不同套蒜模式对大棚番茄土壤酶活性和速效养分的影响

闫伟明,程智慧,袁鹏丽,杨　珍,童　升,程　镇

(西北农林科技大学 a 园艺学院，b 植物保护学院，陕西 杨凌 712100)



不同套蒜模式对大棚番茄土壤酶活性和速效养分的影响

闫伟明a,程智慧a,袁鹏丽a,杨珍a,童升a,程镇b

(西北农林科技大学 a 园艺学院，b 植物保护学院，陕西 杨凌 712100)

[摘要]【目的】 明确连续套作大蒜或青蒜对大棚番茄根系土壤酶活性和速效养分的影响。【方法】 试验以‘迪芬尼’番茄和‘G064’大蒜为材料，共设单作番茄、套作大蒜、套作青蒜3个处理，在大棚番茄连续套蒜的第5年，分别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次采集土样，以后每20 d取样1次，春茬和秋茬各取样5次，测定番茄根系土壤酶活性和速效养分含量，并分析了不同处理对土壤酶活性与速效养分含量间的相关性。【结果】 与单作番茄相比，连续套作大蒜或青蒜均可提高大棚番茄土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶的活性，同样也提高了大棚番茄土壤碱解氮和速效磷的含量，总体表现为2种套蒜处理大于单作番茄处理，但土壤速效钾含量总体表现为单作番茄和套作青蒜处理高于套作大蒜处理。不同处理对土壤酶活性与速效养分的相关性总体没有影响。【结论】 连续套作大蒜或青蒜可以改善大棚番茄土壤质量，提高土壤肥力。

[关键词]大棚番茄；套作；大蒜；土壤酶活性；速效养分

随着我国农业产业结构的调整，大棚蔬菜种植面积不断扩大，但由于农民种植习惯和片面追求经济效益等因素，导致大棚番茄土壤质量退化、生产力下降、微生物群落结构和营养失衡，进而影响番茄产量和品质，成为限制大棚番茄生产可持续发展的突出问题[1]。设施蔬菜多年连作常常导致作物生长受阻，产量和品质下降[2-3]，其主要原因是由于土传病虫害加重、土壤理化性状恶化和植物的自毒作用等，而套作可以增加生物多样性，减轻土传病虫害的传播，也可以提高土壤微生物的数量与多样性[4]及土壤酶活性[5-6]。大蒜具有广泛的抑菌防病作用，常用于间作和套作[7-9]，大蒜分泌物对黄瓜黑心病菌和番茄早疫病菌、叶霉病菌、灰霉病菌等均有抑制作用[10-12]。笔者所在课题组对大棚番茄不同套蒜模式的效应进行了系统研究，已报道了前3年的试验结果[13-14]，本研究报道了大棚番茄连续套作大蒜(青蒜)第5年的试验结果，以进一步明确不同套蒜模式对大棚番茄根系土壤速效养分和酶活性的影响，为大棚番茄套作大蒜技术及其应用提供理论和技术支撑。

1材料与方法

1.1材料

供试番茄品种为先正达种业公司(中国)的‘迪芬尼’，购于杨凌裕丰种业。该品种生长势强、产量高、抗病，在关中地区种植面积较大。

供试大蒜品种为西北农林科技大学园艺学院大蒜种质资源圃保存繁殖的‘G064’。

1.2试验设计

试验于2012年3-11月在西北农林科技大学园艺试验站(34°17′N，108°4′E)塑料大棚内进行，每年种植春、秋两茬番茄。供试土壤为肥力中等的壤质土，已完成了连续4年番茄/大蒜定位套种。试验设3个处理，以番茄单作为对照，分别为番茄单作(M)、套作大蒜(IB：种植蒜瓣，收获蒜薹和蒜头)及套作青蒜(IG：种植蒜头，收割青蒜)，土壤pH分别为7.47，7.49，7.56。每处理2畦，重复3次，畦长3.2 m，畦宽1.2 m，处理间垂直深埋塑料薄膜50 cm进行土壤隔离。

2011-08-30套种大蒜和青蒜，大蒜每畦3行，株行距为8 cm×20 cm，青蒜每畦4行，每行70头蒜。2011年秋茬番茄拉秧后，大蒜和青蒜继续生长越冬。2012年3月上旬定植春茬番茄，05-03收获蒜头并拔除青蒜植株，07-02春茬番茄拉秧。7月下旬定植秋茬番茄，方式与春茬相同。番茄与大蒜共生期肥水按照番茄需求供给，大蒜单生期只灌水，不追肥。

1.3测定项目与方法

1.3.1土样采集春茬番茄生长期间于2012-03-20第1次采集土样，秋茬番茄生长期间于2012-08-26第1次采集土样，以后每20 d取样1次。取样时小区内采用“S”形多点取样，对于套作的番茄，取样点位于两作物之间；对于单作番茄，取距番茄根系10 cm处的土样，取样时去除表土层的枯枝落叶层，用土钻采集深度0.5～10 cm的土壤，分别混匀，自然风干磨细并过孔径1 mm筛，用于测定土壤酶活性及养分含量。

