不同施肥方式對壓砂西瓜田土壤質(zhì)量的影響研究

耿源濛，孫 權(quán)，顧 欣，紀(jì)立東，王 銳，吳 萍

（1.寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寧夏 銀川 750021；2.寧夏農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，寧夏 銀川 750002）

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不同施肥方式對壓砂西瓜田土壤質(zhì)量的影響研究

耿源濛1，孫 權(quán)1，顧 欣1，紀(jì)立東2，王 銳1，吳 萍1

（1.寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寧夏 銀川 750021；2.寧夏農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，寧夏 銀川 750002）

摘 要：寧夏中部干旱帶壓砂西瓜田長期連作種植所產(chǎn)生的土壤退化、土壤養(yǎng)分含量降低、土壤真菌性病害增加、西瓜產(chǎn)量及品質(zhì)下降等瓶頸問題已嚴(yán)重制約了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，亟待解決。采用田間試驗法，以不施肥和常規(guī)化肥為對照，研究施用不同量的生物有機肥、微生物菌肥和沼液復(fù)合微生物滴灌肥對土壤基本理化性質(zhì)、微生物區(qū)系組成及功能多樣性的影響。結(jié)果表明：與常規(guī)施肥和不施肥相比，施用生物有機肥使得壓砂地土壤有機質(zhì)、堿解氮、速效磷和速效鉀含量均有不同程度提高，過氧化氫酶、堿性磷酸酶、脲酶及蔗糖酶活性也均有不同程度增加，對作物有益的細(xì)菌數(shù)量和放線菌數(shù)量有所增加，土壤中微生物的總量相應(yīng)增加，而對作物有害的真菌數(shù)量有所下降，從而有助于改善土壤質(zhì)量，減少病害，有助于解決壓砂瓜連作障礙問題。

關(guān)鍵詞：壓砂西瓜田；施肥方式； 土壤酶活性；微生物區(qū)系

寧夏中部干旱帶百萬畝壓砂西瓜種植是寧夏優(yōu)勢特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)之一，是全球旱地種植模式的創(chuàng)舉，對增加寧夏半干旱區(qū)農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收入起著舉足輕重的地位。但常年不變的單一種植模式導(dǎo)致連作障礙越來越明顯，突出表現(xiàn)在土壤肥力衰退、水分虧缺、結(jié)構(gòu)破壞，西瓜枯萎病越來越重，產(chǎn)量和品質(zhì)逐年下降，成為限制產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的瓶頸問題［1-2］。近年來，國內(nèi)關(guān)于生物有機肥以及微生物菌劑改良土壤結(jié)構(gòu)、改善農(nóng)田生態(tài)環(huán)境、減緩或消除作物連作障礙等方面的研究成果越來越多，許多研究者認(rèn)為通過施用生物有機肥以及微生物菌肥能夠改善土壤環(huán)境，提高土壤肥力水平，改善土壤微生物區(qū)系，增加土壤中細(xì)菌、放線菌和多粘類芽孢桿菌的數(shù)量，減少真菌和病原菌數(shù)量，從而促進(jìn)作物的生長，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)［3-8］。

生物有機肥與微生物菌肥在其他作物中已經(jīng)大量運用并且對植物的生長及連作障礙等具有很好的效果，但其在壓砂西瓜上的應(yīng)用中還比較少，尤其是針對壓砂瓜連作障礙防治的運用還鮮見報道。本研究采用田間試驗方法，探討生物有機肥、微生物菌肥和沼液復(fù)合微生物滴灌肥不同組合施用方式對連作7年枯萎病較重的壓砂瓜田土壤理化性質(zhì)、微生物區(qū)系組成和酶活性的影響，以期找出最適宜的改善連作壓砂西瓜田土壤健康狀況的綜合施肥模式，為緩解或消除寧夏壓砂瓜連作障礙提供理論依據(jù)，保障寧夏壓砂西瓜產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1　材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于寧夏中寧縣白馬鎮(zhèn)滾泉村，地處寧夏中部干旱帶壓砂瓜種植核心區(qū)。平均海拔1 740 m，日照充足，干旱少雨，年平均降水量180 mm，而蒸發(fā)量則達(dá)2 100～2 400 mm［7］。本研究選用的試驗地壓砂層厚度15～17 cm，連續(xù)種植壓砂西瓜超過7年，2013年開始大面積田塊出現(xiàn)西瓜枯萎病，嚴(yán)重減產(chǎn)。

