鄭國強

（1.丹陽市珥陵鎮(zhèn)嘉仙果蔬專業(yè)合作社，江蘇丹陽 212362；2.江蘇碧云天農林科技有限公司，江蘇丹陽 212362）

0 引言

甜瓜（Cucumis Melo L.）又稱香瓜，是葫蘆科一年生蔓性草本植物，是中國最早利用為果品的瓜類，《詩經》等古籍多有記載，設施甜瓜栽培帶來了重大經濟效益。

隨著中國農村經濟結構的調整，設施農業(yè)是農業(yè)增效、農民增收的重要手段，不過在利益的驅動下局限于栽培經濟效益高的單一作物，引發(fā)了大面積的連作障礙，限制了農業(yè)可持續(xù)發(fā)展，設施栽培條件下土壤缺少雨水淋溶與露地栽培有很大區(qū)別［1］。我國由于勞動者對連作障礙缺乏認識，種植方式和管理制度相對落后，使連作障礙逐漸成為限制農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一個瓶頸，主要表現在：作物長勢變弱、產量和品質下降、根系自毒作用增強、根系活力下降；土壤理化性質變劣、酸化和次生鹽漬化、土壤養(yǎng)分虧缺或失衡、有害微生物的大量繁殖，形成惡性循環(huán)；植物的抗逆能力下降，土壤病蟲害加劇，化學農藥使用量超標、有毒物質富集等，嚴重破壞生態(tài)環(huán)境或導致生態(tài)環(huán)境逐步惡化［2］。

自我國引進設施栽培技術以來，因其具有經濟效益高、受季節(jié)影響小等優(yōu)點，不僅大大提高了土地的利用效率，還極大地滿足了人民提高生活水平的需要。但是，為了獲得高的經濟效益，設施蔬菜生產呈現復種指數高、化肥和農藥等農用化學品投入量大的特點，絕大部分設施大棚每年種植三季以上的作物，氮肥施用量超過100 kgN/hm2，受種植經驗的限制，同一塊土地上種植同一高產蔬菜作物的現象極為普遍，使得土壤連作障礙發(fā)生嚴重，表現為土壤硝態(tài)氮積累、酸化、次生鹽漬化以及微生物區(qū)系惡化，土傳病害頻發(fā)。

通過利用土壤強還原方法（Reductive Soil Disintestation，RSD），以生態(tài)學和系統(tǒng)理論為指導，改善設施甜瓜地土壤環(huán)境條件，消除病原微生物滋生環(huán)境，切斷病原微生物傳播途徑，合理配合施用有機和無機、酸性和堿性肥料，鞏固消除連作障礙的效果，實現甜瓜的可持續(xù)生產。該項技術的基本原理是：通過添加有機物料和淹水措施在短時間內創(chuàng)造土壤的強烈還原環(huán)境，反硝化以消除積累在土壤中的硝酸鹽，生成硫化氫等還原性硫化物而脫除硫酸鹽，從而達到脫鹽的目；利用還原過程中產生的OH-以中和土壤酸性；短時間內強烈的氧化還原條件轉變及還原環(huán)境中生成的H2S等物質可能抑制甚至殺滅土傳病原微生物；有機物料轉化生成的土壤有機質將改變土壤的物理性質，從而徹底修復退化土壤，為作物創(chuàng)造良好的生長環(huán)境［3］。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

試驗為丹陽市珥陵鎮(zhèn)嘉仙果蔬專業(yè)合作社甜瓜基地。

1.2 甜瓜土壤處理

利用RSD處理方法，2018年6月20日采集土壤樣本作為對照，隨后對土壤添加物料處理，每棚面積480 m2。物料處理：（1）蠶沙處理（每棚1 000 kg）兩個棚。（2）葡萄枝粉處理（每棚800 kg）兩個棚，將物料均勻地鋪在土壤表面，壤表面覆蓋一層0.1～0.2 mm的生石灰，維持3～5天后翻耕。覆蓋生石灰薄層的目的：一是起到進一步的殺菌、殺蟲作用；二是將強還原后的土壤暫時處在一個半封閉的環(huán)境中，防止塑料薄膜揭除后還原環(huán)境中的有毒物質猛烈地進入周圍空氣中，迫使部分物質進入略深層的土壤中，從而達到土壤的深度修復的目的，3～5天后翻耕入土壤中則能夠中和土壤酸性。利用旋耕機將其與耕作層土壤混合均勻，隨后灌水至飽和，施藥覆膜，處理土壤溫度為30～40℃，時間為35天，在發(fā)生連作障礙的土壤中翻耕入有機物料，并在土壤表面緊密覆蓋塑料薄膜，維持強還原環(huán)境2～4周后揭除薄膜；有機物料由以質量份數計的以下成分組成：DDGS7.5份、秸稈75份、白蘿卜皮4份，所述有機物料的添加比例為0.8 kg/m2，處理結束后，揭開覆膜，采集土壤樣本。

