菇-菜轮作对连作根际土壤养分、微生物含量及辣椒死苗率的影响

田福发，张黎杰，周玲玲，刘金兵，2*，姜若勇，吴绍军，王夏雯，余 翔，孟佳丽

(1.江苏省农业科学院 宿迁农科所，江苏 宿迁 223800；2.江苏省农业科学院 蔬菜研究所，江苏 南京 210095)



菇-菜轮作对连作根际土壤养分、微生物含量及辣椒死苗率的影响

田福发1，张黎杰1，周玲玲1，刘金兵1，2*，姜若勇1，吴绍军1，王夏雯1，余 翔1，孟佳丽1

(1.江苏省农业科学院 宿迁农科所，江苏 宿迁 223800；2.江苏省农业科学院 蔬菜研究所，江苏 南京 210095)

摘要：在连作3年的设施辣椒土壤中，通过设置菇-菜轮作(鸡腿菇-辣椒轮作)和连作对照2种处理，研究了2种处理下辣椒死苗率、连作土壤pH、EC值、主要养分、土壤可培养微生物含量的变化规律。结果表明：菇-菜轮作与连作对照相比，辣椒的死苗率明显降低，土壤pH值增加、EC值下降，土壤有机质含量明显增加，土壤全N、全P、全K含量都有所增加，但对全K含量的增加效果最大。土壤速效N、P、K含量变化趋势各不相同，速效N含量先升后降，速效P含量变化比较平缓，速效K含量持续增加。轮作处理较对照对细菌、真菌和放线菌生物量的增加都有明显促进作用。因此，菇-菜轮作能明显改善土壤根际环境，对辣椒连作障碍有明显缓解作用。

关键词：菇-菜轮作；辣椒；根际土壤；微生物

辣椒是一种重要的蔬菜和调味品。近年来，辣椒逐渐成为江苏省主要经济作物。辣椒的种植面积不断扩大，但连作现象十分普遍，连作障碍也相当严重，减产可达20%～50%，甚至高达70%。连作障碍已成为制约辣椒产业发展的主要问题[1]。

多年来，国内外专家学者都在寻找安全、高效、持久治理辣椒连作障碍的有效途径，但至今尚未找到根治连作障碍的方法。泷岛将产生连作障碍的原因归纳为5大因子：土壤养分亏缺、土壤反应异常、土壤理化性状恶化、来自植物的有害物质和土壤微生物变化，并强调在这5大因子中，土壤微生物的变化是连作障碍的主要因子，其他为辅助因子[2]。

连作障碍产生的原因是错综复杂的，是作物-土壤2个系统内部诸多因素综合作用的外观表现，是需要栽培学和病理学相结合才能解决的问题。迄今为止，有关连作障碍的研究主要集中在单因子水平上，对其内在相互关系和本质了解较少[3],连作障碍的机理仍不十分清楚，特别是土壤理化性状和土壤微生物环境(包括微生物种群)的相互作用。因此，通过对土壤主要营养成分、根际微生物等进行深入试验研究和全面分析，将为彻底解决辣椒的连作障碍问题成为可能。但国内外通过研究菇-菜轮作对连作辣椒土壤微生态环境，尤其是土壤不同N、P、K的影响和根际微生物区系含量变化规律的系统研究较少。

轮作被认为是最简单、最有效的土壤改良措施之一。轮作种植在大田农户中被普遍认可和应用，但是设施农户并没有重视轮作的生态意义，通过菇-菜轮作研究对辣椒连作障碍解除效果也有必要。

因此本试验以辣椒为栽培作物，通过研究菇-菜轮作对连作辣椒死苗率、连作土壤pH、EC值、主要养分含量及根际微生物区系组成变化的影响，掌握相关指标和组成成分变化规律，以期为解决辣椒连作障碍提供科学依据。

1材料与方法

1.1试验材料

试验于2014年2～12月在江苏省农科院宿迁农科所运河湾基地棚室内进行。供试辣椒品种为苏椒14(江苏省农科院蔬菜所选育的牛角椒品种)。

供试土壤为连作3年的辣椒土壤。供试前土壤的基本情况为：pH值为7.07、EC值为5280 μs/cm、全N 600 mg/kg、全P 270 mg/kg、全K 9100 mg/kg、速效N 129 mg/kg、速效P 128 mg/kg、速效K 110 mg/kg、有机质0.795%。

