適合老壓砂地西瓜生物有機(jī)肥篩選

譚軍利 馬永鑫 王西娜 田軍倉(cāng)

摘要 為了篩選適合老壓砂地西瓜生長(zhǎng)的生物有機(jī)肥，通過(guò)2年田間試驗(yàn)分別在種植年限超過(guò)50和30年的老壓砂地上，研究5種生物有機(jī)肥：肥料A（EM發(fā)酵堆肥）、B（酵素菌發(fā)酵堆肥）、C（EM發(fā)酵堆肥-枯草芽孢桿菌）、D（EM發(fā)酵堆肥-三色源菌劑）、E（EM發(fā)酵堆肥-5406菌）對(duì)老壓砂地西瓜生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，施用生物有機(jī)肥不同程度地促進(jìn)了西瓜主蔓長(zhǎng)和葉片的生長(zhǎng)，D肥和E肥處理的效果顯著;與不施生物有機(jī)肥相比，2年施用生物有機(jī)肥處理的西瓜產(chǎn)量分別提高了19.3%～54.3%和7.9%～35.9%，同時(shí)D肥處理亦能提高西瓜果實(shí)可溶性固形物含量，從而改善西瓜品質(zhì)。綜合5種生物有機(jī)肥下西瓜的生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)，篩選出D肥是一種適合老壓砂地施用的生物有機(jī)肥。

關(guān)鍵詞 生物有機(jī)肥;西瓜;產(chǎn)量;品質(zhì);老壓砂地

中圖分類號(hào) S 651? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A? 文章編號(hào) 0517-6611（2022）03-0151-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.03.040

Screening of Suitable Bio-organic Fertilizer for Watermelon Production in Old Gravel-sand Mulched Field

TAN? Jun-li1，2，3，MA Yong-xin1，WANG Xi-na4 et al

（1.School of Civil and Hydraulic Engineering， Ningxia University，Yinchuan， Ningxia 750021;2.Engineering Technology Research Center of Water-Saving and Water Resource Regulation in Ningxia，? Yinchuan， Ningxia? 750021;3.Engineering Research Center for Efficient Utilization of Modern Agricultural Water Resources in Arid Regions， Ministry of Education， Yinchuan， Ningxia 750021;4.School of Agriculture， Ningxia University， Yinchuan，Ningxia 750021）

Abstract In order to screen the suitable bio-organic fertilizer for watermelon production in old gravel-sand mulched field， 2 a field experiment was carried out to investigate effects of five kinds of bio-organic fertilizer ： A fertilizer （EM fermented manure）， B fertilizer （Enzyme microorganism fermented manure）， C fertilizer （EM fermented maunre-bacillus subtilis ）， D fertilizer （EM fermented maunre-Sanseyuan inocula）， E fertilizer （EM fermented maunre- 5406 fungus） on growth， yield and fruit quality of watermelon in old gravel-sand mulched field of planting more than 50 and 30 a， respectively. Results showed that application of bio-organic fertilizers promoted growth of main stem length and leaves of the watermelon to some extent， and the effectiveness of D and E fertilizer on watermelon growth were obvious;Compared to without application of bio-organic fertilizer， bio-organic fertilizer treatments increased fruit yield by 19.3%-54.3% and 7.9%-35.9%， respectively in 2009 and 2010. Meanwhile， D fertilizer also increased the soluble solid content of watermelon fruit and improved the quality of watermelon. From the aspects of growth， yield and fruit quality of watermelon， D fertilizer is a kind of bio-organic fertilizer suitable for watermelon production in old gravel-sand mulched field.

Key words Bio-organic fertilizer;Watermelon;Yield;Quality;Old gravel-sand mulched field

基金項(xiàng)目 寧夏自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2020AAC03090）;寧夏高等學(xué)校科學(xué)研究項(xiàng)目（NGY2018020）;國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51309135，31860590）;寧夏高等學(xué)校一流學(xué)科建設(shè)（水利工程）項(xiàng)目（NXYLXK2021A03）。

