不同施肥方式对压砂西瓜田土壤质量的影响研究

耿源濛，孙 权，顾 欣，纪立东，王 锐，吴 萍

（1.宁夏大学农学院，宁夏 银川 750021；2.宁夏农林科学院农业资源与环境研究所，宁夏 银川 750002）



不同施肥方式对压砂西瓜田土壤质量的影响研究

耿源濛1，孙 权1，顾 欣1，纪立东2，王 锐1，吴 萍1

（1.宁夏大学农学院，宁夏 银川 750021；2.宁夏农林科学院农业资源与环境研究所，宁夏 银川 750002）

摘 要：宁夏中部干旱带压砂西瓜田长期连作种植所产生的土壤退化、土壤养分含量降低、土壤真菌性病害增加、西瓜产量及品质下降等瓶颈问题已严重制约了产业的发展，亟待解决。采用田间试验法，以不施肥和常规化肥为对照，研究施用不同量的生物有机肥、微生物菌肥和沼液复合微生物滴灌肥对土壤基本理化性质、微生物区系组成及功能多样性的影响。结果表明：与常规施肥和不施肥相比，施用生物有机肥使得压砂地土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量均有不同程度提高，过氧化氢酶、碱性磷酸酶、脲酶及蔗糖酶活性也均有不同程度增加，对作物有益的细菌数量和放线菌数量有所增加，土壤中微生物的总量相应增加，而对作物有害的真菌数量有所下降，从而有助于改善土壤质量，减少病害，有助于解决压砂瓜连作障碍问题。

关键词：压砂西瓜田；施肥方式； 土壤酶活性；微生物区系

宁夏中部干旱带百万亩压砂西瓜种植是宁夏优势特色农业产业之一，是全球旱地种植模式的创举，对增加宁夏半干旱区农民的经济收入起着举足轻重的地位。但常年不变的单一种植模式导致连作障碍越来越明显，突出表现在土壤肥力衰退、水分亏缺、结构破坏，西瓜枯萎病越来越重，产量和品质逐年下降，成为限制产业健康发展的瓶颈问题［1-2］。近年来，国内关于生物有机肥以及微生物菌剂改良土壤结构、改善农田生态环境、减缓或消除作物连作障碍等方面的研究成果越来越多，许多研究者认为通过施用生物有机肥以及微生物菌肥能够改善土壤环境，提高土壤肥力水平，改善土壤微生物区系，增加土壤中细菌、放线菌和多粘类芽孢杆菌的数量，减少真菌和病原菌数量，从而促进作物的生长，提高作物产量和品质［3-8］。

生物有机肥与微生物菌肥在其他作物中已经大量运用并且对植物的生长及连作障碍等具有很好的效果，但其在压砂西瓜上的应用中还比较少，尤其是针对压砂瓜连作障碍防治的运用还鲜见报道。本研究采用田间试验方法，探讨生物有机肥、微生物菌肥和沼液复合微生物滴灌肥不同组合施用方式对连作7年枯萎病较重的压砂瓜田土壤理化性质、微生物区系组成和酶活性的影响，以期找出最适宜的改善连作压砂西瓜田土壤健康状况的综合施肥模式，为缓解或消除宁夏压砂瓜连作障碍提供理论依据，保障宁夏压砂西瓜产业的可持续发展。

1　材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于宁夏中宁县白马镇滚泉村，地处宁夏中部干旱带压砂瓜种植核心区。平均海拔1 740 m，日照充足，干旱少雨，年平均降水量180 mm，而蒸发量则达2 100～2 400 mm［7］。本研究选用的试验地压砂层厚度15～17 cm，连续种植压砂西瓜超过7年，2013年开始大面积田块出现西瓜枯萎病，严重减产。

