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沼液代替化肥對甜瓜生長及土壤微生物的影響

2021-09-13 11:40王禮偉,汪國蓮,王宏寶,周剛,趙晨,王萍,蔣守華
南方農業學報 2021年9期
關鍵詞:土壤微生物沼液甜瓜

王禮偉,汪國蓮,王宏寶,周剛,趙晨,王萍,蔣守華

摘要:【目的】研究不同沼液施用量代替化肥運籌甜瓜對植株生長、果實品質及土壤微生物的影響,為甜瓜生產減肥減藥提供理論依據?!痉椒ā吭O化肥處理(CK)與沼液處理,其中CK施用復合肥600 kg/ha,T1、T2、T3和T4處理沼液總施用量分別為100、140、180和220 t/ha,各沼液處理均按照基肥與果實膨大肥的比例為1∶1進行運籌。在甜瓜的生長特定期測定株高、莖粗、病害指數、葉綠素含量和植物器官干重,以及果實品質和土壤微生物多樣性?!窘Y果】沼液在基肥用量為70~110 t/ha時,甜瓜的株高和莖粗與CK施用效果無明顯差異;T4處理的甜瓜植株葉綠素SPAD值最高(86.61),而T3和T4處理的病害指數最低(14.06);除T1處理外,其他沼液組干物質積累量與CK均無顯著差異(P>0.05),T3處理的干物質積累量最高(240.66 g);T4處理的果實可溶性總糖含量和糖酸比最高,分別為9.71%和88.27,與CK存在顯著差異(P<0.05)。沼液處理土壤的變形菌門(Proteobacteria)相對豐度均低于CK,且隨著沼液施用量增加相對豐度不斷減少;T3處理土壤的放線菌門(Actinobacteria)相對豐度最高(10.08%),芽單胞菌門(Gemmatimonadetes)和厚壁菌門(Firmicutes)相對豐度最低,分別為2.92%和2.23%。真菌中T3處理的子囊菌門(Ascomycota)相對豐度最高(81.19%),而T3和T4處理的擔子菌門(Basidiomycota)和被孢霉門(Mortierellomycota)相對豐度明顯低于CK及T1和T2處理。同時,T3處理土壤的細菌Chao1指數和Shannon指數均高于其他處理,真菌的Chao1指數低于CK、T1和T4處理,而Shannon指數最低?!窘Y論】沼液總施用量在180 t/ha(基肥90 t/ha,果實膨大肥90 t/ha)條件下能促進甜瓜植株生長和干物質積累,提升果實品質,并提高細菌的豐富度和多樣性,同時降低真菌的多樣性,可在甜瓜實際生產中推廣施用。

關鍵詞: 沼液;化肥;甜瓜;生長;土壤微生物

中圖分類號:S154.36? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標志碼: A 文章編號:2095-1191(2021)09-2498-09

Effects of applying biogas slurry instead of chemical fertilizer on the growth of melon and soil microorganism

WANG Li-wei1, WANG Guo-lian1, WANG Hong-bao1, ZHOU Gang1,

ZHAO Chen1, WANG Ping2, JIANG Shou-hua1,3*

(1Huaiyin Institute of Agricultural Sciences in Xuhuai District of Jiangsu Province,Huaian, Jiangsu? 223001,China; 2Animal Husbandry and Veterinary Service Station of Matou Town in Huaiyin District of Huaian City,

Huaian,Jiangsu? 211600, China; 3Key Laboratory of Ecological Agricultural Biotechnology Around Hongze

Lake in Jiangsu Province, Huaian, Jiangsu? 223399, China)

Abstract:【Objective】The effects of different biogas slurry application rates instead of chemical fertilizer on plant growth,fruit quality and soil microorganisms were studied to provide scientific theoretical basis for melon production with reducing chemical fertilizers and pesticides. 【Method】In this experiment, chemical fertilizer group(CK) and biogas slurry groups were set up,the CK group was treated with the compound fertilizer of 600 kg/ha,the application amounts of biogas slurry in T1,T2,T3 and T4 groups were 100,140,180 and 220 t/ha respectively,the basal fertilizer and fruit expansion fertilizer in the ratio of 1∶1 of each group. The plant height, stem diameter,disease index,chlorophyll content,dry weight of plant organs,fruit quality of melon and the diversity of soil microbial were measured regularly. 【Result】When the amount of base fertilizer was 70 t/ha between 110 t/ha,there was no obvious difference in plant height and stem diameter. The chlorophyll content of T4 group was the highest,the SPAD value was 86.61,and the disease index of T3 and T4 groups was the lowest, which were both 14.06. Except for T1 group,there was no significant difference in dry matter accumulation between biogas slurry groups and CK group(P>0.05),the highest dry material accumulation in T3 group was 240.66 g. The T4 group had the highest soluble sugar content and the ratio of sugar and acid,which were 9.71% and 88.27 respectively, and there were significant differences with CK group(P<0.05). The relative abundance of Proteobacteria in the biogas slurry groups were lower than that of CK group,with the increase of biogas slurry dosage, the relative abundance decreased. The relative abundance of Actinobacteria in T3 group was the highest(10.08%) and the Gemmatimonadetes and Firmicutes was the lowest (2.92% and 2.23% respectively). The highest relative abundance of Ascomycota in T3 group was 81.19%,while the Basidiomycota and Mortierellomycota in T3 and T4 groups was lower than that in CK and T1 and T2 groups. Moreover,the Chao1 index and Shannon index of bacteria in T3 group were higher than those in other groups,while the Chao1 index of fungi were lower than those in CK,T1 and T4 groups, and Shannon index was the lowest. 【Conclusion】Biogas slurry can promote plant growth and dry matter accumulation under the condition of 180 t/ha(base fertilizer 90 t/ha,fruit expansion fertilizer 90 t/ha),the fruit quality are improved significantly,the richness and diversity of bacteria are increased and the diversity of fungi is decreased. This method can be promoted in melon plantation.