1.2试验设计和辣椒性状测定

试验共设2个处理，分别为辣椒连作3年(对照CK)、菇-菜轮作(辣椒-鸡腿菇轮作)，随机区组排列，重复3次，小区面积15.2 m2。采用基质穴盘和电热线控温育苗技术，4月和9月分春秋两茬移栽辣椒，各处理田间管理采用辣椒常规栽培管理方法。辣椒定植后，每个处理在全生育期考察苗情，观察不同处理的死苗率变化。

1.3土壤样品的采集和土壤理化性状及主要养分含量测定

土壤样品采用8点“S”形取样法，取样深度0.2～0.3 m，样品等量混合后委托江苏省农业科学院农业质量安全检测研究中心测定土壤pH、EC值和土壤养分等指标。使用NOV400原子吸收光谱仪、AFS230a原子荧光光谱仪、Lambda 25紫外可见分光光度计、S-320A/C pH计等仪器设备测量供试土壤样品中全N、P、K，以及速效N、P、K、有机质、pH、EC。在辣椒整个生长期内先后5次取样和送检，具体时间为2013年10月12日(前茬辣椒收获后，地栽鸡腿菇前)，以及2014年1月10日(鸡腿菇收获后，下茬辣椒整地前)、4月3日(辣椒移栽前)、6月19日(辣椒结果期)、8月1日(辣椒换茬期)，研究土壤pH、EC和主要养分含量的变化规律。

1.4土壤中微生物含量的测定

供试土壤可培养微生物含量同步委托江苏省农业科学院植物保护研究所进行分析检测。采用稀释平板计数法，其中细菌用牛肉膏蛋白胨培养基、真菌用马丁氏培养基、放线菌用改良高氏一号培养基[4-5]，细菌、真菌、放线菌培养时，每个稀释度均做5个重复。在辣椒整个生长期内先后5次取样和送检，同步观察各处理土壤微生物含量的变化规律。

2结果与分析

2.1不同季节辣椒菇-菜轮作处理死苗率比较

由图1可知，春季辣椒菇-菜轮作处理的死苗率为10%，比连作对照低4个百分点；秋季辣椒菇-菜轮作处理死苗率为0，比连作对照低2.5个百分点。通过春、秋两季连作试验，与对照相比，菇-菜轮作都能降低辣椒死苗率，对连作障碍起到缓解作用。

图1　春、秋季辣椒菇-菜轮作和对照死苗率比较

2.2菇-菜轮作对土壤pH、EC值和主要养分含量的影响

由图2可知，菇-菜轮作1次处理后，土壤pH值先由7.07持续下降到6.80，辣椒连作后pH值又开始升高，由6.80升高到7.35，可见菇-菜轮作对土壤pH值有短时间的下降效应。

由图3可知，菇-菜轮作1次处理后，土壤EC值由5280 μs/cm波浪式下降到851 μs/cm，可见菇-菜轮作对土壤EC值有持续的下降效应。

由图4可知，土壤有机质含量由0.795%持续上升到3.23%，可见菇-菜轮作对土壤有机质含量有促进效应。

由图5可知，菇-菜轮作1次处理后，土壤全N、全P、全K含量都有所增加，全N、全P含量增加趋势比较平缓，而全K含量增加幅度有个跃升，由0.91%增加到4.11%，可见菇-菜轮作能对土壤总养分含量有促进的作用，尤其对全K含量的增加效果最大。

由图6可知，菇-菜轮作1次处理后，土壤速效N、速效P、速效K含量变化趋势各不相同，速效N含量先升后降，由129.2 mg/kg增加到689.3 mg/kg，然后持续下降到40.6 mg/kg，速效P含量变化比较平缓，速效K含量持续增加，由109.6 mg/kg增加到1690.3 mg/kg。可见菇-菜轮作对土壤速效N、速效P、速效K含量的影响各有不同，但对速效K含量的增加效果最大。

