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摘 要：为探索和明确定植穴施用生物菌复合基质对压砂地土壤持水能力和西瓜产量的影响，选择生物菌复合基质和补水定额作不同组合处理，研究保墒效果和对西瓜生产潜力的影响，以期达到提高产量和农业水资源利用率的效果。结果表明，每株穴施200 g基质混配50 g菌剂，补水30 L·m-3，西瓜产量可提高23.40%～30.10%，成熟时间比对照提前4 d。综上所述，压砂地西瓜栽培采用穴施混配菌剂的复合基质穴施定植技术，可有效改善植物的土壤根际环境，增加压砂地土壤保水能力，显著提高西瓜产量。
关键词：西瓜;生物菌剂;保墒;复合基质
中图分类号：S651 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2021）09-062-04
Effect of compound substrate with biological bacteria on soil moisture content and yield of gravel-mulched watermelon
GUO Song， LIU Shengfeng， DU Huiying， YU Rong， WANG Zhiqiang， TIAN Mei， YANG Wanbang
（Institute of Germplasm Resources， Ningxia Academy of Agricultural and Forestry Sciences， Yinchuan 750002， Ningxia， China）
Abstract： In view of the bottleneck problems such as drought and soil moisture conservation in sand pressing land， this study explores and explicitly determines the influence of planting hole and applying biological bacteria composite matrix on soil water holding capacity and yield in sand pressing land， selects biological bacteria composite matrix and water supplement quota as different combinations to study the effect of soil moisture conservation and the influence on watermelon production potential，. in order to achieve the effect of improving the yield and the utilization rate of agricultural water resources. The results showed that in treatment 3， 200 g of substrate mixed with 50 g of fungicide and 30 L·m-3 of water supplement could increase the yield by 23.40%-30.10%， the ripening time was 4 days ahead of the control. The results showed that the application of compound substrate of hole application mixed with fungicide could improve the rhizosphere environment， increase the soil water holding capacity and increase the yield.
Key words： Watermelon; Biological fungicide; Moisture content; Composite substrate