Key words: biogas slurry; fertilizer; melon; growth; soil microorganism

Foundation item:Development Project of Key Laboratory for Crop and Animal Integrated Farming of Ministry of Agriculture and Rural Affairs(202004); Project of Jiangsu Key Laboratory of Ecological Agriculture Biotechnology Around Hongze Lake(17HZHL021); Scientific Research and Development Fund Project of Huaian Academy of Agricultural Sciences(HYN201920)

0 引言

【研究意義】化肥的長期施用會導致自身利用率低、土壤富營養化、環境污染及生產成本增加等問題(黃昌勇和徐建明,2010;劉金山等,2015),而沼液作為一種綠色生物肥料,富含氮、磷、鉀、有機質、生長激素和吲哚乙酸等物質,能改善土壤結構,促進土壤優勢菌群的生長富集(Lü et al.,2011)。我國作為甜瓜最大的生產國家,淮安市2018年甜瓜總產量為1.9萬t,播種面積達673.3 ha(淮安市統計局和國家統計局淮安調查隊,2019)。研究沼液代替化肥對甜瓜生長及土壤微生物的影響,對促進甜瓜產業經濟健康持續發展具有重要意義?!厩叭搜芯窟M展】作為一種喜肥作物,目前關于甜瓜施肥研究主要集中在化肥用量、配施及氮磷鉀耦合等方面。在常規化肥施用方面,黃慶等(2000)研究發現以每公頃施氮300 kg,且氮磷鉀比例為1∶0.5∶1的甜瓜產量和品質最佳;李立昆等(2010)通過不同施氮水平處理,發現甜瓜產量隨施氮量增加呈先升高后下降的變化趨勢,施氮量為116.25 kg/ha時產量最高,繼續增加施氮量產量反而減少??掠么旱龋?015)研究噴施不同濃度有機硅肥對熱帶地區甜瓜產量和品質的影響,建議使用葉面噴施有機硅肥的稀釋倍數為伸蔓期600倍、其他時期300倍。葉林等(2015)通過探討氮磷鉀肥的主效因子效應、單因子效應和互作效應,以及邊際產量和最佳施肥量,發現磷元素是影響甜瓜產量的重要因子。牛聰聰等(2019)利用尿素配合木霉菌劑對甜瓜進行聯合施肥,發現施氮量減少50%能保證甜瓜果實的品質和產量。王小娟等(2019)研究不同鉀水平下厚皮甜瓜生育后期氮磷鉀吸收及利用特征,發現鉀水平為9 mmol/L時,有利于氮磷鉀養分吸收利用,實現經濟效益最大化。沼液作為肥料,更偏向于在稻麥、蔬菜和瓜果等植物生長及產質量,土壤、大氣及重金屬污染等方面的影響研究(Serdjuk et al.,2018;Gao et al.,2019;何方偉等,2020)。賈亮亮等(2017)對番茄進行沼液追施和葉面噴施2個因素的裂區試驗,發現適當的施用比例能實現番茄生長、增產和品質的改善。邵文奇等(2017)研究發現,在沼液總施用量600 t/ha(基肥∶追肥=1∶1)的條件下,可增加水稻總穗數,提高水稻產量,且籽粒中重金屬含量未見增加。高旭(2019)采用養分平衡法通過沼液取代化肥,發現沼液組和化肥組甜瓜的根、莖、葉、果實干物質量和養分含量及攜出量均無顯著差異,證明沼液水肥一體化可完全取代化肥追施?!颈狙芯壳腥朦c】關于沼液代替化肥的研究主要集中在水稻、玉米和果蔬等作物上(Serdjuk et al.,2018;孫小妹等,2019;周陽等,2020),而沼液減少或代替化肥運籌甜瓜的用量和方式相關研究報道較少,尤其在土壤微生物相互作用方面鮮見報道?!緮M解決的關鍵問題】在甜瓜的基肥期和果實膨大期分別施用不同量沼液,研究沼液對甜瓜生長指標、果實品質及根系土壤微生物的影響,探索沼液代替化肥施用甜瓜最佳的運籌方式,為甜瓜生產的減肥減藥提供理論依據。

1 材料與方法

1. 1 試驗地概況

試驗地位于淮安市淮陰區馬頭鎮泗河村王玉強土地耕作服務合作社甜瓜種植基地溫室,長110 m,寬6 m,種植行距1.2 m,株距0.8 m。該地區屬溫暖而較濕潤氣候,年日照時數1911.5 h,年平均氣溫15.6 ℃。供試土質為水稻茬口土壤,土壤基本理化性質見表1。

1. 2 試驗材料

供試甜瓜品種為黃金蜜7920,由淮安市農業科學研究院蔬菜中心育苗,在2020年2月4日定植,4月25號開始采收,5月10日采收結束。供試沼液來自周邊某規?;B豬場,經一級發酵池和二級發酵池發酵產生,基本理化性質見表1,其他肥料為復合型微生物肥料(N-P2O5-K2O≥5.0%)和硫酸鉀型復合肥(水溶性K2O≥52%,粉末結晶狀)。

