2016, Vol. 31
土壤是绝大多数园艺作物的生存因子，植物的根系主要生存在土壤中，通过根系从土壤中吸取水分和无机营养并固定在土壤中[1]。黑龙江省地区间温度、水分条件差异大，土壤类型多。在众多的土壤类型中，黑土是较为特殊的一种土壤类型，也是垦种指数较高、耕地比重大的一种土壤类型。黑龙江省三大平原区黑土面积为48 747 km2，占全省土壤总面积的10.88%[2]。在黑龙江省西部松嫩平原上，分布着大面积的草甸黑钙土，尤其是在草甸草原植被下形成的土壤，土壤肥力较好[3]。松嫩平原也是我国盐碱化土壤集中分布的地区之一，大庆市位于松嫩平原中部，是我国北方土壤质量问题尤其是盐碱化问题比较严重的地区[4]。不同土壤类型对大豆[5]、水稻[6]、烤烟[7]生长的影响均有报道，而土壤类型对黄瓜生理活性和产量的影响报道较少。本研究拟以东农808为试材，设置不同土壤类型，通过分析黄瓜在结果期叶片生理活性物质、产量和品质的变化规律，研究土壤类型对黄瓜的影响效应，以期为高丙醇二酸黄瓜高产优质栽培提供理论依据。
1 材料与方法 1.1 试验材料供试黄瓜品种为东农808。供试土壤类型分别为盐碱土、黑土、草甸黑钙土，分别于2015年取自黑龙江省肇州县农业技术推广中心、东北农业大学阿城实验实习基地和黑龙江省大庆市林甸县宏伟乡，0~20 cm耕层土壤基本性质见表 1。
|
表 1 供试土壤基本性质 Table 1 Basic properties of tested soils |
试验地为黑龙江省大庆市黑龙江八一农垦大学农学院实验基地。
试验采用盆栽随机区组设计，设置3个处理即盐碱土(T1)、黑土(T2)、草甸黑钙土(T3)。每个处理设置18桶，3次重复。小区内部桶之间间隔设为30 cm，各个重复之间间隔距离为70 cm。盆栽的塑料桶产自河北乾元塑料制品有限公司，塑料桶上口径30 cm，下口径27 cm，高度30 cm，容积为20 L。将比例为1∶2(V/V)的沙土混合物15 kg装入塑料桶中(距离上口边缘7 cm)，同时每桶均匀混入1.5 g磷酸二胺、4.5 g硫酸钾、7.5 g尿素，将土肥混拌均匀并压实。按照每667 m2地20 cm耕层的土壤重量150 000 kg计，相当于每667 m2土地的施肥量为15 kg磷酸二胺、45 kg硫酸钾、75 kg尿素。于4月15日塑料大棚内播种，每个盆播12粒催芽后的黄瓜种子，出苗后5 d内浇水，每3 d浇灌1次，以保持湿润为宜。二叶一心期，每桶留2株幼苗。正常田间管理，及时吊蔓，单蔓整枝，防治病虫害。
1.3 取样时期与方法正常开花坐瓜后5 d开始取样，每5 d取样1次，共取样5次，每次每个处理随机选6株植株，利用叶片混合样品测定黄瓜结果期各项生理指标。
果实收获后，每个处理随机选取5个果实，利用果实混合样品测定品质指标；每个处理随机选取10个果实，进行果实横径、纵径、单瓜重和产量的测定。
叶片生理指标的测定：叶绿素含量，采用丙酮乙醇法测定[8]；硝态氮含量，采用酚二磺酸法[9]；硝酸还原酶活性，采用活体分光光度法[10]；蔗糖含量，采用蒽酮比色法测定[11]；过氧化氢酶(CAT)活性，采用高锰酸钾滴定法测定[12]；超氧化物歧化酶(SOD)活性测定采用氮蓝四唑法[13]。
果实品质指标的测定：可溶性固形物含量，采用手持折光仪测定；可溶性糖含量，采用蒽酮比色法测定[11]；Vc含量，采用紫外分光光度法测定[14]；可溶性蛋白含量，采用考马斯亮蓝G-250 染色法测定[15]；硝酸盐含量，采用酚二磺酸法[9]；丙醇二酸含量，采用高效液相色谱法[16]。
黄瓜果实横径、纵径的测定：每个处理各测定5个瓜，利用游标卡尺进行测量。黄瓜平均单果重和产量的测定：每个处理各测定5个瓜，利用精度为0.01 g的电子天平称重，按照每个小区18桶计算小区产量，并按照每667 m2地栽培3 000株黄瓜计算其理论产量。