1.2 試驗材料

供試西瓜品種為金城五號。供試土壤類型為干旱土土綱，正常干旱土亞綱，鈣積正常干旱土土類，壓砂層下原始土壤表土質(zhì)地為輕壤土，0～20 cm土層基本理化性狀為：有機質(zhì)1.69 g/kg，全氮0.25 g/kg，全磷0.38 g/kg，全鉀2.30 g/kg，堿解氮12.60 mg/kg，速效磷0.53 mg/kg，速效鉀105.00 mg/kg，全鹽0.49 g/kg，pH 8.5。供試肥料：常規(guī)施用化肥為磷酸二銨、尿素和硫酸鉀，每667 m2施肥量為10、5、5 kg，其N、P2O5、K2O用量分別為4.1、4.6、2.5 kg；試驗處理底肥施用羊糞生物有機肥，含全氮、全磷、全鉀數(shù)量分別為28、11、15 g/kg，采用穴施方法，每穴根據(jù)設(shè)計施用0.5～1.0 kg，即每667 m2施55～110 kg，相當(dāng)于全氮、全磷、全鉀施用量分別為1.54～3.08、0.61～1.21、1.38～2.75 kg，生育期間經(jīng)過礦化所能供應(yīng)的速效性氮磷鉀數(shù)量未跟蹤測定；試驗用微生物菌肥為五豐牌-B6，活性菌含量為5×108CFU/g，沼液補灌肥為五豐牌沼液復(fù)合微生物滴灌肥，含速效性N、P2O5、K2O量分別為20、20、20 g/kg，2次補灌每667 m2用量為40 kg，合計每667 m2施用量為0.8、0.8、0.8 kg。B6和沼液復(fù)合微生物滴灌肥均由寧夏五豐農(nóng)業(yè)科技有限公司生產(chǎn)。

1.3 試驗方法

試驗采用多因素單水平隨機區(qū)組設(shè)計，共6個處理：T1為不施肥（CK1）；T2為常規(guī)施用化肥（CK2）；T3為每667 m2施生物有機肥55 kg+B6菌灌根+生育期沼液復(fù)合微生物肥澆灌2次；T4為每667 m2施生物有機肥110 kg+B6菌灌根1次+生育期沼液復(fù)合微生物肥澆灌2次；T5為每667 m2施生物有機肥55 kg+B6菌灌根1次生育期噴施3次+生育期沼液復(fù)合微生物肥澆灌2次；T6為每667 m2施生物有機肥110 kg+B6菌灌根1次生育期噴施3次+生育期沼液復(fù)合微生物肥澆灌2次。每個處理3次重復(fù)，小區(qū)長120 m，寬3 m，面積360 m2。4月10日進(jìn)行施肥，按照不同處理，用鐵鍬將15 cm厚砂石層扒開挖直徑30 cm的植穴，靠近穴的外圈撒施生物有機肥250 g或500 g；有微生物菌肥灌根處理的則用噴霧器稀釋原菌后均勻噴布于土壤表層。4月12日采用點種的方法種植西瓜；5 月25日瓜苗處于伸蔓初期時用微生物菌肥噴苗處理，6月20日在果實膨大初期、6月30日果實膨大中期各進(jìn)行1次噴施處理；沼液復(fù)合微生物滴灌肥處理于5月25日、6月20日各澆灌1次；為保持試驗處理的一致，對照在不同處理噴施或澆灌的同時，補施同量的清水。西瓜種點植于穴中心，點種瓜籽后扣塑料碗增溫保墑，碗外圍覆砂保墑，待出苗至三葉一心時去除塑料碗。行距2.0 m，穴距1.8 m，每667 m2種220株。坐瓜期及時去除弱勢瓜、畸形瓜，每株留強勢瓜1個，以提高果實整齊度，其余管理同大田。8月5日西瓜采收后，扒開瓜穴覆砂層多點采集0～20 cm混合土樣，鮮樣測定微生物區(qū)系組成，其余樣品風(fēng)干后測定基本理化性質(zhì)和酶活性。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 土壤理化性狀 土壤有機質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法，堿解氮含量采用堿解擴散法，速效磷含量采用0.5 mol/L NaHCO3法，速效鉀含量采用NH4OAc浸提、火焰光度法，pH采用雷磁pH計測定［9］。

