原位工程化根治技術(shù)和增施生物有機(jī)肥對(duì)鹽堿地土壤酶活性及甜瓜產(chǎn)量、品質(zhì)的影響

朱 琪，史中興，寇燕燕，劉 斌，2，陳 亮，欒倩倩

（1.甘肅省景泰川電力提灌水資源利用中心 甘肅景泰 730400；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院 蘭州 730070；3.甘肅省農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究院 甘肅武威 733006）

鹽堿化土壤在世界范圍內(nèi)分布廣泛，根據(jù)世界糧農(nóng)組織（FAO）統(tǒng)計(jì)發(fā)布，我國(guó)約有鹽堿土壤面積9913 萬(wàn)hm2[1]，大面積主要分布在干旱和半干旱地區(qū)，而且還在以每年1%的速度增長(zhǎng)，約占我國(guó)耕地總面積的25%[2-3]。在我國(guó)人口和環(huán)境的巨大壓力背景下，鹽堿土壤作為重要的后備土地資源，對(duì)其改良治理以及合理開(kāi)發(fā)利用是我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑之一[4]。因此，如何改良治理及合理開(kāi)發(fā)鹽堿地資源已成為核心議題。民勤綠洲灌區(qū)地處甘肅省河西走廊東北部，是我國(guó)典型的干旱綠洲農(nóng)業(yè)區(qū)，具有氣候干燥、日照時(shí)間長(zhǎng)、光輻射強(qiáng)、晝夜溫差大等特點(diǎn)，非常適宜于蔬菜和瓜果類的糖分積累[5]。但近年來(lái)由于當(dāng)?shù)氐叵滤Y源的大量開(kāi)采，導(dǎo)致地下水位不斷下降、水質(zhì)礦化度升高，土地荒漠化、鹽堿化面積大幅度增加[6]。據(jù)統(tǒng)計(jì)和研究發(fā)現(xiàn)，民勤綠洲鹽堿化耕地面積約32 240.36 hm2，占民勤綠洲耕地總面積的30.09%[7]。土壤平均含水率為12.97%，整體偏低；土壤平均含鹽量為47.02 g·kg-1，土壤鹽堿化嚴(yán)重制約了干旱綠洲農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展[8]。因此，如何改善民勤地區(qū)土壤鹽堿化并提高作物抗鹽堿脅迫能力引起大量學(xué)者關(guān)注。前人研究表明，土壤鹽堿化會(huì)造成耕作土壤肥力下降、理化性狀退化、土壤結(jié)構(gòu)變差等土壤問(wèn)題，植被農(nóng)作物營(yíng)養(yǎng)吸取功能和生理代謝功能受到影響、形態(tài)結(jié)構(gòu)和根莖發(fā)育不良、產(chǎn)量降低、作物適種性和品質(zhì)降低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)枯萎、離子中毒甚至死亡等現(xiàn)象，威脅到大部分作物的生長(zhǎng)[9-11]。朱偉等[12]研究表明，鹽堿土壤中含有大量的堿性鹽NaHCO3和Na2CO3，Na+含量較高，鹽離子和養(yǎng)分間的競(jìng)爭(zhēng)作用容易造成土壤中鐵、磷等營(yíng)養(yǎng)元素流失，導(dǎo)致土壤養(yǎng)分有效性降低，進(jìn)一步抑制作物對(duì)養(yǎng)分的吸收與利用。武小靖等[13]在枸杞研究中發(fā)現(xiàn)，鹽堿脅迫直接損傷枸杞葉片的膜結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)形成過(guò)量的氧自由基，影響細(xì)胞的生理生化過(guò)程，進(jìn)而影響植物蛋白質(zhì)合成以及光合作用等，使枸杞植株不能正常生長(zhǎng)，甚至死亡。孟祥浩等[14]在鹽堿地條件下研究發(fā)現(xiàn)，鹽堿土壤顯著影響小麥花后旗葉的光合效率、灌漿速率及產(chǎn)量和品質(zhì)要素等。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)治理開(kāi)發(fā)利用鹽堿地有大量研究和不少方法經(jīng)驗(yàn)，這些水利工程改良技術(shù)[15]、農(nóng)藝措施[16]、化學(xué)改良技術(shù)[17]、生物修復(fù)技術(shù)[18]、水產(chǎn)養(yǎng)殖[19]、綜合措施[20]等方法在短期內(nèi)對(duì)鹽堿地治理有較明顯效果，但隨著時(shí)間推移，土體深層中可溶性鹽類通過(guò)毛細(xì)管作用重新在土壤表層積累，造成土壤鹽堿化和次生鹽堿化，且無(wú)法規(guī)模推廣。鹽堿地原位工程化根治技術(shù)利用優(yōu)勢(shì)特色資源凹凸棒石，研制了凹凸棒石鹽堿阻隔材料，創(chuàng)新了原位化根治技術(shù)，能有效切斷土壤鹽堿遷移毛細(xì)通道，對(duì)深層可溶性鹽類在土壤耕作層集聚有明顯阻隔作用，具有降低土壤含鹽量、提高作物產(chǎn)量的明顯效果，抑制土壤鹽堿化和次生鹽堿化的發(fā)生，形成了以凹凸棒石鹽堿阻隔材料為核心的鹽堿地治理新模式，已在玉米[21]、小麥[22]、甜瓜[23]等作物上試驗(yàn)推廣應(yīng)用，土壤脫鹽率為18.5%～76.0%，農(nóng)作物平均增產(chǎn)8.2%～68.1%，生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益明顯[21-23]。生物有機(jī)肥是指將具有特定功能的微生物與腐熟的有機(jī)肥復(fù)合而成的一類兼具微生物肥料和有機(jī)肥效果的新型肥料[24]。鐘輝麗等[25]研究表明，生物有機(jī)肥既有利于增產(chǎn)和改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，還可以改善土壤理化性質(zhì)、提高土壤保肥保水能力和減少土壤鹽分含量，提高土壤酶活性，活化土壤中被固定的土壤養(yǎng)分，利于作物吸收。陳小倩等[26]在鹽堿地大麥?zhǔn)┯蒙镉袡C(jī)肥研究中發(fā)現(xiàn)，可以顯著降低土壤鹽堿化程度，大麥分蘗數(shù)、有效穗數(shù)、千粒質(zhì)量等均明顯提高，增產(chǎn)8.54%。施用生物有機(jī)肥可以顯著提高辣椒葉片的可溶性蛋白質(zhì)含量和過(guò)氧化物酶活性，促進(jìn)辣椒的葉面積指數(shù)增大，單株掛果數(shù)增加2～10 個(gè)，單果質(zhì)量提高0.03～0.30 g，并且可以提高果實(shí)的總辣椒素含量、粗脂肪含量和粗蛋白含量[27]。