1.4 数据统计分析利用Excel 2003进行图表制作，用DPS 7.05软件(data processing system)进行数据显著性分析。
2 结果与分析 2.1 不同土壤类型对黄瓜结果期叶片生理指标的影响 2.1.1 不同土壤类型对黄瓜结果期叶片硝态氮含量的影响不同土壤类型对黄瓜结果期叶片硝态氮含量的影响如图 1所示，在开花之后5~25 d，各处理黄瓜叶片硝态氮含量均呈现先逐渐升高再缓慢下降的变化趋势。在开花后20 d，各处理黄瓜叶片硝态氮含量均达到最高值。开花后5~15 d，T2处理下的黄瓜叶片硝态氮含量显著高于T3，T3显著高于T1。开花后20~25 d，T2与T3黄瓜叶片硝态氮含量之间差异不显著但均显著高于T1。
|
图 1 土壤类型对黄瓜硝态氮含量的影响 Figure 1 Effect of soil type on nitrate nitrogen content in cucumber leaves 注：图中误差线表示标准差大小，不同字母代表处理间差异显著(P＜0. 05)，下同。 |
不同土壤类型对黄瓜结果期叶绿素含量的影响如图 2所示，在开花之后5~25 d，各处理黄瓜叶绿素含量均呈现先逐渐升高再缓慢下降的变化趋势。在开花后20 d，各处理黄瓜叶绿素含量均达到最高值。开花后5~15 d，T2黄瓜叶绿素含量显著高于T3，T3显著高于T1。开花后20~25 d，T2与T3黄瓜叶绿素含量之间差异不显著但均显著高于T1。
|
图 2 土壤类型对黄瓜叶绿素含量的影响 Figure 2 Effect of soil type on chlorophyll content in cucumber leaves |
不同土壤类型对黄瓜结果期叶片硝酸还原酶活性的影响如图 3所示，开花后5~25 d，各处理黄瓜叶片硝酸还原酶活性均呈现先逐渐升高再缓慢下降的变化趋势，最高值均出现在开花后20 d。开花后5~15 d，T2黄瓜叶片硝酸还原酶活性显著高于T3，T3显著高于T1。开花后20~25 d，T2与T3黄瓜叶片硝酸还原酶活性之间差异不显著但均显著高于T1。
|
图 3 土壤类型对黄瓜叶片硝酸还原酶活性的影响 Figure 3 Effect of soil type on nitrate reductase activity of cucumber leaves |
不同土壤类型对黄瓜结果期叶片蔗糖含量的影响如图 4所示，开花后5~25 d，各处理叶片蔗糖含量均呈现先逐渐升高再缓慢下降的变化趋势，最高值均出现在开花后20 d。开花后5 d，T2黄瓜叶片蔗糖含量显著高于T3和T1，T3与T1之间差异不显著。开花后10~20 d，T2黄瓜叶片蔗糖含量显著高于T3和T1，T3显著高于T1。开花后25 d，T2与T3黄瓜叶片蔗糖含量之间差异不显著但均显著高于T1。
|
图 4 土壤类型对黄瓜叶片蔗糖含量的影响 Figure 4 Effect of soil type on sucrose content in cucumber leaves |
不同土壤类型对黄瓜结果期叶片过氧化氢酶(CAT)活性的影响如图 5所示，各处理叶片CAT活性均呈现先逐渐升高后快速下降的变化趋势，最高值均出现在开花后20 d。开花后5~10 d，T2黄瓜叶片CAT活性显著高于T3和T1，T3显著高于T1。开花后15~25 d，T2与T3黄瓜叶片CAT活性之间差异不显著但均显著高于T1。
|
图 5 土壤类型对黄瓜叶片过氧化氢酶活性的影响 Figure 5 Effect of soil type on catalase activity of cucumber leaves |