1.4.2 土壤酶活性 土壤酶活性主要測定過氧化氫酶、堿性磷酸酶、脲酶及蔗糖酶。取回田間土樣進(jìn)行自然風(fēng)干，過1 mm篩存于自封袋中，過氧化氫酶采用高錳酸鉀滴定法，堿性磷酸酶采用磷酸苯二鈉比色法，脲酶采用苯酚-次氯酸鈉比色法，蔗糖酶采用3，5-二硝基水楊酸比色法［10］。

1.4.3 土壤微生物區(qū)系組成 西瓜收獲后采集鮮土樣直接測定真菌、細(xì)菌和放線菌。細(xì)菌用牛肉汁蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基平板混菌法培養(yǎng)測定，真菌用孟加拉紅培養(yǎng)基平板混菌法培養(yǎng)測定，放線菌用改良高氏1號瓊脂培養(yǎng)基平板混菌法培養(yǎng)測定［11］。

試驗數(shù)據(jù)利用Excel 2010與DPS軟件進(jìn)行分析處理。

表1　不同施肥方式對土壤基本理化性質(zhì)的影響

表2　不同施肥方式對壓砂瓜田土壤酶活性的影響

2　結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對土壤理化性質(zhì)的影響

于壓砂西瓜采收后，扒開砂石層，采集0～20 cm原土壤表土，測定其基本理化性狀，結(jié)果見表1。從表1可以看出，施用化肥的T2處理，土壤堿解氮、速效磷、速效鉀的含量均大幅提高，而pH顯著降低；施用生物有機肥及沼液滴灌肥處理，土壤有機質(zhì)含量均顯著提高，其中生物有機肥施用量加倍的T4、T6處理比T3、T5增加更顯著，T6處理有機質(zhì)含量最高為3.44 g/kg，與其他處理差異顯著，并能不同程度提高土壤堿解氮、速效磷、速效鉀含量，同樣以T6處理為最高，且與其他處理差異顯著。表明在用量較小的情況下，施用生物有機肥及沼液復(fù)合微生物滴灌肥能顯著增加土壤有機質(zhì)、速效氮、速效磷和速效鉀，有助于改善土壤肥力狀況。

2.2 不同施肥方式對壓砂瓜土壤酶活性的影響

不同施肥方式下，土壤中各種酶含量會產(chǎn)生差異。壓砂西瓜采收后，扒開砂石層，采集0～20 cm原土壤表土，測定其過氧化氫酶、堿性磷酸酶、脲酶及蔗糖酶含量，結(jié)果見表2。從表2可以看出，施用化肥降低了土壤過氧化氫酶活性，加重土壤環(huán)境脅迫，但顯著增加了土壤脲酶活性，刺激了土壤微生物對氮素的分解和釋放；施用生物有機肥、微生物菌肥和沼液滴灌肥處理均不同程度提高了土壤過氧化氫酶、堿性磷酸酶、脲酶和蔗糖酶等酶活性，其中T5處理顯著增加了土壤堿性磷酸酶、脲酶和蔗糖酶活性，而T6處理顯著增加了土壤過氧化氫酶、堿性磷酸酶、脲酶和蔗糖酶的活性，即使與常規(guī)施用化肥處理相比，T6處理也能顯著提高土壤酶活性，從而有利于從整體上改善土壤功能，增強西瓜抗逆性。