1.3.2土壤酶活性和养分含量的测定土壤酶活性测定参考关松荫[15]的方法，其中过氧化氢酶活性用高锰酸钾滴定法测定，活性单位以1 g土样反应0.5 h消耗0.1 mol/L KMnO4溶液的体积(mL)表示；蔗糖酶活性用二硝基水杨酸比色法测定，活性单位以1 g土样在37 ℃条件下反应24 h水解产生的葡萄糖质量(mg)表示；脲酶活性用苯酚钠-次氯酸钠比色法测定，活性单位以1 g土样在37 ℃条件下反应24 h水解产生氨基氮的质量(mg)表示；碱性磷酸酶活性用磷酸苯二钠比色法测定，活性单位以1 g土样在37 ℃条件下反应24 h消耗苯酚的质量(mg)表示，以上测定均重复3次。

土壤养分测定参考鲍士旦[16]的方法，碱解氮采用碱解扩散法，含量以1 kg土壤含有的碱解氮(mg)表示；速效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提，钼锑抗比色法测定，含量以1 kg土壤含有的速效磷(mg)表示；速效钾采用1 mol/L NH4OAc浸提，原子光度计法测定，含量以1 kg土壤含有的速效钾(mg)表示，以上测定均重复3次。

1.4数据分析与处理

试验数据使用Microsoft Excel 2003整理，用SPSS 19.0进行统计分析和相关性分析，Duncan’s法进行多重比较(P=0.05)，用Excel 2003软件制图。

2结果与分析

2.1套作大蒜(青蒜)对土壤酶活性的影响

2.1.1过氧化氢酶由图1可以看出，春茬番茄根系土壤过氧化氢酶活性高于秋茬番茄。随着春茬番茄的生长，IB和IG处理的土壤过氧化氢酶活性后期高于前期，04-09表现为IB>IG>M，且差异显著； M处理表现为先下降后上升的趋势；过氧化氢酶活性总体表现为IB>IG>M。秋茬番茄3个处理之间过氧化氢酶活性变化趋势一致，且差异不显著。

2.1.2蔗糖酶套作大蒜(青蒜)体系中春茬和秋茬番茄生长期间土壤蔗糖酶活性的动态变化见图2。

图 1套作大蒜(青蒜)体系中春茬和秋茬番茄生长期间土壤过氧化氢酶活性的动态变化

图柱上标不同小写字母代表差异显著(P=0.05)。下图同

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

图 2　套作大蒜(青蒜)体系中春茬和秋茬番茄生长期间土壤蔗糖酶活性的动态变化

由图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现为IG高于IB和M，且04-09和04-29差异显著；而05-21和06-12，IB处理土壤蔗糖酶活性显著高于M和IG处理；总体上M和IG处理土壤蔗糖酶活性呈现先上升后下降的趋势，且IG处理高于M处理，而IB处理土壤蔗糖酶活性表现为上升的趋势。秋茬番茄前期土壤蔗糖酶活性同样表现为IG高于IB和M，且差异显著；10-07表现为M>IB>IG，且差异显著；10-28时M、IB和IG 3个处理无显著差异，11-20 IG和IB处理土壤蔗糖酶活性显著大于M处理。

2.1.3脲酶由图3可以看出，春茬番茄土壤脲酶活性高于秋茬番茄。总体上IB和IG处理土壤脲酶活性高于M处理，随着番茄的生长发育，3个处理间土壤脲酶活性变化趋势一致，春茬番茄土壤脲酶活性表现为降-升-降的趋势，秋茬番茄则表现为上升的趋势。

2.1.4碱性磷酸酶由图4可以看出，春茬番茄和秋茬番茄土壤碱性磷酸酶活性变化较小。春茬番茄土壤碱性磷酸酶活性在03-20最低，随后上升且变化较小，3个处理间碱性磷酸酶活性变化趋势一致；除03-20外，IB处理土壤碱性磷酸酶活性均高于M处理。秋茬番茄土壤碱性磷酸酶活性在生长期内表现较为稳定，IB处理土壤碱性磷酸酶活性均高于IG和M处理。

图 3　套作大蒜(青蒜)体系中春茬和秋茬番茄生长期间土壤脲酶活性的动态变化

图 4套作大蒜(青蒜)体系中春茬和秋茬番茄生长期间土壤碱性磷酸酶活性的动态变化

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

2.2套作大蒜(青蒜)对土壤养分含量的影响

2.2.1碱解氮由图5可以看出， IB处理土壤碱解氮含量整体上高于M和IG处理，春茬和秋茬番茄土壤碱解氮含量差异不大。春茬番茄前期土壤碱解氮含量变化较为稳定，06-12显著增加，M、IB和 IG处理分别较03-20时增加了29.52%，31.50%，14.00%，且IB处理显著高于IG和M处理。秋茬番茄土壤碱解氮含量表现为先降低后升高的趋势，且3个处理变化一致，IB处理土壤碱解氮含量总体上显著高于IG和M处理。