不同土壤类型对黄瓜结果期叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响如图 6所示，开花后5~25 d，各处理叶片SOD活性均呈现先逐渐升高后缓慢下降的变化趋势，最高值均出现在开花后20 d。开花后5~10 d，T2黄瓜叶片SOD活性显著高于T3和T1，T3显著高于T1。开花后15~25 d，T2与T3黄瓜叶片SOD活性之间差异不显著但均显著高于T1。
|
图 6 土壤类型对黄瓜超氧化物歧化酶活性的影响 Figure 6 Effect of soil type on superoxide dismutase activity of cucumber leaves |
不同土壤类型对黄瓜品质的影响如表 2所示，黄瓜果实中可溶性糖、Vc、可溶性固形物含量均为T2最高，但三者之间差异不显著。黄瓜果实中可溶性蛋白质、丙醇二酸含量均为黑土最高，T2与T3之间差异不显著但二者均显著高于T1。黄瓜果实中硝酸盐含量T1最高，其显著高于T2和T3，T2和T3之间差异不显著。
|
|
表 2 不同土壤类型对黄瓜品质的影响 Table 2 Effect of soil type on quality of cucumbers |
不同土壤类型对黄瓜产量构成因素及产量的影响如表 3所示，黄瓜果实横径、果实纵径、单瓜重、小区产量、667 m2产量均以T2最高，T2与T3之间差异不显著但二者均显著高于T1。T2、T3黄瓜横径分别比T1高出9.76%和6.97%；T2、T3黄瓜纵径分别比T1高出6.09%和5.11%；T2、T3黄瓜单瓜重分别比T1高出15.83%和11.82%；T2、T3小区产量和亩产量分别比T1高出6.55%和5.70%。
|
|
表 3 不同土壤类型对黄瓜产量构成因素及产量的影响 Table 3 Effect of soil type on yield and yield components of cucumbers |
黄瓜Cucumis sativus L.属于葫芦科甜瓜属1年生攀援草本植物[17]。黄瓜根系浅，对深层土壤养分和水分吸收能力差，所以黄瓜对土壤质地极其敏感[18]，生产上选择不同类型土壤对其产量和品质影响较大。
作物生产中土壤类型不同，对栽培作物所产生的生理效应也不同。崔玉军等[19]通过对不同土壤类型中元素含量特征进行分析研究，发现在松嫩平原南部的黑土类土壤中主要营养元素含量较丰富，适宜多种农作物生长。盐渍土资源是重要的中低产土壤资源之一，盐渍化土壤含有大量盐分，可引起一系列土壤物理性质的恶化，对作物毒害很重[20-22]。草甸黑钙土在黑龙江省西部松嫩平原总面积近200万hm2，其成土母质为碳酸盐粘质湖积物，垦前植被多为茅草，覆盖度60%以上，现在基本为耕地[23]。这与本研究的黑土和草甸黑钙土栽培条件下，黄瓜结瓜期叶片生理活性物质含量及各种保护性酶活性均得到有效提高、产量和品质也得到一定程度改善的研究结果存在一致性。
本研究结果表明，在黄瓜开花后5～25 d，盐碱土、黑土、草甸黑钙土条件下黄瓜叶片硝态氮、叶绿素蔗糖含量均呈现“∧”型变化趋势，同时硝酸还原酶、CAT、SOD活性也呈现同样的变化趋势。而开花后20d，叶绿素、硝态氮、蔗糖含量最高，硝酸还原酶、CAT、SOD活性最强，进而提高黄瓜光合能力和生理代谢水平，提高黄瓜果实横径和纵径，提高单果重和小区产量。其中黑土处理，对黄瓜生理代谢和产量形成促进作用最强，是较适宜的土壤类型；草甸黑钙土栽培条件下，黄瓜产量和品质性状与黑土条件下差异不显著，也是相对比较适宜的土壤类型；而盐碱土栽培则会产生一定的抑制效应。通过研究盐碱土、黑土、草甸黑钙土对黄瓜结果期生理特性、产量和品质指标影响，确定了黄瓜生产上应用的最佳土壤类型，将为黄瓜高产栽培提供技术保证。
| [1] |
刘克锋, 杜建军. 土壤肥料学[M]. 北京: 中国农业出版社, 2013 .
( 0)
|
| [2] |
崔玉军, 时永明, 刘国栋, 等.
黑龙江省松嫩平原南部黑土的元素含量特征[J]. 现代地质 , 2008, 22 (6) : 929–933.