压砂地是宁夏中卫环香山干旱地区为适应干旱少雨及盐碱地而创造的独特抗旱耕作方法，压砂地具有减少蒸发、增温保水、降低土壤次生盐渍化的作用，可提高土壤水分的入渗，减少径流，有效保持土壤水分，有利于作物的稳产。随着压砂地西瓜种植年限增加以及大量引用盐碱水喷灌，土壤环境极度恶化，土传病害蔓延扩散，对硒砂瓜产业影响巨大。研究压砂地土壤连作障碍的机制，改良西瓜植株根际土壤环境和保水保墒性能显得尤为重要。近年來，这方面的研究多集中在基质配制和优化方面。基质中的生物炭具有保水保肥作用。白雪等[1]研究认为，基质中添加菌肥会对植物生长产生正效应。何平如等[2]认为，不合理开发利用水资源，会致使土壤次生盐渍化加重，并且导致作物减产。夏思瑶等[3]研究指出，基质容重在0.20～0.80 g·cm-3、总孔隙度为55%～96%具有良好的物理性状，比较适合西瓜生长。段义忠等[4]研究发现，覆盖秸秆、肥料等相比传统露地栽培可提高0～25 cm土壤层的含水量。卢锦钊等[5]研究表明，施用菌肥可改良土壤性状，有效缓解土壤的酸性。
目前，大多研究集中在采用覆盖、机械施肥等手段，利用基质或菌肥改良土壤孔隙度、缓解酸性、提高保水性等方面，很少开展有关压砂地上利用生物菌复配基质改良的研究[6-10]。针对压砂地保墒问题，笔者选择穴施生物菌复合基质和补水定额作为研究因素，在现有复合菌基质组合的基础上，再选择2个西瓜生物菌复合基质组合;补灌量选择不补灌和最佳补灌试验。试验采用对比方法研究压砂地西瓜定植穴施生物菌复合基质处理对土壤含水量和西瓜产量的影响，旨在明确复合基质对压砂地的保墒效果，以期达到提高产量、增强农业水资源利用率的效果，为提高压砂地生产潜力提供依据。 1 材料与方法
1.1 试验区概况
试验地点选择在宁夏中卫市环香山乡红圈村硒砂瓜高标准生产试验示范基地，北纬36 °56 ′，东经105 °15 ′，海拔1670 m。于2019年4月下旬定植，8月上中旬采收结束。试验地种植前土壤理化性状：土壤全盐含量（w，下同）23.60 g·kg-1，全氮0.45 g·kg-1，全磷0.63 g·kg-1，速效氮36 mg·kg-1，速效磷11.40 mg·kg-1，速效钾105 mg·kg-1，有机质9.60 g·kg-1，pH 8.3。
1.2 材料
供试西瓜品种为宁农科1号，由宁夏农林科学院种质资源研究所提供。菌肥施用绿陇生物菌剂（复合芽孢杆菌，其有效活菌数≥200亿·g-1）。基质为吸水性65%、pH值7.0的栽培基质，使用前与蚯蚓粪按体积比2∶1的比例发酵。
1.3 试验设计
试验设计见表1，每个处理设60株，3次重复，株距1.6 m，行距1.6 m，总面积2310 m2。全生育期进行2次补水，第1次在西瓜伸蔓期5月21日、第2次在西瓜膨大期7月3日，按照设计方案中每次补水定额进行补水。底肥施复合肥，养分配比为16∶12∶15（N-P2O5-K2O），施肥量600 kg·hm-2。生物菌复合基质在定植期穴施，种植方式和田间管理按常规管理。
1.4 测定项目与方法
从伸蔓初期的5月中旬开始每间隔2周调查1次，采用钢卷尺测定植株根部到主蔓末梢的长度。果实成熟期采摘后采用瓜果分析仪测定果实的纵径和横径。采用烘干法测定土壤含水量[4]。成熟期使用电子秤测定各处理西瓜的单瓜质量，再按照小区面积折算产量。根据西瓜生育期的形态标准调查记录每个处理生育期的日期。
1.5 数据分析
测定的试验数据利用SPSS 19.0进行差异显著性分析，使用Excel 2007进行数据比较分析。
2 结果与分析
2.1 不同处理对压砂地西瓜各生育阶段的影响
由表3可知，从西瓜伸蔓阶段开始，不同处理生育期开始出现差异。处理1和处理3定植期至伸蔓期分别为21、20 d，伸蔓期至坐果期均为31 d，坐果期至膨果期均为9 d，膨果期至成熟期分别为29、30 d;处理2、4全生育期分别为127、126 d，其中定植期至伸蔓期分别为23、21d，伸蔓期至坐果期分别为31、32 d，坐果期至膨果期分别为7、9 d，膨果期至成熟期分别为31、29 d;CK生育期为129 d，其中定植期至伸蔓期为25 d，伸蔓期至坐果期为30 d，坐果期至膨果期为6 d，膨果期至成熟期为33 d。各处理全生育期缩短可能是菌肥中的有效活菌发挥作用，土壤的理化性状得到改善，促进了植物对营养的吸收。
2.2 不同处理对压砂地西瓜蔓长的影响
由表4可知，在5月17—30日期间，各处理西瓜主蔓长平均增长量分别为0.74、0.15、0.69、0.66、1.02 cm·d-1。在6月上中旬进行了第1次补水后，各处理西瓜主蔓增长速度加快，在6月14—29日主蔓长平均每天增长量分别为7.76、7.37、8.25、7.69、7.09 cm·d-1。。6月中下旬开始陆续进入坐果期，各处理主蔓长日增长量明显减小，在6月29日至7月16日主蔓长平均每天增长量分别为0.90、1.94、1.06、2.65、2.18 cm·d-1。