甜瓜（Cucumis melo）是民勤綠洲農(nóng)業(yè)區(qū)重要的經(jīng)濟(jì)作物，是當(dāng)?shù)刂匾闹еa(chǎn)業(yè)之一，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)了顯著的經(jīng)濟(jì)效益[28]。但長(zhǎng)期以來(lái)，有關(guān)鹽堿地原位工程化根治技術(shù)和生物有機(jī)肥主要集中在對(duì)鹽堿地土壤含鹽量和養(yǎng)分、作物生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量等研究，而采用鹽堿地原位工程化根治技術(shù)和增施生物有機(jī)肥對(duì)鹽堿地土壤養(yǎng)分、土壤酶活性和甜瓜產(chǎn)量及品質(zhì)的影響鮮見(jiàn)報(bào)道。因此，筆者在大田條件下設(shè)定不同鹽堿地原位工程化根治技術(shù)核心材料凹凸棒石鹽堿阻隔材料鋪設(shè)量和生物有機(jī)肥施肥量，分析比較土壤鹽堿化性狀、養(yǎng)分狀況、酶活性和甜瓜產(chǎn)量及品質(zhì)的變化，從而確定凹凸棒石鹽堿阻隔材料鋪設(shè)量與增施生物有機(jī)肥施肥量的最佳組合，以期為治理開(kāi)發(fā)利用民勤綠洲鹽堿地土壤和促進(jìn)甜瓜增產(chǎn)提質(zhì)關(guān)鍵技術(shù)提供科學(xué)的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2021 年9 月至2022 年8 月在甘肅省民勤縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心試驗(yàn)站進(jìn)行。試驗(yàn)地位于河西走廊東段的民勤綠洲，為半封閉內(nèi)陸荒漠區(qū)，溫帶大陸性極干旱氣候，年均降水量110 mm，年蒸發(fā)量2644 mm，晝夜溫差25.2 ℃，年均氣溫7.8 ℃，日照時(shí)數(shù)為3073 h。供試土地平整、排灌方便、形狀規(guī)整。

