设施栽培西瓜连作地土壤改良技术研究

徐 敏，朱旺冲，谢宜芝，李长春，李 飞，唐利忠

（1. 永州市农业科学研究所，湖南 永州 425100；2. 永州市长青藤农业开发有限公司，湖南 永州 425100）

土壤连作障碍是西瓜栽培特别是设施栽培所面临的巨大挑战。西瓜的自毒作用和化感效应、病原体侵害、栽培地有益菌减少是导致西瓜连作障碍的主要原因[1]。克服西瓜土壤连作障碍的主要方法有：土壤消毒杀灭病菌[2]，增施有机肥改良土壤、提高土壤透气性和养分涵养力，选用透气膜平衡土壤气热[3]，增施生物菌肥优化土壤微生物结构[4]，选用高抗品种和嫁接栽培[5]等。其中，选用高抗品种和采用嫁接栽培是克服西瓜土壤连作障碍最省工、最高效的方法。另外，采用水肥一体化技术，根据西瓜不同时期对养分种类、数量的需求进行精准地自动化供给，实现西瓜生长的精准调控，不仅能大大节省西瓜栽培的管理成本和原材料成本[6]，而且还有利于克服西瓜的土壤连作障碍。因此，笔者选用当地主推品种黑美人为试材，在水肥一体化的基础上，研究了滴灌管不同埋深对土壤盐度、水分和西瓜根系分布的影响以及不同施肥处理对土壤理化性状和西瓜枯萎病发病率、产量、产值等的影响，以期为西瓜产业健康发展提供参考。

1 材料与方法

1.1 材 料

供试大棚：试验于2019 年在永州市冷水滩区伊塘镇西瓜基地的大棚中进行。大棚在前茬西瓜收获后集中清棚，喷施75%百菌清200 倍液进行消毒杀菌，然后整地闷棚。大棚滴灌系统的滴灌管规格为：内径18 mm、壁厚1.12 mm、滴孔孔径0.7 mm、滴孔流量1.80 L/h。

供试品种：西瓜品种黑美人，从当地市场购买。栽培时选用南瓜为砧木进行嫁接育苗。

供试肥料：沼气渣，为发酵后的沼气渣，其有机质＞47%、N ＞0.5%、P2O5＞0.2%、K2O ＞0.5%；生物菌肥，为鸡粪发酵生物菌肥，其有机质＞45%，N ＞1.3%、P2O5＞1.5%、K2O ＞0.8%；土壤改良剂，为北京先力科技发展有限公司生产的商品土壤改良剂矿源腐植酸钾。

1.2 方 法

1.2.1 滴灌管不同埋深试验 滴灌管的埋深设0、10、20、30 和40 cm 共5 个处理，每处理1 畦，畦长33 m，畦宽（包沟）1.7 m，西瓜栽培株距50 cm，即每畦栽66株。按随机区组排列，设3次重复。采用双蔓式整枝，每株留果2 个，其他栽培管理措施按常规方法进行。

1.2.2 不同施肥处理试验 设FT1～FT7 共7 个施肥处理，以不施肥为CK，各施肥处理的施肥量见表1。在前茬作物收获后土壤翻耕前，按不同施肥处理分别进行施肥，然后撒施600 kg/hm2复合肥（N-P2O5-K20=15-15-15），再翻耕起畦，安装滴灌管，滴灌管埋深为10 cm。每处理1 畦，畦长53 m，畦宽（包沟）1.7 m，西瓜栽培株距50 cm，即每畦栽106 株。按随机区组排列，设3 次重复。采用双蔓式整枝，每株留果2 个，其他栽培管理措施按常规方法进行。

表1 不同施肥处理的施肥量

1.3 测定项目与方法

1.3.1 滴灌管不同埋深试验 于果实旺长期对距滴点10 cm 处深度分别为0～10、10～20、20～30 和30～40 cm的土壤盐度、水分和西瓜根系分布进行测定。用快速水分仪（顺科达TR-8D）原位测定土壤水分，用盐度计（顺科达TR-8D）原位测定盐度（用EC 值表示），用重量法测定西瓜根系分布。

1.3.2 不同施肥处理试验 测定不同施肥处理的土壤理化特性（盐度、土壤容重、有机质含量）。土壤取样方法为：于果实旺长期采用对角线法3 点取样0～30 cm 土壤，3 个重复，单样品土样混合均匀。用盐度计（顺科达TR-8D）测定土壤盐度，用环刀法测定土壤容重，用重铬酸钾稀释热比色法测定土壤有机质含量。

结果期每处理连续定点监测100 株西瓜的枯萎病发病情况。成熟期按小区单收、测产，并按当年市场价折算产值。

1.4 数据处理

采用Excel 2007 软件进行数据统计，用SPSS 22.0 软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 滴灌管不同埋深对土壤含水率、盐度和根系分布的影响

人为调整灌溉肥水的空间分布，不仅可以引导作物根系在各土层内的科学分布，还能在一定程度上缓解土壤盐渍化。从表2 可知，0～10 cm 表土含水率随着滴灌管埋深的增加而显著降低，其他土层的土壤含水率则均是滴灌管埋深相应土层的含水率显著高于其他土层。表土滴灌（滴灌管埋深为0 cm）时，0～10 cm 表土层盐度稍低于10～20 cm 土层，但高于20～40 cm 土层；随着滴灌管埋深的增加，0～10 cm 土层的盐度呈先升高后降低的趋势，10～20 cm 土层的盐度呈下降趋势，20～30 和30～40 cm 土层的盐度则无显著性变化，即滴灌管埋深主要对0～20 cm 土层的盐度有较大影响，这可能与滴灌水的淋溶和土壤毛细管的虹吸效应有关。西瓜根系主要分布在10～30 cm 土层内，其根量占70%左右，随着滴灌管埋深的增加，0～10 cm表土层的根量逐渐减少，而20～30 和30～40 cm 土层内的根量逐渐增加，10～20 cm 土层的根量则呈先增加后降低的趋势。

