生物活力栽培法解決甜瓜連作障礙初報

鄭小紅，戴津權(quán)，林松楠，談德成

廣東杰士陽光健康農(nóng)業(yè)研究有限公司，廣東江門 529000

甜瓜是我國重要的經(jīng)濟作物。2018年，我國甜瓜種植面積約 53萬hm2，年產(chǎn)量1 610萬t[1]。隨著高投入、高產(chǎn)量集約化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的應用，甜瓜連作障礙已成為制約農(nóng)民增收的關(guān)鍵因素。阿衣加瑪麗·庫都熱提[2]總結(jié)了連作障礙發(fā)生的原因，主要包括以下3 種：（1）土壤理化性質(zhì)的退化（鹽漬化、酸化、土壤結(jié)構(gòu)惡化、養(yǎng)分失衡等）；（2）化感自毒物質(zhì)的積累；（3）微生物區(qū)系的改變（土傳病病原菌增加，有益微生物減少）。筆者調(diào)研和實踐發(fā)現(xiàn)，甜瓜現(xiàn)行栽培的特點是過量化學肥料使用。當作物生長不良，則通過增加肥料來促進生長，導致肥料累積，造成土壤鹽漬化、酸化、板結(jié)，土壤微生態(tài)的平衡被打破，使致病微生物占優(yōu)勢；而發(fā)現(xiàn)作物生病則僅用化學藥劑防治，在殺死病原、蟲源的同時，將大量有益的微生物也殺死，加劇了土壤微生態(tài)的破壞，使管理越來越難。生物活力栽培法是一個發(fā)揮微生物力量，以培育土壤活力、植物活力為核心，做到精準用肥、少用化學農(nóng)藥的栽培系統(tǒng)。本研究在已經(jīng)發(fā)生甜瓜連作障礙的大棚里進行生物活力栽培法實踐，有效解決了甜瓜連作障礙，為甜瓜可持續(xù)健康種植提供新的思路和栽培系統(tǒng)。

1 試驗大棚連作障礙的情況

試驗地塊為黃壤，石頭多，質(zhì)地硬，有機質(zhì)極低。2014年8月—2016年1月，栽培葉菜、辣椒等蔬菜類作物，基質(zhì)栽培肥水滲透到土壤中并累積。2016年3月開始撤掉栽培槽將剩余基質(zhì)與土壤混合，種植甜瓜，一年兩季，每667 m2植1 400株左右，通過水肥一體化方式，每季需投入化學肥料總量45～60 kg才能滿足生長需求。經(jīng)過2年4個生產(chǎn)批次的肥料投入，土壤表面明顯可見白色鹽粉，質(zhì)地更加板結(jié)。

2016年第一季甜瓜開始出現(xiàn)根結(jié)線蟲，第二季定植前應用大量各種殺線蟲藥劑進行土壤消殺，采收時寄生線蟲發(fā)生率仍達到70%。同時用南瓜做砧木嫁接苗來解決枯萎病問題，但接連兩季的生長勢還是較差，當遇到高溫或連續(xù)陰天等不良天氣，則容易早衰，商品率低（圖1~圖3）。

圖1 2016年第二季甜瓜植株早衰數(shù)量達30%

圖3 2016年收獲第二季甜瓜后土壤表面 鹽漬化板結(jié)

2 生物活力栽培法及其主要技術(shù)思路

2.1 生物活力栽培法的定義

生物活力栽培法善用微生物的力量高效培育有活力的土壤，有活力的作物，減少化學農(nóng)藥和肥料的應用而獲得良好產(chǎn)量和優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品，實現(xiàn)輕松高效種植的栽培系統(tǒng)。

2.2 生物活力栽培法的技術(shù)思路

有活力的土壤除了其自身的理化性狀好外，重點是土壤的生物活性好，特別是植物根區(qū)土壤有益微生物多樣且數(shù)量豐富。培育根區(qū)土壤的有益微生物，一是用生物酶、生物寡糖等多種有益微生物的代謝產(chǎn)物，如土貝康、烏金綠等高效定向激活土壤有益微生物，或者增加具有協(xié)同作用的復合菌群；二是持續(xù)提供微生物可快速利用及根系可吸收的活性有機液肥，促進植物與根際微生物形成良好共生生態(tài)。植物與根際有益微生物是共生關(guān)系，植物的根系生長良好，它的分泌物能供養(yǎng)更多的有益微生物；三是配套措施能給予微生物適宜的溫度、濕度、氧氣、pH值等土壤物理化學環(huán)境，并減少人為擾動、避免藥劑傷害等。

培育活力的土壤能給予作物良好的生長基礎，同時配套均衡的營養(yǎng)，精準高效施肥，以及在應對低溫、高溫、寡照等逆境時，給予根系和葉面補充活性營養(yǎng)，提升作物活力，應對逆境。

