酵素液肥改良設施甜瓜連作土壤質量的效應

康利允 李曉慧 高寧寧 梁慎 常高正 李海倫 王慧穎 徐小利 趙衛星

摘? ? 要：為了解酵素液肥對設施甜瓜連作土壤質量改良及產量、糖度的效應，以清水（CK）為對照，其他處理的酵素液肥與清水的體積比分別為1∶100（T1）、1∶200（T2）、1∶400（T3）、1∶800（T4），研究了酵素液肥對設施甜瓜連作土壤質量的影響。結果表明，與CK相比，甜瓜酵素液肥可顯著增強土壤脲酶、轉化酶、堿性磷酸酶活性，增加土壤細菌、真菌和放線菌數量，提升有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀含量;顯著提高甜瓜產量及果實中心和邊部可溶性固形物含量，增幅分別為5.30%～21.5%、5.70%～13.6%、12.3%～24.9%;其中均以酵素與水體積比為1∶200（T2）的對土壤改良效果較好，產量和糖度增加作用較為明顯。綜上所述，添加酵素液肥會顯著改善設施甜瓜連作土壤問題，提高產量與品質，酵素液肥∶水為1∶200的效果更好。

關鍵詞：甜瓜;酵素; 設施連作;土壤改良

中圖分類號：S652 文獻標志碼：A 文章編號：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.）營養豐富，香甜可口，深受人們喜愛，是我國重要的經濟作物。據國家西甜瓜產業技術體系統計，我國甜瓜種植面積約53.3萬hm2[1]。當前，設施栽培高投入高產出且常年單一種植的生產模式，連作障礙不可避免，導致土壤質量下降，主要表現為土壤養分過度積累、有益微生物數量和功能多樣性減少、土壤酶活性降低等一系列問題[2-3]，造成作物產量和品質下降[4]，甚至絕收。有研究表明，甜瓜連作5年單瓜質量開始下降[5]，連作8年產量顯著下降約16.0%，可溶性糖含量顯著下降約8.60%[6]。通過土壤管理措施對甜瓜連作土壤進行改良，改善土壤微生態環境，從而提高甜瓜產量和品質，是種植業可持續發展的關鍵[7] 。酵素是一種將作物植株、果皮、廢果等廢棄物經過微生物發酵后的產物，具有較豐富的營養和活性物質，如有機物、礦物鹽、有機酸、有益微生物等[8-9]。有研究表明，利用果蔬廢棄物制作成的酵素重新施入到土壤中，有利于改善土壤環境 [10]，從而對作物的產量和品質有良好的促進作用[11]。近年來，酵素在土壤改良方面得到了較為廣泛的應用，截止到2020年12月，以酵素-土壤為關鍵詞在中國知網數據庫中搜索結果已有10余篇相關的文獻報道。這些報道表明了酵素在改善土壤生物、物理、化學性狀方面具有一定的積極作用。目前，甜瓜生產過程中產生的殘株、果皮、壞果等被遺留在瓜田，不僅造成資源浪費， 而且傳播病蟲害， 還會造成土壤、水體等生態環境污染。因此，筆者在本試驗中針對甜瓜殘株資源化循環利用問題，研究了甜瓜酵素液肥對設施甜瓜土壤質量及產量、品質的影響，以期為甜瓜殘株資源化循環利用及改良設施甜瓜土壤質量、提高甜瓜產量和品質提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料

供試甜瓜（Cucumis melo L.）品種為雪彤8號，由河南省農業科學院園藝研究所選育。

供試土壤為連續種植12年的甜瓜保護地，播前土壤理化性狀：有機質含量（w，后同）13.8 g?kg-1，pH值8.4，全氮含量1.06 g?kg-1，堿解氮含量66.9 mg?kg-1，有效磷含量164 mg?kg-1，速效鉀含量448 mg?kg-1。

發酵菌液為紅糖、微生物菌劑、水按照質量比10∶1∶100混合均勻后發酵2～10 h而成。微生物菌劑由沼澤紅假單胞菌劑、枯草芽孢桿菌劑、乳酸菌劑按質量比4∶1∶1混合而成，其中，沼澤紅假單胞菌劑（長沙艾格里生物科技有限公司生產）含有效活菌數2億個?mL-1，枯草芽孢桿菌劑（武漢科諾生物科技股份有限公司生產）有效活菌數2000億個?g-1，乳酸菌劑（江西恩洋生物科技有限公司）有效活菌數20億個?g-1。

