伴生植物对大棚黄瓜生长及产量的影响

高荣广，付 鑫

(山东农业大学园艺科学与工程学院，山东泰安 271018)

黄瓜(CucumissativusL.)是大棚内主栽蔬菜之一，由于多年连作重茬，导致其土传病害逐年加重。与露地栽培环境相比，大棚内环境相对封闭，土地利用率高，但种植作物单一，从而导致大棚内土壤中的养分失衡，微生物的种类和数量发生变化，最终导致土壤结构发生变化，严重影响黄瓜的生长及产量[1-4]。因此如何缓解连作障碍是目前大棚黄瓜生产中亟待解决的关键问题。

目前，国内外学者关于蔬菜的不同栽培模式研究较多。除蔬菜作物单生栽培外，还可与其他作物进行间作、套作和伴生栽培。与单生栽培相比，间作、套作和伴生栽培能够平衡土壤养分，促进植物对养分的吸收，改善土壤微生物环境[5]，产量大幅提高，保证了主栽蔬菜的连续生产[6-10]。与间作、套作相比，伴生栽培是以不影响主栽作物为准则，不以采收产品为目的栽培模式，能够改善土壤结构，有利于主栽作物产量的增加[11]。

不同种间植物伴生是否会形成有利的互作主要取决于二者之间的竞争和促进效应的综合结果[12-13]。研究表明，科学合理伴生栽培可以提高作物对土壤中矿质养分的吸收[14]和降低土传病害，有益于主栽作物的生长发育[7，15-16]。分蘖洋葱-番茄伴生栽培能够促进番茄生长但抑制分蘖洋葱生长，根系活力显著升高[17]。禾本科作物伴生番茄可以提高根区土壤酶活性，改善微生物结构，降低根结线虫的发生[18]。大麦和芥菜伴生栽培辣椒均可改善根际土壤环境，提高土壤微生物数量[19]。高春琦等[20]研究发现，小麦伴生，黄瓜的长势明显增强，单株产量增加6.41%[21]。夏秀波等[22]研究表明，大葱伴生可显著增强番茄植株的光合能力，生长量明显增加 。大葱、大蒜伴生黄瓜能够提高土壤养分，增强土壤酶活性，黄瓜植株的茎粗、节数、叶面积等显著增加，生长势增强[23]。笔者以绿豆、苜蓿、萝卜、芥菜、茴香、茼蒿、蒜苗作为伴生植物，播种于黄瓜行间，研究不同伴生植物对黄瓜根系环境、生长及产量的影响，并在此基础上筛选出适宜的设施黄瓜伴生植物，为改善设施土壤环境、减轻连作障碍、实现设施黄瓜优质高效生产提供技术指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料试验于2020年在山东农业大学园艺实验站大拱棚内进行，该棚内连续黄瓜种植8年。供试材料为‘津绿30号’黄瓜，伴生植物分别为T1绿豆、T2苜蓿、T3萝卜、T4芥菜、T5茴香、T6茼蒿、T7蒜苗，以黄瓜单作栽培为对照(CK)。供试土壤碱解氮144.1 mg/kg，速效磷 210.0 mg/kg，速效钾 274.8 mg/kg，有机质25.2 g/kg，pH 7.1，EC 0.37 mS/cm。

1.2 试验方法2020年8月23日采用大小行定植，大行距70 cm、小行距50 cm、株距30 cm。定植后7 d，在垄间条播伴生植物，常规管理。11月5日拉秧。分别于10月15日(结果盛期)和拉秧后取样测定。

1.3 测定项目与方法

1.3.1生长量与产量。拉秧前(11月1日)用直尺测定植株生长量，按照龚建华等[24]的方法计算叶面积。9月20日开始采收，称重法测定单果重，11月5日拉秧，按小区计产，统计产量。