圖2 2016 年第二季藥物處理后甜瓜的 根結(jié)線蟲感染率70%

3 試驗地的具體生物活力栽培措施

2018年開始實施生物活力栽培法。針對試驗地塊有機質(zhì)極低、土壤團粒結(jié)構(gòu)差、次生鹽質(zhì)化、線蟲多發(fā)的特殊情況，結(jié)合短期和長期效益采取相關(guān)措施。具體如下。

3.1 土壤消殺，降低土壤病原基數(shù)

該措施只在2018年8月第二季甜瓜種植前45 d處理1次，結(jié)合高溫悶棚，每667 m2用氰胺化鈣80 kg與土壤混合并澆水濕潤，蓋透明膜，悶20 d后揭開薄膜透氣7 d。再實施下一步操作。

3.2 改善土壤物理結(jié)構(gòu)，增施有機質(zhì)

2018年每667 m2施用4 t商品雞糞有機肥，但出現(xiàn)EC值過高的情況，達1.2 mS/cm（HANNA速測儀），且甜瓜生長受抑制。2019年8月進行1次水淹降鹽，改用高纖維、低礦物質(zhì)含量的菇渣和稻殼，每667 m2每季施用總用量為10 m3，等待15 d再定植。2020年開始降低用量，每667 m2每季為2 m3。

3.3 增加土壤有益菌，快速建立優(yōu)勢菌群

高纖維有機物料的加入在短期內(nèi)只起到物理性疏松土壤作用，需要有益微生物的分解轉(zhuǎn)化，才能與土壤形成良好的團粒結(jié)構(gòu)。在施用有機物料的同時，2018—2019年，每次每667 m2加入落地生根菌劑10 kg和根能養(yǎng)固體有機肥150 kg；2020—2021年因已建立良好的菌群優(yōu)勢，可適當減少用量，每次加入落地生根菌劑5 kg和根能養(yǎng)固體有機肥50 kg?；旌虾螅３滞寥罎駶櫟臓顟B(tài)。

3.4 激活和持續(xù)養(yǎng)護根區(qū)有益菌及根系

土壤的全面改良是一個漸進的過程，在未能達到理想狀態(tài)時，需集中在作物的根區(qū)進行高效的生物活力的改善，使當期作物能明顯的改善。起壟后，滴水使土壤達90%含水量，并用土貝康1 L兌水1 000倍滴入，用以定向激活有益菌。定植當天，以烏金綠800倍液+挪威海藻素3 000倍液或用移栽保800倍液，每株200 mL做定根水。之后視苗的情況間隔7~15 d輪換滴灌1次烏金綠、挪威海藻素。植物的根系生長良好，其分泌物能供養(yǎng)更多的有益微生物。

3.5 精準施肥，減少化學肥料應用

根據(jù)2019年4月的測土報告，土壤的EC值很高，為2.24 mS/cm（水土比1:3），堿解氮、有效磷、速效鉀含量均極高，鈣、硼的含量較低，因此，2019年第一季開始至2020年第一季共3季，定植前每667 m2用25 kg根能養(yǎng)生物鈣做基肥，同時每667 m2滴灌200 g溶磷菌，以調(diào)動土壤固定的磷和鉀等元素，并逐步減少大量元素化學肥料用量，選擇高吸收效率的“高得收”大量元素水溶肥，根據(jù)作物的生長狀態(tài)來調(diào)整用量。

3.6 提高作物活力以應對逆境

當出現(xiàn)持續(xù)高溫、連續(xù)寡照等不良天氣時，及時滴灌挪威海藻素、烏金綠等養(yǎng)根，同時葉面補充美加富、護力、美可綠等含海藻酸、氨基酸、甜菜堿等含有機活性物質(zhì)的營養(yǎng)，提高作物活力，以應對逆境。

3.7 為土壤微生物創(chuàng)造適宜的生存環(huán)境

除了有機質(zhì)補充疏松土壤提供長期養(yǎng)分，還需要重點控制水分不能過濕，否則易導致土壤缺氧，減少土壤灌殺菌劑，不用除草劑等對微生物有傷害的農(nóng)事操作。

4 生物活力栽培法實踐成果

4.1 土壤生物活力重要指標脫氫酶活性的變化

土壤酶是土壤的重要組成部分，土壤酶活性反映了土壤中進行的各種生物化學過程的強度，對土壤肥力的形成與提高、物質(zhì)循環(huán)等具有重要的意義[3]。脫氫酶是土壤中的主要酶類之一，其活性可較好地表征土壤微生物活性的高低。2021年12月25日取土測定脫氫酶含量，土壤樣本分別取自改良土壤和未改良土壤。采用三苯基四氮唑氯化（TTC）比色法測定。結(jié)果顯示，改良土壤脫氫酶活性為76.49 μL H+/g，未改良土壤脫氫酶活性為12.57 μL H+/g，改良土壤的脫氫酶活性提升了508.5%。