甜瓜酵素為甜瓜皮、甜瓜秧、豆餅、豆腐渣、麩皮、稻殼、腐殖酸鉀、聚谷氨酸按照質量比18∶1∶8∶7∶8∶8∶1∶1切碎混合后放入上述的發酵菌液中，攪拌均勻后常溫發酵;開始發酵的第1個月內每天攪拌2次;繼續發酵至無發酵氣體產生后，密封發酵容器，放置在陰涼處，繼續發酵5個月后濾除碎渣即成。

酵素液肥為尿素、磷酸二氫鉀、過磷酸鈣、硝酸鉀、硝酸銨、硼砂、硫酸鋅、硫酸錳、硫酸鎂、腐殖酸鉀、聚谷氨酸、水、甜瓜酵素原液按照質量比15∶8∶6∶15∶6∶1∶1∶1∶1∶8∶1∶100∶50混合，攪拌至肥料全部溶解，繼續常溫發酵3 d得到。

1.2 試驗設計

試驗于2020年3—7月在河南省農業科學院現代試驗基地（原陽）連棟棚內進行。試驗以清水（CK）為對照， 其他處理的酵素液肥與清水的體積比分別為1∶100（T1）、1∶200（T2）、1∶400（T3）、1∶800（T4），共5個處理。每個處理重復3次，隨機區組排列。小區面積為4.0 m×7.7 m。定植行、株距為1.1 m×0.4 m，設于棚內中段，兩頭留有4.0 m長的緩沖帶，以避免因棚口溫度和濕度差異較大而引起的誤差。

試驗于2020年3月19日播種育苗，4月8日定植，7月7日收獲，膜下滴灌，其他管理措施按常規。采用連棟棚加地膜覆蓋栽培，每株在主蔓10～13節子蔓留瓜1個，主蔓25節打頂。在甜瓜定植后0、20、60、80 d每株澆灌酵素液肥稀釋液400 mL。各處理均基施有機肥30 t?hm-2（N+P2O5+K2O含量5%，有機質含量≥45%）。

1.3 樣品采集與測定

于甜瓜成熟期（7月7日）每小區采集生長整齊一致的10株果實，用電子秤稱質量，計算產量，并用“法諾威”手持測糖儀（測量范圍0～32%）測定中心和邊部可溶性固形物含量;采集0～20 cm土壤樣品，一部分土樣于4 ℃冰箱保存，并在1周內測定土壤酶活性及微生物數量，另一部分土樣風干過篩后測定土壤養分含量。土壤有機質含量采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法測定;土壤堿解氮含量采用堿解擴散法測定;土壤有效磷含量采用0.5 mol?L-1 NaHCO3法測定;土壤速效鉀含量采用NH4OAc浸提，火焰光度法測定[12];土壤脲酶活性采用苯酚-次氯酸鈉比色法測定;土壤轉化酶活性采用3，5-二硝基水楊酸比色法測定;堿性磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法測定[13];細菌+真菌+放線菌數量采用平板涂抹法測定[14]。

1.4 數據處理

采用SPSS 22.0統計分析軟件進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 酵素液肥對土壤酶活性的影響

酵素液肥可以顯著增加甜瓜土壤脲酶、轉化酶及堿性磷酸酶活性（表1）。與CK相比，施用酵素液肥處理土壤脲酶活性增幅為20.7%～89.8%，總體增加55.3%，其中T2處理較高，顯著高于除T1外的其他處理;施用酵素液肥處理土壤轉化酶活性增幅為20.0%～63.0%，總體增加43.5%，其中T2處理最高，顯著高于除T1外的其他處理;施用酵素液肥處理土壤堿性磷酸酶活性增幅為14.2%～ 42.0%，總體增加26.7%，其中T2處理最高，顯著高于其他處理。

