原位工程化根治技术和增施生物有机肥对盐碱地土壤酶活性及甜瓜产量、品质的影响

摘    要：为探究盐碱地原位工程化根治技术和增施生物有机肥对盐碱地的治理效果，在大田条件下以甜瓜为试材，研究了盐碱地原位工程化根治技术核心材料凹凸棒石盐碱阻隔材料不同铺设量（45.0、37.5 t·hm-2）和生物有机肥施肥量[高（1800 kg·hm-2）、中（1200 kg·hm-2）和低（600 kg·hm-2）]对盐碱地土壤养分含量及酶活性和甜瓜产量、品质的影响。结果表明，不同凹凸棒石盐碱阻隔材料铺设量处理下，45.0 t·hm-2处理的土壤pH值下降了0.95，脱盐率达40.15%，土壤有机质含量及脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶活性均显著高于其他处理，甜瓜产量（42 708.65 t·hm-2）显著高于CK。不同生物有机肥施肥量下，45 t·hm-2处理下高施肥量的土壤有机质（14.12 g·kg-1）、脲酶活性（9.47 mg·g-1·24 h-1）均显著高于其他施肥量。综上，在民勤绿洲应用盐碱地原位工程化技术较优效果的凹凸棒石盐碱阻隔材料铺设量为45.0 t·hm-2，增施生物有机肥施肥量为1800 t·hm-2。

关键词：甜瓜；盐碱地原位工程化根治技术；凹凸棒石盐碱阻隔材料；土壤酶活性

中图分类号：S652 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2023）03-077-08

In-situ engineering radical resection technology and increased application of bio-organic fertilizers affects soil enzyme activity， yield and quality of melon in saline land

ZHU Qi 1， SHI Zhongxing1， KOU Yanyan1， LIU Bin1， 2， CHEN Liang2， 3， LUAN Qianqian3

（1.Gansu Jingtaichuan Irrigation Water Resources Utilization Center， Jingtai 730400， Gansu， China; 2.College of Horticultural， Gansu Agricultural University， Lanzhou 730070， Gansu， China; 3.Gansu Provincial Institute of Agricultural Engineering and Technology， Wuwei 733006， Gansu， China）

Abstract： In order to explore the in-situ engineering radical resection technology of saline land and increased application of bio-organic fertilizer effected on salineland， a field experiment using melon as crop was conducted at two laying amounts（45.0 t·hm-2， 37.5 t·hm-2） of saline-alkali barrier material and three application amount of bio-organic fertilizer [high（1800 kg·hm-2）， middle（1200 kg·hm-2）and low（600 kg·hm-2）]to study soil nutrients， enzyme activity and yield and quality of melon. The results showed that under different laying amounts of saline-alkali barrier material， the salt rejection rates of 45.0 t·hm-2 treatments was 40.15% and the pH value decreased by 0.95， respectively. The organic matter content and urease alkaline phosphatase and sucrase activitieswere of soil were significantly higher than other treatments， and the yield of melon was 42 708.65 t·hm-2significantly higher than CK. Under different bio-organic fertilizer application rates， the soil organic matter （14.12 g·kg-1）and urease activity （9.47 mg·g-1·24 h-1）of high fertilization rate under 45 t·hm-2 treatment were significantly higher than other fertilization rates. The results show that under the experimental conditions， the application of saline-alkali land in-situ engineering technology in Minqin oasis to obtain the core material of saline-alkali barrier material with better effect of saline-alkali land treatment is 45.0 t·hm-2， and the application amount of bio-organic fertilizer was 1800 t·hm-2.

Key words： Melon; The saline land in-situ engineering radical resection technology; Attapulgite saline-alkali barrier material; Soil enzyme activity

盐碱化土壤在世界范围内分布广泛，根据世界粮农组织（FAO）统计发布，我国约有盐碱土壤面积9913万hm2[1]，大面积主要分布在干旱和半干旱地区，而且还在以每年1%的速度增长，约占我国耕地总面积的25%[2-3]。在我国人口和环境的巨大压力背景下，盐碱土壤作为重要的后备土地资源，对其改良治理以及合理开发利用是我国农业可持续发展的重要途径之一[4]。因此，如何改良治理及合理开发盐碱地资源已成为核心议题。民勤绿洲灌区地处甘肃省河西走廊东北部，是我国典型的干旱绿洲农业区，具有气候干燥、日照时间长、光辐射强、昼夜温差大等特点，非常适宜于蔬菜和瓜果类的糖分积累[5]。但近年来由于当地地下水资源的大量开采，导致地下水位不断下降、水质矿化度升高，土地荒漠化、盐碱化面积大幅度增加[6]。据统计和研究发现，民勤绿洲盐碱化耕地面积约32 240.36 hm2，占民勤绿洲耕地总面积的30.09%[7]。土壤平均含水率为12.97%，整体偏低；土壤平均含盐量为47.02 g·kg-1，土壤盐碱化严重制约了干旱绿洲农业经济的可持续发展[8]。因此，如何改善民勤地区土壤盐碱化并提高作物抗盐碱胁迫能力引起大量学者关注。前人研究表明，土壤盐碱化会造成耕作土壤肥力下降、理化性状退化、土壤结构变差等土壤问题，植被农作物营养吸取功能和生理代谢功能受到影响、形态结构和根茎发育不良、产量降低、作物适种性和品质降低，严重时会出现枯萎、离子中毒甚至死亡等现象，威胁到大部分作物的生长[9-11]。朱伟等[12]研究表明，盐碱土壤中含有大量的碱性盐NaHCO3和Na2CO3，Na+含量较高，盐离子和养分间的竞争作用容易造成土壤中铁、磷等营养元素流失，导致土壤养分有效性降低，进一步抑制作物对养分的吸收与利用。武小靖等[13]在枸杞研究中发现，盐碱胁迫直接损伤枸杞叶片的膜结构，导致细胞内形成过量的氧自由基，影响细胞的生理生化过程，进而影响植物蛋白质合成以及光合作用等，使枸杞植株不能正常生长，甚至死亡。孟祥浩等[14]在盐碱地条件下研究发现，盐碱土壤显著影响小麦花后旗叶的光合效率、灌浆速率及产量和品质要素等。

