夏季填闲及秸秆还田对连作温室土壤质量修复机理研究

以温室连作障碍突出的黄瓜土壤为研究对象，根据北方日光温室黄瓜主要栽培方式，在温室夏季休闲期种植不同填闲作物并对部分作物秸秆进行还田，采用连续多年定位试验设计方案，常规分析与分子生物学方法相结合，系统研究填闲作物/秸秆还田/黄瓜生产体系土壤微生物多样性、线虫生物多样性、土壤养分等与黄瓜生产力之间的关系，从土壤- - 作物系统出发，探讨填闲作物种植及秸秆还田对连作温室土壤的生物修复效果及机理，为温室土壤健康可持续利用提供理论依据。

日光温室是我国北方地区冬季蔬菜生产主要园艺设施，生产中相对单一的栽培制度导致的连作障碍使得土壤质量恶化和作物生长受到抑制，产量降低。种植填闲作物及秸秆还田是目前国内外成功用于克服土壤质量恶化并增加主栽作物产量的主要农艺措施之一。为此，本项目探究了连续五年在温室夏季休闲期种植不同填闲作物及秸秆还田对主栽黄瓜生产力、土壤养分、土壤微生物相关因子和线虫的影响机制。本项目研究发现相较于休闲对照（Control），种植甜玉米但秸秆不还田（SR）、种植甜玉米且秸秆还田（SI）和前后种植茼蒿和苋菜（GR）三个处理显著提升了作物生产力，而种植菜豆但秸秆不还田（CR）和种植菜豆且秸秆还田（CI）两个处理则显著降低了黄瓜生产力。尽管地下部根际土壤生物学相关因子与地上部作物生产力存在相关性，但当土壤发生植物寄生物线虫危害时，线虫对生产力的控制力远超过微生物。不同填闲作物和秸秆还田可普遍提高土壤微生物生物量、数量和群落多样性，及碳素和氮素矿化水平。填闲作物可通过调控设施菜田蔬菜作物-土壤体系各互作反馈机制来影响体系生产力，其机制极其复杂。