1.2 材料

供試材料：凹凸棒石鹽堿阻隔材料、凹晶地力恢復(fù)劑由甘肅靖遠(yuǎn)凹晶礦業(yè)開(kāi)發(fā)有限公司提供。供試甜瓜品種為金紅寶，由甘肅宇海農(nóng)業(yè)科技有限公司選育，系當(dāng)?shù)刂髟云贩N。供試生物有機(jī)肥為沃華農(nóng)生物有機(jī)肥，以乳酸菌及酵母菌為主體，其中有效菌數(shù)為5000 萬(wàn)·g-1以上，活性成分為氮+磷+鉀≥5%（w，后同），有機(jī)質(zhì)45%，購(gòu)于山東沃華農(nóng)業(yè)科技股份有限公司。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用二因素裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)。設(shè)凹凸棒石鹽堿阻隔材料鋪設(shè)量為主區(qū)，生物有機(jī)肥施肥量為副區(qū)。凹凸棒石鹽堿阻隔材料鋪設(shè)量設(shè)2 個(gè)水平，分別為45.0、37.5 t·hm-2，生物有機(jī)肥施肥量設(shè)3 個(gè)水平，分別為高（1800 kg·hm-2）、中（1200 kg·hm-2）、低（600 kg·hm-2），共6 個(gè)處理組合，以不鋪設(shè)凹凸棒石鹽堿阻隔材料、當(dāng)?shù)厥┓柿?xí)慣為對(duì)照（CK）。試驗(yàn)共7 個(gè)處理，每個(gè)處理3 次重復(fù)，共21 個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積為40 m2（2 m×20 m）。

鹽堿地原位工程化技術(shù)處理：試驗(yàn)地于2021年9 月開(kāi)挖50～70 cm 土壤后，將下層基礎(chǔ)及側(cè)壁進(jìn)行整平處理，并用壓路機(jī)進(jìn)行夯實(shí)。采用“三明治”攤鋪機(jī)將凹凸棒石鹽堿阻隔材料按試驗(yàn)設(shè)計(jì)鋪設(shè)量鋪設(shè)，然后在凹凸棒石鹽堿阻隔材料上鋪設(shè)細(xì)沙和細(xì)顆粒土壤作為保護(hù)層，鋪設(shè)厚度為10 cm，將上層土壤回填。于2021 年9－11 月采用灌水洗鹽方式進(jìn)行上層土壤鹽分清除，共洗鹽4 次，周期為7 d，每次用水量2250 m3·hm-2。上層土壤鹽分清除后，將凹晶地力恢復(fù)劑顆粒均勻撒于土壤表面進(jìn)行土壤地力恢復(fù)處理，使用量為3750 kg·hm-2，然后用旋耕機(jī)械進(jìn)行耕作，土壤地力恢復(fù)期為6 個(gè)月。

