24( 2) : 232 237 浙江农业学报 Acta Agriculturae Zhejiangensis 2012 http: / / www zjnyxb cn 2012 24( 2) : 吴根良 忻雅 童建新 等 不同前作对设施草莓土壤环境动态变化和经济效益的影响 J 浙江农业学报 232 237 不同前作对设施草莓土壤环境动态变化和经济效益的影响 1 吴根良 忻 ( 1 1 * 雅 童建新1 童英富2 杭州市农业科学研究院 浙江 杭州 310024; 摘 2 311600) 浙江省建德市农业局 浙江 建德 要: 研究了不同前作的 3 个不同时期设施草莓土壤中微生物数量及土壤养分的动态变化 并对不同前作 下草莓的经济效益进行了分析 结果表明: 甜瓜前作使镰刀菌和真菌数量分别提高了 22. 2% 和 21. 6% 西瓜 前作则对土壤速效磷 速效钾和有机质的消耗相对较大 除了大棚闲置处理 所有的轮作模式都会引起细菌 与真菌数量比值的显著减小 导致肥力降低 水稻前作不仅显著降低设施土壤的镰刀菌和真菌数量( 82. 6% 和 76. 0% ) 其后草莓产量和大果率也都高于其他处理 纯收益比试验中瓜类轮作后的草莓高 11. 1% 因 此 草莓 水稻轮作模式具有最高的综合效益 关键词: 前作; 草莓; 土壤环境; 经济效益 中图分类号: S 154. 1 ; S 668. 4 文献标志码: A 文章编号: 1004 1524( 2012) 02 0232 06 Effect of different preceding crops on the dynamics of soil environment and economic benefits of strawberry under protected cultivation WU Gen-liang1 XIN Ya1 * TONG Jian-xin1 TONG Ying-fu2 ( 1 Hangzhou Academy of Agricultural Sciences Hangzhou 310024 China; 2 Agricultural Enterprise of Jiande City Jiande 311600 China) Abstract: The dynamics of soil microbe and nutrient of strawberry under protected cultivation with different preceding crops were studied at three stages and the economic benefits were also analyzed The results showed that the number of Fusarium and fungi in soil were improved by 22. 2% and 21. 6% respectively with melon preceded and soil available P available K and organic matter were consumed more with watermelon preceded Except the treatment of idle greenhouse all rotation modes reduced the ratio of B / F significantly and soil fertility was reduced Preceding rice not only significantly decreased the number of soil Fusarium and fungi by 82. 6% and 76. 0% respectively but also improved strawberry yield and rate of big fruit than other treatments The net income brought by preceding rice mode was higher than melons rotation mode by 11. 