酵素液肥改良设施甜瓜连作土壤质量的效应

康利允 李晓慧 高宁宁 梁慎 常高正 李海伦 王慧颖 徐小利 赵卫星

摘    要：為了解酵素液肥对设施甜瓜连作土壤质量改良及产量、糖度的效应，以清水（CK）为对照，其他处理的酵素液肥与清水的体积比分别为1∶100（T1）、1∶200（T2）、1∶400（T3）、1∶800（T4），研究了酵素液肥对设施甜瓜连作土壤质量的影响。结果表明，与CK相比，甜瓜酵素液肥可显著增强土壤脲酶、转化酶、碱性磷酸酶活性，增加土壤细菌、真菌和放线菌数量，提升有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量;显著提高甜瓜产量及果实中心和边部可溶性固形物含量，增幅分别为5.30%～21.5%、5.70%～13.6%、12.3%～24.9%;其中均以酵素与水体积比为1∶200（T2）的对土壤改良效果较好，产量和糖度增加作用较为明显。综上所述，添加酵素液肥会显著改善设施甜瓜连作土壤问题，提高产量与品质，酵素液肥∶水为1∶200的效果更好。

关键词：甜瓜;酵素; 设施连作;土壤改良

中图分类号：S652 文献标志码：A 文章编号：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.）营养丰富，香甜可口，深受人们喜爱，是我国重要的经济作物。据国家西甜瓜产业技术体系统计，我国甜瓜种植面积约53.3万hm2[1]。当前，设施栽培高投入高产出且常年单一种植的生产模式，连作障碍不可避免，导致土壤质量下降，主要表现为土壤养分过度积累、有益微生物数量和功能多样性减少、土壤酶活性降低等一系列问题[2-3]，造成作物产量和品质下降[4]，甚至绝收。有研究表明，甜瓜连作5年单瓜质量开始下降[5]，连作8年产量显著下降约16.0%，可溶性糖含量显著下降约8.60%[6]。通过土壤管理措施对甜瓜连作土壤进行改良，改善土壤微生态环境，从而提高甜瓜产量和品质，是种植业可持续发展的关键[7] 。酵素是一种将作物植株、果皮、废果等废弃物经过微生物发酵后的产物，具有较丰富的营养和活性物质，如有机物、矿物盐、有机酸、有益微生物等[8-9]。有研究表明，利用果蔬废弃物制作成的酵素重新施入到土壤中，有利于改善土壤环境 [10]，从而对作物的产量和品质有良好的促进作用[11]。近年来，酵素在土壤改良方面得到了较为广泛的应用，截止到2020年12月，以酵素-土壤为关键词在中国知网数据库中搜索结果已有10余篇相关的文献报道。这些报道表明了酵素在改善土壤生物、物理、化学性状方面具有一定的积极作用。目前，甜瓜生产过程中产生的残株、果皮、坏果等被遗留在瓜田，不仅造成资源浪费， 而且传播病虫害， 还会造成土壤、水体等生态环境污染。因此，笔者在本试验中针对甜瓜残株资源化循环利用问题，研究了甜瓜酵素液肥对设施甜瓜土壤质量及产量、品质的影响，以期为甜瓜残株资源化循环利用及改良设施甜瓜土壤质量、提高甜瓜产量和品质提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试甜瓜（Cucumis melo L.）品种为雪彤8号，由河南省农业科学院园艺研究所选育。

供试土壤为连续种植12年的甜瓜保护地，播前土壤理化性状：有机质含量（w，后同）13.8 g∙kg-1，pH值8.4，全氮含量1.06 g∙kg-1，碱解氮含量66.9 mg∙kg-1，有效磷含量164 mg∙kg-1，速效钾含量448 mg∙kg-1。

发酵菌液为红糖、微生物菌剂、水按照质量比10∶1∶100混合均匀后发酵2～10 h而成。微生物菌剂由沼泽红假单胞菌剂、枯草芽孢杆菌剂、乳酸菌剂按质量比4∶1∶1混合而成，其中，沼泽红假单胞菌剂（长沙艾格里生物科技有限公司生产）含有效活菌数2亿个∙mL-1，枯草芽孢杆菌剂（武汉科诺生物科技股份有限公司生产）有效活菌数2000亿个∙g-1，乳酸菌剂（江西恩洋生物科技有限公司）有效活菌数20亿个∙g-1。