甜瓜于2022 年4 月30 日播種，8 月2 日采收。采用水旱塘栽培，水旱塘寬2 m，水溝寬70 cm，旱塘寬130 cm，株距45 cm，雙蔓整枝，每株留1 果，施肥水平和當(dāng)?shù)厮较嘁恢?。播種開(kāi)溝時(shí)生物有機(jī)肥與基肥一次性集中施入，基肥施磷二銨[64%（含N 18%；含P2O546%）（w，后同），云南三環(huán)中化化肥有限公司生產(chǎn)]150 kg·hm-2、尿素[含N≥46.4%，甘肅劉化（集團(tuán)）有限責(zé)任公司生產(chǎn)）300 kg·hm-2，過(guò)磷酸鈣（含P2O5≥12%，山東科達(dá)化肥有限責(zé)任公司生產(chǎn)）750 kg·hm-2。坐瓜后追施尿素150 kg·hm-2、硫酸鉀[含K2O≥52%，甘肅劉化（集團(tuán)）有限責(zé)任公司生產(chǎn)]75 kg·hm-2，果實(shí)膨大期追施尿素75 kg·hm-2，在果實(shí)膨大期用尼龍網(wǎng)墊墊瓜。

1.4 測(cè)定指標(biāo)與方法

土壤pH 值、含鹽量和養(yǎng)分測(cè)定：在甜瓜成熟期，采用S 型取樣法，用取土刀刮去地表雜物，用土鉆取根區(qū)0～20 cm 深度土壤處理后分成2 份，委托甘肅省農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究院土壤分析中心測(cè)定土壤化學(xué)性質(zhì)和酶活性。采用電極法[21-22]，使用pHS-25 型酸度計(jì)測(cè)定pH 值；采用重鉻酸鉀硫酸氧化-外加熱法[21-22]測(cè)定有機(jī)質(zhì)含量；采用電導(dǎo)率法[21-22]，使用DDS-12A 數(shù)顯電導(dǎo)率儀測(cè)定含鹽量；采用凱氏定氮法[21-22]，使用Kjeltec8200 半自動(dòng)定氮儀測(cè)定全氮含量；采用堿解擴(kuò)散法[21-22]，使用28YX-500 型電熱恒溫培養(yǎng)箱測(cè)定堿解氮含量；采用碳酸氫鈉提取-鉬銻抗比色法[21-22]，使用Cary50 紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定有效磷含量；采用乙酸銨提取-火焰光度法[21-22]，使用Sherwood M410 火焰光度計(jì)測(cè)定速效鉀含量。

土壤酶活性測(cè)定：采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法[29]測(cè)定土壤脲酶活性；采用磷酸苯二鈉法[29]測(cè)定堿性磷酸酶活性；采用高錳酸鉀滴定法[29]測(cè)定過(guò)氧化氫酶活性。

產(chǎn)量和品質(zhì)測(cè)定：甜瓜成熟時(shí)每個(gè)小區(qū)采收全部果實(shí)測(cè)算產(chǎn)量。每個(gè)小區(qū)選取5 個(gè)果實(shí)測(cè)定單瓜質(zhì)量和品質(zhì)。采用WYT-A 型手持糖度折光儀[30]測(cè)定可溶性固形物含量；采用蒽酮比色法[30]測(cè)定可溶性糖含量；采用GMK-855F 型酸度計(jì)[30]測(cè)定可滴定酸含量；采用2，6 二氯靛酚法[30]測(cè)定維生素C含量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 19.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，基于試驗(yàn)設(shè)計(jì)，因凹凸棒石鹽堿阻隔材料鋪設(shè)量比增施生物有機(jī)肥對(duì)鹽堿地土壤的治理效果顯著，以凹凸棒石鹽堿阻隔材料鋪設(shè)量進(jìn)行主因素分析，采用新復(fù)極差法（Duncan）比較不同處理間的差異顯著性。采用Excel 2007 軟件制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)土壤鹽堿化性狀及養(yǎng)分含量的影響

