測定2次，每小區(qū)隨機(jī)選取3個樣點，采集3份0—20cm土層的土樣，風(fēng)干后進(jìn)行室內(nèi)分析。用稀釋法測定有機(jī)質(zhì)［11］，用0.5mol／L NaHCO3法測定速效磷［11］，用NH4OAc浸提法，火焰光度法測定速效鉀［11］，用堿解氮擴(kuò)散法測定堿解氮［11］。

1.3.4 土壤酶測定 取混合新鮮樣進(jìn)行室內(nèi)分析。用苯酚—次氯酸法測定測定土壤脲酶［11］，用kMnO4滴定法測定土壤過氧化氫酶［11］。

數(shù)據(jù)采用SAS 8.0進(jìn)行分析，LSD法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同前茬下放線菌制劑對辣椒品質(zhì)的影響

小麥茬的辣椒施放線菌制劑使各營養(yǎng)指標(biāo)含量均顯著提高，尤其是Vc含量較萵筍茬、大蒜茬分別提高了39.4%，45.3%。表1反映了前茬與放線菌制劑對辣椒果實品質(zhì)的影響。

小麥茬的辣椒施放線菌制劑使可溶性糖、辣椒素含量較不施提高9.4%，33.3%，而青筍茬、大蒜茬施用放線菌制劑與不施無顯著差異；青筍茬的辣椒素含量施放線菌制劑較不施有所提高，而Vc、蛋白質(zhì)和硝酸鹽含量降低；大蒜茬Vc、蛋白質(zhì)、可溶性糖含量施放線菌制劑較不施降低，而辣椒素、硝酸鹽含量升高?？傊?，小麥茬施放線菌制劑有利于辣椒品質(zhì)的改善。

表1 前茬與放線菌制劑對辣椒果實品質(zhì)的影響

2.2 不同前茬下施放線菌制劑對番茄品質(zhì)的影響

小麥茬施放線菌制劑使番茄果實Vc、蛋白質(zhì)、可溶性糖、有機(jī)酸含量分別顯著提高12.1%，14%，9.5%，39.8%（表2）。大蒜茬施放線菌制劑對番茄果實品質(zhì)無顯著影響。青筍茬施放線菌制劑與不施對番茄果實Vc、可溶性糖含量無顯著差異，而蛋白質(zhì)、有機(jī)酸含量在施放線菌制劑后顯著降低。說明小麥茬施放線菌制劑利于改善番茄果實品質(zhì)。

表2 前茬與放線菌制劑對番茄果實品質(zhì)的影響

2.3 不同前茬下施放線菌制劑對辣椒和番茄產(chǎn)量的影響

大蒜茬施放線菌制劑較不施使番茄和辣椒的產(chǎn)量提高了13.7%，9.4%（圖1）。青筍茬施放線菌制劑使辣椒產(chǎn)量提高19.9%，對番茄產(chǎn)量無顯著影響。小麥茬施放線菌制劑對辣椒產(chǎn)量無顯著影響，對番茄產(chǎn)量有所降低。這可能是由于小麥根系分布較深，生長期可吸收利用較多深層的養(yǎng)分，而不利于番茄和辣椒產(chǎn)量的提高。

圖1 不同前茬下放線菌制劑對辣椒和番茄產(chǎn)量的影響

2

.4 不同前茬和放線菌制劑對土壤生物化學(xué)性質(zhì)的影響

不同前茬下施放線菌制劑對土壤生物化學(xué)指標(biāo)呈現(xiàn)顯著差異（表3）。大蒜茬較青筍茬和小麥茬施放線菌制劑使土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、尿酶和土壤過氧化氫酶含量顯著提高，這與大蒜茬施放線菌制劑顯著提高辣椒產(chǎn)量密切相關(guān)。大蒜茬施放線菌制劑較不施使堿解氮、速效磷、速效鉀及土壤過氧化氫酶含量顯著提高54.7%，95.6%，14.7%及9.5%，尿酶和有機(jī)質(zhì)含量無顯著性差異。

2.5 前茬和放線菌制劑對番茄和辣椒品質(zhì)及產(chǎn)量效應(yīng)的差異性

不同作物對土壤效應(yīng)不同，對后茬作物影響也不同。研究表明，在青筍、大蒜和小麥3個前茬處理下，辣椒果實中可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)和干物質(zhì)含量均以小麥茬最高［12］。前茬為番茄的黃瓜可溶性糖含量較高［13］。本研究中不同前茬下施放線菌制劑使辣椒果實Vc含量均具顯著差異，其中以小麥茬最高；小麥茬番茄施放線菌制劑使品質(zhì)指標(biāo)均有顯著改善，而大蒜茬和青筍茬整體差異不顯著。