作者簡(jiǎn)介 譚軍利（1979—），男，湖南茶陵人，教授，博士，從事農(nóng)業(yè)水資源高效利用研究。

通信作者，碩士研究生，研究方向：農(nóng)業(yè)水資源高效利用。

收稿日期 2021-06-01

壓砂地是我國(guó)西北干旱地區(qū)一種特殊耕作方式，具有土壤蓄水、增濕、保墑及防止土壤鹽堿化和雜草危害等作用[1-2]。壓砂西瓜是當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶重要的經(jīng)濟(jì)來(lái)源，但長(zhǎng)年單一的種植模式，使得壓砂地土壤肥力隨種植年限的增加而不斷下降，土壤中的微生物量也不斷減少[3]，導(dǎo)致西瓜生長(zhǎng)緩慢、產(chǎn)量急劇下降及品質(zhì)惡劣等問(wèn)題。

生物有機(jī)肥料是一種合成肥料，由特定功能的微生物和主要?jiǎng)又参锏臍埩粑镞M(jìn)行無(wú)害化處理腐熟后制成的，同時(shí)具有微生物肥料和有機(jī)肥料的效應(yīng)[4]。研究表明，長(zhǎng)期使用生物有機(jī)肥料可以有效地改善土壤物理結(jié)構(gòu)，增加土壤微生物數(shù)量[5]。因此，使用生物有機(jī)肥料是維持和提高土壤肥力的有效途徑[6]。

寧夏中衛(wèi)市地區(qū)壓砂西瓜種植產(chǎn)業(yè)已具有一定的規(guī)模，如何解決西瓜在生產(chǎn)中因隨種植年限增加導(dǎo)致產(chǎn)量和品質(zhì)下降等問(wèn)題是壓砂西瓜產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。研究表明，施用生物有機(jī)肥能顯著促進(jìn)番茄[7]、西瓜[8]、烤煙[9]等作物的生長(zhǎng)，有利于提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)。施用生物有機(jī)肥對(duì)作物連作引起的土傳病蟲害有明顯的防治效果，如西瓜枯萎病[10-11]、番茄根結(jié)線蟲病[12]、煙草青枯病[13]等。譚軍利等[14]結(jié)合目前國(guó)內(nèi)主流微生物菌種和壓砂地西瓜需肥特點(diǎn)研制了5種生物有機(jī)肥，并從中篩選出適合壓砂地西瓜的生物有機(jī)肥。由于種植作物和土壤環(huán)境的差異性，同一種肥料的作用效果在不同地區(qū)和不同作物不同。

筆者通過(guò)2年的田間試驗(yàn)，對(duì)比研究了5種生物有機(jī)肥對(duì)老壓砂地西瓜生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，評(píng)價(jià)并篩選出了適合老壓砂地西瓜的生物有機(jī)肥，為該地區(qū)壓砂地西瓜產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地點(diǎn)分別位于寧夏中衛(wèi)市沙坡頭區(qū)香山鄉(xiāng)尹東村和拓寨村，2塊試驗(yàn)地相距1 km左右。該地處于寧夏中部干旱帶核心區(qū)，105°13′E，37°00′N，平均海拔1 740 m，年平均降水量180 mm，而蒸發(fā)量則達(dá)2 100～2 400 mm，日照充足，干旱少雨。

試驗(yàn)點(diǎn)0～20 cm的土壤基本養(yǎng)分性狀見表1。

1.2 試驗(yàn)材料

壓砂試驗(yàn)地分別為種植年限超過(guò)50和30年老壓砂地，由于長(zhǎng)期連年耕作，土壤肥力低。

供試西瓜品種為金城5號(hào)。寧夏大學(xué)和中衛(wèi)市豐盛有機(jī)肥廠共同合作研究并生產(chǎn)試驗(yàn)所使用的5種生物有機(jī)肥，肥料基本配方相同，而添加的微生物菌劑不同。其中養(yǎng)分狀況分別為全氮含量25 g/kg，全磷含量5.2 g/kg，全鉀含量24 g/kg，有機(jī)質(zhì)含量274 g/kg[8]。5種生物有機(jī)肥分別為肥料A（EM發(fā)酵堆肥）、B（酵素菌發(fā)酵堆肥）、C（EM發(fā)酵堆肥-枯草芽孢桿菌）、D（EM發(fā)酵堆肥-三色源菌劑）、E（EM發(fā)酵堆肥-5406菌）[8]。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于當(dāng)年4月底種植催芽的種子，8月中旬收獲。試驗(yàn)共設(shè)6個(gè)處理：A、B、C、D、E肥以及不施有機(jī)肥（CK）。2009年試驗(yàn)小區(qū)面積為2.0 m×7.5 m，重復(fù)3次，每個(gè)小區(qū)種植5株西瓜;2010年試驗(yàn)小區(qū)為6 m×6 m，重復(fù)3次，每小區(qū)種植12株，西瓜株行距均為1.5 m×2.0 m，小區(qū)田間隨機(jī)排列。所有生物有機(jī)肥的施肥量均為1 200 kg/hm2，肥料分別在播種前和西瓜伸蔓期用穴施的方法等質(zhì)量施入。在西瓜坐果膨大期，6個(gè)處理均按60 kg/hm2追施三元復(fù)合肥。2009年補(bǔ)水165 m3/hm2和2010年補(bǔ)水量405 m3/hm2，生育期內(nèi)灌水量、灌水次數(shù)、瓜蔓整枝等其他操作均一致。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