表2 滴灌管不同埋深对各土层土壤含水率、盐度和根系分布的影响

2.2 不同施肥处理对土壤理化性状和西瓜枯萎病发病率的影响

施有机肥不仅可以有效改善土壤结构、降低土壤容重、提高有机质含量，还能有效提高土壤对养分的涵养力、优化土壤微生物结构。如表3 所示，未施有机肥处理（CK 和FT1）的土壤盐度高、容重大、有机质含量低，且单施土壤改良剂（FT1）对土壤的理化性状无显著改善，但能有效降低西瓜枯萎病的发病率。随着沼气渣施用量的增加（FT2～FT4），土壤的盐度呈降低的趋势，但处理间无显著性差异；土壤的容重逐渐降低，且FT4 处理显著低于FT2 处理；有机质含量略有增加，但处理间无显著性差异；当沼气渣的施用量为45 t/hm2（FT4）时枯萎病发病率在这3 个处理中最低。随着生物菌肥施用量的增加（FT5～FT7），土壤的盐度和有机质含量呈上升趋势，容重则呈下降趋势，但处理间无显著性差异；当生物菌肥施用量为45 t/hm2（FT7）时枯萎病发病率在这3 个处理中最低。综合来看，施用沼气渣45 t/hm2（FT4）能有效降低土壤盐度和容重、提高有机质含量、降低西瓜枯萎病发病率，施用沼气渣30 t/hm2（FT3）的效果次之。

表3 不同施肥处理对土壤理化性状和西瓜枯萎病发病率的影响

2.3 不同施肥处理对西瓜产量和效益的影响

从表4 可知，不施有机肥处理（CK 和FT1）的西瓜平均单果重、产量和产值均显著低于施有机肥处理。施用沼气渣或生物菌肥能有效提高西瓜的平均单果重、产量和产值，且均随着施用量的增加而增加，以施用生物菌肥45 t/hm2（FT7）的产量和产值最高，分 别 达3 512.01 kg/667m2和10 536.02 元/667m2，其次是施用生物菌肥30 t/hm2的处理（FT6）。考虑到施用土壤改良剂、沼气渣和生物菌肥的成本等，以施用沼气渣30 t/hm2（FT3）的利润最高，达6 691.63 元/667m2，其次是施用沼气渣15 t/hm2的处理（FT2），而投入产出比则以不施有机肥（CK 和FT1）较高，施用沼气渣的处理（FT2～FT4）居中，施用生物菌肥的处理（FT5～FT7）较低，且随着沼气渣或生物菌肥施用量的增加投入产出比均呈降低趋势。

表4 不同施肥处理对西瓜产量和效益的影响

3 讨 论

一般认为，西瓜重茬时间、是否嫁接、化感自毒效应、土壤微生物失调、土壤理化性状恶化、偏施化肥等是影响西瓜连作障碍的重要因子[7-8]。轮作[9]、用高抗枯萎病的砧木进行嫁接栽培[10]、添加土壤改良剂或增施有机肥[11-12]都能有效减轻设施栽培西瓜的连作障碍，降低西瓜枯萎病的发病率。经过多年西瓜连作的设施土壤，其土壤盐分有明显的表聚现象，常导致苗期根系生长受阻，甚至受盐胁迫而造成死苗。设施栽培时土壤盐渍化主要是由于土壤长期缺乏雨水淋溶导致的，同时由于犁底层的存在阻碍了灌溉水的下渗，再加上偏施化肥等不合理的施肥方式和不科学的灌溉措施，导致土壤盐渍化加剧，进一步形成土壤连作障碍[13]。而调整滴灌管的埋深，能有效引导西瓜根系在土层中的分布，特别是减少盐渍层根系分布，可以缓解由于土壤盐渍化而对植株造成的伤害[14]。该研究结果显示，随着滴灌管埋深的增加，0～10 cm 表土层根量逐渐减少，而20～30 和30～40 cm 土层内根量逐渐增加，10～20 cm 土层的根量则呈先增加后降低的趋势，与前人的研究结果一致。综合考虑土壤盐度、根系分布和西瓜苗期长势，滴灌管埋深以10～20 cm 较适宜。

设施土壤的连作障碍不仅与土壤盐渍化有关，更与土壤容重高、土传性病害多、有机质含量低、有益菌减少等密切相关[15]。该研究表明，施入生物菌肥后土壤盐度有升高的趋势，这可能与鸡粪中存在大量K、Mg 等元素有关；而施用渣气渣15～45 t/hm2后土壤的盐度和容重则有降低的趋势、有机质含量略有增加，且当沼气渣的施用量为45 t/hm2（FT4）时西瓜的枯萎病发病率最低。施用沼气渣或生物菌肥均能有效提高西瓜的产量和产值，且均随着施用量的增加而增加，以施用生物菌肥45 t/hm2（FT7）的产量和产值最高，分别达3 512.01 kg/667m2和10 536.02 元/667m2，其次是施用生物菌肥30 t/hm2的处理（FT6）。但考虑成本因素与对土壤盐度的影响等，以施用沼气渣30 t/hm2（FT3）的处理最好，其利润最高，达6 691.63 元/667m2，投入产出比达2.48。