1% Apparently the strawberry-rice rotation mode can make the topmost comprehensive benefits Key words: preceding crop; strawberry; soil environment; economy benefit 多年来 设施农业中大量使用农药和化肥 导致土壤理化性质恶化 作物产量下降且品质变 1 劣 连作障碍严重 土壤微生物是土壤有机与 无机体转化的作用者 土壤营养物质循环的重要 参与者和构成土壤肥力的重要因素 能较早预测 收稿日期: 2011 09 03 基金项目: 国家科技支撑计划项目( 2008BADA6B06) 作者简介: 吴根良( 1963 ) 男 浙江临安人 高级农艺师 从事 蔬菜 花卉栽培技术研究 E-mail: wugen@ 126 com * 通讯作者 忻雅 E-mail: xinya1015@ yahoo com cn 土壤有机质的变化过程 常被作为土壤质量的灵 2 敏指标 土 壤 微 生 物 中 的 真 菌 特 别 是 镰 刀 3 菌 是连作障碍的主要原因 随着连作障碍的 增加 设施草莓生产中炭疽病 黄萎病 青枯病等
吴根良 等 不同前作对设施草莓土壤环境动态变化和经济效益的影响 4 土传病害也因此日趋严重 严重影响草莓的产 量和品质 轮作尤其是水旱轮作是克服连作障 5 6 233 棚揭开大棚膜 其他大棚不揭膜 都按常规进行 水肥 农药的管理 8 月初前作结束后用产品名 碍的有效技术措施之一 其中有关水稻 草 7 10 但这些研究 莓轮作研究已有较多的报道 为 荣宝 的石灰氮 25 kg 对西瓜 草莓和甜瓜 草莓大棚进行土壤消毒 闲置棚做垄后灌水覆膜 多集中于水稻和草莓的栽培技术 选择单季的早 稻品种 以旱育秧方式进行 水稻成熟较早 有近 进行太阳能消毒 露地对照采收后不轮作 定植 前不消毒 栽培时不盖棚 8 月底整地时 5 个处理 一个月的时间进行草莓定植前的田间准备 因此 茬口衔接 较 好 是 目 前 草 莓 轮 作 的 主 要 推 广 模 棚都施入 60 kg 的菜子饼和 16 kg 的三元复合肥 ( 15-15-15) 9 月 12 日进行草莓苗的定植 式 但水稻的经济效益较低 因此莓农经常选择 在设施草莓大棚中种植蔬菜和瓜果 形成旱地轮 1 2 2 作 但适合草莓轮作的蔬菜大多需要套种 不仅 影响草莓生产 且费时费工 因此本试验所在地 以西瓜和甜瓜轮作模式居多 已有的报道是取 地施肥前( 4 月 28 日 ) 轮作末期 ( 7 月 28 日 ) 和 草莓定植初期 ( 9 月 28 日 ) 每个处理按 S 型取 5 15 cm 深度土样进行 5 点取样 采样时尽量与 草莓采收结束时的土壤样品来分析不同轮作方 11 式下的土壤生物学特性 但对轮作后及消毒后 施肥 喷药 耕作等作业叉开 采集的土样过2 mm 筛后混合均匀 当天测定 采用稀释平板法测定 的土壤动态变化研究鲜有报道 本研究针对浙江地区常用的轮作模式 就土 土壤微生物数量 真菌和镰刀菌采用 PDA 培养 12 基 细菌用牛肉膏蛋白胨培养基 碱解扩散吸 壤微生物和肥力相关性较大的指标进行动态检 测 分批次测量了草莓单次采果量和大果率 并 收法测量速效氮 碳酸氢钠法测量速效磷 醋酸 铵提取原子吸收分光光度法测量速效钾 重铬酸 对各模式的生态效益进行了分析 以期为探寻综 合效益较高的轮作模式提供理论依据 钾法测量有机质 水提取 ph 计测量 ph 值 1 2 3 经济效益分析 1 3 月 10 产量和大果率抽查: 分别在 2 月 4 日 日和 4 月 13 日对 5 个处理的前期 中期和后期果 试验设计与方法 1 1 试验地点 土样采集与检测 分 3 个时间点取样 分别是草莓采收末期整 13 实进行抽样检测 在每个处理指定位置相同的 一条畦 不分大小采摘即将成熟的草莓 称重计 试验地位于建德市航头镇航景村的草莓生 产基地 连续种植草莓 3 年 土壤类型以砂壤土 算采果量 以被收购的 20 g 左右大小为大果( 商 品果) 标准 测定大果率 为主 地处浙西山区 北纬 29 20'52 东经 119 9'57 属亚热带北缘季风气候 温暖湿润 四季 效益统计: 由莓农记录各单棚的整个草莓采 收期收益 扣除种子 农药 化肥 土壤消毒剂 人 分 明 年 平 均 气 温 17. 