西瓜的主蔓長(zhǎng)：在整個(gè)生育期內(nèi)不同主要時(shí)期，分別用鋼卷尺測(cè)定主蔓長(zhǎng)。每個(gè)處理測(cè)定3株，取3株的平均值。

西瓜葉片數(shù)：在整個(gè)生育期內(nèi)不同主要時(shí)期，分別在每個(gè)處理選取3株計(jì)數(shù)植株全展葉數(shù)量。

西瓜產(chǎn)量：收獲時(shí)每個(gè)小區(qū)單收，測(cè)定小區(qū)西瓜產(chǎn)量，之后換算成1 hm2的產(chǎn)量。

可溶性固形物含量：用阿爾法折射儀分別測(cè)定瓜心和瓜周可溶性固形物含量。

地上部瓜蔓重：收獲期采集地上部瓜蔓，放入烘箱在 105 ℃殺青0.5 h，之后60 ℃烘干稱重。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2013和SPSS 22.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用單因素試驗(yàn)法進(jìn)行方差分析和用 Duncan法進(jìn)行多重比較（α=0.05），表中數(shù)據(jù)為3個(gè)重復(fù)的平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。

2 結(jié)果與分析

2.1 生物有機(jī)肥對(duì)壓砂地西瓜生長(zhǎng)的影響

2.1.1 主蔓長(zhǎng)。

主蔓長(zhǎng)是反映西瓜長(zhǎng)勢(shì)的重要指標(biāo)之一，表2（2009年）和表3（2010年）分別為生育期內(nèi)不同處理對(duì)西瓜主蔓長(zhǎng)的影響。

方差分析結(jié)果表明，2009年西瓜生育前期，不同處理的主蔓長(zhǎng)均無(wú)顯著差異。7月1日至7月27日，在所有處理中D肥處理的主蔓長(zhǎng)最長(zhǎng)，顯著高于CK處理，分別較CK增長(zhǎng)137.1%、87.1%和36.5%。8月7日，不同處理的主蔓長(zhǎng)表現(xiàn)為D>E>C>A>B>CK，除B肥和CK處理的主蔓長(zhǎng)低于90 cm外，其他均高于90 cm。從2009年生育期內(nèi)不同處理對(duì)西瓜主蔓長(zhǎng)的影響來(lái)看，D肥處理對(duì)主蔓長(zhǎng)的促進(jìn)效果明顯（表2）。

由表3可知，6月20日，E肥處理的主蔓長(zhǎng)顯著高于CK和C肥處理，較CK和C肥處理分別增長(zhǎng)56.1%和63.8%。7月3日，不同處理下的主蔓長(zhǎng)均無(wú)顯著差異，但D肥處理的主蔓長(zhǎng)較其他處理長(zhǎng)，達(dá)69.47 cm。7月14日D肥處理的主蔓長(zhǎng)顯著高于CK和A肥處理。7月25日，D和E肥處理的主蔓長(zhǎng)顯著高于CK，D肥處理的效果好于E肥處理。

綜合2年的試驗(yàn)結(jié)果，施用生物有機(jī)肥能明顯促進(jìn)老壓砂地西瓜主蔓長(zhǎng)的生長(zhǎng)，D肥處理效果最為明顯，其次為E肥處理，A肥處理較差。

2.1.2 葉片數(shù)。

葉片是西瓜進(jìn)行光合作用的主要器官，在一定條件下，葉片數(shù)越多則光合作用的產(chǎn)物相對(duì)越多。因此，葉片數(shù)也可作為表征西瓜生長(zhǎng)的指標(biāo)之一。表4（2009年）和表5（2010年）分別為生育期內(nèi)不同處理對(duì)西瓜葉片數(shù)的影響。