2.3 不同施肥方式對壓砂瓜田土壤微生物區(qū)系組成的影響

改進(jìn)施肥方式能提供充足的能源和活性養(yǎng)分，其對土壤微生物數(shù)量的影響結(jié)果見表3。從表3可以看出，與對照相比，單施化肥由于增加了土壤速效性養(yǎng)分供應(yīng)量，有利于促進(jìn)土壤微生物群體的擴大，顯著提高土壤細(xì)菌數(shù)量，從而提高土壤微生物總量；但單施化肥也顯著提高了土壤真菌數(shù)量，可能會對土壤健康產(chǎn)生一些不利因素，盲目提高外源無機營養(yǎng)供應(yīng)對旱地生態(tài)環(huán)境具有相促和抑制的雙重作用，如果雨水豐富，可能有不一樣的結(jié)果。而施用生物有機肥、微生物菌肥和沼液肥復(fù)合微生物滴灌肥后，碳源物質(zhì)、有機酸、氨基酸以及速效性氮磷鉀的均衡供應(yīng)，極大地提高了細(xì)菌和放線菌的數(shù)量，真菌的數(shù)量略有起伏，與施化肥相比抑制了真菌的數(shù)量，總體上大幅提高了土壤微生物總量，尤其以T6處理達(dá)到顯著差異水平，表現(xiàn)出較好的改善土壤生態(tài)功能的綜合作用。

表3　不同施肥方式對土壤微生物區(qū)系組成的影響

3　結(jié)論與討論

本試驗結(jié)果表明：（1）與不施肥和施用化肥相比，施用生物有機肥、微生物菌肥和沼液復(fù)合微生物滴灌肥后，壓砂西瓜土壤的有機質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀含量均有所增加。其中，T6處理的各項指標(biāo)最高，其有機質(zhì)含量為3.44 g/kg，堿解氮含量為38.15 mg/kg，速效磷含量為0.99 mg/kg，速效鉀含量為237.58 mg/kg，增幅分別為103.55%、202.78%、80.00%、126.27%，pH為8.14，各項指標(biāo)與其他處理均有顯著差異。（2）土壤過氧化氫酶、堿性磷酸酶、脲酶及蔗糖酶活性均有所增加。其中T6處理各類型酶活性最強且與其他處理差異顯著，與施用化肥相比，4種酶活性分別提高208.33%、115.38%、18.03%、67.89%。（3）土壤微生物總量、細(xì)菌和放線菌數(shù)量明顯增加，真菌數(shù)量略有降低。其中T6處理的微生物總量、細(xì)菌和放線菌數(shù)量與其他處理相比增加最多，且差異顯著，與施用化肥相比微生物總量、細(xì)菌、放線菌分別增加66.01%、67.91%、54.75%，真菌減少34.40%。（4）對土壤中的理化性質(zhì)、酶活性及微生物區(qū)系組成的綜合分析表明，每667 m2施用110 kg生物有機肥并配施B6菌肥灌根1次苗期噴施3次，生育期補灌沼液復(fù)合微生物肥澆灌2次，能顯著改善土壤肥力水平，增強酶活性，提升微生物總量，并促使連作壓砂地土壤區(qū)系組成從“真菌型土壤”向“細(xì)菌性土壤”轉(zhuǎn)變，從而減少西瓜真菌性病害。

研究表明，施用微生物肥及生物有機肥，對土壤養(yǎng)分的提高、結(jié)構(gòu)的改變均有促進(jìn)作用。這是由于微生物肥料利用微生物的動態(tài)特性來增加氮素或有效磷鉀的含量，更主要的是可以促進(jìn)不能直接利用的物質(zhì)轉(zhuǎn)換成為可被吸收利用的營養(yǎng)物質(zhì)，或提供作物的生長刺激物質(zhì)，或抑制植物病原菌的活動，從而提高土壤肥力、提高土壤的健康指數(shù)、改善作物營養(yǎng)狀況［12-14］。