1. 3 試驗方法

1. 3. 1 試驗設計 根據營養元素守恒,結合基地常規化肥施用量,初步估算沼液代替化肥施用量(高志奎和李明,2006)。試驗設5個處理:對照(CK),化肥組,硫酸鉀型復合肥600 kg/ha(基肥300 kg/ha,果實膨大肥300 kg/ha);T1處理,沼液總施用量100 t/ha(基肥50 t/ha,果實膨大肥50 t/ha);T2處理,沼液總施用量140 t/ha(基肥70 t/ha,果實膨大肥70 t/ha);T3處理,沼液總施用量180 t/ha(基肥90 t/ha,果實膨大肥90 t/ha);T4處理,沼液總施用量220 t/ha(基肥110 t/ha,果實膨大肥110 t/ha)。所有處理均配合施用復合型微生物肥料(7500 kg/ha),基肥于定植前7 d施用。每個試驗小區面積19.2 m2(6.0 m×3.2 m),共計16株。每處理重復3次,完全隨機排列,小區邊用2行保護行隔開。試驗植物樣品采用等距取樣法采集,土壤采集植物根際部位。小區其余田間管理按常規進行。

1. 3. 2 甜瓜植株農藝性狀和生理指標測定 每個處理在伸蔓期、開花期及果實膨大期隨機取6株測定生長和生理指標。株高用皮卷尺測定,莖粗用游標卡尺測定;病情指數采用農作物病害損失率估算方法測定(楊凌峰和易紅娟,2014);葉綠素含量使用葉綠素SPAD 502測定儀測定;根、莖、葉和果實采用烘干法測定干物質質量。

1. 3. 3 甜瓜果實品質測定 在果實成熟期選取第3穗成熟果測定各項品質指標??扇苄钥偺呛坎捎幂焱y定,可溶性固形物含量采用折光計測定,可滴定酸含量采用NaOH酸堿滴定法測定;硬度采用GY-1型硬度測定儀測定。

1. 3. 4 土壤總DNA提取 使用MoBio Power Soil? DNA Isolation Kit試劑盒提取樣本總DNA,用1%瓊脂糖凝膠電泳檢測和分光光度法(260 nm/280 nm光密度比)進行質量檢測,取獲得的DNA樣品檢測后,于-80 ℃保存以備后續試驗使用。

1. 3. 5 特異區域擴增及測序 微生物多樣性檢測選取細菌16S rDNA V3~V4區與真菌rDNA ITS2區,DNA樣本送至南京集思慧遠生物科技有限公司,細菌16S rDNA V3~V4擴增引物為338F(5'-ACTCCT ACGGGAGGCAGCA-3')和806R(5'-GGACTACHV GGGTWTCTAAT-3');真菌ITS rDNA ITS2擴增引物為ITS3F-(5'-GCATCGATGAAGAACGCAGC-3')和 ITS4R(5'-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3')(Essel et al.,2018)。PCR反應體系(25 ?L):2×EasyTaq PCR Super Mix(Transgen Bio,Inc)10 ?L,正、反向引物各1 ?L,加入DNA總量10 ng,最后加ddH2O補足至25 ?L。擴增程序:94 ℃預變性5 min;94 ℃ 30 s,55 ℃ 30 s,72 ℃ 60 s,進行35個循環;72 ℃延伸8 min。利用Illumina Novaseq PE250高通量測序平臺測序。

1. 4 統計分析

采用Excel 2017進行生物統計學分析,SPSS 20.0對試驗組各項指標結果進行單因素方差分析(One-way ANOVA),使用最小顯著差數法(LSD)分析各相關變量。

微生物群落分析中,下機數據經QIIME(v1.8.0)過濾、拼接和去除嵌合體,去除堿基質量分值低于20、堿基模糊、引物錯配或測序長度小于150 bp的序列。根據Barcodes歸類各處理組序列信息聚類為用于物種分類的操作分類單元(Operational taxonomic units,OTU),OTU相似性設置為97%。對比Silva數據庫(細菌)或Unite數據庫(真菌),得到每個OTU對應的物種分類信息(Segata et al.,2011),再利用QIIME(v1.8.0)進行阿爾法(Alpha多樣性分析)(Caporaso et al.,2010)。利用統計學方法,觀察樣本在不同分類水平下的群落結構并利用R語言包可視化展現(Cole et al.,2009)。

2 結果與分析

2. 1 沼液代替化肥對甜瓜株高和莖粗的影響

由圖1可知,株高方面,在甜瓜伸蔓期,T2和T3處理株高(分別為38.63和39.14 cm)顯著高于T1和T4處理(P<0.05,下同),說明沼液在基肥70 t/ha時已滿足甜瓜株高生長,早期少量或過量沼液反而抑制株高發育;在開花期,T3處理株高最高(65.49 cm),較CK高1.88 cm,但二者間無顯著差異(P>0.05,下同);在果實膨大期,僅有T1處理的株高低于CK,其中T3處理株高最高(85.43 cm),較CK高4.67%。莖粗方面,僅有T1處理在果實膨大期與T3、T4處理和CK存在顯著差異,而伸蔓期和開花期的各處理莖粗均無顯著差異。因此,基肥期沼液用量在70~110 t/ha(T2~T4處理)時,甜瓜的株高和莖粗指標與化肥組(CK)施用效果相當。

