閆偉明,程智慧,袁鵬麗,楊　珍,童　升,程　鎮(zhèn)

(西北農(nóng)林科技大學(xué) a 園藝學(xué)院，b 植物保護(hù)學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

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不同套蒜模式對(duì)大棚番茄土壤酶活性和速效養(yǎng)分的影響

閆偉明a,程智慧a,袁鵬麗a,楊珍a,童升a,程鎮(zhèn)b

(西北農(nóng)林科技大學(xué) a 園藝學(xué)院，b 植物保護(hù)學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

[摘要]【目的】 明確連續(xù)套作大蒜或青蒜對(duì)大棚番茄根系土壤酶活性和速效養(yǎng)分的影響?！痉椒ā?試驗(yàn)以‘迪芬尼’番茄和‘G064’大蒜為材料，共設(shè)單作番茄、套作大蒜、套作青蒜3個(gè)處理，在大棚番茄連續(xù)套蒜的第5年，分別于春茬番茄定植后的2012-03-20和秋茬番茄定植后的2012-08-26第1次采集土樣，以后每20 d取樣1次，春茬和秋茬各取樣5次，測(cè)定番茄根系土壤酶活性和速效養(yǎng)分含量，并分析了不同處理對(duì)土壤酶活性與速效養(yǎng)分含量間的相關(guān)性?！窘Y(jié)果】 與單作番茄相比，連續(xù)套作大蒜或青蒜均可提高大棚番茄土壤過(guò)氧化氫酶、蔗糖酶、脲酶和堿性磷酸酶的活性，同樣也提高了大棚番茄土壤堿解氮和速效磷的含量，總體表現(xiàn)為2種套蒜處理大于單作番茄處理，但土壤速效鉀含量總體表現(xiàn)為單作番茄和套作青蒜處理高于套作大蒜處理。不同處理對(duì)土壤酶活性與速效養(yǎng)分的相關(guān)性總體沒(méi)有影響?！窘Y(jié)論】 連續(xù)套作大蒜或青蒜可以改善大棚番茄土壤質(zhì)量，提高土壤肥力。

[關(guān)鍵詞]大棚番茄；套作；大蒜；土壤酶活性；速效養(yǎng)分

隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，大棚蔬菜種植面積不斷擴(kuò)大，但由于農(nóng)民種植習(xí)慣和片面追求經(jīng)濟(jì)效益等因素，導(dǎo)致大棚番茄土壤質(zhì)量退化、生產(chǎn)力下降、微生物群落結(jié)構(gòu)和營(yíng)養(yǎng)失衡，進(jìn)而影響番茄產(chǎn)量和品質(zhì)，成為限制大棚番茄生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的突出問(wèn)題[1]。設(shè)施蔬菜多年連作常常導(dǎo)致作物生長(zhǎng)受阻，產(chǎn)量和品質(zhì)下降[2-3]，其主要原因是由于土傳病蟲(chóng)害加重、土壤理化性狀惡化和植物的自毒作用等，而套作可以增加生物多樣性，減輕土傳病蟲(chóng)害的傳播，也可以提高土壤微生物的數(shù)量與多樣性[4]及土壤酶活性[5-6]。大蒜具有廣泛的抑菌防病作用，常用于間作和套作[7-9]，大蒜分泌物對(duì)黃瓜黑心病菌和番茄早疫病菌、葉霉病菌、灰霉病菌等均有抑制作用[10-12]。筆者所在課題組對(duì)大棚番茄不同套蒜模式的效應(yīng)進(jìn)行了系統(tǒng)研究，已報(bào)道了前3年的試驗(yàn)結(jié)果[13-14]，本研究報(bào)道了大棚番茄連續(xù)套作大蒜(青蒜)第5年的試驗(yàn)結(jié)果，以進(jìn)一步明確不同套蒜模式對(duì)大棚番茄根系土壤速效養(yǎng)分和酶活性的影響，為大棚番茄套作大蒜技術(shù)及其應(yīng)用提供理論和技術(shù)支撐。

1材料與方法

1.1材料

供試番茄品種為先正達(dá)種業(yè)公司(中國(guó))的‘迪芬尼’，購(gòu)于楊凌裕豐種業(yè)。該品種生長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)、產(chǎn)量高、抗病，在關(guān)中地區(qū)種植面積較大。