2.3 不同处理对压砂地西瓜果实纵径、横径的影响
从表5可以看出，与CK相比，除处理2外，生物菌复合基质处理西瓜纵径显著增大，而橫径仅处理3与CK差异显著，其他处理横径与CK差异均不显著。其中，处理3西瓜纵径为31.80 cm，显著高于其他处理;横径为21.10 cm，横径与处理1差异不显著，但显著高于其他处理。处理2西瓜纵径、横径均最小，分别为29.40、20.60 cm。
2.4 不同处理对压砂地西瓜土壤含水量的影响
从表6可以看出，在5月17日，处理3、1的土壤含水量高于处理4、2，处理3土壤含水量为11.84%。进入伸蔓期后，植株的耗水量逐渐增大，在6月下旬之后有多次降雨，土壤含水量有所增加，各处理土壤含水量依次为12.53%、12.22%、15.80%、14.72%和10.61%，由于6月11日进行了补灌水，在5月下旬到6月中旬期间，处理3的土壤含水量显著高于其他处理，其他时期也略高于其他处理。7月27日各处理土壤含水量均有上升，分别为11.13%、10.51%、12.12%、9.81%、8.20%，可能是当地降雨增多的原因。
2.5 不同处理对压砂地西瓜需水量的影响
根据平衡方程：Wt-W0=Wr P0 K M-ET;（W0、Wt为时段初和任一时刻t时的土壤计划湿润层内的储水量;Wr为计划湿润层增加的水量;P为保留在土壤计划湿润层内的有效降雨;K为地下水补给量（该试验设计未做地下水补给）;M为浇灌用水。）将方程式转换后如下：
ET计算方程式为：ET=Wr P0 M （W0-Wt）。计算西瓜实际需水量，计算结果见表7。
硒砂瓜定植期需水量依次为5.62、5.35、6.23、5.61、5.69 mm;伸蔓期以后各处理的需水量明显增大，各处理伸蔓期需水量分别为16.21、15.05、17.92、14.04、14.31 mm;6月下旬进入膨果期后需水量达最高峰，到膨大后期需水量减少，各处理需水量分别为18.64、14.36、17.53、13.82、9.76 mm。由于2019年降雨量较多，西瓜在膨大期整个生育期的西瓜需水量分别为66.29、59.77、70.01、58.92、50.21 mm。
2.6 不同处理西瓜产量及压砂瓜生产潜力 由表8可知，压砂地穴施生物菌复合基质处理西瓜增产效果极显著，处理3西瓜产量最高，为29 700.00 kg·hm-2，极显著高于其他处理，处理1西瓜产量次之，为28 165.50 kg·hm-2，其次是处理2、处理4、CK，依次为24 628.50、24 337.50、22 822.50 kg·hm-2。补水处理1、3西瓜产量比对照分别提高23.41%、30.13%，未补水处理2、4比对照产量分别提高7.91%、6.64%。
压砂地穴施生物菌复合基质处理水分生产效率极显著高于对照处理，具有良好的保墒效果。其中，每株穴施200 g基质 50 g菌剂，水分生产效率均极显著高于每株穴施100 g基质 100 g菌剂，在种植期可有效保存降水。处理3、4水分生产效率分别为563.67、554.88 kg·m-3;而处理1、2水分生产效率分别为519.39、512.61 kg·m-3;对照水分生产效率为495.56 kg·m-3。
3 讨论与结论
近几年来硒砂瓜产业发展迅速，压砂地西瓜具有耐旱特征[9-11]，在科学补水的同时仍需控水保墒[12-14]。关于栽培过程中控水保墒提高土壤含水量，前人已进行了大量的试验研究[15-17]。而以往的研究多在酸性土壤或露地栽培西瓜上应用，较少考虑在压砂地土壤栽培上应用[18-24]。笔者选择在定植环节应用复合菌基质改良根际环境的栽培方式，对西瓜整个生育期的生长指标都有显著影响，这与王耀平等[25]、刘中良等[26]的研究结果一致，基质栽培不仅利于植物生长，还可显著改善果实品质，提高产量。通过优化配制基质，可改善植物的根际微环境，提高有益微生物数量，促进植株的养分吸收[27-28]。
试验结果表明，压砂地采用穴施混配菌剂复合基质对土壤保持水分有显著提升作用，可不同程度地改善土壤性状，补灌处理在定植初期的土壤平均含水量均高于对照20%，采用处理3，既每株穴施200 g基质混配50 g菌剂，产量最高，为29 700.00 kg·hm-2，补水处理3和处理1的产量提高23.40%～30.10%。与未补水处理相比，在穴施营养基质条件下补水处理西瓜的成熟期提前1～2 d，比对照提前4 d。可见，压砂地西瓜栽培采用穴施生物菌复合基质的栽培技术，可以改善压砂地土壤的理化性状、提高持水能力，对于提高西瓜产量具有明显的效果，有助于实现硒砂瓜产业的稳产增收。