1.3 土壤pH值、電導率（EC）微生物、病原菌測定

pH值用S200KPH計測定，水土比1∶1.25，EC用電導儀測定，水土比1∶5，土壤微生物活性熒光素二乙酸水解法測定，土壤病原菌測定：（1）提取土壤DNA。（2）通過尖孢鐮刀菌特異引物（ITS1F/AFP308R）對土壤中尖孢鐮刀菌數量進行定量，添加后能夠大大縮短強還原處理時間，在24 h內即可使土壤的氧化還原電位降低至-200 mV，還原氛圍強烈，能夠獲得勞爾氏菌、茄鐮刀菌、立枯絲核菌含量極地的土壤。同時，本研究的有機物料中還添加了白蘿卜皮，其含有芥子油，對茄鐮刀菌具有致死效果，白蘿卜皮與DDGS同時施用還能夠發(fā)揮協同增效作用，進一步激發(fā)DDGS中促進發(fā)酵反應因子的活性，從而縮短強還原進程。（3）根據實驗室構建的標準曲線進行計算。測定時間為2018年8月20日。

2 測定結果

RSD處理后，土壤pH值與電導率（EC）如表1所示；土壤微生物活性如圖1所示；土壤病原菌數量如圖2所示。

3 具體實施步驟

一種基于強還原土壤修復技術的甜瓜連續(xù)栽培方法，包括以下步驟：

（1）7～8月，溫度超過25℃的情況下，在發(fā)生連作障礙的土壤中翻耕入有機物料，并在土壤表面緊密覆蓋塑料薄膜，維持強還原環(huán)境2～4周后揭除薄膜；有機物料由以質量份數計的以下成分組成：DDGS7.5份、秸稈75份、白蘿卜皮4份，所述有機物料的添加比例為0.8 kg/m2

（2）土壤表面覆蓋一層0.1～0.2 mm的生石灰，維持3～5天后翻耕；覆蓋生石灰薄層的目的一是起到進一步殺菌、殺蟲的作用，二是將強還原后的土壤暫時處在一個半封閉的環(huán)境中，防止塑料薄膜揭除后還原環(huán)境中的有毒物質猛烈地進入周圍的空氣中，而迫使部分物質進入略深層的土壤中，從而進行土壤的深度修復，3～5天后翻耕入土壤中則能夠中和土壤酸性。

（3）化肥減施。基肥為每畝施腐熟的有機肥料2 500 kg、過磷酸鈣50 kg，定植后5～8天內開始追肥，每畝施用水溶性肥料2～3 kg，其中氮磷鉀肥比例為1∶1∶2，水溶性肥料由硝酸銨、過磷酸鈣、氯化鉀組成，待第一穗果膨大后，每畝施腐熟糞尿400～500 kg，腐熟糞尿為家禽糞尿與魚糞便的混合物，隨水沖入。到第二、三穗果膨大時，每畝施用水溶性肥料5～10 kg，其中氮、磷、鉀肥比例為2∶1∶2。隨著作物的生長，土壤中的原有的有機質部分被吸收，故后期追肥時氮、磷、鉀比例重新恢復甜瓜最佳肥料比。追肥方法與常規(guī)方法的區(qū)別在于：一是降低了每畝施用水溶性肥料的重量。二是調整了肥料中氮、磷、鉀的施用比例，由于經過強還原后的土壤對肥料，尤其是氮肥的利用率大大提高，故在保證作物產量與品質的基礎上可大大降低水溶性肥料的用量。