由表4可知，6月24日，不同處理的葉片數(shù)無(wú)顯著差異，但施用生物有機(jī)肥處理的葉片數(shù)均高于不施生物有機(jī)肥處理。7月1日和7月15日，E、D、C、B肥處理葉片數(shù)顯著高于CK，與A肥處理無(wú)顯著差異。7月27日，E肥處理的葉片數(shù)顯著高于CK，較CK增加38.9%。8月7日，不同處理的葉片數(shù)均無(wú)顯著差異，但生物有機(jī)肥處理的葉片數(shù)均高于不施生物有機(jī)肥處理且生物有機(jī)肥處理的葉片數(shù)均達(dá)74.00片及以上。

由表5可知，6月20日，不同處理的葉片數(shù)均無(wú)顯著差異。7月3日至7月14日，E、D及B肥處理的葉片數(shù)較多，且增長(zhǎng)速度較快;各處理在11 d內(nèi)分別增加43.00、37.67、29.33片葉，其D肥處理的葉片數(shù)增長(zhǎng)效果最好。7月25日，不同處理的葉片數(shù)表現(xiàn)為B>D>E>A>C>CK，其中E、D及B肥處理較CK處理增長(zhǎng)幅度明顯，且這3個(gè)處理下葉片數(shù)均超過(guò)100片。這可能由于在生長(zhǎng)后期，生物有機(jī)肥肥效充分釋放，降雨較多水分補(bǔ)給充足，促進(jìn)了西瓜生長(zhǎng)。

2.2 生物有機(jī)肥對(duì)壓砂地西瓜產(chǎn)量的影響

西瓜產(chǎn)量可作為評(píng)價(jià)肥料肥效的指標(biāo)。由表6可知，從2009年西瓜產(chǎn)量情況看，與不施生物有機(jī)肥相比，施用生物有機(jī)肥處理的西瓜產(chǎn)量明顯提高，增長(zhǎng)幅度達(dá)19.3%～54.3%。E肥處理產(chǎn)量最高，D和C肥處理次之。施用生物有機(jī)肥處理的單瓜重明顯高于不施生物有機(jī)肥處理，施用生物有機(jī)肥處理的單瓜重穩(wěn)定在1.1 kg。從2010年西瓜產(chǎn)量情況看，與不施生物有機(jī)肥相比，施用生物有機(jī)肥處理的西瓜產(chǎn)量提高了7.9%～35.9%，D肥處理下產(chǎn)量最高，達(dá)16 369.2 kg/hm2。施用生物有機(jī)肥處理的單瓜重明顯高于不施生物有機(jī)肥處理，除A肥處理的單瓜重低于4.0 kg外，其他生物有機(jī)肥處理的單瓜重均超過(guò)4.0 kg，達(dá)到當(dāng)?shù)厣唐饭系臉?biāo)準(zhǔn)（在寧夏中衛(wèi)市地區(qū)通常將單瓜重>4.0 kg的西瓜作為商品瓜）。

2009和2010年壓砂地西瓜單瓜重和產(chǎn)量均具有明顯差異，這可能由于2009年試驗(yàn)地耕作超過(guò)50年，長(zhǎng)期連續(xù)種植西瓜等作物，土壤肥力低，所以產(chǎn)量極低。但施用生物有機(jī)肥明顯提高老壓砂地西瓜的產(chǎn)量。

2.3 生物有機(jī)肥對(duì)壓砂地西瓜可溶性固形物及地上部生物量的影響

可溶性固形物是反映西瓜果實(shí)品質(zhì)的重要指標(biāo)之一。由表7可知，不同處理的可溶性固形物含量均無(wú)顯著差異。2009年，D肥處理的瓜心可溶性固形物含量最高，較CK處理提高6.2%。C肥處理的瓜周可溶性固形物含量最高，D肥處理次之。2010年，施用生物有機(jī)肥處理下的瓜心可溶性固形物含量表現(xiàn)為A>B>D>E>C。生物有機(jī)肥處理的瓜周可溶性固形物含量中，B肥處理的瓜周可溶性固形物含量最高，較CK提高19.4%。說(shuō)明施用生物有機(jī)肥有利于改善老壓砂地西瓜的品質(zhì)。