4 年 平 均 降 雨 量 1 600 mm 年平均相对湿度 78% 工等成本 即为各棚的纯收益 前作的纯收益为 前作的收益减去各自的成本 1 2 数据处理采用 EXCEL 2003 和 DPS 软件 用 Duncan 法进行多重比较 1 2 1 试验方法 田间管理 选由同一农户管理的种植前作一致的相邻 4 个大棚( 44 m 6 m) 大棚南北走向 以邻近长宽 2 及走向与单个大棚相同的露地作为对照 每个 大棚一种处理 分别为西瓜 草莓 甜瓜 草莓 2 1 水稻 草莓及闲置 草莓 品种分别为草莓 红 颊 西瓜 金欣 802 甜瓜 白玉兰 水稻 威优 402 5 月初草莓采收结束时除闲置 草莓的处 理外 其余 3 个大棚施三元复合肥 ( 15-15-15) 20 kg 分别栽入已育好的种苗 水稻前作和闲置大 结果与分析 不同前作下设施草莓土壤微生物的动态变 化 在 3 个种植阶段分别取样检测与土壤肥力 和土传病害关系密切的细菌 镰刀菌和真菌的含 量 其动态变化结果见下图 镰刀菌是一类非常重要的土传病原真菌 寄
234 浙江农业学报 第 24 卷 第 2 期( 2012 年 3 月) 经过土壤消毒 定植初期其他处理的真菌数量比 轮作末期有明显下降 而水稻大棚和露地对照没 有进行土壤消毒 所以真菌数量下降不显著 土壤微生物以细菌为最多 通常占土壤微生 物总数量的 70% 90% 一类为自养细菌 有同 化二氧化碳 直接影响土壤理化性质和平衡土壤 酸碱度高低的作用; 另一类是异养细菌 对作物 生长有直接促进作用 草莓采收末期的细菌数 量远高于另外 2 个时期 轮作末期闲置大棚和甜 瓜大棚的细菌数量显著高于其他模式 经过土壤 消毒和施肥 到了草莓定植初期 各处理间的细 菌数量没有显著差异 表1 不同处理细菌与真菌数量的比值( B / F) 变化 Table 1 Quantity ratio of bacteria and fungi in different treatments 不同处理 草莓采收末期 轮作末期 草莓定植初期 露地 275 b 12 bc 53 c 西瓜 草莓 311 b 18 bc 52 c 甜瓜 草莓 174 b 11 c 36 c 水稻 草莓 604 a 52 b 149 b 闲置 草莓 547 a 171 a 223 a 对代表土壤性质的 B / F 比值进行分析 结果 见表 1 对照草莓采收末期 轮作末期的 B / F 比 图1 不同处理下土壤的镰刀菌 真菌和细菌含量 值显著减小 说明土壤由高肥的 细菌型 土壤向 15 低肥的 真菌型 土壤转化 到草莓定植初期 但仍小于草莓采收末期 不同处 Fig 1 Soil Fusarium fungi and bacteria content in different treat- 比值稍有上升 理中 比值减小幅度最大的是露地连作( 95. 8% ) 其 次 是 西 瓜 ( 94. 1% ) 甜 瓜 ( 93. 8% ) 和 水 稻 ments 主范围广 在草莓上可以引起根黑腐病 枯萎病 等病害 从图 1 看 与对照相比 甜瓜前作土壤 ( 91. 3% ) 最小的是闲置大棚( 68. 8% ) 这说明轮 作对土壤肥力消耗较大 闲置消耗肥力最小 的镰刀菌 数 量 本 底 较 高 经 过 轮 作 数 量 又 增 加 22. 2% 水稻前作和大棚闲置在前作后镰刀菌数 2 2 量分别下降了 82. 6% 和 83. 5% 露地和西瓜棚也 都稍微降低 这说明只有甜瓜前作才会导致设 季植物直接迅速利用 或经过简单转化而直接利 用的氮 磷 钾 反映土壤对当季作物养分有效供 施土壤镰刀菌数量的明显上升 水稻前作和大棚 闲置却能降低土壤镰刀菌数量 应的状况 由图 2 知 轮作后水稻和西瓜大棚的 速效氮含量下降比较明显 其他处理基本没有下 一般认为真菌型土壤是地力衰竭的标志 因 为真菌容易引起一些土传病害 真菌数量增加 降或有明显上升 说明水稻和西瓜前作对土壤速 效氮的消耗量较大 闲置大棚在 3 个阶段都没 14 意味着病虫害加重 与镰刀菌数量相似 草莓 采收末期甜瓜大棚的真菌数量也显著大于其他 模式 但到轮作末期 其他处理的真菌数量都明 显下降 甜瓜大棚的真菌数量反而增加 21. 6% 不同前作下设施草莓土壤养分的动态变化 土壤速效氮 速效磷和速效钾是指可以被当 有变化 总体而言 各处理下的土壤速效氮含量 在不同的种植阶段变化较小 三个种植阶段中草莓采收末期的土壤速效 磷含量最高 表明轮作对磷的消耗量较大 而不