甜瓜酵素为甜瓜皮、甜瓜秧、豆饼、豆腐渣、麸皮、稻壳、腐殖酸钾、聚谷氨酸按照质量比18∶1∶8∶7∶8∶8∶1∶1切碎混合后放入上述的发酵菌液中，搅拌均匀后常温发酵;开始发酵的第1个月内每天搅拌2次;继续发酵至无发酵气体产生后，密封发酵容器，放置在阴凉处，继续发酵5个月后滤除碎渣即成。

酵素液肥为尿素、磷酸二氢钾、过磷酸钙、硝酸钾、硝酸铵、硼砂、硫酸锌、硫酸锰、硫酸镁、腐殖酸钾、聚谷氨酸、水、甜瓜酵素原液按照质量比15∶8∶6∶15∶6∶1∶1∶1∶1∶8∶1∶100∶50混合，搅拌至肥料全部溶解，继续常温发酵3 d得到。

1.2 试验设计

试验于2020年3—7月在河南省农业科学院现代试验基地（原阳）连栋棚内进行。试验以清水（CK）为对照， 其他处理的酵素液肥与清水的体积比分别为1∶100（T1）、1∶200（T2）、1∶400（T3）、1∶800（T4），共5个处理。每个处理重复3次，随机区组排列。小区面积为4.0 m×7.7 m。定植行、株距为1.1 m×0.4 m，设于棚内中段，两头留有4.0 m长的缓冲带，以避免因棚口温度和湿度差异较大而引起的误差。

试验于2020年3月19日播种育苗，4月8日定植，7月7日收获，膜下滴灌，其他管理措施按常规。采用连栋棚加地膜覆盖栽培，每株在主蔓10～13节子蔓留瓜1个，主蔓25节打顶。在甜瓜定植后0、20、60、80 d每株浇灌酵素液肥稀释液400 mL。各处理均基施有机肥30 t∙hm-2（N+P2O5+K2O含量5%，有机质含量≥45%）。

1.3 样品采集与测定

于甜瓜成熟期（7月7日）每小区采集生长整齐一致的10株果实，用电子秤称质量，计算产量，并用“法诺威”手持测糖仪（测量范围0～32%）测定中心和边部可溶性固形物含量;采集0～20 cm土壤样品，一部分土样于4 ℃冰箱保存，并在1周内测定土壤酶活性及微生物数量，另一部分土样风干过筛后测定土壤养分含量。土壤有机质含量采用重铬酸钾容量法-外加熱法测定;土壤碱解氮含量采用碱解扩散法测定;土壤有效磷含量采用0.5 mol∙L-1 NaHCO3法测定;土壤速效钾含量采用NH4OAc浸提，火焰光度法测定[12];土壤脲酶活性采用苯酚-次氯酸钠比色法测定;土壤转化酶活性采用3，5-二硝基水杨酸比色法测定;碱性磷酸酶活性采用磷酸苯二钠比色法测定[13];细菌+真菌+放线菌数量采用平板涂抹法测定[14]。

1.4 数据处理

采用SPSS 22.0统计分析软件进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 酵素液肥对土壤酶活性的影响

酵素液肥可以显著增加甜瓜土壤脲酶、转化酶及碱性磷酸酶活性（表1）。与CK相比，施用酵素液肥处理土壤脲酶活性增幅为20.7%～89.8%，总体增加55.3%，其中T2处理较高，显著高于除T1外的其他处理;施用酵素液肥处理土壤转化酶活性增幅为20.0%～63.0%，总体增加43.5%，其中T2处理最高，显著高于除T1外的其他处理;施用酵素液肥处理土壤碱性磷酸酶活性增幅为14.2%～ 42.0%，总体增加26.7%，其中T2处理最高，显著高于其他处理。

