酵素液肥改良設(shè)施甜瓜連作土壤質(zhì)量的效應(yīng)

康利允 李曉慧 高寧寧 梁慎 常高正 李海倫 王慧穎 徐小利 趙衛(wèi)星

摘? ? 要：為了解酵素液肥對(duì)設(shè)施甜瓜連作土壤質(zhì)量改良及產(chǎn)量、糖度的效應(yīng)，以清水（CK）為對(duì)照，其他處理的酵素液肥與清水的體積比分別為1∶100（T1）、1∶200（T2）、1∶400（T3）、1∶800（T4），研究了酵素液肥對(duì)設(shè)施甜瓜連作土壤質(zhì)量的影響。結(jié)果表明，與CK相比，甜瓜酵素液肥可顯著增強(qiáng)土壤脲酶、轉(zhuǎn)化酶、堿性磷酸酶活性，增加土壤細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量，提升有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀含量;顯著提高甜瓜產(chǎn)量及果實(shí)中心和邊部可溶性固形物含量，增幅分別為5.30%～21.5%、5.70%～13.6%、12.3%～24.9%;其中均以酵素與水體積比為1∶200（T2）的對(duì)土壤改良效果較好，產(chǎn)量和糖度增加作用較為明顯。綜上所述，添加酵素液肥會(huì)顯著改善設(shè)施甜瓜連作土壤問(wèn)題，提高產(chǎn)量與品質(zhì)，酵素液肥∶水為1∶200的效果更好。

關(guān)鍵詞：甜瓜;酵素; 設(shè)施連作;土壤改良

中圖分類(lèi)號(hào)：S652 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-2871（2021）11-063-05

Effects of enzyme liquid fertilizer on soil quality in continuous cropping of muskmelon

KANG Liyun， LI Xiaohui， GAO Ningning， LIANG Shen， CHANG Gaozheng， LI Hailun， WANG Huiying， XU Xiaoli， ZHAO Weixing

（Institute of Horticulture， Henan Academy of Agricultural Sciences， Zhengzhou 450002， China）

Abstract： To explore the effects of enzyme liquid fertilizer on soil quality improvement， yield and sugar content of muskmelon continuous cropping in facility， and to provide theoretical references for soil improvement and rational utilization of residual plant resources of muskmelon. The melon variety Xuetong 8 was used as experimental material， and five treatments were set up. Take clear water （CK） as a control， and the other treatments of volume ratio of enzyme liquid fertilizer to water was 1∶100 （T1）， 1∶200 （T2）， 1∶400 （T3） and 1∶800 （T4）， respectively. The effects of enzyme liquid fertilizer on soil enzyme activity， nutrient content， microbial quantity， yield and sugar content of muskmelon continuous cropping in facility were studied. The results showed that muskmelon enzyme liquid fertilizer can significantly enhance the activities of soil urease， invertase， and alkaline phosphatase by 20.7%-89.8%， 20.0%-63.0%， 14.2%-42.0%， and significantly increased the number of soil bacteria， fungi and nematodes increased by 53.3% to 139.0%， 39.1% to 153.3%， and 30.9% to 140.4%， respectively， and promoted the soil organic matter， alkali-hydrolyzable nitrogen， available phosphorus， and available potassium by 1.50% to 3.3%. 12.2%-26.8%， 5.68%-10.8%， and 4.74%-9.7%， significantly， and significantly increase the yield and the soluble solid content in the center and edges of muskmelon by 5.30%-21.5%， 5.70%-13.6%， 12.3%-24.9%， respectively. Among them， enzyme∶water volume ratio of 1∶200 （T2） has a better effect on soil improvement， and the increase in yield and sugar content is more obvious. In summary， the addition of enzyme liquid fertilizer will significantly increase the soil enzyme activity， microbial quantity and nutrient content of continuous muskmelon cultivation in facility， significantly increase yield and quality， and have better soil improvement effects. The research results provide a scientific basis for the popularization and application of enzyme liquid fertilizer.