参考文献
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Effect of compound substrate with biological bacteria on soil moisture content and yield of gravel-mulched watermelon
GUO Song， LIU Shengfeng， DU Huiying， YU Rong， WANG Zhiqiang， TIAN Mei， YANG Wanbang
（Institute of Germplasm Resources， Ningxia Academy of Agricultural and Forestry Sciences， Yinchuan 750002， Ningxia， China）
Abstract： In view of the bottleneck problems such as drought and soil moisture conservation in sand pressing land， this study explores and explicitly determines the influence of planting hole and applying biological bacteria composite matrix on soil water holding capacity and yield in sand pressing land， selects biological bacteria composite matrix and water supplement quota as different combinations to study the effect of soil moisture conservation and the influence on watermelon production potential，. in order to achieve the effect of improving the yield and the utilization rate of agricultural water resources. The results showed that in treatment 3， 200 g of substrate mixed with 50 g of fungicide and 30 L·m-3 of water supplement could increase the yield by 23.40%-30.10%， the ripening time was 4 days ahead of the control. The results showed that the application of compound substrate of hole application mixed with fungicide could improve the rhizosphere environment， increase the soil water holding capacity and increase the yield.
Key words： Watermelon; Biological fungicide; Moisture content; Composite substrate
压砂地是宁夏中卫环香山干旱地区为适应干旱少雨及盐碱地而创造的独特抗旱耕作方法，压砂地具有减少蒸发、增温保水、降低土壤次生盐渍化的作用，可提高土壤水分的入渗，减少径流，有效保持土壤水分，有利于作物的稳产。随着压砂地西瓜种植年限增加以及大量引用盐碱水喷灌，土壤环境极度恶化，土传病害蔓延扩散，对硒砂瓜产业影响巨大。研究压砂地土壤连作障碍的机制，改良西瓜植株根际土壤环境和保水保墒性能显得尤为重要。近年來，这方面的研究多集中在基质配制和优化方面。基质中的生物炭具有保水保肥作用。白雪等[1]研究认为，基质中添加菌肥会对植物生长产生正效应。何平如等[2]认为，不合理开发利用水资源，会致使土壤次生盐渍化加重，并且导致作物减产。夏思瑶等[3]研究指出，基质容重在0.20～0.80 g·cm-3、总孔隙度为55%～96%具有良好的物理性状，比较适合西瓜生长。段义忠等[4]研究发现，覆盖秸秆、肥料等相比传统露地栽培可提高0～25 cm土壤层的含水量。卢锦钊等[5]研究表明，施用菌肥可改良土壤性状，有效缓解土壤的酸性。
