生物有机肥提高设施土壤生产力减缓黄瓜连作障碍的机制

摘要

[目的]针对土壤连作障碍问题,探索高强度连作条件下生物有机肥在减缓土壤连作障碍发生、平衡土壤养分、调控土壤酶活性等方面的作用机制,为生物有机肥在改良土壤、防控黄瓜连作障碍、促进农业可持续发展等方面的应用奠定基础.[方法]以如皋市农业科学研究所设施蔬菜种植基地为试验平台,采用田间定位试验的方法,设置CK(空白对照)、B10(生物有机肥施用量为10 t/hm2)、B20(生物有机肥施用量为20 t/hm2)3个处理,于第一季黄瓜种植前将生物有机肥一次性施入试验小区,于2016年12月5日、2017年6月28日和2017年11月26日,连续三季,在黄瓜成熟采集0—20 cm土壤样品.将土壤样品分成两份,一份放于4℃冰箱冷藏保存,用于测定土壤生物学性质;另一份风干后过筛处理,以供土壤理化性状分析.同时,调查黄瓜产量.[结果]随着黄瓜连续种植季数增加,CK处理中土壤容重和电导率呈增加趋势,土壤各肥力指标、酶活性、微生物量碳氮含量及黄瓜产量呈下降趋势;在同一季黄瓜成熟期,与CK相比,施用生物有机肥可降低土壤容重和电导率,增加土壤总孔隙度、pH、有机质、全氮、硝态氮和速效磷含量,其中连续种植3季黄瓜过程中,土壤有机质、速效磷和硝态氮含量分别增加了39.3％～83.9％、5.98～14.2％ 和10.0～22.0％,而土壤电导率降低了8.57％～12.7％.同一季黄瓜成熟期,不同处理中土壤脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶和磷酸酶活性由大到小排列均表现为B20>B10>CK,且连续种植3季黄瓜后B10和B20处理中4种土壤酶活性均高于第一季黄瓜成熟期CK处理;连续种植3季黄瓜期间,施用生物有机肥处理中土壤微生物量碳、氮含量均明显高于CK,B10和B20处理中微生物量碳、氮含量较CK分别增加了4.26％～23.2％ 和21.8％～56.2％.与CK相比,第一季、第二季、第三季B10处理黄瓜产量分别提高了3.93％、9.73％、10.6％,B20处理分别提高了12.9％、18.8％、20.2％.黄瓜连作过程中,土壤容重、有机质、硝态氮和速效磷与生物学指标和黄瓜产量相关显著,且土壤pH和电导率与土壤过氧化氢酶活性、蔗糖酶活性、微生物量氮含量和黄瓜产量呈显著相关关系.[结论]生物有机肥可改善黄瓜连作过程中土壤耕性变差、养分失衡和酸化等理化性质变劣的现象,缓解黄瓜连作土壤的次生盐渍化状况,还能提高土壤酶活性、微生物量碳氮含量和黄瓜产量,且黄瓜连作过程中土壤理化性质和生物学特性指标无明显变化,从而减缓黄瓜连作障碍的发生.