随着设施蔬菜的发展,连作障碍已成为一些地区设施蔬菜生产亟待解决的问题,严重制约了设施农业生产的可持续发展,也对农产品安全及生态环境造成了不利影响,因此针对不同地区和设施条件,开展连作障碍产生的原因和克服途径的研究是实现设施农业生产可持续发展的当务之急。本文选择设施蔬菜中栽培面积较大,且易发生连作障碍的黄瓜为研究对象,开展了连作0 a、1 a、4 a和8 a共4种连作年限和翻青玉米—黄瓜、番茄—黄瓜、豇豆—黄瓜、豆角—黄瓜、油菜—黄瓜、翻青黑豆—黄瓜和休闲—黄瓜共7种不同前茬轮作模式对日光温室土壤环境及黄瓜产量和品质影响的研究,以揭示温室黄瓜连作的土壤环境效应及其土壤理化性质和生物学性质的变化规律,探明土壤恶化和产生连作障碍的主导因子和连作障碍的形成机制,来明确不同前茬作物对克服连作障碍的作用机理和确定黄瓜种植的最适宜前茬作物。同时选择玉米、番茄、豇豆、豆角、油菜、黑豆、黄瓜、小麦、小白菜和南瓜10种作物开展了黄瓜化感作用的研究,从化感作用角度揭示黄瓜连作障碍产生的机理和不同作物根系分泌物溶液的交互作用机理,来确定黄瓜的适宜前茬作物。试验结果表明:1、黄瓜连作使土壤呼吸强度降低,土壤细菌和真菌增加而放线菌减少,微生物总量略有上升而其种群相对结构稳定。随连作年限增加,土壤细菌呈先升后降趋势,土壤放线菌变化不显著,而土壤真菌直线显著上升。土壤过氧化氢酶和脲酶活性随着连作年限的增加呈显著的先升后降趋势,蔗糖酶活性对连作年限反应不显著,土壤碱性磷酸酶活性的连作效应显著而呈先降后升趋势。土壤全N、全P、有效P、速效K和有机质含量及土壤有效态Fe、Zn和Cu含量随连作年限的增加而明显积累,有效Mn无显著变化,但出现了以P素积累最为突出、有机质和N素积累次之,而速效K积累最小的养分积累不平衡现象,且连作土壤的电导率和盐离子浓度提高而土壤pH值降低,随着连作年限的增加土壤趋于酸化和盐渍化。同时,黄瓜连作对黄瓜叶片净光合速率、叶绿素含量和叶片保护酶活性、株高、叶数、根数及植株干物质等生理和农艺性状均有抑制作用,连作黄瓜的产量降低,果实品质变劣。4 a以上连作年限土壤的真菌数量显著增加而土壤呼吸显著降低,土壤养分失衡更趋明显,土壤电导率值过高而超过了黄瓜生长的临界值,加之土壤有效锰含量有降低趋势,土壤生物学环境恶化,黄瓜生理特性、农艺性状和产量、品质下降,连作障碍现象发生,不宜再连作黄瓜。2、翻青玉米—黄瓜、番茄—黄瓜、豇豆—黄瓜、豆角—黄瓜、油菜—黄瓜、翻青黑豆—黄瓜6种不同作物轮作模式与前茬休闲相比,其土壤微生物类群总数、土壤细菌数、土壤呼吸强度和土壤pH值均有不同程度的增加,土壤N、P、K,有效态Mn、Zn和Cu的含量及土壤电导率均降低,而土壤真菌、放线菌和土壤有效Fe有增有减。6种前茬作物中,玉米和豇豆能明显降低土壤真菌数量、土壤有效磷含量和土壤电导率,显著增加土壤放线菌数量而对土壤有效钾、有机质及有效锰含量的作用不明显,且能增加土壤pH值和明显提高黄瓜单叶光合速率、叶绿素含量和叶片保护酶活性,黄瓜植株农艺性状协调而黄瓜产量高,果实品质优,是黄瓜最适宜的轮作作物;其次休闲和豆角也可以作为黄瓜前茬,而番茄和油菜能增加土壤真菌数量而抑制土壤放线菌和土壤有效Mn、Zn和Cu的积累,且显著降低土壤有机质含量,黑豆和番茄能明显降低黄瓜光合速率和叶片保护酶活性,植株农艺性状不好,产量不高,果实品质变劣,所以番茄最不宜作为黄瓜前茬作物,其次为黑豆和油菜。3、黄瓜根系分泌物溶液对黄瓜种子萌发和幼苗生长的自毒作用随着黄瓜幼苗培养茬次的增加而增强,且主要通过降低培养介质pH值和硝态氮含量,提高电导率和盐离子浓度来抑制黄瓜幼苗根系生长;连续培养黄瓜幼苗3茬以上的培养介质即出现连作障碍而不适宜继续培养黄瓜。4、各作物幼苗的培养均显著提高培养介质pH值,但南瓜、豆角、黑豆、黄瓜和小麦幼苗显著提高培养溶液电导率,黑豆、黄瓜、豇豆、油菜、豆角和玉米的根系分泌物降低培养溶液硝态氮含量而番茄、南瓜和小麦增加培养溶液硝态氮含量。同时,各作物根系分泌物中培养黄瓜幼苗后,溶液的电导率和盐离子浓度均提高,番茄、南瓜、黄瓜的根系分泌物溶液pH值降低,豆角、小麦、番茄和黑豆的根系分泌物溶液的硝态氮含量增加。除玉米根系分泌物溶液外,其余作物根系分泌物溶液均抑制黄瓜种子胚根和胚芽生长;玉米、油菜、小白菜和黄瓜根系分泌物溶液对黄瓜幼苗苗高和茎粗有促进作用。黑豆、豆角、玉米和豇豆的根系分泌物溶液对黄瓜幼苗农艺性状无明显不良影响,油菜和番茄根系分泌物溶液对黄瓜幼苗农艺性状均有抑制。加之黑豆、玉米、豆角和豇豆的根系分泌物溶液对黄瓜幼苗干物质有较强的化感综合促进作用,油菜、南瓜和小麦根系分泌物溶液显著促进黄瓜根、叶干重而抑制茎干重,而对全株干重的作用不显著;黄瓜和番茄根系分泌溶液对黄瓜幼苗干物质为综合化感抑制作用。所以,玉米是克服黄瓜连作障碍而进行轮作换茬的最佳前茬作物,其次为豇豆,再者为豆角、小麦和小白菜,而番茄最不宜作为黄瓜前茬作物,其次黑豆、油菜、南瓜和黄瓜也不宜作为黄瓜前茬。