本試驗結(jié)果表明，不同施肥處理間土壤養(yǎng)分狀況變化較明顯。其中，單施化肥的常規(guī)處理能迅速提高土壤速效養(yǎng)分含量，但不能提高土壤有機質(zhì)含量水平；單施化肥僅能顯著提高脲酶活性，營養(yǎng)水平的改善也能改善微生物區(qū)系組成，細(xì)菌總量顯著增加，從而促進(jìn)微生物總量的顯著增加；但化肥處理還顯著增加了真菌的數(shù)量。據(jù)相關(guān)研究報道，連作年限的增加本身就會促進(jìn)土壤微生物區(qū)系由低肥的細(xì)菌型向高肥的真菌型發(fā)展，病原菌數(shù)量增加，寄生型長蠕孢菌大量滋生，作物病害嚴(yán)重［15］。研究表明，第1年大棚土壤中優(yōu)勢真菌為腐生型真菌，是纖維素、木質(zhì)素的分解菌，而連作5年后土壤中的優(yōu)勢真菌轉(zhuǎn)化為寄生型，病原性長蠕孢、交鏈霉等霉菌增加，作物病害加重［16］?？梢姡瑔问┗蕦?dǎo)致真菌數(shù)量的增加很可能導(dǎo)致壓砂瓜真菌型病害的加重，值得深入研究。

本試驗中，施用生物有機肥的4個處理均顯著增加了土壤有機質(zhì)含量，與以纖維素為主的碳循環(huán)極其緊密的速效氮和速效鉀含量也大幅提升，尤其是T6處理達(dá)到顯著差異，有力地改善土壤肥力水平；對4種酶活性的提升存在相似的規(guī)律，亦以T6處理達(dá)到顯著差異，能加速營養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)轉(zhuǎn)化；均顯著增加了土壤細(xì)菌、放線菌和微生物總量，對真菌數(shù)量改變規(guī)律不明顯，但顯著低于化肥處理，有助于從根本上解決連作病原微生物加重的問題。其中，生物有機肥加倍施用的T4、T6處理對土壤有機質(zhì)和速效性氮鉀的提升作用明顯高于T3、T5處理，而增加了地上部分噴菌的T5、T6處理與T3、T4處理相比并沒顯著的改善作用，表明對于非常瘠薄的壓砂地，多投入碳源物質(zhì)才是改善土壤肥力狀況的根本途徑。

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（責(zé)任編輯鄒移光）

Effects of different fertilization methods on soil quality of gravel-covered watermellon field in middle arid Ningxia

GENG Yuan-meng1，SUN Quan1，GU Xin1，JI Li-dong2，WANG Rui1，WU Ping1

（1.Agriculture College，Ningxia University，Yinchuan 750021，China；2.Agricultural and Environmental Resources Institute，Ningxia Agriculture and Forestry Academy，Yinchuan 750002，China）

Key words：gravel-covered watermellon field；fertilization method；soil enzyme activity；microflora

Abstract：Bottleneck problems such as soil nutrients exhaustion，soil fungal diseases prevalent，soil structure degradation，low production and quality of water melon etc.already severely restricted the gravel-covered watermelon industry in middle arid area of Ningxia.Field experiments were adopted to study the effects of different amount bioorganic fertilizer，biological bacterial manure and biogas slurry mixed with microorganism and nutrients on soil physicochemical property，microflora and their functional diversity.The results showed that bio-organic fertilizer could increase soil organic matter，available nitrogen，available phosphorus，available potassium，catalase，alkaline phosphatase，urease and sucrase compared with no fertilizer and conventional fertiliziton.Bio-organic fertilizer，biological bacterial manure and biogas slurry mixed with microorganism and nutrients could increase the quantity of beneficial bacterial and actinomycetes but decrease the harmful fugal amount，thus they could improve soil quality，reduce diseases and finally improve the quality of watermelon.

中圖分類號：S651.062

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1004-874X（2016）01-0068-05

收稿日期：2015-08-26

基金項目：寧夏農(nóng)業(yè)特色產(chǎn)業(yè)科技支撐項目（2014-43）

作者簡介：耿源濛（1991-），女，在讀碩士生，E-mail：466052584@qq.com

通訊作者：孫權(quán)（1965-），男，博士，教授，E-mail：sqnxu@sina.com