2.2 酵素液肥對根際土壤微生物數量的影響

酵素液肥可以增加甜瓜根際土壤微生物數量（表2）。與CK相比，施用酵素液肥處理甜瓜根際土壤細菌數量顯著增加，細菌數量增幅為53.3%～139.0%，總體增加104.4%，其中T2處理最高，顯著高于除T1外的其他處理;施用酵素液肥處理甜瓜根際土壤真菌數量增幅為39.1%～153.3%，總體增加108.2%，其中T2處理最高，顯著高于除T1外的其他處理;施用酵素液肥處理甜瓜根際土壤放線菌數量增幅為30.9%～140.4%，總體增加97.5%，其中T2處理最高，顯著高于其他處理。

2.3 酵素液肥對土壤養分含量的影響

酵素液肥可以增加甜瓜收獲期土壤有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀含量（表3）。與CK相比，施用酵素液肥處理有機質含量增幅為1.50%～3.29%，總體增加2.36%，其中T2、T3處理較CK顯著增加，與CK相比，施用酵素液肥處理土壤堿解氮含量增幅為12.2%～26.8%，總體增加20.3%，其中T2處理最高，顯著高于除T3外的其他處理;與CK相比，施用酵素液肥處理有效磷含量增幅為5.68%～10.8%，總體增加8.13%，其中T2處理最高，顯著高于其他處理;與CK相比，施用酵素液肥處理速效鉀含量增幅為4.74%～9.70%，總體增加7.07%，其中T2處理最高，顯著高于除T1外的其他處理。

2.4 酵素液肥對甜瓜產量和糖度的影響

從表4可知，酵素液肥顯著增加了甜瓜產量及可溶性固形物含量。與CK相比，施用酵素液肥處理產量增幅5.30%～21.5%，總體增產11.0%，其中T2處理最高，顯著高于其他處理;與CK相比，施用酵素液肥處理中心可溶性固形物含量增幅5.70%～13.6%，總體增加9.43%，其中T2處理最高，顯著高于除T3外的其他處理;與CK相比，施用酵素液肥處理邊部可溶性固形物含量增加12.3%～24.9%，總體增加18.3%，其中T2處理最高，顯著高于除T1、T3外的其他處理。

2.5 土壤養分含量、酶活性、微生物數量與甜瓜產量、可溶性固形物含量的相關性

對土壤中4種養分、3種酶活性、3大類微生物數量與甜瓜產量、可溶性固形物含量進行相關性分析，結果（表5）表明，甜瓜產量與土壤有效磷、速效鉀、脲酶、轉化酶、堿性磷酸酶、細菌、真菌、放線菌呈極顯著正相關，與土壤有機質、堿解氮呈顯著正相關。甜瓜中心可溶性固形物除與土壤脲酶無顯著相關關系，與有機質呈顯著正相關外，與上述其他指標均呈極顯著正相關。甜瓜邊部可溶性固形物除與土壤有機質呈顯著正相關外，與上述其他指標均呈極顯著正相關。

3 討論與結論

土壤酶參與土壤中各種生化過程，其活性是反映土壤質量狀況的一個敏感生物指標[15]。脲酶是一種具有酰胺鍵的水解酶，是唯一能對尿素起轉化作用的酶， 其活性大小表征了土壤氮素營養狀況[16]。轉化酶也稱蔗糖酶，對增加土壤中易溶性營養物質起著重要作用，可促進蔗糖水解成葡萄糖和果糖， 參與土壤有機質的礦化與分解[17]。堿性磷酸酶是一組能促進有機磷化合物水解的酶，可提高土壤磷素的有效性， 其活性直接影響了土壤磷素生物轉化的能力[18]。張志剛等[19]研究認為，施用蔬菜殘株堆肥可有效提高設施辣椒連作土壤脲酶、轉化酶、堿性磷酸酶活性等，尤其是對轉化酶和堿性磷酸酶活性增強的效果較大。翟敬華和蔣細旺[20]研究發現，在施用有機肥的條件下，添加酵素可有效提高土壤脲酶、轉化酶活性等。本試驗得到了與其類似的結果，施用酵素液肥有效地提高了甜瓜連作土壤脲酶、轉化酶及堿性磷酸酶活性，增幅分別為20.7%～89.8%、20.0%～63.0%、14.2%～42.0%，其中以酵素∶水體積比為1∶200（T2）時對土壤上述酶活性促進作用最大。