4.2 土壤物理性狀的變化

改良后的土壤質(zhì)地變疏松，濕潤狀態(tài)手握緊能成團，輕觸可松開，大部分是2~10 mm的團聚體。應用土混水后澄清速度方法來直觀地判斷土壤團聚體的穩(wěn)定性，具體方法是取20 g土壤，放入裝滿1 L清水的透明瓶中，反復上下倒置5次使其混濁，后靜置觀察水體澄清的時間，澄清越快證明土壤團聚體越穩(wěn)定。取4個土樣進行比較，分別是未耕作的黃土、未改良耕作土、生物活力栽培4年土、附近山林5 cm表層土。結(jié)果顯示，達到基本澄清依次需要的時間分別約為110、180、30、10 min。說明經(jīng)過4年的生物活力栽培實踐，土壤團粒的團聚性得到明顯改善。

4.3 化學肥料施用量變化

從2019年第一季開始，明顯減少大量元素化學肥料施用量。2020年開始，甜瓜化學肥料的應用基本是2016年甜瓜化肥用量的10%，甚至在2020年第一季甜瓜、2021年第二季甜瓜，因光照充足，棚內(nèi)溫度高，即使不追肥，瓜也繼續(xù)膨大，達到2.2~3.5 kg/個，超出原定網(wǎng)紋瓜標準重量1.5~2 kg/個的50%（圖4）。

圖4 2016—2021年每季甜瓜中大量元素肥料總量的變化

4.4 土壤有效養(yǎng)分的變化

在2019年開始減少大量元素肥料投入量情況下，2020年7月比2019年4月，土壤的EC值降低了，但可以被作物吸收的堿解氮、有效磷均提升，速效鉀只降低約10%，證明土壤活力提升，土壤庫存養(yǎng)分的有效性提升。而有效鈣和鎂的提升，是結(jié)合了鈣鎂的補充，且鈣的有效性極高。經(jīng)過2020年和2021年的大量元素肥料投入的持續(xù)減少，2021年12月的檢測結(jié)果顯示，各元素含量均有明顯的下降，但仍維持在較高水平，可見土壤的庫存量仍然很大。其中2021年比2020年的全磷含量下降21.8%，證明磷釋放被作物吸收了。這說明當土壤生物活力提升，土壤固化的礦質(zhì)養(yǎng)分被調(diào)動吸收（表1）。有研究表明：當磷含量過高，會影響鋅等元素的吸收。因此，本方法降低了土壤全磷的含量，有利于為土壤減輕負擔。

表1 混淆矩陣

4.5 土傳病害的發(fā)生情況

從2019年第一季開始，甜瓜苗不再應用南瓜嫁接，而為實生苗，未發(fā)現(xiàn)有鐮刀菌引起的枯萎??；不再使用殺線蟲藥劑，清苗時未發(fā)現(xiàn)甜瓜根系有根結(jié)情況。甜瓜蔓枯病亦未發(fā)生大量感染的情況。

4.6 作物長勢的變化

從2019年第一季開始，甜瓜的長勢均較旺盛，根系發(fā)達，葉片有光澤，不再發(fā)生早衰情況。其中2020年第一季，未施用大量元素化學肥料均能正常生長。由于土壤庫存養(yǎng)分調(diào)動吸收，在高溫情況下生長勢會偏旺，需要持續(xù)消耗土壤庫存養(yǎng)分，達到平衡，才能更好地調(diào)控瓜個大小，以提高商品率（圖5）。

圖5 甜瓜植株長勢情況

5 討論

有機質(zhì)大量施用的物料成本和勞動力成本高，需因地制宜。本試驗地的特殊情況是建園時無肥沃的表土，土壤有機質(zhì)極低，質(zhì)地很硬，故大量施用有機物料以更快地達地到疏松土壤的效果。在已經(jīng)出現(xiàn)土壤肥料積累過多的土壤上，建議以纖維素多而含氮、磷、鉀少的有機物料為主，少用含氮、磷、鉀高的糞肥。同時，有機物料需要時間轉(zhuǎn)化成活性有機質(zhì)，才能被植物吸收利用；需要更長的時間轉(zhuǎn)化成腐植質(zhì)，才能促進土壤團粒結(jié)構(gòu)的形成。所以，當期的效果不明顯。如果施用有機質(zhì)，需同時添加落地生根等有益菌幫助分解。如果是含有安全風險的糞肥類，需提前堆肥再施用。質(zhì)地疏松的土壤，通過少量多次的方式補充水溶性有機液肥，快速地建立根區(qū)生物活力，以實現(xiàn)短期效益。

生物活力好的健康土壤，其中有多種多樣的微生物，且以有益微生物占優(yōu)勢。當土傳病害已經(jīng)嚴重發(fā)生，需先用滅殺的方式降低病原物；當開始建立有益微生物種群，并逐漸達到新的微生態(tài)平衡時，則盡量不使用對土壤微生物有傷害的藥劑；如有少量發(fā)生，則建議局部處理。

6 結(jié)論

要解決甜瓜連作障礙，需培育土壤的生物活力，在已經(jīng)發(fā)生問題的土壤上高效激活和養(yǎng)護土壤根區(qū)有益微生物，發(fā)揮微生物的力量，同時結(jié)合精準用肥，達到當期既提升作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，又實現(xiàn)可持續(xù)健康種植的效果。