由表1 可以看出，不同凹凸棒石鹽堿阻隔材料鋪設(shè)量處理下，隨著凹凸棒石鹽堿阻隔材料鋪設(shè)量的增加，鹽堿地土壤的含鹽量和pH 值呈逐漸下降的趨勢(shì)。45.0 t·hm-2處理土壤含鹽量最低，為0.79%，其次為37.5 t·hm-2處理，為0.88%，分別較CK 降低0.53%、0.44%，脫鹽率分別為40.15%、33.33%，3 個(gè)處理之間差異極顯著。45.0 t·hm-2處理的pH 較CK 降低了0.95，差異極顯著，37.5 t·hm-2處理與CK 差異不顯著。45.0 t·hm-2處理土壤有機(jī)質(zhì)含量最高，為12.51 g·kg-1，較37.5 t·hm-2、CK 分別提高了16.81%、39.31%，且3 個(gè)處理間差異極顯著。土壤養(yǎng)分方面，45.0、37.5 t·hm-2處理的全氮、速效鉀含量均極顯著高于CK，45.0 t·hm-2處理全氮、速效鉀含量分別比CK 提高了19.30%、16.41%，37.5 t·hm-2處理全氮、速效鉀含量分別比CK 提高了10.53%、13.18%。45.0 t·hm-2處理堿解氮含量為72.11 mg·kg-1，極顯著高于37.5 t·hm-2處理和CK；有效磷含量（39.29 mg·kg-1）極顯著高于CK，與37.5 t·hm-2處理差異不顯著。表明凹凸棒石鹽堿阻隔材料能顯著降低鹽堿地土壤的含鹽量，降低土壤pH 值，顯著提高土壤的有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮和速效鉀含量，且45 t·hm-2鋪設(shè)量處理優(yōu)于其他處理。

表1 不同處理土壤鹽堿化性狀及養(yǎng)分含量

同一凹凸棒石鹽堿阻隔材料鋪設(shè)量在不同生物有機(jī)肥施肥量處理下，45.0 t·hm-2處理下3 種施肥量處理間土壤含鹽量和pH 值均無(wú)顯著差異，但均顯著低于CK；高施肥量處理的有機(jī)質(zhì)含量、堿解氮含量顯著高于中施肥量、低施肥量處理，其中高施肥量處理有機(jī)質(zhì)含量、堿解氮含量分別比中施肥量提高了10.66%、28.70%，分別比低施肥量提高了32.58%、47.51%；高施肥量處理速效鉀含量最高，為188.60 mg·kg-1，顯著高于低施肥量，與中施肥量差異不顯著；3 種施肥量處理間土壤全氮含量、有效磷含量均無(wú)顯著差異，3 種施肥量處理有效磷和速效鉀含量均顯著高于CK。37.5 t·hm-2處理下，土壤含鹽量隨著生物有機(jī)肥施肥量的增加呈逐漸降低趨勢(shì)，高施肥量處理土壤含鹽量（0.81%）較低施肥量顯著降低了13.83%；pH 值各施肥量處理之間無(wú)顯著差異；高施肥量處理有機(jī)質(zhì)含量、堿解氮含量均顯著高于中、低施肥量處理，高施肥量處理有機(jī)質(zhì)、堿解氮含量分別較中施肥量處理顯著提高了17.47%、30.36%，分別較低施肥量處理提高了13.72%、24.45%；3 種施肥量處理間全氮、有效磷、速效鉀含量均無(wú)顯著差異。表明生物有機(jī)肥高施肥量處理可以顯著降低土壤的含鹽量，顯著提高有機(jī)質(zhì)和堿解氮含量，高施肥量和中施肥量可以顯著提高速效鉀含量。