目前，大多研究集中在采用覆盖、机械施肥等手段，利用基质或菌肥改良土壤孔隙度、缓解酸性、提高保水性等方面，很少开展有关压砂地上利用生物菌复配基质改良的研究[6-10]。针对压砂地保墒问题，笔者选择穴施生物菌复合基质和补水定额作为研究因素，在现有复合菌基质组合的基础上，再选择2个西瓜生物菌复合基质组合;补灌量选择不补灌和最佳补灌试验。试验采用对比方法研究压砂地西瓜定植穴施生物菌复合基质处理对土壤含水量和西瓜产量的影响，旨在明确复合基质对压砂地的保墒效果，以期达到提高产量、增强农业水资源利用率的效果，为提高压砂地生产潜力提供依据。 1 材料与方法
1.1 试验区概况
试验地点选择在宁夏中卫市环香山乡红圈村硒砂瓜高标准生产试验示范基地，北纬36 °56 ′，东经105 °15 ′，海拔1670 m。于2019年4月下旬定植，8月上中旬采收结束。试验地种植前土壤理化性状：土壤全盐含量（w，下同）23.60 g·kg-1，全氮0.45 g·kg-1，全磷0.63 g·kg-1，速效氮36 mg·kg-1，速效磷11.40 mg·kg-1，速效钾105 mg·kg-1，有机质9.60 g·kg-1，pH 8.3。
1.2 材料
供试西瓜品种为宁农科1号，由宁夏农林科学院种质资源研究所提供。菌肥施用绿陇生物菌剂（复合芽孢杆菌，其有效活菌数≥200亿·g-1）。基质为吸水性65%、pH值7.0的栽培基质，使用前与蚯蚓粪按体积比2∶1的比例发酵。
1.3 试验设计
试验设计见表1，每个处理设60株，3次重复，株距1.6 m，行距1.6 m，总面积2310 m2。全生育期进行2次补水，第1次在西瓜伸蔓期5月21日、第2次在西瓜膨大期7月3日，按照设计方案中每次补水定额进行补水。底肥施复合肥，养分配比为16∶12∶15（N-P2O5-K2O），施肥量600 kg·hm-2。生物菌复合基质在定植期穴施，种植方式和田间管理按常规管理。
1.4 测定项目与方法
从伸蔓初期的5月中旬开始每间隔2周调查1次，采用钢卷尺测定植株根部到主蔓末梢的长度。果实成熟期采摘后采用瓜果分析仪测定果实的纵径和横径。采用烘干法测定土壤含水量[4]。成熟期使用电子秤测定各处理西瓜的单瓜质量，再按照小区面积折算产量。根据西瓜生育期的形态标准调查记录每个处理生育期的日期。
1.5 数据分析
测定的试验数据利用SPSS 19.0进行差异显著性分析，使用Excel 2007进行数据比较分析。
2 结果与分析
2.1 不同处理对压砂地西瓜各生育阶段的影响
由表3可知，从西瓜伸蔓阶段开始，不同处理生育期开始出现差异。处理1和处理3定植期至伸蔓期分别为21、20 d，伸蔓期至坐果期均为31 d，坐果期至膨果期均为9 d，膨果期至成熟期分别为29、30 d;处理2、4全生育期分别为127、126 d，其中定植期至伸蔓期分别为23、21d，伸蔓期至坐果期分别为31、32 d，坐果期至膨果期分别为7、9 d，膨果期至成熟期分别为31、29 d;CK生育期为129 d，其中定植期至伸蔓期为25 d，伸蔓期至坐果期为30 d，坐果期至膨果期为6 d，膨果期至成熟期为33 d。各处理全生育期缩短可能是菌肥中的有效活菌发挥作用，土壤的理化性状得到改善，促进了植物对营养的吸收。
2.2 不同处理对压砂地西瓜蔓长的影响
由表4可知，在5月17—30日期间，各处理西瓜主蔓长平均增长量分别为0.74、0.15、0.69、0.66、1.02 cm·d-1。在6月上中旬进行了第1次补水后，各处理西瓜主蔓增长速度加快，在6月14—29日主蔓长平均每天增长量分别为7.76、7.37、8.25、7.69、7.09 cm·d-1。。6月中下旬开始陆续进入坐果期，各处理主蔓长日增长量明显减小，在6月29日至7月16日主蔓长平均每天增长量分别为0.90、1.94、1.06、2.65、2.18 cm·d-1。
2.3 不同处理对压砂地西瓜果实纵径、横径的影响