2.2 酵素液肥对根际土壤微生物数量的影响

酵素液肥可以增加甜瓜根际土壤微生物数量（表2）。与CK相比，施用酵素液肥处理甜瓜根际土壤细菌数量显著增加，细菌数量增幅为53.3%～139.0%，总体增加104.4%，其中T2处理最高，显著高于除T1外的其他处理;施用酵素液肥处理甜瓜根际土壤真菌数量增幅为39.1%～153.3%，总体增加108.2%，其中T2处理最高，显著高于除T1外的其他处理;施用酵素液肥处理甜瓜根际土壤放线菌数量增幅为30.9%～140.4%，总体增加97.5%，其中T2处理最高，显著高于其他处理。

2.3 酵素液肥对土壤养分含量的影响

酵素液肥可以增加甜瓜收获期土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量（表3）。与CK相比，施用酵素液肥处理有机质含量增幅为1.50%～3.29%，总体增加2.36%，其中T2、T3处理较CK显著增加，与CK相比，施用酵素液肥处理土壤碱解氮含量增幅为12.2%～26.8%，总体增加20.3%，其中T2处理最高，显著高于除T3外的其他处理;与CK相比，施用酵素液肥处理有效磷含量增幅为5.68%～10.8%，总体增加8.13%，其中T2处理最高，显著高于其他处理;与CK相比，施用酵素液肥处理速效钾含量增幅为4.74%～9.70%，总体增加7.07%，其中T2处理最高，显著高于除T1外的其他处理。

2.4 酵素液肥对甜瓜产量和糖度的影响

从表4可知，酵素液肥显著增加了甜瓜产量及可溶性固形物含量。与CK相比，施用酵素液肥处理产量增幅5.30%～21.5%，总体增产11.0%，其中T2处理最高，显著高于其他处理;与CK相比，施用酵素液肥处理中心可溶性固形物含量增幅5.70%～13.6%，总体增加9.43%，其中T2处理最高，显著高于除T3外的其他处理;与CK相比，施用酵素液肥处理边部可溶性固形物含量增加12.3%～24.9%，总体增加18.3%，其中T2处理最高，显著高于除T1、T3外的其他处理。

2.5 土壤养分含量、酶活性、微生物数量与甜瓜产量、可溶性固形物含量的相关性

对土壤中4种养分、3种酶活性、3大类微生物数量与甜瓜产量、可溶性固形物含量进行相关性分析，结果（表5）表明，甜瓜产量与土壤有效磷、速效钾、脲酶、转化酶、碱性磷酸酶、细菌、真菌、放线菌呈极显著正相关，与土壤有机质、碱解氮呈显著正相关。甜瓜中心可溶性固形物除与土壤脲酶无显著相关关系，与有机质呈显著正相关外，与上述其他指标均呈极显著正相关。甜瓜边部可溶性固形物除与土壤有机质呈显著正相关外，与上述其他指标均呈极显著正相关。

3 讨论与结论

土壤酶参与土壤中各种生化过程，其活性是反映土壤质量状况的一个敏感生物指标[15]。脲酶是一种具有酰胺键的水解酶，是唯一能对尿素起转化作用的酶， 其活性大小表征了土壤氮素营养状况[16]。转化酶也称蔗糖酶，对增加土壤中易溶性营养物质起着重要作用，可促进蔗糖水解成葡萄糖和果糖， 参与土壤有机质的矿化与分解[17]。碱性磷酸酶是一组能促进有机磷化合物水解的酶，可提高土壤磷素的有效性， 其活性直接影响了土壤磷素生物转化的能力[18]。张志刚等[19]研究认为，施用蔬菜残株堆肥可有效提高设施辣椒连作土壤脲酶、转化酶、碱性磷酸酶活性等，尤其是对转化酶和碱性磷酸酶活性增强的效果较大。翟敬华和蒋细旺[20]研究发现，在施用有机肥的条件下，添加酵素可有效提高土壤脲酶、转化酶活性等。本试验得到了与其类似的结果，施用酵素液肥有效地提高了甜瓜连作土壤脲酶、转化酶及碱性磷酸酶活性，增幅分别为20.7%～89.8%、20.0%～63.0%、14.2%～42.0%，其中以酵素∶水体积比为1∶200（T2）时对土壤上述酶活性促进作用最大。