Key words： Muskmelon; Enzyme liquid fertilizer; Facility continuous cropping; Soil improvement

甜瓜（Cucumis melo L.）營(yíng)養(yǎng)豐富，香甜可口，深受人們喜愛(ài)，是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物。據(jù)國(guó)家西甜瓜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系統(tǒng)計(jì)，我國(guó)甜瓜種植面積約53.3萬(wàn)hm2[1]。當(dāng)前，設(shè)施栽培高投入高產(chǎn)出且常年單一種植的生產(chǎn)模式，連作障礙不可避免，導(dǎo)致土壤質(zhì)量下降，主要表現(xiàn)為土壤養(yǎng)分過(guò)度積累、有益微生物數(shù)量和功能多樣性減少、土壤酶活性降低等一系列問(wèn)題[2-3]，造成作物產(chǎn)量和品質(zhì)下降[4]，甚至絕收。有研究表明，甜瓜連作5年單瓜質(zhì)量開(kāi)始下降[5]，連作8年產(chǎn)量顯著下降約16.0%，可溶性糖含量顯著下降約8.60%[6]。通過(guò)土壤管理措施對(duì)甜瓜連作土壤進(jìn)行改良，改善土壤微生態(tài)環(huán)境，從而提高甜瓜產(chǎn)量和品質(zhì)，是種植業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵[7] 。酵素是一種將作物植株、果皮、廢果等廢棄物經(jīng)過(guò)微生物發(fā)酵后的產(chǎn)物，具有較豐富的營(yíng)養(yǎng)和活性物質(zhì)，如有機(jī)物、礦物鹽、有機(jī)酸、有益微生物等[8-9]。有研究表明，利用果蔬廢棄物制作成的酵素重新施入到土壤中，有利于改善土壤環(huán)境 [10]，從而對(duì)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)有良好的促進(jìn)作用[11]。近年來(lái)，酵素在土壤改良方面得到了較為廣泛的應(yīng)用，截止到2020年12月，以酵素-土壤為關(guān)鍵詞在中國(guó)知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)中搜索結(jié)果已有10余篇相關(guān)的文獻(xiàn)報(bào)道。這些報(bào)道表明了酵素在改善土壤生物、物理、化學(xué)性狀方面具有一定的積極作用。目前，甜瓜生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的殘株、果皮、壞果等被遺留在瓜田，不僅造成資源浪費(fèi)， 而且傳播病蟲(chóng)害， 還會(huì)造成土壤、水體等生態(tài)環(huán)境污染。因此，筆者在本試驗(yàn)中針對(duì)甜瓜殘株資源化循環(huán)利用問(wèn)題，研究了甜瓜酵素液肥對(duì)設(shè)施甜瓜土壤質(zhì)量及產(chǎn)量、品質(zhì)的影響，以期為甜瓜殘株資源化循環(huán)利用及改良設(shè)施甜瓜土壤質(zhì)量、提高甜瓜產(chǎn)量和品質(zhì)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試甜瓜（Cucumis melo L.）品種為雪彤8號(hào)，由河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所選育。

供試土壤為連續(xù)種植12年的甜瓜保護(hù)地，播前土壤理化性狀：有機(jī)質(zhì)含量（w，后同）13.8 g?kg-1，pH值8.4，全氮含量1.06 g?kg-1，堿解氮含量66.9 mg?kg-1，有效磷含量164 mg?kg-1，速效鉀含量448 mg?kg-1。