供試大蒜品種為西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院大蒜種質(zhì)資源圃保存繁殖的‘G064’。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2012年3-11月在西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝試驗(yàn)站(34°17′N，108°4′E)塑料大棚內(nèi)進(jìn)行，每年種植春、秋兩茬番茄。供試土壤為肥力中等的壤質(zhì)土，已完成了連續(xù)4年番茄/大蒜定位套種。試驗(yàn)設(shè)3個(gè)處理，以番茄單作為對(duì)照，分別為番茄單作(M)、套作大蒜(IB：種植蒜瓣，收獲蒜薹和蒜頭)及套作青蒜(IG：種植蒜頭，收割青蒜)，土壤pH分別為7.47，7.49，7.56。每處理2畦，重復(fù)3次，畦長(zhǎng)3.2 m，畦寬1.2 m，處理間垂直深埋塑料薄膜50 cm進(jìn)行土壤隔離。

2011-08-30套種大蒜和青蒜，大蒜每畦3行，株行距為8 cm×20 cm，青蒜每畦4行，每行70頭蒜。2011年秋茬番茄拉秧后，大蒜和青蒜繼續(xù)生長(zhǎng)越冬。2012年3月上旬定植春茬番茄，05-03收獲蒜頭并拔除青蒜植株，07-02春茬番茄拉秧。7月下旬定植秋茬番茄，方式與春茬相同。番茄與大蒜共生期肥水按照番茄需求供給，大蒜單生期只灌水，不追肥。

1.3測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1土樣采集春茬番茄生長(zhǎng)期間于2012-03-20第1次采集土樣，秋茬番茄生長(zhǎng)期間于2012-08-26第1次采集土樣，以后每20 d取樣1次。取樣時(shí)小區(qū)內(nèi)采用“S”形多點(diǎn)取樣，對(duì)于套作的番茄，取樣點(diǎn)位于兩作物之間；對(duì)于單作番茄，取距番茄根系10 cm處的土樣，取樣時(shí)去除表土層的枯枝落葉層，用土鉆采集深度0.5～10 cm的土壤，分別混勻，自然風(fēng)干磨細(xì)并過(guò)孔徑1 mm篩，用于測(cè)定土壤酶活性及養(yǎng)分含量。

1.3.2土壤酶活性和養(yǎng)分含量的測(cè)定土壤酶活性測(cè)定參考關(guān)松蔭[15]的方法，其中過(guò)氧化氫酶活性用高錳酸鉀滴定法測(cè)定，活性單位以1 g土樣反應(yīng)0.5 h消耗0.1 mol/L KMnO4溶液的體積(mL)表示；蔗糖酶活性用二硝基水楊酸比色法測(cè)定，活性單位以1 g土樣在37 ℃條件下反應(yīng)24 h水解產(chǎn)生的葡萄糖質(zhì)量(mg)表示；脲酶活性用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法測(cè)定，活性單位以1 g土樣在37 ℃條件下反應(yīng)24 h水解產(chǎn)生氨基氮的質(zhì)量(mg)表示；堿性磷酸酶活性用磷酸苯二鈉比色法測(cè)定，活性單位以1 g土樣在37 ℃條件下反應(yīng)24 h消耗苯酚的質(zhì)量(mg)表示，以上測(cè)定均重復(fù)3次。

土壤養(yǎng)分測(cè)定參考鮑士旦[16]的方法，堿解氮采用堿解擴(kuò)散法，含量以1 kg土壤含有的堿解氮(mg)表示；速效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提，鉬銻抗比色法測(cè)定，含量以1 kg土壤含有的速效磷(mg)表示；速效鉀采用1 mol/L NH4OAc浸提，原子光度計(jì)法測(cè)定，含量以1 kg土壤含有的速效鉀(mg)表示，以上測(cè)定均重復(fù)3次。

1.4數(shù)據(jù)分析與處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Microsoft Excel 2003整理，用SPSS 19.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和相關(guān)性分析，Duncan’s法進(jìn)行多重比較(P=0.05)，用Excel 2003軟件制圖。

