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

【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10t/hm^2)、B20(生物有机肥施用量为20t/hm^2)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—20cm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。

施用生物有机肥对黄瓜连作土壤有机碳库和酶活性的持续影响

采用田间定位试验和室内培养试验相结合的方法,研究了一次性施用生物有机肥对黄瓜连作土壤有机碳组分、有机碳矿化和酶活性的持续效应.结果表明:连续种植4季黄瓜过程中,与对照处理(CK)相比,施用生物有机肥可明显增加黄瓜连作土壤总有机碳、活性碳库、缓效碳库和惰性碳库的有机碳含量,且随着黄瓜连作季数的增加,土壤惰性碳库比例逐渐增加;连续种植4季黄瓜后,施用生物有机肥处理中土壤有机碳累计矿化量和日均矿化量与CK相比分别增加了17.3%~31.0%和7.8%~43.0%,且在同一季黄瓜成熟期,施用生物有机肥还能提高黄瓜连作的土壤脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶和磷酸酶(中性)的活性,增幅分别为10.5%~62.1%、4.8%~25.5%、3.9%~21.4%和4.6%~66.4%.相关分析和通径分析结果表明,黄瓜连作过程中4种酶的活性与土壤有机碳各组分动态变化均呈显著相关,且黄瓜连作过程中土壤脲酶和蔗糖酶活性是影响有机碳矿化的主要生物酶.施用生物有机肥可提高黄瓜连作过程中土壤有机碳各组分含量和酶活性,增加土壤惰性碳库比例、有机碳累计矿化量和矿化速率,从而增强土壤固碳能力.