1.3.2土壤电导率和pH。用取土器取0～20 cm土层中的土，自然风干后粉碎过筛，按土∶水=1∶5测定土壤电导率和pH[25]。

1.3.3土壤微生物的分离和培养。结果盛期和拉秧后，取0～20 cm土层黄瓜和伴生植物之间的根区土，一部分自然风干用于土壤养分的测定，其余部分-20 ℃贮藏，用于测定土壤微生物数量。

采用平板稀释法进行微生物的分离和培养[26]。首先将土壤溶液进行梯度稀释，细菌用牛肉膏蛋白胨培养基，放线菌用改良高氏1号培养基，真菌用马丁氏培养基，分别筛选出不同微生物的合适浓度，之后按照菌落形成单位进行统计，重复3次，取平均值。

1.3.4土壤养分。土样自然风干后过20目筛，用重铬酸钾容量法测定土壤有机质含量，碱解扩散法测定碱解氮含量，碳酸氢钠浸提-钥锑抗比色法测定有效磷含量，火焰分光光度法测定速效钾含量[27]。

1.3.5根系活力与吸收面积。在结果盛期取黄瓜完整根系，用氯化三苯基四氮唑(TTC)法测定根系活力[28]，甲烯蓝法测定根系吸收面积和活跃吸收面积[29]。

1.4 数据处理利用Microsoft excel软件进行数据的整理与作图，用DPS软件进行单因素方差分析，Duncan检验法对显著性差异(P<0.05)进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 伴生植物对大棚黄瓜根区土壤养分的影响从表1可以看出，与CK相比，T1和T4处理的根区土壤有机质含量与CK差异不显著，其他植物伴生黄瓜的土壤有机质含量均有不同程度的降低。碱解氮含量以T1处理最高，T3、T4和T7处理其次，T2、T5、T6略低，但均显著高于CK。各处理相比，T7处理的速效磷含量最高，且显著高于CK，T5其次，但与CK差异不显著，T1～T4和T6处理的速效磷含量显著低于CK。T3、T4、T5、T6和T7处理的土壤速效钾含量依次降低，但均显著高于CK，T1和T2处理显著低于CK。可见，苜蓿、蒜苗、萝卜和芥菜作为大棚黄瓜的伴生植物可显著提高土壤速效氮、速效磷、速效钾含量，为黄瓜的生长和产量提供了营养基础。

表1 伴生植物对大棚黄瓜根区土壤养分含量的影响Table 1 Effects of accompanying plants on soil nutrient content of cucumber root zone in greenhouse

2.2 伴生植物对大棚黄瓜根区土壤微生物的影响土壤微生物是反映土壤质量的重要指标，多数情况下，土壤微生物数量和多样性与植物抗土传病害的能力呈正相关[30]。黄瓜结果盛期测定，T7处理的细菌数量最高，T4其次，且显著高于CK，T1、T3、T6处理的细菌数量较低，显著低于CK，T2处理与CK差异不显著(图1)。真菌数量以T6和T1处理较高，显著高于CK；T4处理最低，且显著低于CK，其他各处理与CK差异不显著。T3和T4处理的放线菌数量较多，且显著高于CK，T1、T2和T6较低，显著低于CK，T5、T7处理与CK差异不显著。说明萝卜和芥菜作为伴生植物能够优化黄瓜根区土壤微生物群落，土壤质量有所改善。

注：不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)。 Note：Different lowercase letters indicated significant difference between different treatments(P<0.05).图1 伴生植物对大棚黄瓜根区土壤微生物数量的影响Fig.1 Effect of accompanying plants on the number of soil microorganisms in the root zone of cucumber in greenhouse

2.3 伴生植物对大棚黄瓜根系活力与吸收面积的影响由图2可知，T1、T3、T4、T7处理的根系活力分别比CK高51.3%、128.7%、110.9%和77.4%，T2、T5和T6处理与CK差异不显著，说明绿豆、萝卜、芥菜、蒜苗作为伴生植物能够显著提高设施黄瓜的根系活力。根系总吸收面积以T3最高，比CK高11.02%，T7最低，比CK低9.95%，其他处理与CK差异不显著；各处理的活跃吸收面积与CK相比差异不显著。