(0)
|
| [3] |
刘景江, 周书兰, 蔺勇.
小黑杨在不同类型黑钙土上栽培的生长研究[J]. 防护林科技 , 2008 (5) : 31–32.
(0)
|
| [4] |
张杰.大庆地区土壤理化性质及盐碱化特征评价[D].哈尔滨:东北林业大学,2010.
http://cdmd.cnki.com.cn/article/cdmd-10225-2010242342.htm (0)
|
| [5] |
金剑, 王光华, 刘晓冰, 等.
两个大豆品种在暗棕壤和黑土中的根系形态和根瘤性状[J]. 应用生态学报 , 2008, 19 (8) : 1747–1753.
(0)
|
| [6] |
王秋菊, 张玉龙, 刘峰.
黑龙江省水稻品种跨积温区种植的产量和品质变化[J]. 应用生态学报 , 2013, 24 (5) : 1381–1386.
(0)
|
| [7] |
刘浩, 周冀衡, 张毅, 等.
不同土壤类型前茬作物对烤烟化学成分和品质的影响[J]. 湖南农业大学学报:自然科学版 , 2015, 41 (5) : 491–495.
(0)
|
| [8] |
郝建军, 康宗利, 于洋. 植物生理学实验技术[M]. 北京: 化学工业出版社, 2007 : 107 -109.
(0)
|
| [9] |
陈新平, 邹春琴, 刘亚萍, 等.
菠菜不同品种累积硝酸盐能力的差异及其原因[J]. 植物营养与肥料学报 , 2000, 6 (4) : 30–34.
(0)
|
| [10] |
赵世杰, 刘华山, 董新纯. 植物生理学实验指导[M]. 北京: 中国农业出版社, 1998 : 68 -72.
(0)
|
| [11] |
HUANG C H, YU B, TENG Y W, et al.
Effects of fruit bagging on coloring and related physiology,and qualities of red Chinese sand pears during fruit maturation[J]. Scientia Horticulturae , 2009, 121 : 149–158.
DOI:10.1016/j.scienta.2009.01.031 (0)
|
| [12] |
杨炜春, 王琪全, 刘维屏.
除草剂莠去津(atrazine)在土壤-水环境中的吸附及其机理[J]. 环境科学 , 2000, 21 (4) : 94–97.
(0)
|
| [13] |
李林懋, 门兴元, 叶保华, 等.
不同生长时期冬枣受绿盲蝽危害后应激防御酶活性的变化[J]. 中国农业科学 , 2014, 47 (1) : 191–198.
(0)
|
| [14] |
张立科, 田水泉, 谢太平, 等.
紫外可见分光光度法测定果蔬中的维生素C[J]. 河北化工 , 2009, 32 (1) : 50–52.
(0)
|
| [15] |
李振国. 现代植物生理学实验指南[M]. 北京: 科学出版社, 1999 : 302 -303.
(0)
|
| [16] |
高洁, 秦智伟, 周秀艳, 等.
黄瓜高丙醇二酸含量种质资源筛选[J]. 中国蔬菜 , 2012 (22) : 30–34.
(0)
|
| [17] |
张振贤. 蔬菜栽培学[M]. 北京: 中国农业出版社, 2011 : 139 .
(0)
|
| [18] |
杨维田, 刘立功. 黄瓜[M]. 北京: 金盾版社, 2011 : 7 -8.
(0)
|
| [19] |
崔玉军, 时永明, 刘国栋, 等.
黑龙江省松嫩平原南部黑土的元素含量特征[J]. 现代地质 , 2008, 22 (6) : 929–933.
(0)
|
| [20] |
贾广和.
盐碱地综合整治与开发研究[J]. 西南林学院学报 , 2008 (8) : 112–114.
(0)
|
| [21] |
王利民, 陈金林, 梁珍海, 等.
盐碱土改良利用技术研究进展[J]. 浙江林学院学报 , 2010 (1) : 143–148.
(0)
|
| [22] |
唐于银, 乔海龙.
我国盐渍土资源及其综合利用研究进展[J]. 安徽农学通报 , 2008 (8) : 19–22.
(0)
|
| [23] |
侯敬纯.
碳酸盐草甸黑钙土甜菜施肥技术的研究[J]. 中国甜菜糖业 , 1989 (6) : 26–34.
(0)
|