2. 2 沼液代替化肥對甜瓜植株葉綠素合成和降低病害指數的促進作用

由圖2-A可知,隨著沼液施用量的增加,甜瓜植株葉綠素SPAD值逐漸提高,T2~T4處理的葉綠素含量顯著高于CK,其中T4處理的葉綠素SPAD值為86.61,較CK提高23.11%,說明沼液在基肥70 t/ha時已能夠有效促進甜瓜植株葉綠素合成。高施用量的沼液能顯著降低甜瓜植株的病害指數,T3和T4處理的病害指數均為14.06,而T1處理植株的病害指數顯著高于CK(圖2-B),說明低施用量的沼液反而更容易引起甜瓜植物病害。

2. 3 沼液代替化肥對甜瓜各器官干物質積累的影響

由圖3可知,不同處理對甜瓜各器官干物質積累量影響有所不同,果實的干物質積累量占比最大,其次為葉、莖及根。T3處理各器官干物質積累量最高(240.66 g),分別較CK和T1處理提高3.81%和32.04%,且與T1、T2和T4處理存在顯著差異,其果實的干物質積累量也最高,為149.46 g。T4處理高施用量反而抑制果實的生長發育,果實干物質量積累為128.58 g,較CK降低10.20%。因此,過低或過高的沼液施用量均不利于甜瓜器官干物質的積累,尤其對果實干物質影響更顯著。

2. 4 沼液代替化肥對甜瓜果實品質的提升作用

從表2可看出,沼液施用量越高,甜瓜果實的可溶性總糖、可溶性固形物含量、糖酸比及硬度越高,其中T4處理的果實可溶性總糖、可溶性固形物含量和糖酸比分別較CK顯著提高8.73%、14.50%和18.61%;沼液處理組的果實可滴定酸含量均低于CK。表明沼液能提升甜瓜的果實品質。

2. 5 沼液代替化肥對土壤根際細菌和真菌群落結構的影響

通過高通量測序后,在細菌門中共獲得20個確定類群和未確定類群,其中主要確定的細菌門有變形菌門(Proteobacteria)、擬桿菌門(Bacteroidetes)、綠彎菌門(Chloroflexi)、放線菌門(Actinobacteria)、酸桿菌門(Acidobacteria)、浮霉菌門(Planctomycetes)、芽單胞菌門(Gemmatimonadetes)、厚壁菌門(Firmicutes)、異常球菌—棲熱菌門(Deinococcus-Thermus)、疣微菌門(Verrucomicrobia)和裝甲菌門(Armatimonadetes)等。其中變形菌門的相對豐度最高,為43.72%~46.44%,隨著沼液施用量的增加,施用沼液處理的土壤變形菌門相對豐度不斷下降,均低于CK。T3處理土壤的放線菌門、Rokubacteria、硝化螺旋菌門(Nitrospirae)、擬桿菌門、BRC1和Cyanobacteria的相對豐度均最高,分別為10.08%、0.38%、0.31%、0.21%、0.19%和0.17%,且Rokubacteria的相對豐度是CK的2.26倍,而芽單胞菌門和厚壁菌門相對豐度最低,分別為2.92%和2.23%(圖4-A)。

在真菌門中共獲得8個確定類群和未確定類群,其中確定的真菌門分別是子囊菌門(Ascomycota)、擔子菌門(Basidiomycota)、被孢霉門(Mortierellomycota)、羅茲菌門(Rozellomycota)、壺菌門(Chytridiomycota)、毛霉門(Mucoromycota)、球囊菌門(Glomeromycota)和油壺菌門(Olpidiomycota)。T3和T4處理土壤的子囊菌門均高于CK,且T3處理的相對豐度最高(81.19%),較CK提高21.58%;T3和T4處理的擔子菌門和被孢霉門相對豐度明顯低于CK及T1和T2處理,說明高施用量的沼液促進子囊菌門發育,抑制擔子菌門和被孢霉門的發育。T2和T3處理的羅茲菌門相對豐度明顯低于CK及T1和T4處理,且T2處理的羅茲菌門相對豐度僅為0.004%。T2、T3和T4處理的球囊菌門和油壺菌門相對豐度均為0(圖4-B)。

2. 6 土壤根際細菌和真菌群落的Alpha多樣性

Chao1指數反映樣品群落物種的豐富度,Shannon指數則反映群落物種的多樣性。結果(表3)顯示,在細菌方面,T3處理土壤的Chao1指數和Shannon指數均最高,分別較CK提高7.61%和3.10%,說明T3處理能有效提高樣品群落的豐富度,增加群落物種的多樣性;在真菌方面,CK土壤的Chao1指數最高,T2處理土壤的Chao1指數最低,而T3處理土壤的Shannon指數最低,說明低施用量的沼液降低真菌的豐富度和多樣性。