2.2 不同處理對(duì)土壤酶活性的影響

由表2 可以看出，不同凹凸棒石鹽堿阻隔材料鋪設(shè)量處理下，隨著凹凸棒石鹽堿阻隔材料鋪設(shè)量的增加，鹽堿地土壤的脲酶、堿性磷酸酶、蔗糖酶等活性均呈增加趨勢(shì)。45.0 t·hm-2處理的土壤脲酶（7.95 mg·g-1·24 h-1）、堿性磷酸酶（27.03 mg·g-1·24 h-1）、蔗糖酶（4.05 mg·g-1·24 h-1）活性均極顯著高于37.5 t·hm-2處理和CK，其中45.0 t·hm-2處理3 種酶活性分別比37.5 t·hm-2處理提高了18.66%、12.67%、23.10% ，分 別 比CK 提 高 了64.26%、14.97%、108.76%。37.5 t·hm-2處理的脲酶活性、蔗糖酶活性均極顯著高于CK。表明鋪設(shè)適量凹凸棒石鹽堿阻隔材料能顯著提高鹽堿地土壤的脲酶和蔗糖酶活性，45.0 t·hm-2鋪設(shè)量處理優(yōu)于其他處理。

表2 不同處理土壤酶活性

同一凹凸棒石鹽堿阻隔材料鋪設(shè)量在不同生物有機(jī)肥施肥量處理下，隨著生物有機(jī)肥施肥量的增加，45.0 t·hm-2處理土壤脲酶活性和37.5 t·hm-2處理蔗糖酶活性基本呈增加的趨勢(shì)。在45.0 t·hm-2處理下，高施肥量處理土壤脲酶活性最高，為9.47 mg·g-1·24 h-1，顯著高于其他2 個(gè)處理，較中施肥量、低施肥量分別提高了25.76%、38.25%，3 種施肥量處理土壤脲酶活性均顯著高于CK；高施肥量、中施肥量處理的土壤堿性磷酸酶和蔗糖酶活性均顯著高于CK，但均與低施肥量之間差異不顯著。在37.5 t·hm-2處理下，高施肥量處理的土壤脲酶活性最高，為8.13 mg·g-1·24 h-1，顯著高于其他2 個(gè)處理，較中施肥量、低施肥量分別提高了38.27%、33.72%，3 種施肥量處理土壤脲酶活性均顯著高于CK；在堿性磷酸酶活性方面，高施肥量處理較中施肥量處理顯著提高了17.07%；在蔗糖酶活性方面，高施肥量、中施肥量處理分別較低施肥量處理顯著提高了33.81%、21.58%。表明生物有機(jī)肥高、中、低施肥量均可以顯著提高土壤的脲酶活性，高施肥量、中施肥量可以顯著提高土壤的蔗糖酶活性。

2.3 不同處理對(duì)甜瓜經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的影響

由表3 可知，不同凹凸棒石鹽堿阻隔材料鋪設(shè)量處理下，45.0 t·hm-2處理甜瓜的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量最高，為42 708.65 kg·hm-2，37.5 t·hm-2處理次之，為41 638.20 kg·hm-2，2 個(gè)處理間差異不顯著，但均極顯著高于CK，分別較CK 提高了16.33%、13.42%。表明凹凸棒石鹽堿阻隔材料能顯著提高甜瓜的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，45.0 t·hm-2鋪設(shè)量處理優(yōu)于其他處理。

表3 不同處理甜瓜經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量

同一凹凸棒石鹽堿阻隔材料鋪設(shè)量處理，在45.0 t·hm-2處理下，生物有機(jī)肥中施肥量的甜瓜經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量最高，為43 459.80 kg·hm-2，但與高施肥量、低施肥量間產(chǎn)量差異不顯著，3 種施肥量處理均顯著高于CK。在37.5 t·hm-2處理下，高施肥量的甜瓜產(chǎn)量最高，為43 014.60 kg·hm-2，顯著高于低施肥量處理，但與中施肥量差異不顯著，3 種施肥量處理均顯著高于CK。表明生物有機(jī)肥高、中、低施肥量處理均可以顯著提高甜瓜的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。