據估計，土壤中微生物數量高達1029數量級[21-22]。土壤微生物在土壤中參與氧化、硝化、氨化、固氮、硫化等過程，對土壤養分轉化和循環過程起著重要作用，其種類和數量是衡量土壤質量狀況的重要指標[23]。研究表明，隨連作年限的增加，設施農田土壤中微生物種類和數量會發生很大變化，有益細菌種類和數量減少，而有害真菌種類和數量增加，微生物活性明顯降低，土壤原有的微生物生態平衡遭到破壞[24]，導致作物產量和品質逐年下降[25]。杜文艷等[10]研究表明，施用蘋果發酵液可使平邑甜茶連作土壤中的有害鐮孢菌的基因拷貝數明顯減少，抑制連作土壤病原菌，增加土壤細菌數量，改善土壤環境。筆者認為，施用酵素液肥可顯著增加甜瓜連作土壤細菌、真菌、放線菌數量，增幅分別為53.3%～139.0%、39.1%～153.3%、30.9%～140.4%，其中以酵素∶水體積比為1∶200（T2）時對土壤微生物數量增加作用最為明顯，說明酵素液肥有利于增加甜瓜連作土壤微生物數量，且施用比例對微生物數量的影響也很關鍵。

酵素液肥添加到土壤中，可明顯增加土壤有機質和可利用氮、磷、鉀含量。李方志等[26-28]研究表明，農用植物酵素能有效增加土壤有機質及有效氮、磷、鉀含量，且認為酵素∶水體積比例以1∶500～750的土壤改良效果較佳。本試驗得到了與其類似的結果，施用酵素液肥處理增加了甜瓜連作土壤有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀含量，與CK相比，有機質含量增幅為1.50%～3.29%，總體增加2.36%，堿解氮含量增幅為12.2%～26.8%，總體增加20.3%，有效磷含量增幅為5.68%～10.8%，總體增加8.13%，速效鉀含量增幅為4.74%～9.70%，總體增加7.07%，其中均以T2處理最高，表明施用酵素液肥可明顯增加甜瓜連作土壤中的有效養分，其中，酵素液肥∶水的比例以1∶200為宜。

本試驗結果表明，施用酵素液肥顯著增加了甜瓜的產量和可溶性固形物含量，產量、中心及邊部可溶性固形物含量增幅分別為5.30%～21.5%、5.70%～13.6%、12.3%～24.9%，其中以酵素∶水體積比為1∶200（T2）對甜瓜產量、可溶性固形物含量的增加作用最為明顯，說明酵素液肥有利于提高產量和品質，且施用比例對其的影響也很關鍵。筆者在本試驗中還發現，甜瓜產量和邊部可溶性固形物含量與土壤脲酶、轉化酶、堿性磷酸酶活性和細菌、真菌放線菌數量以及土壤有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀含量均呈顯著正相關。甜瓜中心可溶性固形物含量除與土壤脲酶活性無顯著相關關系外，與上述其他指標均呈顯著正相關，表明作物產量和品質與土壤酶活性、微生物數量及養分含量呈正相關。結合酵素液肥對酶活性、微生物數量和土壤養分含量的影響來看，酵素液肥提高甜瓜產量和品質的原因可能有以下兩方面：一方面，酵素液肥本身含有豐富的有機質和礦質元素，施入土壤后，可直接提高土壤有機質和速效養分含量;另一方面，酵素液肥含有大量的活性物質，土壤添加酵素液肥后明顯增加了根際土壤微生物數量，其分泌物和代謝產物可使土壤孔隙度增加，容重減小等，有利于土壤團粒結構的形成，改善了土壤透氣性，促進根系生長發育，更有利于根系從土壤中吸取更多的營養物質，促進地上部生長發育[29]，另外，酵素液肥含有的大量活性物質亦增加了土壤酶活性，間接地提高了土壤養分的有效性。馮筠洋[30]研究發現，施用酵素后，土壤中蚯蚓數量明顯增加，有效氮、磷、鉀等營養元素含量明顯提高，改進土壤肥力效果明顯。

綜上所述，施用酵素液肥可增強甜瓜連作土壤脲酶、轉化酶、磷酸酶活性，增加連作土壤微生物數量，提高連作土壤可利用養分含量，從而有利于增加甜瓜產量和品質。

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