图 5　套作大蒜(青蒜)体系中春茬和秋茬番茄生长期间土壤碱解氮含量的动态变化

2.2.2速效磷由图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处理除05-21外，其余时期土壤速效磷含量要略高于IG和M处理。秋茬番茄生育期内土壤速效磷含量表现为IB处理高于M处理，且差异显著，生长后期土壤速效磷含量高于前期。

图 6套作大蒜(青蒜)体系中春茬和秋茬番茄生长期间土壤速效磷含量的动态变化

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

2.2.3速效钾由图7可以看出，春茬番茄土壤速效钾含量高于秋茬番茄。春茬番茄IG和M处理土壤速效钾含量高于IB处理，3个处理速效钾含量整体表现为先升高后下降的趋势。秋茬番茄生长后期3个处理间土壤速效钾含量差异显著，总体上表现为IG和M处理高于IB处理，且生长期前后土壤速效钾含量相对稳定。

2.3土壤酶活性与土壤养分含量间的相关性

表1结果表明，不同套蒜模式下大棚番茄土壤酶活性与速效养分的相关性不同。不同处理对土壤酶活性与速效养分的相关性总体没有影响。过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性与速效磷显著或极显著相关，脲酶与碱解氮显著相关，速效钾与蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶活性均显著相关。

图 7　套作大蒜(青蒜)体系中春茬和秋茬番茄生长期间土壤速效钾含量的动态变化

注:*和**分别表示在P=5%和1%显著相关。

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

3讨论

土壤酶来源于土壤中动物、植物和微生物细胞的分泌物及其残体的分解物，其中微生物是主要来源。土壤酶活性不仅与微生物数量有关，也与微生物群落结构有关。土壤酶参与有机质的分解和腐殖质的形成，是土壤生物活性的综合表现，可以作为衡量土壤生物学活性和土壤生产力的一个指标[17-19]。不同的套蒜模式对番茄根系土壤酶活性的影响不同。徐强等[5-6]对玉米-线辣椒和玉米-蒜苗套作系统的研究发现，套作可以提高土壤酶活性；张洁莹等[20]在套作糯玉米对连作菜田的土壤特性研究中发现，套作可以提高土壤脲酶活性；李威等[21]对大棚番茄连作基质中酶活性的研究发现，冬闲季节轮作蒜苗可以显著提高基质中的酶活性。本研究发现，单作经过休闲后土壤过氧化氢酶、蔗糖酶和脲酶活性有所提高，而套作大蒜(青蒜)的处理同样可以提高这些土壤酶的活性，且效果优于单作处理。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，从而提高了土壤酶活性[14]。

虽然土壤养分与土壤酶活性之间存在非常密切的关系[18,22]，但是不同的种植方式对土壤养分也存在一定的影响。孟亚利等[23]研究认为，麦-棉套作土壤氮、速效磷和速效钾含量均高于单作；王树起等[24]研究指出，与裸地相比，种植苜蓿和土地休闲均能显著增加土壤氮磷钾含量；此外，植物根系分泌物也可以直接或间接影响土壤养分的有效性[25-26]。本研究发现，套作大蒜的番茄土壤中碱解氮和速效磷含量高于单作番茄，主要原因可能是套作提高了土壤酶活性，从而提高了土壤中养分的矿化，导致土壤中碱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钾含量低于单作和套作青蒜处理，这可能是由于大蒜鳞茎膨大需要大量的钾肥，从而导致土壤中速效钾含量的降低，所以应在大蒜鳞茎膨大期增加钾肥的施用。

综上所述，对不同模式下大棚番茄连续套蒜第5年的土壤酶活性和速效养分分析发现，套作大蒜和青蒜均可以提高土壤酶活性和速效养分，且休闲期套作还可以提高单位土地面积的经济效益，这些结果为大棚番茄套作大蒜技术的应用提供了依据。

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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

[文章编号]1671-9387(2016)01-0125-08

[中图分类号]S641.206+.1

[文献标志码]A

[通信作者]程智慧 (1958-)，男，陕西兴平人，教授，博士生导师，主要从事蔬菜栽培生理生态研究。

[作者简介]闫伟明 (1989-)，男，河南商丘人，在读硕士，主要从事蔬菜育种与生物技术研究。

[基金项目]国家自然科学基金项目(31171949)；国家公益性行业(农业)科研专项(200903018-7)；西北农林科技大学大学生创新性实验计划项目(1201210712021)

[收稿日期]2014-05-21

DOI：网络出版时间:2015-12-0214:2510.13207/j.cnki.jnwafu.2016.01.019

网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20151202.1425.038.html

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