表3 不同前茬與放線菌制劑對土壤生物化學(xué)性質(zhì)的影響

在不同前茬下施放線菌制劑與不施對番茄和辣椒產(chǎn)量影響有明顯差異。在不同前茬土壤上種植同一作物后，獲得的根系分泌物種類與性質(zhì)不同［14］，對下茬作物生長發(fā)育及產(chǎn)量影響不同。大蒜茬和萵筍茬能夠提高線辣椒果實產(chǎn)量［15］。苗床拌土接種生防菌可顯著改變辣椒根域微生物組成和數(shù)量，具有明顯的促生、增產(chǎn)作用［16］。

本研究中大蒜茬施放線菌制劑使番茄和辣椒產(chǎn)量均顯著提高，一方面可能由于大蒜茬的根系較淺，養(yǎng)分利用在土壤淺層，番茄根系深可較多地利用下層土壤養(yǎng)分，促進(jìn)植株生長達(dá)到高產(chǎn)，另一方面可能由于大蒜根系分泌的大蒜素抑制了某些病原的產(chǎn)生。

3 討論

選擇合適的前茬對后茬作物的品質(zhì)將會有一定促進(jìn)作用。小麥茬比甜菜茬更能提高春大麥籽粒中的粗蛋白質(zhì)含量［17］。大豆—小麥輪作提高了小麥籽粒蛋白質(zhì)含量［18］。研究表明，微生物肥料能促進(jìn)黃瓜的生長發(fā)育，顯著提高黃瓜可溶性糖和Vc含量，改善產(chǎn)品口味，且能顯著降低硝酸鹽含量［19］。本研究中，小麥茬施放線菌制劑較不施使番茄和辣椒品質(zhì)顯著提高，說明小麥茬施放線菌制劑有利于番茄和辣椒品質(zhì)的改善。

不同前茬下施放線菌制劑較不施對番茄和辣椒產(chǎn)量影響亦不同。大蒜殘茬中含有大量的有機(jī)成分，進(jìn)入土壤后在微生物的作用下被植物吸收利用，而且大蒜中含有大量的抑菌成分［20］，抑制土壤中的病原菌，利于植株的生長。

本研究中，大蒜茬施放線菌制劑使番茄和辣椒產(chǎn)量均顯著提高。小麥茬施放線菌制劑的辣椒產(chǎn)量無顯著影響，而使番茄產(chǎn)量降低。研究表明，施放線菌制劑對茄子的根系和總生物量的增幅很大，但對應(yīng)產(chǎn)量提高幅度較?。?1］。可能是由于小麥茬施放線菌制劑增大了辣椒根系的生物量及總生物量，使之產(chǎn)量無顯著增加。

前茬對后茬作物的影響主要是通過前茬根系分泌物對土壤微生物種類與性質(zhì)、土壤養(yǎng)分狀況的改變而實現(xiàn)的。不同作物根系分泌物不同，對后茬作物的影響也不同。蔬菜與玉米輪作可大幅度降低土壤電導(dǎo)率和硝態(tài)氮含量［22］。

本研究中小麥茬施放線菌制劑使番茄產(chǎn)量降低，可能由于小麥?zhǔn)巧罡底魑铮L期可吸收利用較多深層養(yǎng)分，從而大大降低深層養(yǎng)分含量，導(dǎo)致小麥茬番茄產(chǎn)量降低。也可能是小麥茬較青筍茬和大蒜茬收獲期較晚所致，青筍茬和大蒜茬均于5月初定植番茄和辣椒，而小麥茬于5月底定植番茄和辣椒。輪作有利于提高土壤轉(zhuǎn)化酶、過氧化氫酶、脲酶和多酚氧化酶活性［23］。土壤過氧化氫酶活性提高，氧化作用增強(qiáng)，促進(jìn)了過氧化氫分解，減輕了對植物根系的毒害作用［24］，有利于作物生長發(fā)育。而且，土壤酶對因環(huán)境或管理因素引起的變化較敏感，具有時效性，土壤酶活性的高低可以反映土壤養(yǎng)分（尤其是N，P）轉(zhuǎn)化的強(qiáng)弱。

本研究中大蒜茬施放線菌制劑使番茄和辣椒產(chǎn)量顯著提高，而且有機(jī)質(zhì)、破解氮、尿酶及過氧化氫酶含量顯著提高。所以，施放線菌制劑對大蒜茬土壤養(yǎng)分含量的顯著提高為實現(xiàn)大蒜茬番茄和辣椒的高產(chǎn)奠定了良好基礎(chǔ)。關(guān)于施放線菌制劑對土壤中微生物菌落的變化機(jī)理有待進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

施放線菌制劑對番茄和辣椒的品質(zhì)及產(chǎn)量影響各具差異。小麥茬施放線菌制劑有利于辣椒品質(zhì)改善，使可溶性糖和辣椒素含量提高，尤其Vc含量提高。小麥茬施放線菌制劑使番茄的蛋白質(zhì)、可溶性糖和有機(jī)酸含量提高；大蒜茬施放線菌制劑使番茄和辣椒產(chǎn)量均顯著提高。因此，小麥茬施放線菌制劑使番茄和辣椒品質(zhì)顯著改善，大蒜茬施放線菌制劑顯著提高番茄和辣椒產(chǎn)量。

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