吴根良 等 不同前作对设施草莓土壤环境动态变化和经济效益的影响 图3 235 不同处理下土壤 ph 值和有机质含量变化 Fig 3 Soil ph value and soil organic matter in different treatments 图 3-A 表明 不同处理在草莓采收末期 ph 值都低于定值初期 可能是经过草莓种植季节浇 水施肥后导致的 ph 值下降 定植初期对照和水 稻大棚稍高于最适 ph( 5. 5 6. 5) 其他都在接 近最适 ph 范围 西瓜和甜瓜大棚在定值初期的 土壤 ph 值高于轮作末期 可能是轮作后用石灰 图2 不同处理下土壤速效氮 速效磷 速效钾含量 氮进行消毒导致的 ph 值升高 经过轮作 各处理的土壤有机质含量都有明 Fig 2 Soil available N P K content in different treatments 显下降 草莓采收末期都高于定值初期 可能是 草莓种植过程中增施了各种肥料的关系 而轮作 同处理间又有显著差异 整个过程中 西瓜大棚 末期到定值初期各处理的有机质含量变化差异 的土壤速效磷含量一直下降 其他处理在明显下 不大 可见土壤消毒对有机质含量影响并不大 降后又有小幅度提升 这表明设施轮作西瓜对 土壤中磷肥的消耗量相对较大 三个种植阶段 土壤速效钾含量在草莓采收 综合土壤肥力变化来看 西瓜轮作对土壤速效 氮 速效钾和有机质的消耗相对较大 因此可以认 为 西瓜是不利于改善设施草莓土壤肥力的前茬作 末期远高于轮作末期 略高于草莓定植初期 不 物 同处理的土壤速效钾含量经过轮作都有明显下 2 3 降 表明轮作对钾的消耗量较大 而经过土壤消 毒和肥料增施 除了西瓜大棚 其他处理的土壤 不同前作对设施草莓经济效益的影响 草莓定植前完全不用土壤消毒 不仅不影响 速效钾含量又有显著增加 说明西瓜轮作对土壤 草莓生产 反而提高草莓的产量和质量 对 5 种 处理的早 中 晚期草莓进行抽样检测 水稻大棚 速效钾的消耗也相对较大 的早期单次采果量比其他 4 个处理的平均值高
236 浙江农业学报 第 24 卷 第 2 期( 2012 年 3 月) 44. 8% 比对照高 61. 3% 3 次采果量高于其他 处理 12. 0% 高于对照 37. 2% 早期果实正值春 表2 节前后 草莓价格最高 因此决定了水稻前作的 草莓有最高的经济效益 treatments 不同处理下的单棚经济效益( 元) Table 2 Economic benefits of single greenhouse in different 不同处理 前作纯收益 草莓纯收益 周年效益 露地草莓 0 6080 6080 西瓜 草莓 274 7040 7314 甜瓜 草莓 826 7360 8186 水稻 草莓 142 8000 8142 6400 6320 闲置 草莓 80 综上所述 轮作甜瓜的经济效益虽然高 但 会破坏土壤环境 而水稻轮作不但改善土壤环 境 而且具有相同的周年经济效益 因此轮作水 稻有更为显著的土壤生态效益 而水稻种植又 有 稳粮增效 的社会效益 因此综合效益最好 3 讨论 虽然本研究选取了同一农户管理的种植模 式一致的相邻 5 个大棚 以尽量保证土壤环境的 相似 但大田环境变化多端 草莓采收末期的土 样检测结果显示 不同大棚的土壤环境差异较 图4 大 结果偏离预期很多 可能是不同大棚前茬草 莓的农药 肥料和水分管理水平差异所致 也因 不同处理下草莓的单次采果量和单次大果率 Fig 4 Single fruit picking weight and single big fruit rate of strawberry in different treatments 为如此 更体现了以土壤环境动态变化来说明问 题的必要性 土壤化学消毒剂给人类带来高产优质农产 大果率是草莓的重要商品性之一 也同样决 定着草莓的经济效益 从单次大果率表现看 水 品的同时也不同程度的破坏了人类赖以生存的 自然环境 经过水稻前作的草莓 不用土壤消毒 稻前作的草莓在各个批次分别比其他 4 个处理 的平均值高 34. 5% 26. 1% 和 21. 0% 平均高 产量和品质还优于经过土壤消毒的瓜类前作后 的草莓 这在设施土壤环境日益恶劣的当前 有 其他 处 理 27. 2% 各 个 批 次 分 别 比 对 照 高 了 25. 5% 21. 1% 和 43. 4% 平均高对照 27. 4% 着深远的意义和价值 水稻前作和空田消毒后 16 土壤镰刀菌数量显著降低 这与糜林等 报道在 水稻 轮 作 后 的 草 莓 单 棚 纯 收 益 折 算 后 为 30. 303 万元 hm 2 西瓜和甜瓜轮作后的草莓平 土壤中撒施米糠 通过发酵结合夏季高温达到杀 灭镰刀菌的效果一致 种植水稻 灌水覆膜和米 2 均收益为 27. 