發(fā)酵菌液為紅糖、微生物菌劑、水按照質(zhì)量比10∶1∶100混合均勻后發(fā)酵2～10 h而成。微生物菌劑由沼澤紅假單胞菌劑、枯草芽孢桿菌劑、乳酸菌劑按質(zhì)量比4∶1∶1混合而成，其中，沼澤紅假單胞菌劑（長(zhǎng)沙艾格里生物科技有限公司生產(chǎn)）含有效活菌數(shù)2億個(gè)?mL-1，枯草芽孢桿菌劑（武漢科諾生物科技股份有限公司生產(chǎn)）有效活菌數(shù)2000億個(gè)?g-1，乳酸菌劑（江西恩洋生物科技有限公司）有效活菌數(shù)20億個(gè)?g-1。

甜瓜酵素為甜瓜皮、甜瓜秧、豆餅、豆腐渣、麩皮、稻殼、腐殖酸鉀、聚谷氨酸按照質(zhì)量比18∶1∶8∶7∶8∶8∶1∶1切碎混合后放入上述的發(fā)酵菌液中，攪拌均勻后常溫發(fā)酵;開(kāi)始發(fā)酵的第1個(gè)月內(nèi)每天攪拌2次;繼續(xù)發(fā)酵至無(wú)發(fā)酵氣體產(chǎn)生后，密封發(fā)酵容器，放置在陰涼處，繼續(xù)發(fā)酵5個(gè)月后濾除碎渣即成。

酵素液肥為尿素、磷酸二氫鉀、過(guò)磷酸鈣、硝酸鉀、硝酸銨、硼砂、硫酸鋅、硫酸錳、硫酸鎂、腐殖酸鉀、聚谷氨酸、水、甜瓜酵素原液按照質(zhì)量比15∶8∶6∶15∶6∶1∶1∶1∶1∶8∶1∶100∶50混合，攪拌至肥料全部溶解，繼續(xù)常溫發(fā)酵3 d得到。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2020年3—7月在河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院現(xiàn)代試驗(yàn)基地（原陽(yáng)）連棟棚內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)以清水（CK）為對(duì)照， 其他處理的酵素液肥與清水的體積比分別為1∶100（T1）、1∶200（T2）、1∶400（T3）、1∶800（T4），共5個(gè)處理。每個(gè)處理重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組排列。小區(qū)面積為4.0 m×7.7 m。定植行、株距為1.1 m×0.4 m，設(shè)于棚內(nèi)中段，兩頭留有4.0 m長(zhǎng)的緩沖帶，以避免因棚口溫度和濕度差異較大而引起的誤差。

試驗(yàn)于2020年3月19日播種育苗，4月8日定植，7月7日收獲，膜下滴灌，其他管理措施按常規(guī)。采用連棟棚加地膜覆蓋栽培，每株在主蔓10～13節(jié)子蔓留瓜1個(gè)，主蔓25節(jié)打頂。在甜瓜定植后0、20、60、80 d每株澆灌酵素液肥稀釋液400 mL。各處理均基施有機(jī)肥30 t?hm-2（N+P2O5+K2O含量5%，有機(jī)質(zhì)含量≥45%）。

1.3 樣品采集與測(cè)定

于甜瓜成熟期（7月7日）每小區(qū)采集生長(zhǎng)整齊一致的10株果實(shí)，用電子秤稱(chēng)質(zhì)量，計(jì)算產(chǎn)量，并用“法諾威”手持測(cè)糖儀（測(cè)量范圍0～32%）測(cè)定中心和邊部可溶性固形物含量;采集0～20 cm土壤樣品，一部分土樣于4 ℃冰箱保存，并在1周內(nèi)測(cè)定土壤酶活性及微生物數(shù)量，另一部分土樣風(fēng)干過(guò)篩后測(cè)定土壤養(yǎng)分含量。土壤有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法測(cè)定;土壤堿解氮含量采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定;土壤有效磷含量采用0.5 mol?L-1 NaHCO3法測(cè)定;土壤速效鉀含量采用NH4OAc浸提，火焰光度法測(cè)定[12];土壤脲酶活性采用苯酚-次氯酸鈉比色法測(cè)定;土壤轉(zhuǎn)化酶活性采用3，5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定;堿性磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法測(cè)定[13];細(xì)菌+真菌+放線菌數(shù)量采用平板涂抹法測(cè)定[14]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 酵素液肥對(duì)土壤酶活性的影響