2.4 不同處理對(duì)甜瓜品質(zhì)的影響

由表4 可知，不同凹凸棒石鹽堿阻隔材料鋪設(shè)量處理下，45.0、37.5 t·hm-2處理甜瓜的單瓜質(zhì)量、維生素C 含量均極顯著高于CK，45 t·hm-2處理甜瓜的單瓜質(zhì)量、維生素C 含量較CK 分別提高了16.17%、27.23%，37.5 t·hm-2處理甜瓜的單瓜質(zhì)量、維生素C 含量較CK 分別提高了13.17%、17.96%；可滴定酸含量較CK 分別降低21.84%、14.94%，45.0 t·hm-2和37.5 t·hm-2處理之間差異不顯著。45.0 t·hm-2處理的可溶性糖含量最高，為11.10%，顯著高于CK，與37.5 t·hm-2處理差異不顯著。45.0、37.5 t·hm-2處理的可溶性固形物含量無(wú)顯著差異。表明凹凸棒石鹽堿阻隔材料能顯著提高甜瓜單瓜質(zhì)量和維生素C 含量，顯著降低可滴定酸含量，45.0 t·hm-2處理優(yōu)于其他處理。

表4 不同處理甜瓜的品質(zhì)

同一凹凸棒石鹽堿阻隔材料鋪設(shè)量處理，在45.0 t·hm-2處理下，甜瓜的單瓜質(zhì)量、可溶性固形物含量、可溶性糖含量、維生素C 含量和可滴定酸含量隨不同生物有機(jī)肥施肥量變化無(wú)顯著差異，但各處理單瓜質(zhì)量、可溶性糖含量、維生素C 含量均顯著高于CK，高、中施肥量處理可滴定酸含量顯著低于CK，可溶性固形物含量均與CK 無(wú)顯著差異。在37.5 t·hm-2處理下，高施肥量和中施肥量的可溶性糖含量均顯著高于低施肥量，分別提高了24.12%、15.53%，低施肥量與CK 差異不顯著；高施肥量處理維生素C 含量最高，為11.37 mg·100 g-1，較中施肥量顯著提高了11.47%，3 種施肥量維生素C 含量均顯著高于CK；在可滴定酸含量方面，高施肥量處理可滴定酸含量最低，為0.66%，較低施肥量顯著降低18.52%，與中施肥量差異不顯著。表明生物有機(jī)肥高施肥量處理可以顯著提高甜瓜果實(shí)的可溶性糖和維生素C 含量，降低可滴定酸含量。

3 討論與結(jié)論

我國(guó)干旱半干旱農(nóng)業(yè)區(qū)土壤鹽堿化問(wèn)題嚴(yán)重，鹽堿地的改良和治理是緩解土地資源緊張和改善生態(tài)環(huán)境的有效途徑[31]。研發(fā)高效環(huán)保的鹽堿地治理材料和方法，可以為提高鹽堿地利用和土地生產(chǎn)效率提供有力的技術(shù)支撐。筆者利用白銀地區(qū)優(yōu)勢(shì)特色資源凹凸棒石，研制的凹凸棒石鹽堿阻隔材料和創(chuàng)新的原位工程化根治技術(shù)具有降低土壤含鹽量和提高作物產(chǎn)量的明顯效果，抑制土壤鹽堿化和次生鹽堿化的發(fā)生，結(jié)合生物有機(jī)肥特性探索綜合方法對(duì)鹽堿地的改良效果，為減少化學(xué)肥料使用量、建設(shè)綠色高效農(nóng)業(yè)提供理論依據(jù)。筆者研究發(fā)現(xiàn)，鹽堿地原位化根治技術(shù)和生物有機(jī)肥綜合治理后，土壤脫鹽率達(dá)33.33%～40.15%，pH 值降低0.75～0.95，這與寇燕燕等[23]在甜瓜上的研究結(jié)果一致，并且優(yōu)于只應(yīng)用鹽堿地原位化根治技術(shù)對(duì)鹽堿地土壤的治理效果。土壤有機(jī)質(zhì)、全氮等營(yíng)養(yǎng)元素含量是土壤中重要的肥力指標(biāo)，因此分析鹽堿地治理效果時(shí)分析可供作物利用的營(yíng)養(yǎng)元素是衡量土壤肥力的重要依據(jù)。筆者研究發(fā)現(xiàn)，在鹽堿地原位化根治技術(shù)的基礎(chǔ)上增施生物有機(jī)肥，可以顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮和速效鉀含量，這與汪睿[32]、杜倩等[33]的研究結(jié)果一致，是由于生物有機(jī)肥富含腐殖酸，可降低土壤pH 和土壤含鹽量，同時(shí)增加有機(jī)質(zhì)的含量，具有提高土壤肥力和刺激作物生長(zhǎng)的作用。合適的土壤有機(jī)質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)元素水平是作物獲得高產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)。筆者的研究結(jié)果顯示，鹽堿地原位化根治技術(shù)和生物有機(jī)肥綜合治理后，甜瓜的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量提高了13.42%～16.33%，這與寇燕燕等[23]在甜瓜的研究結(jié)果一致，并且優(yōu)于只應(yīng)用鹽堿地原位化根治技術(shù)的甜瓜的最高增產(chǎn)率12.59%，可能是增施生物有機(jī)肥后，生物有機(jī)肥增加了土壤有效活菌數(shù)和土壤微生物總數(shù)，促進(jìn)了土壤中的有機(jī)質(zhì)分解，增加和平衡了作物耕作層土壤的養(yǎng)分含量，從而促進(jìn)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的提高，這與馬茜等[34]的研究結(jié)果一致。馬陽(yáng)等[35]研究表明，增施有機(jī)肥、生物有機(jī)肥對(duì)提高土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分與減緩?fù)寥利}堿化有顯著作用，從而降低土壤對(duì)作物的鹽脅迫和提高作物的耐鹽堿能力。