3 討論

3. 1 沼液代替化肥對甜瓜植株生長發育的影響

適宜的沼液養分濃度及用量能促進植物的生長發育,提高果實的生長品質,不適宜濃度及用量反而抑制作物的生長發育,沼液中的氨氣、酚類、硫化氫和較高的化學需氧量(COD)等均可能使植物根系缺氧死亡、植株生長發育遲緩等(Gao et al.,2019)。本研究中,沼液在甜瓜不同生長周期對其株高和莖粗均有不同影響,與化肥組相比,在伸蔓期較低或較高濃度沼液均抑制植株的生長,在沼液基肥用量90 t/ha條件下,株高最高為39.14 cm,而沼液基肥用量為90和110 t/ha時的莖粗最高;在果實膨大期,較高濃度的沼液并不能持續促進植株生長,在沼液總施用量為220 t/ha時,株高為84.11 cm,較T3處理低1.32 cm,與苗碩成等(2015)的研究結果相似,兩者沼液中全氮含量接近。吳治國等(2015)研究發現,與傳統化肥組相比,在沼液作為底肥(52.5 t/ha),灌根2次(0.25 kg/根·次)的處理條件下,能增加甜瓜子蔓長度、直徑、葉面積及葉綠素含量,并提高單瓜重和單株瓜重,含糖量也增加2.9%。高旭(2019)根據養分平衡法設計不同施氮量的化肥組和沼液組進行甜瓜產量與品質比較,沼液代替組和沼液減量組的可溶性總糖含量、可溶性固形物含量及糖酸比較常規化肥組顯著提高,但單果質量和產量無顯著差異。本研究結果與上述前人研究結果存在部分差異,本研究中,較低濃度沼液處理的可溶性總糖含量最低(7.31%),顯著低于CK,而CK的可滴定酸含量最高(0.12%),存在差異的原因可能與甜瓜品種、種植管理方式、沼液營養成分及土壤性質等存在一定的關系。在疾病防治上,沼液較高施用量能明顯降低植物病害指數,Cao等(2016)在西瓜上施用沼液,發現其對枯萎病有顯著抑制作用,病害指數較空白處理組降低36.4%,本研究結果與其具有一致性,T3和T4處理的甜瓜病害指數最低,均為14.06,進一步說明高濃度的沼液能有效抑制甜瓜的常見疾病。而在施用方式方面,何梅等(2018)通過葉面噴施75%的沼液處理,能提高甜瓜葉片的葉綠素含量、果實品質及產量,進一步說明沼液對甜瓜生長具有促進改善作用。

3. 2 沼液代替化肥對土壤微生物群落結構和多樣性的調控

土壤微生物豐富性和多樣性是表現土壤質量變化的敏感指標,相關研究表明土壤微生物參與了90%左右的土壤反應過程(O'Donnell et al.,2002)。通過施用生物肥料能明顯調控植物根系土壤的細菌群落,如增加有益菌變形菌門、擬桿菌門、芽單胞菌門和厚壁菌門的豐富度,但對細菌的多樣性無顯著影響(Wang et al.,2019)。本研究中,各處理對甜瓜土壤細菌相對豐度影響較小,在相對豐度≥5.00%的菌門中,變形菌門的相對豐度最高,包括常見的大腸桿菌、沙門氏菌、假單胞菌、彎曲菌屬和幽門螺桿菌等,也有自由生活的種群,如根瘤菌屬等可固氮的細菌,從而能適應各種復雜的土壤環境(Yu et al.,2018)。變形菌門在不同處理下相對豐度為43.72%~46.44%,以CK的相對豐度最高,且CK在植株不同生長階段株高、莖粗及各器官干物質積累量均與T3處理無顯著差異,也進一步說明T3處理代替化肥的施用效果,能較好地促進甜瓜生長發育,且不影響甜瓜的產量。擬桿菌門的相對豐度僅次于變形菌門,在一定程度上(除T1處理外)隨著沼液施用量的增加,其相對豐度不斷增加,T4處理的相對豐度最高(14.83%),而其Shannon指數最低,進一步說明細菌多樣性與豐度的反相關關系(卞方圓等,2018)。綠彎菌門能在綠體微囊中通過光合作用產生大量的能量,在其他植物根際土壤中發現較少,本研究中沼液總施用量≥140 t/ha時,隨著沼液用量的增加,葉綠素含量不斷增加;Chen等(2020)通過連續6年對水稻施用沼液后,發現綠彎菌門、變形菌門及酸桿菌門是優勢菌門,進一步提出了利用沼液代替化肥可改善土壤質量、提高土壤肥力和平衡養分的觀點。放線菌門作為廣泛分布于土壤中的腐生菌種類,具有結構豐富、生理活性多樣等特點,還能產生胞外酶和次生代謝產物,在維持穩態系統中具有重要的地位(Singh and Dubey,2018)。本研究中,隨著沼液施用量的增加,放線菌門相對豐度不斷增加,但T4處理的相對豐度有所下降,說明與化肥組相比,沼液施用能增加放線菌門的相對豐度,但較高施用量反而抑制放線菌門的生長,與Xu等(2019)在水稻—油菜輪作模式下運籌沼液發現沼液BS組與常規化學肥料組相比,BS組放線菌的相對豐度反而降低27.7%的結論存在差異,有待進一步研究。以嗜酸為特征的酸桿菌門,在土壤中能保持土壤適宜的酸堿度,是土壤中主要的菌群之一。酸桿菌門在T1處理的相對豐度與CK相近,并隨著沼液施用量的增加,相對豐度減少,說明較低施用量不能避免土壤的酸化,而較高施用量沼液抑制酸桿菌門的生長發育,從而減少土壤酸化,與朱榮瑋(2019)、Tang等(2019)在沿海地區楊樹林和稻麥農田灌溉沼液導致pH變化的研究結果存在異同。同時,沼液中的腐殖酸和纖維素等,通過改善土壤結構和增加有機質從而進一步促進微生物Alpha多樣性(Xu et al.,2013)。

真菌作為土壤中數量僅次于細菌的微生物,既有益生菌,又有致病菌。本研究中,不同處理對真菌相對豐度影響差異明顯。子囊菌門在各試驗處理中的占比最大,且T3處理最高,也說明了真菌在土傳病防控、有機物和腐殖質的形成與分解、氨化和硝化作用等的促進效果。但較高濃度的沼液均抑制擔子菌門和被孢霉門的生長,與楊子峰等(2017)利用沼液運籌西蘭花耕作土壤引起主要真菌減少55.03%的效果具有高度一致性,也進一步解釋了在T3和T4處理條件下病害指數下降的原因。