据估计，土壤中微生物数量高达1029数量级[21-22]。土壤微生物在土壤中参与氧化、硝化、氨化、固氮、硫化等过程，对土壤养分转化和循环过程起着重要作用，其种类和数量是衡量土壤质量状况的重要指标[23]。研究表明，随连作年限的增加，设施农田土壤中微生物种类和数量会发生很大变化，有益细菌种类和数量减少，而有害真菌种类和数量增加，微生物活性明显降低，土壤原有的微生物生态平衡遭到破坏[24]，导致作物产量和品质逐年下降[25]。杜文艳等[10]研究表明，施用苹果发酵液可使平邑甜茶连作土壤中的有害镰孢菌的基因拷贝数明显减少，抑制连作土壤病原菌，增加土壤细菌数量，改善土壤环境。笔者认为，施用酵素液肥可显著增加甜瓜连作土壤细菌、真菌、放线菌数量，增幅分别为53.3%～139.0%、39.1%～153.3%、30.9%～140.4%，其中以酵素∶水体积比为1∶200（T2）时对土壤微生物数量增加作用最为明显，说明酵素液肥有利于增加甜瓜连作土壤微生物数量，且施用比例对微生物数量的影响也很关键。

酵素液肥添加到土壤中，可明显增加土壤有机质和可利用氮、磷、钾含量。李方志等[26-28]研究表明，农用植物酵素能有效增加土壤有机质及有效氮、磷、钾含量，且认为酵素∶水体积比例以1∶500～750的土壤改良效果较佳。本试验得到了与其类似的结果，施用酵素液肥处理增加了甜瓜连作土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量，与CK相比，有机质含量增幅为1.50%～3.29%，总体增加2.36%，碱解氮含量增幅为12.2%～26.8%，总体增加20.3%，有效磷含量增幅为5.68%～10.8%，总体增加8.13%，速效钾含量增幅为4.74%～9.70%，总体增加7.07%，其中均以T2处理最高，表明施用酵素液肥可明显增加甜瓜连作土壤中的有效养分，其中，酵素液肥∶水的比例以1∶200为宜。

本试验结果表明，施用酵素液肥显著增加了甜瓜的产量和可溶性固形物含量，产量、中心及边部可溶性固形物含量增幅分别为5.30%～21.5%、5.70%～13.6%、12.3%～24.9%，其中以酵素∶水體积比为1∶200（T2）对甜瓜产量、可溶性固形物含量的增加作用最为明显，说明酵素液肥有利于提高产量和品质，且施用比例对其的影响也很关键。笔者在本试验中还发现，甜瓜产量和边部可溶性固形物含量与土壤脲酶、转化酶、碱性磷酸酶活性和细菌、真菌放线菌数量以及土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量均呈显著正相关。甜瓜中心可溶性固形物含量除与土壤脲酶活性无显著相关关系外，与上述其他指标均呈显著正相关，表明作物产量和品质与土壤酶活性、微生物数量及养分含量呈正相关。结合酵素液肥对酶活性、微生物数量和土壤养分含量的影响来看，酵素液肥提高甜瓜产量和品质的原因可能有以下两方面：一方面，酵素液肥本身含有丰富的有机质和矿质元素，施入土壤后，可直接提高土壤有机质和速效养分含量;另一方面，酵素液肥含有大量的活性物质，土壤添加酵素液肥后明显增加了根际土壤微生物数量，其分泌物和代谢产物可使土壤孔隙度增加，容重减小等，有利于土壤团粒结构的形成，改善了土壤透气性，促进根系生长发育，更有利于根系从土壤中吸取更多的营养物质，促进地上部生长发育[29]，另外，酵素液肥含有的大量活性物质亦增加了土壤酶活性，间接地提高了土壤养分的有效性。冯筠洋[30]研究发现，施用酵素后，土壤中蚯蚓数量明显增加，有效氮、磷、钾等营养元素含量明显提高，改进土壤肥力效果明显。

综上所述，施用酵素液肥可增强甜瓜连作土壤脲酶、转化酶、磷酸酶活性，增加连作土壤微生物数量，提高连作土壤可利用养分含量，从而有利于增加甜瓜产量和品质。

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