表1 RSD處理后土壤pH值與電導率（EC）

圖1 土壤微生物活性

圖2 土壤病原菌數量（尖孢鐮刀菌數量）

RSD處理具有廣譜性，但對不同作物的不同土傳病原菌的致死效果并不完全相同，只有通過對特定病害的病原菌進行毒理分析，并選用精確的有機物料，才能以最低的成本獲得最佳的連作障礙治理方案。本次研究的有機物料選用DDGS為酒精糟，添加后能夠大大縮短強還原處理時間，在24 h內即可使土壤的氧化還原電位降低至-200 mV，還原氛圍強烈，能夠獲得勞爾氏菌、茄鐮刀菌、立枯絲核菌含量極地的土壤；同時，本研究的有機物料中還添加了白蘿卜皮，其含有芥子油，對茄鐮刀菌具有致死效果，白蘿卜皮與DDGS同時施用還能夠發(fā)揮協同增效作用，進一步激發(fā)DDGS中促進發(fā)酵反應因子的活性，從而縮短強還原進程。

（4）采收后管理：當年果實采收完畢后，有機物料減按步驟（1）中1/4的質量再次進行強還原，維持1周，連續(xù)栽培前1周執(zhí)行步驟（2）、連續(xù)栽培過程中仍執(zhí)行步驟（3）的施肥方法。水溶性肥料由硝酸銨、過磷酸鈣、氯化鉀組成。選用硝酸銨是由于：（1）其吸收率高。（2）相比其他形態(tài)的氮肥，硝酸鹽更容易被后續(xù)的強還原處理消除，對土壤的后續(xù)影響小，腐熟糞尿為家禽糞尿與魚糞便的混合物。

4 結語

（1）土壤pH值和電導率EC是反映土壤理化性質的重要指標，設施栽培隨著耕種年限的增加土壤pH值會有所降低，而電導率EC會有所增加，這說明土壤不斷酸化和次生鹽漬化，阻礙植物根系生長，降低產品品質，從而形成土壤連作障礙。土壤酸性增加會對土壤中大量元素產生影響，有些離子會被置換移動，甚至被淋溶，在低pH值條件下有些重金屬活性增加，加速有毒金屬離子釋放，進而影響植物生長，土壤酸化也會導致土壤結團板結，影響通透性，從而阻止植物根系生長，同時酸化也會對部分有益微生物活性和酶產生抑制影響［4］。試驗表明，添加蠶沙和葡萄枝粉的RSD處理能顯著提升土壤pH值，降低土壤EC，這說明幾種處理能緩解土壤酸化和鹽漬化，如表1所示。

（2）土壤可為微生物提供礦物質、有機質等養(yǎng)分，土壤微生物的存在又對土壤結構的形成、土壤理化性質的改善有著密切關系，土壤微生物活性可直接反應土壤的理化性質，蠶沙和葡萄枝粉強還原處理能夠顯著增加土壤微生物活性，表明RSD處理能增加土壤微生物活性，改善土壤理化性質，從而土壤養(yǎng)分利用率提高，如圖1所示。

（3）尖孢鐮刀菌是一類既可侵染植物又可在土壤內生存的兼性寄生真菌。和其他植物病原菌一樣，尖孢鐮刀菌存在著種下分化，可侵染許多植物寄主，具有多種轉化型，是一種世界性分布的土傳病原真菌，可引起瓜類枯萎病的發(fā)生。處理前土壤中尖孢鐮刀菌的含量較高，而蠶沙和葡萄枝粉的強還原處理土壤后，其數量均顯著下降，如圖2所示。

綜上所述，強還原方法處理土壤可有效改善土壤理化性質，提高土壤微生物活性，對尖孢鐮刀菌等土傳病菌有顯著殺滅效果。

強還原土壤修復技術為在土壤-蔬菜作物-微生物的關系中創(chuàng)造有利于蔬菜作物生長、不利于病原微生物生長的土壤環(huán)境條件，已達到提高作物產量、降低土傳疾病的發(fā)生概率的目的，理論上有利于實現作物高產、高效、減少化肥農藥施用量。該項技術的基本原理是：通過添加有機物料和淹水措施在短時間內創(chuàng)造土壤的強烈還原環(huán)境，反硝化以消除積累在土壤中的硝酸鹽，生成硫化氫等還原性硫化物而脫除硫酸鹽，從而達到脫鹽的目的；利用還原過程中產生的OH-以中和土壤酸性；短時間強烈的氧化還原條件轉變及還原環(huán)境中生成的H2S等物質可抑制甚至殺滅土傳病原微生物，有機物料轉化生成的土壤有機物質將改變土壤的物理性質，從而修復退化土壤。