1.2 试验材料

供试西瓜品种为金城五号。供试土壤类型为干旱土土纲，正常干旱土亚纲，钙积正常干旱土土类，压砂层下原始土壤表土质地为轻壤土，0～20 cm土层基本理化性状为：有机质1.69 g/kg，全氮0.25 g/kg，全磷0.38 g/kg，全钾2.30 g/kg，碱解氮12.60 mg/kg，速效磷0.53 mg/kg，速效钾105.00 mg/kg，全盐0.49 g/kg，pH 8.5。供试肥料：常规施用化肥为磷酸二铵、尿素和硫酸钾，每667 m2施肥量为10、5、5 kg，其N、P2O5、K2O用量分别为4.1、4.6、2.5 kg；试验处理底肥施用羊粪生物有机肥，含全氮、全磷、全钾数量分别为28、11、15 g/kg，采用穴施方法，每穴根据设计施用0.5～1.0 kg，即每667 m2施55～110 kg，相当于全氮、全磷、全钾施用量分别为1.54～3.08、0.61～1.21、1.38～2.75 kg，生育期间经过矿化所能供应的速效性氮磷钾数量未跟踪测定；试验用微生物菌肥为五丰牌-B6，活性菌含量为5×108CFU/g，沼液补灌肥为五丰牌沼液复合微生物滴灌肥，含速效性N、P2O5、K2O量分别为20、20、20 g/kg，2次补灌每667 m2用量为40 kg，合计每667 m2施用量为0.8、0.8、0.8 kg。B6和沼液复合微生物滴灌肥均由宁夏五丰农业科技有限公司生产。

1.3 试验方法

试验采用多因素单水平随机区组设计，共6个处理：T1为不施肥（CK1）；T2为常规施用化肥（CK2）；T3为每667 m2施生物有机肥55 kg+B6菌灌根+生育期沼液复合微生物肥浇灌2次；T4为每667 m2施生物有机肥110 kg+B6菌灌根1次+生育期沼液复合微生物肥浇灌2次；T5为每667 m2施生物有机肥55 kg+B6菌灌根1次生育期喷施3次+生育期沼液复合微生物肥浇灌2次；T6为每667 m2施生物有机肥110 kg+B6菌灌根1次生育期喷施3次+生育期沼液复合微生物肥浇灌2次。每个处理3次重复，小区长120 m，宽3 m，面积360 m2。4月10日进行施肥，按照不同处理，用铁锹将15 cm厚砂石层扒开挖直径30 cm的植穴，靠近穴的外圈撒施生物有机肥250 g或500 g；有微生物菌肥灌根处理的则用喷雾器稀释原菌后均匀喷布于土壤表层。4月12日采用点种的方法种植西瓜；5 月25日瓜苗处于伸蔓初期时用微生物菌肥喷苗处理，6月20日在果实膨大初期、6月30日果实膨大中期各进行1次喷施处理；沼液复合微生物滴灌肥处理于5月25日、6月20日各浇灌1次；为保持试验处理的一致，对照在不同处理喷施或浇灌的同时，补施同量的清水。西瓜种点植于穴中心，点种瓜籽后扣塑料碗增温保墒，碗外围覆砂保墒，待出苗至三叶一心时去除塑料碗。行距2.0 m，穴距1.8 m，每667 m2种220株。坐瓜期及时去除弱势瓜、畸形瓜，每株留强势瓜1个，以提高果实整齐度，其余管理同大田。8月5日西瓜采收后，扒开瓜穴覆砂层多点采集0～20 cm混合土样，鲜样测定微生物区系组成，其余样品风干后测定基本理化性质和酶活性。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 土壤理化性状 土壤有机质含量采用重铬酸钾容量法-外加热法，碱解氮含量采用碱解扩散法，速效磷含量采用0.5 mol/L NaHCO3法，速效钾含量采用NH4OAc浸提、火焰光度法，pH采用雷磁pH计测定［9］。

1.4.2 土壤酶活性 土壤酶活性主要测定过氧化氢酶、碱性磷酸酶、脲酶及蔗糖酶。取回田间土样进行自然风干，过1 mm筛存于自封袋中，过氧化氢酶采用高锰酸钾滴定法，碱性磷酸酶采用磷酸苯二钠比色法，脲酶采用苯酚-次氯酸钠比色法，蔗糖酶采用3，5-二硝基水杨酸比色法［10］。