4 結論

沼液施用能改善甜瓜生長條件,在運籌用量基肥90 t/ha、果實膨大肥90 t/ha的條件下,能促進植株生長和干物質積累,提升果實品質,并提高土壤放線菌門等細菌的相對豐度及Chao1指數和Shannon指數,同時提高真菌中子囊菌門的相對豐度,降低真菌的Chao1指數和Shannon指數,可在甜瓜實際生產中推廣施用。

參考文獻:

卞方圓,鐘哲科,張小平,楊傳寶,蘇文會. 2018. 毛竹和伴礦景天對重金屬污染土壤的修復作用和對微生物群落的影響[J]. 林業科學,54(8):106-116. [Bian F Y,Zhong Z K,Zhang X P,Yang C B,Su W H. 2018. Remediation of heavy metal contaminated soil by Moso bamboo(Phyllostachys edulis) intercropping with Sedum plumbizinci-cola and the impact on microbial community structure[J]. Scientia Silvae Sinicae,54(8):106-116.] doi:10.11707/j.1001-7488.20180812.

高旭. 2019. 沼液水肥一體化替代化肥施用對溫室作物和土壤性質的效應[D]. 楊凌:西北農林科技大學. [Gao X. 2019. Effects of integrated application of biogas slurry water and fertilizer instead of chemical fertilizer on greenhouse crops and soil properties[D]. Yangling:Northwest A & F University.]

高志奎,李明. 2006. 蔬菜栽培學各論[M]. 北京:中國農業科學技術出版社. [Gao Z K,Li M. 2006. Vegetable cultivation[M]. Beijing:China Agricultural Science and Technology Press.]

何方偉,崔宏浩,王文華,朱青,陳正剛,張欽,張愛華,姚單君,況勝劍,楊俐蘋,楊秀海. 2020. 酒糟沼液與化肥配施對白菜產量、品質和氮肥利用效率的影響[J]. 河南農業科學,49(7):93-100. [He F W,Cui H H,Wang W H,Zhu Q,Chen Z G,Zhang Q,Zhang A H,Yao D J,Kuang S J,Yang L P,Yang X H. 2020. Effects of vinasse biogas slurry combined with chemical fertilizer on yield,quality and nitrogen utilization of Chinese cabbage[J]. Journal of Henan Agricultural Sciences,49(7):93-100.] doi:10.15933/j.cnki.1004-3268.2020.07.013.

何梅,江錚,許建,宋兵偉,陳遠良. 2018. 沼液葉面噴施對設施甜瓜產量和植株生理的影響[J]. 中國農學通報,34(11):24-28. [He M,Jiang Z,Xu J,Song B W,Chen Y L. 2018. Effect of biogas slurry spraying on yield and plant physiology of greenhouse melon[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin,34(11):24-28.]

淮安市統計局,國家統計局淮安調查隊. 2019. 淮安統計年鑒[M]. 北京:中國統計出版社. [Huaian Municipal Bureau of Statistics,Huaian Investigation Team of National Bureau of Statistics. 2019. Huaian statistical yearbook[M]. Beijing:China Statistics Press.]

黃昌勇,徐建明. 2010. 土壤學[M]. 第3版. 北京:中國農業出版社. [Huang C Y,Xu J M. 2010. Pedology[M]. The 3rd Edition. Beijing:China Agriculture Press.]

黃慶,孫映波,謝汝升,馬曼莊,張壯塔. 2000. 不同氮素水平對厚皮甜瓜品質和產量的影響[J]. 廣東農業科學,(3):34-35. [Huang Q,Sun Y B,Xie R S,Ma M Z,Zhang Z T. 2000. Effects of different nitrogen levels on quality and yield of muskmelon[J]. Guangdong Agricultural Scien-ces,(3):34-35.] doi:10.3969/j.issn.1004-874X.2000.03. 015.

賈亮亮,趙京奇,楊晨璐,劉蘭清,陳建偉,楊改河,任廣鑫. 2017. 追施沼肥對番茄生長、產量和品質的影響[J]. 西北農業學報,26(6):897-905. [Jia L L,Zhao J Q,Yang C L,Liu L Q,Chen J W,Yang G H,Ren G X. 2017. Effects of topdressing biogas fertilizer growth,yield and quality of tomato[J]. Acta Agriculturae Boreali-Occidentalis Sinica,26(6):897-905.] doi:10.7606/j.issn.1004-1389.2017.06.013.

柯用春,曹明,楊小鋒,黃植,宋利強,劉瑩. 2015. 噴施不同濃度有機硅肥對熱帶地區甜瓜產量和品質的影響[J]. 南方農業學報,46(1):53-57. [Ke Y C,Cao M,Yang X F,Huang Z,Song L Q,Liu Y. 2015. Effects of spraying different concentrations of organic silicon fertilizer on yield and quality of tropical melon[J]. Journal of Southern Agriculture,46(1):53-57.] doi:10.3969/j:issn.2095-1191. 2015.1.53.

李立昆,李玉紅,司立征,程智慧,陳明月. 2010. 不同施氮水平對厚皮甜瓜生長發育和產量品質的影響[J]. 西北農業學報,19(3):150-153. [Li L K,Li Y H,Si L Z,Cheng Z H,Chen M Y. 2010. Effects of different nitrogen levels on growth and development,yield and quality of muskmelon[J]. Acta Agriculturae Boreali-Occidentalis Sinica,19(3):150-153.] doi:10.7606/j.issn.1004-1389.2010.03. 032.