从表5可以看出，与CK相比，除处理2外，生物菌复合基质处理西瓜纵径显著增大，而橫径仅处理3与CK差异显著，其他处理横径与CK差异均不显著。其中，处理3西瓜纵径为31.80 cm，显著高于其他处理;横径为21.10 cm，横径与处理1差异不显著，但显著高于其他处理。处理2西瓜纵径、横径均最小，分别为29.40、20.60 cm。
2.4 不同处理对压砂地西瓜土壤含水量的影响
从表6可以看出，在5月17日，处理3、1的土壤含水量高于处理4、2，处理3土壤含水量为11.84%。进入伸蔓期后，植株的耗水量逐渐增大，在6月下旬之后有多次降雨，土壤含水量有所增加，各处理土壤含水量依次为12.53%、12.22%、15.80%、14.72%和10.61%，由于6月11日进行了补灌水，在5月下旬到6月中旬期间，处理3的土壤含水量显著高于其他处理，其他时期也略高于其他处理。7月27日各处理土壤含水量均有上升，分别为11.13%、10.51%、12.12%、9.81%、8.20%，可能是当地降雨增多的原因。
2.5 不同处理对压砂地西瓜需水量的影响
根据平衡方程：Wt-W0=Wr P0 K M-ET;（W0、Wt为时段初和任一时刻t时的土壤计划湿润层内的储水量;Wr为计划湿润层增加的水量;P为保留在土壤计划湿润层内的有效降雨;K为地下水补给量（该试验设计未做地下水补给）;M为浇灌用水。）将方程式转换后如下：
ET计算方程式为：ET=Wr P0 M （W0-Wt）。计算西瓜实际需水量，计算结果见表7。
硒砂瓜定植期需水量依次为5.62、5.35、6.23、5.61、5.69 mm;伸蔓期以后各处理的需水量明显增大，各处理伸蔓期需水量分别为16.21、15.05、17.92、14.04、14.31 mm;6月下旬进入膨果期后需水量达最高峰，到膨大后期需水量减少，各处理需水量分别为18.64、14.36、17.53、13.82、9.76 mm。由于2019年降雨量较多，西瓜在膨大期整个生育期的西瓜需水量分别为66.29、59.77、70.01、58.92、50.21 mm。
2.6 不同处理西瓜产量及压砂瓜生产潜力 由表8可知，压砂地穴施生物菌复合基质处理西瓜增产效果极显著，处理3西瓜产量最高，为29 700.00 kg·hm-2，极显著高于其他处理，处理1西瓜产量次之，为28 165.50 kg·hm-2，其次是处理2、处理4、CK，依次为24 628.50、24 337.50、22 822.50 kg·hm-2。补水处理1、3西瓜产量比对照分别提高23.41%、30.13%，未补水处理2、4比对照产量分别提高7.91%、6.64%。
压砂地穴施生物菌复合基质处理水分生产效率极显著高于对照处理，具有良好的保墒效果。其中，每株穴施200 g基质 50 g菌剂，水分生产效率均极显著高于每株穴施100 g基质 100 g菌剂，在种植期可有效保存降水。处理3、4水分生产效率分别为563.67、554.88 kg·m-3;而处理1、2水分生产效率分别为519.39、512.61 kg·m-3;对照水分生产效率为495.56 kg·m-3。
3 讨论与结论
近几年来硒砂瓜产业发展迅速，压砂地西瓜具有耐旱特征[9-11]，在科学补水的同时仍需控水保墒[12-14]。关于栽培过程中控水保墒提高土壤含水量，前人已进行了大量的试验研究[15-17]。而以往的研究多在酸性土壤或露地栽培西瓜上应用，较少考虑在压砂地土壤栽培上应用[18-24]。笔者选择在定植环节应用复合菌基质改良根际环境的栽培方式，对西瓜整个生育期的生长指标都有显著影响，这与王耀平等[25]、刘中良等[26]的研究结果一致，基质栽培不仅利于植物生长，还可显著改善果实品质，提高产量。通过优化配制基质，可改善植物的根际微环境，提高有益微生物数量，促进植株的养分吸收[27-28]。
试验结果表明，压砂地采用穴施混配菌剂复合基质对土壤保持水分有显著提升作用，可不同程度地改善土壤性状，补灌处理在定植初期的土壤平均含水量均高于对照20%，采用处理3，既每株穴施200 g基质混配50 g菌剂，产量最高，为29 700.00 kg·hm-2，补水处理3和处理1的产量提高23.40%～30.10%。与未补水处理相比，在穴施营养基质条件下补水处理西瓜的成熟期提前1～2 d，比对照提前4 d。可见，压砂地西瓜栽培采用穴施生物菌复合基质的栽培技术，可以改善压砂地土壤的理化性状、提高持水能力，对于提高西瓜产量具有明显的效果，有助于实现硒砂瓜产业的稳产增收。
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