酵素液肥可以顯著增加甜瓜土壤脲酶、轉(zhuǎn)化酶及堿性磷酸酶活性（表1）。與CK相比，施用酵素液肥處理土壤脲酶活性增幅為20.7%～89.8%，總體增加55.3%，其中T2處理較高，顯著高于除T1外的其他處理;施用酵素液肥處理土壤轉(zhuǎn)化酶活性增幅為20.0%～63.0%，總體增加43.5%，其中T2處理最高，顯著高于除T1外的其他處理;施用酵素液肥處理土壤堿性磷酸酶活性增幅為14.2%～ 42.0%，總體增加26.7%，其中T2處理最高，顯著高于其他處理。

2.2 酵素液肥對(duì)根際土壤微生物數(shù)量的影響

酵素液肥可以增加甜瓜根際土壤微生物數(shù)量（表2）。與CK相比，施用酵素液肥處理甜瓜根際土壤細(xì)菌數(shù)量顯著增加，細(xì)菌數(shù)量增幅為53.3%～139.0%，總體增加104.4%，其中T2處理最高，顯著高于除T1外的其他處理;施用酵素液肥處理甜瓜根際土壤真菌數(shù)量增幅為39.1%～153.3%，總體增加108.2%，其中T2處理最高，顯著高于除T1外的其他處理;施用酵素液肥處理甜瓜根際土壤放線菌數(shù)量增幅為30.9%～140.4%，總體增加97.5%，其中T2處理最高，顯著高于其他處理。

2.3 酵素液肥對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響

酵素液肥可以增加甜瓜收獲期土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀含量（表3）。與CK相比，施用酵素液肥處理有機(jī)質(zhì)含量增幅為1.50%～3.29%，總體增加2.36%，其中T2、T3處理較CK顯著增加，與CK相比，施用酵素液肥處理土壤堿解氮含量增幅為12.2%～26.8%，總體增加20.3%，其中T2處理最高，顯著高于除T3外的其他處理;與CK相比，施用酵素液肥處理有效磷含量增幅為5.68%～10.8%，總體增加8.13%，其中T2處理最高，顯著高于其他處理;與CK相比，施用酵素液肥處理速效鉀含量增幅為4.74%～9.70%，總體增加7.07%，其中T2處理最高，顯著高于除T1外的其他處理。

2.4 酵素液肥對(duì)甜瓜產(chǎn)量和糖度的影響

從表4可知，酵素液肥顯著增加了甜瓜產(chǎn)量及可溶性固形物含量。與CK相比，施用酵素液肥處理產(chǎn)量增幅5.30%～21.5%，總體增產(chǎn)11.0%，其中T2處理最高，顯著高于其他處理;與CK相比，施用酵素液肥處理中心可溶性固形物含量增幅5.70%～13.6%，總體增加9.43%，其中T2處理最高，顯著高于除T3外的其他處理;與CK相比，施用酵素液肥處理邊部可溶性固形物含量增加12.3%～24.9%，總體增加18.3%，其中T2處理最高，顯著高于除T1、T3外的其他處理。

2.5 土壤養(yǎng)分含量、酶活性、微生物數(shù)量與甜瓜產(chǎn)量、可溶性固形物含量的相關(guān)性

對(duì)土壤中4種養(yǎng)分、3種酶活性、3大類(lèi)微生物數(shù)量與甜瓜產(chǎn)量、可溶性固形物含量進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果（表5）表明，甜瓜產(chǎn)量與土壤有效磷、速效鉀、脲酶、轉(zhuǎn)化酶、堿性磷酸酶、細(xì)菌、真菌、放線菌呈極顯著正相關(guān)，與土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮呈顯著正相關(guān)。甜瓜中心可溶性固形物除與土壤脲酶無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系，與有機(jī)質(zhì)呈顯著正相關(guān)外，與上述其他指標(biāo)均呈極顯著正相關(guān)。甜瓜邊部可溶性固形物除與土壤有機(jī)質(zhì)呈顯著正相關(guān)外，與上述其他指標(biāo)均呈極顯著正相關(guān)。