劉金山,戴健,劉洋,郭雄,王朝輝. 2015. 過量施氮對旱地土壤碳、氮及供氮能力的影響[J]. 植物營養與肥料學報,21(1):112-120. [Liu J S,Dai J,Liu Y,Guo X,Wang C H. 2015. Effects of excessive nitrogen fertilization on soil organic carbon and nitrogen and nitrogen supply capacity in dryland[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers,21(1):112-120.] doi:10.11674/zwyf.2015.0112.

苗碩成,李英民,葛長城,劉兆勇,呂云鵬. 2015. 沼渣沼液在甜瓜生產中的基施試驗[J]. 安徽農學通報,(19):57-58. [Miao S C,Li Y M,Ge C C,Liu Z Y,Lü Y P. 2015. Application of biogas residue and biogas slurry in muskme-lon production[J]. Anhui Agricultural Science Bulletin,(19):57-58.] doi: 10.3969/j.issn.1007-7731.2015.19.023.

牛聰聰,耿國明,于雷,解群杰,廖晶晶,齊紅巖. 2019. 尿素配施木霉菌劑提高甜瓜產量、品質及土壤微生物功能多樣性[J]. 植物營養與肥料學報,25(4):620-629. [Niu C C,Geng G M,Yu L,Xie Q J,Liao J J,Qi H Y. 2019. Reducing fertilizer input combined with application of tri-choderma to increase yield, quality of melon and soil microbial functional diversity[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers,25(4):620-629.] doi:10.11674/zwyf. 18137.

邵文奇,紀力,孫春梅,姜曉劍,文廷剛,唐金陵,章安康. 2017. 不同沼液施用量對水稻生長、產量及重金屬含量的影響[J]. 浙江農業學報,29(12):1963-1969. [Shao W Q,Ji L,Sun C M,Jiang X J,Wen T G,Tang J L,Zhang A K. 2017. Effects of application rate of biogas slurry on rice growth,grain yield and heavy metals content of rice[J]. Acta Agriculturae Zhejiangensis,29(12):1963-1969.] doi:10.3969/j.issn.1004-1524.2017.12.02.

孫小妹,陳思瑾,李翊華,高海寧,李金霞,陳年來. 2019. 葉面噴施沼液對玉米葉片光合特性及產量的影響[J]. 甘肅農業大學學報,54(5):60-67. [Sun X M,Chen S J,Li Y H,Gao H N,Li J X,Chen N L. 2019. Effects of biogas slurry spraying on leaf photosynthetic characteristics of maize[J]. Journal of Gansu Agricultural University,54(5):60-67.] doi:10.13432/j.cnki.jgsau.2019.05.008.

王小娟,陳健曉,伍壯生,李雪嶠,張文,吳月燕,廖道龍,高芳華. 2019. 不同鉀水平下厚皮甜瓜生育后期氮磷鉀吸收及利用特征[J]. 熱帶作物學報,40(6):1046-1054. [Wang X J,Chen J X,Wu Z S,Li X Q,Zhang W,Wu Y Y,Liao D L,Gao F H. 2019. The characteristics of nitrogen,phosphorus and potassium uptake and utilization at different potassium levels at late growth stages of muskmelon[J]. Chinese Journal of Tropical Crops,40(6):1046-1054.] doi:10.3969/j.issn.1000-2561.2019.06.002.

吳治國,金龍,汪國鋒. 2015. 沼液肥對大棚薄皮甜瓜產量品質的影響[J]. 中國園藝文摘,(10):38-40. [Wu Z G,Jin L,Wang G F. 2015. Effect of biogas slurry fertilizer on yield and quality of muskmelon in greenhouse[J]. Chinese Horticulture Abstracts,(10):38-40.] doi:10.3969/j.issn. 1672-0873.2015.10.012.

楊凌峰,易紅娟. 2014. 農作物病害損失率估算方法探討[J]. 植物保護,40(3):127-129. [Yang L F,Yi H J. 2014. Discussion on estimation method of crop disease loss rate[J]. Plant Protection,40(3):127-129.] doi:10.3969/j.issn. 0529-1542.2014.03.022.

楊子峰,陳偉強,王偉,李婉怡,何賢彪,楊祥田. 2017. 沼液施用對西蘭花耕作土壤微生物特性的影響[J]. 中國農學通報,33(29):112-115. [Yang Z F,Chen W Q,Wang W,Li W Y,He X B,Yang X T. 2017. Effects of biogas slu-rry on soil microbial characteristics of broccoli[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin,33(29):112-115.]

葉林,李建設,張光弟,高艷明. 2015. 氮磷鉀耦合效應對日光溫室厚皮甜瓜產量的影響[J]. 北方園藝,(6):50-54. [Ye L,Li J S,Zhang G D,Gao Y M. 2015. Effect of nitrogen phosphorus potassium coupling on the yield of muskme-lon in solar greenhouse[J]. Northern Horticulture,(6):50-54.] doi:10.11937/bfyy.201506014.

周陽,黃旭,趙海燕,鄭青松,吳田鄉,梁永紅,劉清秀,羅朝暉,管永祥. 2020. 麥秸稈和沼液配施對水稻苗期生長和土壤微生物的調控[J]. 土壤學報,57(2):479-489. [Zhou Y,Huang X,Zhao H Y,Zheng Q S,Wu T X,Liang Y H,Liu Q X,Luo Z H,Guan Y X. 2020. Regulation of wheat straw and biogas slurry application on rice seedling growth and soil microorganism[J]. Acta Pedologica Sinica,57(2):479-489.] doi:10.11766/trxb20190 5060077.