2結(jié)果與分析

2.1套作大蒜(青蒜)對(duì)土壤酶活性的影響

2.1.1過(guò)氧化氫酶由圖1可以看出，春茬番茄根系土壤過(guò)氧化氫酶活性高于秋茬番茄。隨著春茬番茄的生長(zhǎng)，IB和IG處理的土壤過(guò)氧化氫酶活性后期高于前期，04-09表現(xiàn)為IB>IG>M，且差異顯著； M處理表現(xiàn)為先下降后上升的趨勢(shì)；過(guò)氧化氫酶活性總體表現(xiàn)為IB>IG>M。秋茬番茄3個(gè)處理之間過(guò)氧化氫酶活性變化趨勢(shì)一致，且差異不顯著。

2.1.2蔗糖酶套作大蒜(青蒜)體系中春茬和秋茬番茄生長(zhǎng)期間土壤蔗糖酶活性的動(dòng)態(tài)變化見(jiàn)圖2。

圖 1套作大蒜(青蒜)體系中春茬和秋茬番茄生長(zhǎng)期間土壤過(guò)氧化氫酶活性的動(dòng)態(tài)變化

圖柱上標(biāo)不同小寫(xiě)字母代表差異顯著(P=0.05)。下圖同

Fig.1Dynamic changes of soil catalase activity in spring and autumn under the intercropping system

Lower case letters mean significant difference (P=0.05).The same below

圖 2　套作大蒜(青蒜)體系中春茬和秋茬番茄生長(zhǎng)期間土壤蔗糖酶活性的動(dòng)態(tài)變化

由圖2可以看出，春茬番茄前期土壤蔗糖酶活性高于后期及秋茬番茄。春茬番茄前期土壤蔗糖酶活性表現(xiàn)為IG高于IB和M，且04-09和04-29差異顯著；而05-21和06-12，IB處理土壤蔗糖酶活性顯著高于M和IG處理；總體上M和IG處理土壤蔗糖酶活性呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，且IG處理高于M處理，而IB處理土壤蔗糖酶活性表現(xiàn)為上升的趨勢(shì)。秋茬番茄前期土壤蔗糖酶活性同樣表現(xiàn)為IG高于IB和M，且差異顯著；10-07表現(xiàn)為M>IB>IG，且差異顯著；10-28時(shí)M、IB和IG 3個(gè)處理無(wú)顯著差異，11-20 IG和IB處理土壤蔗糖酶活性顯著大于M處理。

2.1.3脲酶由圖3可以看出，春茬番茄土壤脲酶活性高于秋茬番茄?？傮w上IB和IG處理土壤脲酶活性高于M處理，隨著番茄的生長(zhǎng)發(fā)育，3個(gè)處理間土壤脲酶活性變化趨勢(shì)一致，春茬番茄土壤脲酶活性表現(xiàn)為降-升-降的趨勢(shì)，秋茬番茄則表現(xiàn)為上升的趨勢(shì)。

2.1.4堿性磷酸酶由圖4可以看出，春茬番茄和秋茬番茄土壤堿性磷酸酶活性變化較小。春茬番茄土壤堿性磷酸酶活性在03-20最低，隨后上升且變化較小，3個(gè)處理間堿性磷酸酶活性變化趨勢(shì)一致；除03-20外，IB處理土壤堿性磷酸酶活性均高于M處理。秋茬番茄土壤堿性磷酸酶活性在生長(zhǎng)期內(nèi)表現(xiàn)較為穩(wěn)定，IB處理土壤堿性磷酸酶活性均高于IG和M處理。

圖 3　套作大蒜(青蒜)體系中春茬和秋茬番茄生長(zhǎng)期間土壤脲酶活性的動(dòng)態(tài)變化

圖 4套作大蒜(青蒜)體系中春茬和秋茬番茄生長(zhǎng)期間土壤堿性磷酸酶活性的動(dòng)態(tài)變化

Fig.4Dynamic changes of alkaline phosphatase activity in spring and autumn under the intercropping system

2.2套作大蒜(青蒜)對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響

2.2.1堿解氮由圖5可以看出， IB處理土壤堿解氮含量整體上高于M和IG處理，春茬和秋茬番茄土壤堿解氮含量差異不大。春茬番茄前期土壤堿解氮含量變化較為穩(wěn)定，06-12顯著增加，M、IB和 IG處理分別較03-20時(shí)增加了29.52%，31.50%，14.00%，且IB處理顯著高于IG和M處理。秋茬番茄土壤堿解氮含量表現(xiàn)為先降低后升高的趨勢(shì)，且3個(gè)處理變化一致，IB處理土壤堿解氮含量總體上顯著高于IG和M處理。