3 討論與結(jié)論

土壤酶參與土壤中各種生化過(guò)程，其活性是反映土壤質(zhì)量狀況的一個(gè)敏感生物指標(biāo)[15]。脲酶是一種具有酰胺鍵的水解酶，是唯一能對(duì)尿素起轉(zhuǎn)化作用的酶， 其活性大小表征了土壤氮素營(yíng)養(yǎng)狀況[16]。轉(zhuǎn)化酶也稱(chēng)蔗糖酶，對(duì)增加土壤中易溶性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)起著重要作用，可促進(jìn)蔗糖水解成葡萄糖和果糖， 參與土壤有機(jī)質(zhì)的礦化與分解[17]。堿性磷酸酶是一組能促進(jìn)有機(jī)磷化合物水解的酶，可提高土壤磷素的有效性， 其活性直接影響了土壤磷素生物轉(zhuǎn)化的能力[18]。張志剛等[19]研究認(rèn)為，施用蔬菜殘株堆肥可有效提高設(shè)施辣椒連作土壤脲酶、轉(zhuǎn)化酶、堿性磷酸酶活性等，尤其是對(duì)轉(zhuǎn)化酶和堿性磷酸酶活性增強(qiáng)的效果較大。翟敬華和蔣細(xì)旺[20]研究發(fā)現(xiàn)，在施用有機(jī)肥的條件下，添加酵素可有效提高土壤脲酶、轉(zhuǎn)化酶活性等。本試驗(yàn)得到了與其類(lèi)似的結(jié)果，施用酵素液肥有效地提高了甜瓜連作土壤脲酶、轉(zhuǎn)化酶及堿性磷酸酶活性，增幅分別為20.7%～89.8%、20.0%～63.0%、14.2%～42.0%，其中以酵素∶水體積比為1∶200（T2）時(shí)對(duì)土壤上述酶活性促進(jìn)作用最大。

據(jù)估計(jì)，土壤中微生物數(shù)量高達(dá)1029數(shù)量級(jí)[21-22]。土壤微生物在土壤中參與氧化、硝化、氨化、固氮、硫化等過(guò)程，對(duì)土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和循環(huán)過(guò)程起著重要作用，其種類(lèi)和數(shù)量是衡量土壤質(zhì)量狀況的重要指標(biāo)[23]。研究表明，隨連作年限的增加，設(shè)施農(nóng)田土壤中微生物種類(lèi)和數(shù)量會(huì)發(fā)生很大變化，有益細(xì)菌種類(lèi)和數(shù)量減少，而有害真菌種類(lèi)和數(shù)量增加，微生物活性明顯降低，土壤原有的微生物生態(tài)平衡遭到破壞[24]，導(dǎo)致作物產(chǎn)量和品質(zhì)逐年下降[25]。杜文艷等[10]研究表明，施用蘋(píng)果發(fā)酵液可使平邑甜茶連作土壤中的有害鐮孢菌的基因拷貝數(shù)明顯減少，抑制連作土壤病原菌，增加土壤細(xì)菌數(shù)量，改善土壤環(huán)境。筆者認(rèn)為，施用酵素液肥可顯著增加甜瓜連作土壤細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量，增幅分別為53.3%～139.0%、39.1%～153.3%、30.9%～140.4%，其中以酵素∶水體積比為1∶200（T2）時(shí)對(duì)土壤微生物數(shù)量增加作用最為明顯，說(shuō)明酵素液肥有利于增加甜瓜連作土壤微生物數(shù)量，且施用比例對(duì)微生物數(shù)量的影響也很關(guān)鍵。