1.4.3 土壤微生物区系组成 西瓜收获后采集鲜土样直接测定真菌、细菌和放线菌。细菌用牛肉汁蛋白胨琼脂培养基平板混菌法培养测定，真菌用孟加拉红培养基平板混菌法培养测定，放线菌用改良高氏1号琼脂培养基平板混菌法培养测定［11］。

试验数据利用Excel 2010与DPS软件进行分析处理。

表1　不同施肥方式对土壤基本理化性质的影响

表2　不同施肥方式对压砂瓜田土壤酶活性的影响

2　结果与分析

2.1 不同施肥处理对土壤理化性质的影响

于压砂西瓜采收后，扒开砂石层，采集0～20 cm原土壤表土，测定其基本理化性状，结果见表1。从表1可以看出，施用化肥的T2处理，土壤碱解氮、速效磷、速效钾的含量均大幅提高，而pH显著降低；施用生物有机肥及沼液滴灌肥处理，土壤有机质含量均显著提高，其中生物有机肥施用量加倍的T4、T6处理比T3、T5增加更显著，T6处理有机质含量最高为3.44 g/kg，与其他处理差异显著，并能不同程度提高土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量，同样以T6处理为最高，且与其他处理差异显著。表明在用量较小的情况下，施用生物有机肥及沼液复合微生物滴灌肥能显著增加土壤有机质、速效氮、速效磷和速效钾，有助于改善土壤肥力状况。

2.2 不同施肥方式对压砂瓜土壤酶活性的影响

不同施肥方式下，土壤中各种酶含量会产生差异。压砂西瓜采收后，扒开砂石层，采集0～20 cm原土壤表土，测定其过氧化氢酶、碱性磷酸酶、脲酶及蔗糖酶含量，结果见表2。从表2可以看出，施用化肥降低了土壤过氧化氢酶活性，加重土壤环境胁迫，但显著增加了土壤脲酶活性，刺激了土壤微生物对氮素的分解和释放；施用生物有机肥、微生物菌肥和沼液滴灌肥处理均不同程度提高了土壤过氧化氢酶、碱性磷酸酶、脲酶和蔗糖酶等酶活性，其中T5处理显著增加了土壤碱性磷酸酶、脲酶和蔗糖酶活性，而T6处理显著增加了土壤过氧化氢酶、碱性磷酸酶、脲酶和蔗糖酶的活性，即使与常规施用化肥处理相比，T6处理也能显著提高土壤酶活性，从而有利于从整体上改善土壤功能，增强西瓜抗逆性。

2.3 不同施肥方式对压砂瓜田土壤微生物区系组成的影响

改进施肥方式能提供充足的能源和活性养分，其对土壤微生物数量的影响结果见表3。从表3可以看出，与对照相比，单施化肥由于增加了土壤速效性养分供应量，有利于促进土壤微生物群体的扩大，显著提高土壤细菌数量，从而提高土壤微生物总量；但单施化肥也显著提高了土壤真菌数量，可能会对土壤健康产生一些不利因素，盲目提高外源无机营养供应对旱地生态环境具有相促和抑制的双重作用，如果雨水丰富，可能有不一样的结果。而施用生物有机肥、微生物菌肥和沼液肥复合微生物滴灌肥后，碳源物质、有机酸、氨基酸以及速效性氮磷钾的均衡供应，极大地提高了细菌和放线菌的数量，真菌的数量略有起伏，与施化肥相比抑制了真菌的数量，总体上大幅提高了土壤微生物总量，尤其以T6处理达到显著差异水平，表现出较好的改善土壤生态功能的综合作用。