圖 5　套作大蒜(青蒜)體系中春茬和秋茬番茄生長(zhǎng)期間土壤堿解氮含量的動(dòng)態(tài)變化

2.2.2速效磷由圖6可以看出，秋茬番茄土壤速效磷含量高于春茬番茄。春茬番茄IB處理除05-21外，其余時(shí)期土壤速效磷含量要略高于IG和M處理。秋茬番茄生育期內(nèi)土壤速效磷含量表現(xiàn)為IB處理高于M處理，且差異顯著，生長(zhǎng)后期土壤速效磷含量高于前期。

圖 6套作大蒜(青蒜)體系中春茬和秋茬番茄生長(zhǎng)期間土壤速效磷含量的動(dòng)態(tài)變化

Fig.6Dynamic changes of soil available phosphorus in spring and autumn under the intercropping system

2.2.3速效鉀由圖7可以看出，春茬番茄土壤速效鉀含量高于秋茬番茄。春茬番茄IG和M處理土壤速效鉀含量高于IB處理，3個(gè)處理速效鉀含量整體表現(xiàn)為先升高后下降的趨勢(shì)。秋茬番茄生長(zhǎng)后期3個(gè)處理間土壤速效鉀含量差異顯著，總體上表現(xiàn)為IG和M處理高于IB處理，且生長(zhǎng)期前后土壤速效鉀含量相對(duì)穩(wěn)定。

2.3土壤酶活性與土壤養(yǎng)分含量間的相關(guān)性

表1結(jié)果表明，不同套蒜模式下大棚番茄土壤酶活性與速效養(yǎng)分的相關(guān)性不同。不同處理對(duì)土壤酶活性與速效養(yǎng)分的相關(guān)性總體沒(méi)有影響。過(guò)氧化氫酶和堿性磷酸酶活性與速效磷顯著或極顯著相關(guān)，脲酶與堿解氮顯著相關(guān)，速效鉀與蔗糖酶、脲酶、堿性磷酸酶活性均顯著相關(guān)。

圖 7　套作大蒜(青蒜)體系中春茬和秋茬番茄生長(zhǎng)期間土壤速效鉀含量的動(dòng)態(tài)變化

注:*和**分別表示在P=5%和1%顯著相關(guān)。

Note:* and ** mean significant correlation atP=5% and 1%,respectively.

3討論

土壤酶來(lái)源于土壤中動(dòng)物、植物和微生物細(xì)胞的分泌物及其殘?bào)w的分解物，其中微生物是主要來(lái)源。土壤酶活性不僅與微生物數(shù)量有關(guān)，也與微生物群落結(jié)構(gòu)有關(guān)。土壤酶參與有機(jī)質(zhì)的分解和腐殖質(zhì)的形成，是土壤生物活性的綜合表現(xiàn)，可以作為衡量土壤生物學(xué)活性和土壤生產(chǎn)力的一個(gè)指標(biāo)[17-19]。不同的套蒜模式對(duì)番茄根系土壤酶活性的影響不同。徐強(qiáng)等[5-6]對(duì)玉米-線辣椒和玉米-蒜苗套作系統(tǒng)的研究發(fā)現(xiàn)，套作可以提高土壤酶活性；張潔瑩等[20]在套作糯玉米對(duì)連作菜田的土壤特性研究中發(fā)現(xiàn)，套作可以提高土壤脲酶活性；李威等[21]對(duì)大棚番茄連作基質(zhì)中酶活性的研究發(fā)現(xiàn)，冬閑季節(jié)輪作蒜苗可以顯著提高基質(zhì)中的酶活性。本研究發(fā)現(xiàn)，單作經(jīng)過(guò)休閑后土壤過(guò)氧化氫酶、蔗糖酶和脲酶活性有所提高，而套作大蒜(青蒜)的處理同樣可以提高這些土壤酶的活性，且效果優(yōu)于單作處理。其主要原因可能是套作增加了土壤中的根系分泌物，提高了土壤中微生物的活性和根系分泌的胞外酶，從而提高了土壤酶活性[14]。