酵素液肥添加到土壤中，可明顯增加土壤有機(jī)質(zhì)和可利用氮、磷、鉀含量。李方志等[26-28]研究表明，農(nóng)用植物酵素能有效增加土壤有機(jī)質(zhì)及有效氮、磷、鉀含量，且認(rèn)為酵素∶水體積比例以1∶500～750的土壤改良效果較佳。本試驗(yàn)得到了與其類(lèi)似的結(jié)果，施用酵素液肥處理增加了甜瓜連作土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀含量，與CK相比，有機(jī)質(zhì)含量增幅為1.50%～3.29%，總體增加2.36%，堿解氮含量增幅為12.2%～26.8%，總體增加20.3%，有效磷含量增幅為5.68%～10.8%，總體增加8.13%，速效鉀含量增幅為4.74%～9.70%，總體增加7.07%，其中均以T2處理最高，表明施用酵素液肥可明顯增加甜瓜連作土壤中的有效養(yǎng)分，其中，酵素液肥∶水的比例以1∶200為宜。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，施用酵素液肥顯著增加了甜瓜的產(chǎn)量和可溶性固形物含量，產(chǎn)量、中心及邊部可溶性固形物含量增幅分別為5.30%～21.5%、5.70%～13.6%、12.3%～24.9%，其中以酵素∶水體積比為1∶200（T2）對(duì)甜瓜產(chǎn)量、可溶性固形物含量的增加作用最為明顯，說(shuō)明酵素液肥有利于提高產(chǎn)量和品質(zhì)，且施用比例對(duì)其的影響也很關(guān)鍵。筆者在本試驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，甜瓜產(chǎn)量和邊部可溶性固形物含量與土壤脲酶、轉(zhuǎn)化酶、堿性磷酸酶活性和細(xì)菌、真菌放線菌數(shù)量以及土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀含量均呈顯著正相關(guān)。甜瓜中心可溶性固形物含量除與土壤脲酶活性無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系外，與上述其他指標(biāo)均呈顯著正相關(guān)，表明作物產(chǎn)量和品質(zhì)與土壤酶活性、微生物數(shù)量及養(yǎng)分含量呈正相關(guān)。結(jié)合酵素液肥對(duì)酶活性、微生物數(shù)量和土壤養(yǎng)分含量的影響來(lái)看，酵素液肥提高甜瓜產(chǎn)量和品質(zhì)的原因可能有以下兩方面：一方面，酵素液肥本身含有豐富的有機(jī)質(zhì)和礦質(zhì)元素，施入土壤后，可直接提高土壤有機(jī)質(zhì)和速效養(yǎng)分含量;另一方面，酵素液肥含有大量的活性物質(zhì)，土壤添加酵素液肥后明顯增加了根際土壤微生物數(shù)量，其分泌物和代謝產(chǎn)物可使土壤孔隙度增加，容重減小等，有利于土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，改善了土壤透氣性，促進(jìn)根系生長(zhǎng)發(fā)育，更有利于根系從土壤中吸取更多的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，促進(jìn)地上部生長(zhǎng)發(fā)育[29]，另外，酵素液肥含有的大量活性物質(zhì)亦增加了土壤酶活性，間接地提高了土壤養(yǎng)分的有效性。馮筠洋[30]研究發(fā)現(xiàn)，施用酵素后，土壤中蚯蚓數(shù)量明顯增加，有效氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素含量明顯提高，改進(jìn)土壤肥力效果明顯。

綜上所述，施用酵素液肥可增強(qiáng)甜瓜連作土壤脲酶、轉(zhuǎn)化酶、磷酸酶活性，增加連作土壤微生物數(shù)量，提高連作土壤可利用養(yǎng)分含量，從而有利于增加甜瓜產(chǎn)量和品質(zhì)。

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