目前，国内外对治理开发利用盐碱地有大量研究和不少方法经验，这些水利工程改良技术[15]、农艺措施[16]、化学改良技术[17]、生物修复技术[18]、水产养殖[19]、综合措施[20]等方法在短期内对盐碱地治理有较明显效果，但随着时间推移，土体深层中可溶性盐类通过毛细管作用重新在土壤表层积累，造成土壤盐碱化和次生盐碱化，且无法规模推广。盐碱地原位工程化根治技术利用优势特色资源凹凸棒石，研制了凹凸棒石盐碱阻隔材料，创新了原位化根治技术，能有效切断土壤盐碱迁移毛细通道，对深层可溶性盐类在土壤耕作层集聚有明显阻隔作用，具有降低土壤含盐量、提高作物产量的明显效果，抑制土壤盐碱化和次生盐碱化的发生，形成了以凹凸棒石盐碱阻隔材料为核心的盐碱地治理新模式，已在玉米[21]、小麦[22]、甜瓜[23]等作物上试验推广应用，土壤脱盐率为18.5%～76.0%，农作物平均增产8.2%～68.1%，生态和经济效益明显[21-23]。生物有机肥是指将具有特定功能的微生物与腐熟的有机肥复合而成的一类兼具微生物肥料和有机肥效果的新型肥料[24]。钟辉丽等[25]研究表明，生物有机肥既有利于增产和改善农产品品质，还可以改善土壤理化性质、提高土壤保肥保水能力和减少土壤盐分含量，提高土壤酶活性，活化土壤中被固定的土壤养分，利于作物吸收。陈小倩等[26]在盐碱地大麦施用生物有机肥研究中发现，可以显著降低土壤盐碱化程度，大麦分蘖数、有效穗数、千粒质量等均明显提高，增产8.54%。施用生物有机肥可以显著提高辣椒叶片的可溶性蛋白质含量和过氧化物酶活性，促进辣椒的叶面积指数增大，单株挂果数增加2～10个，单果质量提高0.03～0.30 g，并且可以提高果实的总辣椒素含量、粗脂肪含量和粗蛋白含量[27]。

甜瓜（Cucumis melo）是民勤绿洲农业区重要的经济作物，是当地重要的支柱产业之一，给农业生产带来了显著的经济效益[28]。但长期以来，有关盐碱地原位工程化根治技术和生物有机肥主要集中在对盐碱地土壤含盐量和养分、作物生长发育及产量等研究，而采用盐碱地原位工程化根治技术和增施生物有机肥对盐碱地土壤养分、土壤酶活性和甜瓜产量及品质的影响鲜见报道。因此，笔者在大田条件下设定不同盐碱地原位工程化根治技术核心材料凹凸棒石盐碱阻隔材料铺设量和生物有机肥施肥量，分析比较土壤盐碱化性状、养分状况、酶活性和甜瓜产量及品质的变化，从而确定凹凸棒石盐碱阻隔材料铺设量与增施生物有机肥施肥量的最佳组合，以期为治理开发利用民勤绿洲盐碱地土壤和促进甜瓜增产提质关键技术提供科学的理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2021年9月至2022年8月在甘肃省民勤县农业技术推广中心试验站进行。试验地位于河西走廊东段的民勤绿洲，为半封闭内陆荒漠区，温带大陆性极干旱气候，年均降水量110 mm，年蒸发量2644 mm，昼夜温差25.2 ℃，年均气温7.8 ℃，日照时数为3073 h。供试土地平整、排灌方便、形状规整。

1.2 材料

供试材料：凹凸棒石盐碱阻隔材料、凹晶地力恢复剂由甘肃靖远凹晶矿业开发有限公司提供。供试甜瓜品种为金红宝，由甘肃宇海农业科技有限公司选育，系当地主栽品种。供试生物有机肥为沃华农生物有机肥，以乳酸菌及酵母菌为主体，其中有效菌数为5000万·g-1以上，活性成分为氮+磷+钾≥5%（w，后同），有机质45%，购于山东沃华农业科技股份有限公司。