朱榮瑋. 2019. 施用沼液和生物炭對土壤團聚體有機碳及其微生物多樣性的影響[D]. 南京:南京林業大學. [Zhu R W. 2019. Effects of biogas slurry and biochar on soil aggregate organic carbon and microbial diversity[D]. Nanjing:Nanjing Forestry University.]

Cao Y,Wang J D,Wu H S,Yan S H,Guo D J,Wang G F,Ma Y. 2016. Soil chemical and microbial responses to biogas slurry amendment and its effect on Fusarium wilt suppression[J]. Applied Soil Ecology,107:116-123. doi:10.1016/j.apsoil.2016.05.010.

Caporaso J,Kuczynski J,Stombaugh J,Bittinger K,Bushmanl F D. 2010. QIIME allows integration and analysis of high-throughput community sequencing data[J]. Nature Me-thods,7:335-336. doi:10.1038/nmeth.f.303.

Chen Z M,Wang Q,Ma J W,Chapman S,Zou P,Ye J,Yu Q G,Sun W C,Lin H,Jiang L N. 2020. Soil microbial activity and community composition as influenced by application of pig biogas slurry in paddy field in southeast China[J]. Paddy and Water Environment,18(1):15-25. doi:10.1007/s10333-019-00761-y.

Cole J R,Wang Q,Cardenas E,Fish J,Chai B,Farris R J,Kulam-Syed-Mohideen A S,McGarrell D M,Marsh T,Garrity G M,Tiedje J M. 2009. The ribosomal database project:Improved alignments and new tools for rRNA analysis[J]. Nucleic Acids Research,37:D141-D145. doi:10.1093/nar/gkn879.

Essel E,Li L L,Deng C C,Xie J H,Zhang R Z,Luo Z Z,Cai L Q. 2018. Evaluation of bacterial and fungal diversity in a long-term spring wheat-field pea rotation field under different tillage practices[J]. Canadian Journal of Soil Science,98(4):619-637. doi:10.1139/CJSS-2017-0155.

Gao M X,Wang D M,Wang Y H,Wang X J,Feng Y Z. 2019. Opportunities and challenges for biogas development:A review in 2013-2018[J]. Current Pollution Reports,5(1):25-35. doi:10.1007/s40726-019-00106-7.

Lü W L,Wu J,Gou S Z,Yang G,Wang L,Chen J. 2011. The research of biogas slurry on yield and safety[J]. Applied Mechanics & Materials,(71-78):3142-3146. doi:10.4028/ www.scientific.net/AMM.71-78.3142.

O'Donnell A G,Seasman M,Macrae A,Waite I,Davies J T. 2002. Plants and fertilisers as drivers of change in microbial community structure and function in soils[J]. Plant and Soil,232(1):135-145. doi:10.1023/A:1010394221 729.

Segata N,Izard J,Waldron L,Gevers D,Miropolsky L,Garrett W S,Huttenhower C. 2011. Metagenomic biomarker discovery and explanation[J]. Genome Biology,12(6):R60. doi:10.1186/gb-2011-12-6-r60.

Serdjuk M,Bodmer U,Hülsbergen K J. 2018. Integration of biogas production into organic arable farming systems: Crop yield response and economic effects[J]. Organic Agri-culture,8(4):301-314. doi:10.1007/s13165-017-0196-4.

Singh R,Dubey A K. 2018. Diversity and applications of endophytic actinobacteria of plants in special and other ecological niches[J]. Frontiers in Microbiology,9:1767. doi: 10.3389/fmicb.2018.01767.

Tang Y F,Wen G L,Li P P,Cheng D,Han J G. 2019. Effects of biogas slurry application on crop production and soil properties in a rice-wheat rotation on coastal reclaimed farmland[J]. Water,Air & Soil Pollution,230(3):1-13. doi:10.1007/s11270-019-4102-4.

Wang M,Li S S,Chen S B,Meng N,Li X Y,Zheng H,Zhao C M,Wang D. 2019. Manipulation of the rhizosphere bacterial community by biofertilizers is associated with mitigation of cadmium phytotoxicity[J]. Science of the Total Environment,649:413-421. doi:10.1016/j.scitotenv. 2018.08.174.

Xu C M,Tian Y,Sun Y X,Dong L M. 2013. Effects of biogas slurry irrigation on growth,photosynthesis,and nutrient status of Perilla frutescens seedlings[J]. Communications in Soil Science and Plant Analysis,44(22):3381-3390. doi:10.1080/00103624.2013.847447.

Xu M,Xian Y,Wu J,Gu Y F,Yang G,Zhang X H,Peng H,Yu X Y,Xiao Y L,Li L. 2019. Effect of biogas slurry addition on soil properties,yields,and bacterial composition in the rice-rape rotation ecosystem over 3 years[J]. Journal of Soils and Sediments,19(5):2534-2542. doi:10. 1007/s11368-019-02258-x.

Yu D L,Wen Z G,Li X M,Song X J,Wu H J,Yang P L,Lin W X. 2018. Effects of straw return on bacterial communities in a wheat-maize rotation system in the North China Plain[J]. PLoS One,13(6):e0198087. doi:10.1371/journal.pone.0198087.

(責任編輯 羅 麗)

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