方差分析結(jié)果表明，不同生物有機(jī)肥的西瓜地上部生物量無(wú)顯著差異。2009年，生物有機(jī)肥處理的西瓜地上部生物量略低于不施肥處理，這可能由于試驗(yàn)地耕作年限長(zhǎng)，土壤肥力差，施入的生物有機(jī)肥的肥效未能及時(shí)釋放。2010年，生物有機(jī)肥處理的西瓜地上部生物量，除C肥處理略低于不施生物有機(jī)肥外，其他生物有機(jī)肥處理的地上部生物量均高于不施肥處理，其B肥處理的地上部生物量增長(zhǎng)幅度最高;D肥處理次之，增長(zhǎng)幅度達(dá)11.4%。說(shuō)明生物有機(jī)肥的施入對(duì)西瓜生長(zhǎng)具有一定促進(jìn)作用。

3 結(jié)論與討論

土壤肥力是影響作物生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)的重要限制因素之一。壓砂地是經(jīng)農(nóng)戶長(zhǎng)期耕作形成，土壤肥力隨種植年限的增加而不斷下降。

研究表明[15-17]，使用生物有機(jī)肥可以加速土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化、釋放和吸收，改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤微生物量，提高土壤肥力，從而促進(jìn)作物生長(zhǎng)和提高產(chǎn)量[18-21]。2年試驗(yàn)中，施加生物有機(jī)肥促進(jìn)了老壓砂地西瓜的生長(zhǎng)，E肥（EM發(fā)酵-5406菌）和D肥（EM發(fā)酵-三色源菌劑）均明顯地促進(jìn)了西瓜主蔓長(zhǎng)和葉片數(shù)的發(fā)生，這與譚軍利等[14]和哈雪姣等[19]在西瓜生長(zhǎng)上的研究結(jié)果一致。2年試驗(yàn)中2010年西瓜產(chǎn)量明顯高于2009年，引起這一結(jié)果的原因可能是2009年所試驗(yàn)的地塊是耕作超過(guò)50年，土壤肥力極低，但2年試驗(yàn)施加生物有機(jī)肥均明顯提高了老壓砂地西瓜的產(chǎn)量，這與張迎春等[20]和胡誠(chéng)等[22]在作物上研究的結(jié)果一致。生物有機(jī)肥可以改善瓜果的品質(zhì)，張迎春等[20]研究表明，施加生物有機(jī)肥提高了萵筍的可溶性糖和維生素C含量。2年試驗(yàn)中，D、C、B肥均不同程度地提高了西瓜的可溶性糖含量，這與哈雪姣等[19]研究發(fā)現(xiàn)施加生物有機(jī)肥西瓜可溶性糖含量明顯增加的結(jié)果一致，說(shuō)明生物有機(jī)肥對(duì)瓜果的糖分合成與轉(zhuǎn)化有一定的促進(jìn)作用。

因此，對(duì)于長(zhǎng)期耕作的老壓砂地，施加生物有機(jī)肥可改善土壤環(huán)境，提高土壤肥力，增加微生物繁殖，促進(jìn)根系發(fā)育，從而提高養(yǎng)分的吸收，達(dá)到促進(jìn)作物生長(zhǎng)、增產(chǎn)的目的。

從西瓜的生長(zhǎng)來(lái)看，2年生物有機(jī)肥對(duì)老壓砂地西瓜的生長(zhǎng)有顯著的促進(jìn)作用。E和D肥促進(jìn)了西瓜主蔓長(zhǎng)的生長(zhǎng)和葉片的發(fā)生，促進(jìn)效果較好。

從西瓜的產(chǎn)量情況來(lái)看，2年不同處理下西瓜的產(chǎn)量無(wú)顯著差異，但顯著高于不施生物有機(jī)肥處理。與不施生物有機(jī)肥處理相比，2年施用生物有機(jī)肥處理的西瓜產(chǎn)量分別提高了19.3%～54.3%和7.9%～35.9%。

方差分析結(jié)果表明，2年不同處理的西瓜品質(zhì)均無(wú)顯著差異，但施用生物有機(jī)肥處理較不施生物有機(jī)肥處理的西瓜可溶性固形物含量相對(duì)提高，D和C及B肥處理的瓜果可溶性固形物含量較高。

通過(guò)2年試驗(yàn)結(jié)果，從生物有機(jī)肥對(duì)西瓜生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)各方面的影響可知，D肥能明顯地促進(jìn)西瓜生長(zhǎng)，提高西瓜產(chǎn)量，并能改善西瓜品質(zhì)。因此，篩選出D肥（EM發(fā)酵-三色源菌劑）是一種適合壓砂地的生物有機(jī)肥，尤其對(duì)年限過(guò)長(zhǎng)的老壓砂地。

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