雖然土壤養(yǎng)分與土壤酶活性之間存在非常密切的關(guān)系[18,22]，但是不同的種植方式對(duì)土壤養(yǎng)分也存在一定的影響。孟亞利等[23]研究認(rèn)為，麥-棉套作土壤氮、速效磷和速效鉀含量均高于單作；王樹(shù)起等[24]研究指出，與裸地相比，種植苜蓿和土地休閑均能顯著增加土壤氮磷鉀含量；此外，植物根系分泌物也可以直接或間接影響土壤養(yǎng)分的有效性[25-26]。本研究發(fā)現(xiàn)，套作大蒜的番茄土壤中堿解氮和速效磷含量高于單作番茄，主要原因可能是套作提高了土壤酶活性，從而提高了土壤中養(yǎng)分的礦化，導(dǎo)致土壤中堿解氮和速效磷含量升高；但是套作大蒜的春茬番茄土壤速效鉀含量低于單作和套作青蒜處理，這可能是由于大蒜鱗莖膨大需要大量的鉀肥，從而導(dǎo)致土壤中速效鉀含量的降低，所以應(yīng)在大蒜鱗莖膨大期增加鉀肥的施用。

綜上所述，對(duì)不同模式下大棚番茄連續(xù)套蒜第5年的土壤酶活性和速效養(yǎng)分分析發(fā)現(xiàn)，套作大蒜和青蒜均可以提高土壤酶活性和速效養(yǎng)分，且休閑期套作還可以提高單位土地面積的經(jīng)濟(jì)效益，這些結(jié)果為大棚番茄套作大蒜技術(shù)的應(yīng)用提供了依據(jù)。

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Effects of different garlic intercropping patterns on enzyme activities and available nutrients of tomato field under plastic tunnel

YAN Wei-minga,CHENG Zhi-huia,YUAN Peng-lia,YANG Zhena,TONG Shenga,CHENG Zhenb

(aCollegeofHorticulture,bCollegeofPlantProtection,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China)

Abstract：【Objective】 The experiment was conducted to study the effects of different garlic intercropping patterns on activities of soil enzymes and contents of soil available nutrients in tomato field under plastic tunnel.【Method】 ‘Difenni’ tomato and ‘G064’ garlic were planted with three patterns of monoculture tomato,tomato intercropped with normal garlic,and tomato intercropped with garlic green.In the fifth year,the soil samples were collected every 20 d for 10 times with the first collection in March 20,2012 (spring tomato) and August 26,2012 (autumn tomato),respectively.Soil enzymes activities and contents of soil alkali-hydrolyzable nitrogen,available potassium and available phosphorus were measured and the correlations between activities of soil enzymes and contents of available nutrients of different treatments were analyzed.【Result】 As compared to the control,intercropping with garlic and garlic sprouts increased activities of soil enzymes (catalase,sucrase,urease and alkaline phosphatase activity).Intercropping with garlic and garlic sprouts also increased the contents of soil alkali-hydrolyzable nitrogen and available phosphorus.However,monoculture tomato and intercropping with garlic sprouts had higher available potassium contents than intercropping with normal garlic.Besides,correlation between soil enzymes and available nutrients was not influenced by different treatments.【Conclusion】 Intercropping with garlic and garlic sprouts could improve soil quality and soil available nutrients.

Key words:greenhouse tomato;intercropping;garlic;soil enzyme activity;available nutrients

[文章編號(hào)]1671-9387(2016)01-0125-08

[中圖分類號(hào)]S641.206+.1

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

[通信作者]程智慧 (1958-)，男，陜西興平人，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事蔬菜栽培生理生態(tài)研究。

[作者簡(jiǎn)介]閆偉明 (1989-)，男，河南商丘人，在讀碩士，主要從事蔬菜育種與生物技術(shù)研究。

[基金項(xiàng)目]國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31171949)；國(guó)家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(200903018-7)；西北農(nóng)林科技大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目(1201210712021)

[收稿日期]2014-05-21

DOI：網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間:2015-12-0214:2510.13207/j.cnki.jnwafu.2016.01.019

網(wǎng)絡(luò)出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20151202.1425.038.html

E-mail:chengzh2004@163.com