表3　不同施肥方式对土壤微生物区系组成的影响

3　结论与讨论

本试验结果表明：（1）与不施肥和施用化肥相比，施用生物有机肥、微生物菌肥和沼液复合微生物滴灌肥后，压砂西瓜土壤的有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量均有所增加。其中，T6处理的各项指标最高，其有机质含量为3.44 g/kg，碱解氮含量为38.15 mg/kg，速效磷含量为0.99 mg/kg，速效钾含量为237.58 mg/kg，增幅分别为103.55%、202.78%、80.00%、126.27%，pH为8.14，各项指标与其他处理均有显著差异。（2）土壤过氧化氢酶、碱性磷酸酶、脲酶及蔗糖酶活性均有所增加。其中T6处理各类型酶活性最强且与其他处理差异显著，与施用化肥相比，4种酶活性分别提高208.33%、115.38%、18.03%、67.89%。（3）土壤微生物总量、细菌和放线菌数量明显增加，真菌数量略有降低。其中T6处理的微生物总量、细菌和放线菌数量与其他处理相比增加最多，且差异显著，与施用化肥相比微生物总量、细菌、放线菌分别增加66.01%、67.91%、54.75%，真菌减少34.40%。（4）对土壤中的理化性质、酶活性及微生物区系组成的综合分析表明，每667 m2施用110 kg生物有机肥并配施B6菌肥灌根1次苗期喷施3次，生育期补灌沼液复合微生物肥浇灌2次，能显著改善土壤肥力水平，增强酶活性，提升微生物总量，并促使连作压砂地土壤区系组成从“真菌型土壤”向“细菌性土壤”转变，从而减少西瓜真菌性病害。

研究表明，施用微生物肥及生物有机肥，对土壤养分的提高、结构的改变均有促进作用。这是由于微生物肥料利用微生物的动态特性来增加氮素或有效磷钾的含量，更主要的是可以促进不能直接利用的物质转换成为可被吸收利用的营养物质，或提供作物的生长刺激物质，或抑制植物病原菌的活动，从而提高土壤肥力、提高土壤的健康指数、改善作物营养状况［12-14］。

本试验结果表明，不同施肥处理间土壤养分状况变化较明显。其中，单施化肥的常规处理能迅速提高土壤速效养分含量，但不能提高土壤有机质含量水平；单施化肥仅能显著提高脲酶活性，营养水平的改善也能改善微生物区系组成，细菌总量显著增加，从而促进微生物总量的显著增加；但化肥处理还显著增加了真菌的数量。据相关研究报道，连作年限的增加本身就会促进土壤微生物区系由低肥的细菌型向高肥的真菌型发展，病原菌数量增加，寄生型长蠕孢菌大量滋生，作物病害严重［15］。研究表明，第1年大棚土壤中优势真菌为腐生型真菌，是纤维素、木质素的分解菌，而连作5年后土壤中的优势真菌转化为寄生型，病原性长蠕孢、交链霉等霉菌增加，作物病害加重［16］。可见，单施化肥导致真菌数量的增加很可能导致压砂瓜真菌型病害的加重，值得深入研究。

本试验中，施用生物有机肥的4个处理均显著增加了土壤有机质含量，与以纤维素为主的碳循环极其紧密的速效氮和速效钾含量也大幅提升，尤其是T6处理达到显著差异，有力地改善土壤肥力水平；对4种酶活性的提升存在相似的规律，亦以T6处理达到显著差异，能加速营养物质的循环转化；均显著增加了土壤细菌、放线菌和微生物总量，对真菌数量改变规律不明显，但显著低于化肥处理，有助于从根本上解决连作病原微生物加重的问题。其中，生物有机肥加倍施用的T4、T6处理对土壤有机质和速效性氮钾的提升作用明显高于T3、T5处理，而增加了地上部分喷菌的T5、T6处理与T3、T4处理相比并没显著的改善作用，表明对于非常瘠薄的压砂地，多投入碳源物质才是改善土壤肥力状况的根本途径。

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（责任编辑邹移光）

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.

中图分类号：S651.062

文献标识码：A

文章编号：1004-874X（2016）01-0068-05

收稿日期：2015-08-26

基金项目：宁夏农业特色产业科技支撑项目（2014-43）

作者简介：耿源濛（1991-），女，在读硕士生，E-mail：466052584@qq.com

通讯作者：孙权（1965-），男，博士，教授，E-mail：sqnxu@sina.com