图2　菇-菜轮作土壤的pH动态变化

图3　菇-菜轮作土壤的EC动态变化

图4　菇-菜轮作土壤的有机质含量动态变化

2.3菇-菜轮作对土壤细菌、真菌和放线菌生物量的影响

由图7可知，土壤中可培养细菌生物量在辣椒生育期内有明显的变化，从定植后到结果期变化趋势不同，对照的细菌生物量由42.8×105个/g土壤增加到170×105个/g土壤，而菇-菜轮作处理的细菌生物量由305×105个/g土壤下降到206×105个/g土壤。收获期之后，2个处理的可培养细菌生物量均呈下降趋势，可见细菌生物量随着连作次数的增加总体上是不断减少的，但通过菇-菜轮作处理后使土壤细菌生物量较对照增加明显。因此菇-菜轮作处理对土壤可培养细菌生物量的增加有促进作用。

由图8可知，土壤中可培养真菌生物量在辣椒生育期内有明显的变化，从定植后到结果期变化趋势相同，对照的真菌生物量由158×102个/g土壤增加到179×102个/g土壤，菇-菜轮作处理的真菌生物量由820×102个/g土壤增加到1376×102个/g土壤，到收获期时可培养真菌生物量继续增加，可见真菌的生物量随着连作次数的增加而增加。菇-菜轮作处理后，土壤中真菌生物量增加有个跃升，但导致土壤中真菌生物量增加的真菌种类，是来源于轮作释放到土壤中的有益真菌还是其他微生物种类，仍值得商榷。因此轮作处理对土壤可培养真菌生物量的增加有明显促进作用。

图5　菇-菜轮作土壤的全N、全P、全K含量动态变化

图6　菇-菜轮作土壤的速效N、速效P、

图7　菇-菜轮作土壤的细菌含量动态变化

由图9可知，土壤中可培养放线菌生物量在辣椒生育期内有明显的变化，从定植后到结果期变化趋势不同，对照的放线菌生物量由41×104个/g土壤下降到36×104个/g土壤，而菇-菜轮作处理的放线菌生物量由92×104个/g土壤增加到124×104个/g土壤，到收获期时可培养放线菌生物量均继续下降，可见放线菌生物量随着连作次数的增加而不断减少，但通过轮作处理后，土壤中放线菌生物量增加特别明显，在轮作后期仍比对照土壤的高。因此菇-菜轮作对土壤可培养放线菌的生物量增加也有促进作用。

图8　菇-菜轮作土壤的真菌含量动态变化

图9　菇-菜轮作土壤的放线菌含量动态变化

3讨论

试验表明：菇-菜轮作处理与连作对照相比，辣椒死苗率明显降低，土壤pH值增加、EC值下降，土壤主要养分中有机质含量明显增加，土壤全N、全P、全K含量都有所增加，但对全K含量的增加效果最大。土壤速效N、速效P、速效K含量变化趋势各不相同，速效N含量先升后降，速效P含量变化比较平缓，速效K含量持续增加。在土壤可培养微生物含量中，轮作处理对细菌、真菌和放线菌生物量增加都有明显的促进作用。因此，综合死苗率、土壤理化性状、主要营养成分及可培养生物量含量等指标，菇-菜轮作对辣椒连作障碍有明显的缓解作用。在设施连作栽培中，作物根系分泌有毒物质和残枝落叶分解过程中产生的自毒物质，降低了栽培作物的根系活性，抑制了根系生长。因此，连作辣椒的死苗和僵苗继续增加，而菇-菜轮作处理后通过改善土壤根际环境，死苗率反而降低了，这与本次试验结果相一致。

菇-菜轮作处理后，土壤pH有小幅下降，土壤由弱碱性短时下降到弱酸性，再升高到弱碱性，土壤EC值则大幅下降，可见菇-菜轮作能提高土壤pH、降低土壤EC，减轻了土壤次生盐渍化和酸化。

轮作能影响土壤有机质和速效养分的含量，起到平衡土壤养分、调节地力的作用。试验结果表明，菇-菜轮作提高了连作障碍土壤中的有机质、全N、全N、全K含量尤其是全K含量，速效N含量先升后降，速效P含量变化比较平缓，速效K含量持续增加，从而增强了土壤肥力，促进了连作障碍土壤上辣椒的正常生长发育，减少了死苗和僵苗，从而提高了辣椒的产量和效益，同时说明菇-菜轮作对土壤肥力中全K和速效K的影响效果最大。