273 万元 hm 因此水稻轮作比瓜 2 类 轮 作 的 草 莓 收 益 高 3. 030 万 元 hm ( 11. 1% ) 扣除成本后 作物及草莓栽培后的纯 1 收益为甜瓜大棚 ( 8 186 元 棚 ) 水稻大棚 ( 8 142 元 棚 1 ) 西瓜大棚( 7 314 元 棚 1 闲置大 1 1 棚( 6 320 元 棚 ) 露地对照 ( 6 245 元 棚 ) 因此 轮作甜瓜和水稻的周年经济效益最好 糠发酵都使土壤长期处于一种缺氧的状态 不适 17 宜病原菌的生长 张历等 认为 连作土壤细 菌 / 真菌比值降低 不利于作物生长 本研究也因 此证实 水稻前作后的土壤有利于草莓生长 而 甜瓜前作后的土壤相对不利于草莓生长 3 个不同阶段 不同处理的土壤细菌数量在 草莓采收末期都远高于另外 2 个阶段 可能是草
237 吴根良 等 不同前作对设施草莓土壤环境动态变化和经济效益的影响 莓种植前的有机底肥和采收过程中配合增施各 种化肥 改善土壤物理性状 显著增加了土壤细 18 这也与不同施肥制度下土壤微生物数 19 量中细菌群落的变化一致 目前的设施草莓 菌总数 9 刘福喜 李月娥 草莓 水稻轮作栽培技术 J 中国果 2003 05: 39 40 树 10 司传权 张建峰 大棚草莓 水稻轮作高效栽培技术 J 2009 23: 129 现代农业科技 11 杨祥田 周翠 李建辉 等 不同轮作方式下大棚草莓产 栽培也可能存在施肥过量的问题 这有待于草莓 测土配方施肥技术的进一步完善 在土壤肥力 量及土壤生物学特性 J 中国生态农业学报 2010 18 上 速效氮的含量经过各种轮作处理后变化相对 较小 而速效磷 速效钾则有明显下降 这与不同 12 李阜棣 喻子牛 何绍江 农业微生物学实验技术 M ( 2) : 312 315 北京: 中国农业出版社 1996: 305 306 13 鲍士旦 土壤农化分析( 第三版) 北京: 中国农业出版 稻鸭共 作 处 理 后 土 壤 养 分 的 动 态 变 化 趋 势 一 20 致 14 费颖恒 黄艺 严昌荣 等 大棚种植对农业土壤环境的 参考文献: 15 马云华 魏 珉 王秀峰 日光温室连作黄瓜根系微生物区 社 2000: 39 114 2008 27( 1) : 243 247 胁迫 J 农业环境科学学报 系及酶活性 的 变 化 J 应 用 生 态 学 报 2004 15 ( 6 ) : 1 吴凤芝 王学征 设施黄瓜连作和轮作中土壤微生物群落 多样性的变化及 其 与产 量品 质 的关 系 J 中国 农业 科 2007 40( 10) : 2274 2280 学 2 俞慎 土壤微生物量作为红壤质量生物指标的探讨 J 土 1999 36( 3) : 387 394 壤学报 3 泷岛 防治连作障碍的措施 J 日本土壤肥料学杂志 1983 21: 170 178 4 杨生伟 保护地草莓连作土壤微生物区系及酶活性变化研 2007 究 D 兰州: 甘肃农业大学 5 黄冲平 丁鼎良 水旱轮作对作物产量和土壤理化性状的 1995 7( 6) : 448 450 影响 J 浙江农业学报 6 吴凤芝 赵凤艳 刘元英 设施蔬菜连作障碍原因综合分 2000 31( 3) : 241 析与防治措施 J 东北农业大学学报 247 7 李福军 郭正荣 孙如银 水稻与大棚草莓轮作的高产栽培 2006 12 ( 3) : 69 技术 J 安徽农学通报 8 孙同君 吴铭千 叶忠宝 温 室草 莓 甜 瓜换 土轮 作技 术 J 现代农业科技 2007 21: 49 1005 1008 16 糜林 杨金辉 霍恒志 等 土壤高温还原消毒法克服草 莓黄萎病试 验 J 江 苏 农 业 科 学 2010 ( 5 ) : 179 180 17 张历 杜胜利 吕淑珍 等 黄瓜长势与根际微生物的关系 A / / 陈昆松 园艺学进展 C 北京: 中国 农业出版 1994: 528 532 社 18 刘杏兰 高宗 刘纯寿 有机 无机肥配施的增产效应及 1996 33( 2) : 对土壤肥力影响的定位研究 J 土壤学报 138 147 19 刘恩科 赵秉强 李秀英 等 不同施肥制度土壤微生物量 碳氮变化 及 细 菌 群 落 16S rdna V3 片 段 PCR 产 物 的 DGGE 分析 J 生态学报 2007 27( 3) : 1079 1085 20 张苗苗 宗良纲 谢桐洲 有机稻鸭共作对土壤养分动态 2010 18 变化和经济效益的影响 J 中国生态农业学报 ( 2) : 256 260 ( 责任编辑 陈华平)