注：不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)。 Note：Different lowercase letters indicated significant difference between different treatments(P<0.05).图2 伴生植物对大棚黄瓜根系活力和吸收面积的影响Fig.2 Effect of accompanying plants on root activity and absorption area of cucumber in greenhouse

2.4 伴生植物对大棚黄瓜生长与产量的影响在黄瓜结果盛期测定，各处理黄瓜的株高差异不大，但叶面积T7最大，T2和T4较小，且显著低于CK，其他处理与CK差异不显著(图3)。由表2可知，T4处理的黄瓜单株结瓜数最多，T3其次，T1最低。单果质量以T4、T6和T7较高，且显著高于CK；T1、T2较低，且显著低于CK，其他处理与CK差异不显著。T4、T6和T3处理产量分别较CK增产17.5%、7.1%和4.5%，T5处理与CK差异不显著，其他处理产量均显著低于CK，其中以T1处理的产量最低。表明芥菜、萝卜和茼蒿作为伴生植物能显著提高大棚黄瓜的产量。

注：不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)。 Note：Different lowercase letters indicated significant difference between different treatments(P<0.05).图3 伴生植物对大棚黄瓜生长的影响Fig.3 Effect of accompanying plants on cucumber growth in greenhouse

表2 伴生植物对大棚黄瓜产量的影响Table 2 Effect of accompanying plants on cucumber yield in greenhouse

3 结论与讨论

大棚蔬菜连年种植，对土壤中的养分吸收单一，从而导致元素失衡，有机质含量贫瘠[31]。研究发现，当黄瓜与大葱进行轮作时，土壤中的有机质和有效磷含量均明显增加[32]。伴生蒜、小麦和箭舌豌豆处理能够显著提高土壤碱解氮和有效磷含量，改善黄瓜土壤耕层环境[33]。该试验土壤养分分析表明，与黄瓜单作相比，伴生栽培后土壤有机质含量无显著变化，而苜蓿、蒜苗、萝卜和芥菜伴生栽培黄瓜可分别显著提高土壤速效氮、速效磷、速效钾含量，改善土壤养分平衡，保持较好的土壤肥力。

土壤微生物与土壤质量息息相关[34]，不同微生物可反映不同的土壤状况。土壤中的真菌主要为侵染植物的病原菌，而细菌、放线菌数量越多越能抑制有害微生物的产生，大麦、小麦伴生番茄能够显著提高细菌和放线菌数量，显著降低真菌数量[18]。采用不同的分蘖洋葱与黄瓜套作，可不同程度地改善土壤中微生物的变化，洋葱的化感潜力越强，改善效果越好[35]。该试验结果表明，芥菜、蒜苗伴生黄瓜能显著提高细菌数量，萝卜、芥菜能显著提高放线菌数量，降低真菌数量。这说明植物伴生可改善根区土壤的微生物数量，但不同作物的效应机制不同，其中蒜苗、萝卜和芥菜伴生黄瓜对土壤微生物的改善效果最好。

根系的生长情况和活力水平直接影响地上部的生长和营养状况及产量水平[36]，根系活力越强，吸收的水分和养分越多，相对应的产量也会越高。研究表明，大葱伴生甜瓜能显著提高根系活力和总根表面，促进养分和水分的吸收，增加产量[36]。小麦伴生黄瓜可以增加黄瓜的单株产量，总产量明显高于黄瓜单生栽培[21，37]。该试验结果表明，萝卜、芥菜、蒜苗和绿豆伴生下的根系活力明显高于单作，且萝卜伴生下的根系总吸收面积显著大于黄瓜单作。此外，蒜苗伴生栽培黄瓜的长势明显优于黄瓜单作，但产量显著低于黄瓜单作，萝卜、芥菜和茼蒿伴生下的黄瓜单株结果数增加，总产量显著高于黄瓜单作。

萝卜、芥菜能够平衡土壤养分，改善土壤生态环境，提高根系活力，增加大棚黄瓜产量，可初步确定为大棚黄瓜的伴生植物。