细菌、放线菌和真菌是土壤微生物的三大类群，构成了土壤微生物的主要生物量，它们的区系组成、数量变化及优势种的好坏，能反映出土壤微生态质量的高低，从中可以反映出作物能否正常生长发育。有资料表明，土壤中三大类群微生物区系比例是土壤肥力的一个衡量指标[6-9]。本试验中随连作茬次的增加，连作对照土壤中细菌和放线菌的生物量总体上不断下降，而真菌的生物量总体上不断增加；菇-菜轮作处理后土壤中细菌生物量总体上先增加后减少，放线菌的生物量先小幅下降再大幅增加然后再减少，而真菌的生物量则大幅增加，可见菇-菜轮作处理对土壤中可培养的细菌、真菌和放线菌生物量增加都有明显促进作用。这3种可培养微生物生物量变化可能与释放到土壤中鸡腿菇菇渣所含微生物的种类及数量有关。

参考文献：

[1] 袁龙刚，张军林.辣椒连作障碍的主要原因及其对策[J].中国农村小康科技，2006(2)：32-33.

[2] 泷岛.防止连作障碍的措施[J].日本土壤肥料学杂志，1983(2)：170-178.

[3] 王治林，乔俊卿，刘邮洲.苏北地区设施栽培茄果类蔬菜连作障碍成因分析及防治措施[J].江苏农业科学，2012，40(2)：127-129.

[4] 沈萍，范秀荣，李广武.微生物学实验(3版)[M].北京:高等教育出版社，2002.

[5] 东秀珠，蔡妙英.常见细菌系统鉴定手册[M].北京:科学出版社，2001.

[6] 袁龙刚，张军林，张朝阳，等.连作对辣椒根际土壤微生物区系影响的初步研究[J].陕西农业科学，2006(2)：49-50.

[7] 邹莉，袁晓颖，李玲，等.连作对大豆根部土壤微生物的影响研究[J].微生物学杂志，2005，25(2)：27-30.

[8] 孙继民，邹学校，罗尊长，等.不同pH条件对连作土壤微生态及辣椒的影响[J].辣椒杂志，2013(3)：26-29.

[9] 孙继民，邹学校，罗尊长，等.辣椒连作研究进展[J].辣椒杂志，2011(2)：1-8.

(责任编辑：曾小军)

Effects of Mushroom-Vegetable Crop Rotation on Rhizospheric Soil Nutrients and Microbiological Content,and Pepper Mortality in Continuous Cropping Field

TIAN Fu-fa1, ZHANG Li-jie1, ZHOU Ling-ling1, LIU Jin-bing1,2*, JIANG Ruo-yong1,WU Shao-jun1, WANG Xia-wen1, YU Xiang1, MENG Jia-li1

(1. Suqian Institute of Agricultural Sciences， Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Suquan 223800, China;2. Institute of Vegetable, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Nanjing 210095, China)

Abstract：An experiment of crop rotation by setting the mushroom-vegetable (coprinus-capsicum) rotation process and control two treatments was conducted to investigate the rate of the dead pepper, the soil pH, EC value, the main nutrient and variation of soil cultivable microbial content in three years of continuous cropping facilities pepper soil. The results showed that mushroom dish cropping rotation handled more compared to the control, the rate of the dead pepper was significantly lower, soil pH value increased, EC value decreased, not only content of SOM significantly increased and the content of soil total nitrogen and total phosphorus and total potassium increased too, but the content of the total potassium increased the maximum effect. Trends of the content of soil available nitrogen, phosphorus and potassium varied, with available nitrogen first increased then decreased, with change in available phosphorus content relatively flatting, with potassium content continuing to increase. Mushroom dish rotation increased significantly inhibited bacterial biomass, fungal biomass and actinomycetes biomass than control in cultured microbial content of soil. Therefore, mushroom dish rotation significantly improved the soil rhizosphere environment and mitigated the pepper cropping obstacles obviously.

Key words：Mushroom-vegetable crop rotation; Pepper; Rhizospheric soil; Microbe

收稿日期：2015-10-19

基金项目：江苏省农业科技自主创新基金项目[CX(13)3027]；江苏省宿迁市2015年农业科技自主创新项目[SQCX2015-03]。

作者简介：田福发(1977─)，男，山东日照人，副研究员，硕士，主要从事蔬菜栽培及瓜类育种研究。*通讯作者：刘金兵。

中图分类号：S641.3

文献标志码：A

文章编号：1001-8581(2016)06-0046-04