在生態(tài)系統(tǒng)的有機(jī)質(zhì)分解和養(yǎng)分循環(huán)催化作用中，土壤酶的作用至關(guān)重要[36]。前人研究表明，土壤酶與土壤肥力直接相關(guān)，土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶、過(guò)氧化氫酶4 種酶活性可以作為評(píng)價(jià)土壤肥力的重要指標(biāo)[37-38]。脲酶是土壤中唯一能使土壤中尿素分子中的碳?xì)滏I打開(kāi)，生成氨和二氧化碳，對(duì)尿素的轉(zhuǎn)化具有重大影響的酶，氨是植物氮素營(yíng)養(yǎng)的來(lái)源之一[39]。堿性磷酸酶主要來(lái)源于植物根系和土壤微生物的分泌物，對(duì)土壤中有機(jī)磷的水解有重要貢獻(xiàn)[37]。蔗糖酶將蔗糖轉(zhuǎn)化為葡萄糖供植物體利用，是一種水解酶，能夠改善和提高土壤肥力，也可以作為評(píng)價(jià)土壤熟化程度和土壤肥力水平的一個(gè)指標(biāo)[40]。筆者的研究結(jié)果表明，鹽堿地原位化根治技術(shù)和生物有機(jī)肥綜合治理后，鹽堿地土壤的脲酶和蔗糖酶活性均顯著提高，45.0 t·hm-2處理土壤脲酶活性和37.5 t·hm-2處理蔗糖酶活性隨著生物有機(jī)肥施肥量的增加基本呈增加的趨勢(shì)，這與曹群等[37]、吳文利等[41]的研究結(jié)果一致，可能是通過(guò)綜合治理后土壤可溶性鹽離子濃度降低，提高了與微生物代謝有關(guān)的有效碳、氮、磷元素含量，優(yōu)化了土壤理化性質(zhì)，促進(jìn)了礦物質(zhì)循環(huán)，增施生物有機(jī)肥又提高了土壤中微生物的多樣性，促進(jìn)了土壤微生物的繁殖和代謝，從而提高了土壤酶的活性。

筆者的試驗(yàn)結(jié)果表明，鹽堿地原位工程化根治技術(shù)和增施生物有機(jī)肥可以顯著降低土壤的含鹽量，降低或顯著降低pH 值，提高土壤的有機(jī)質(zhì)含量、全氮含量、堿解氮含量和速效鉀含量，提高土壤的脲酶活性、堿性磷酸酶活性和蔗糖酶活性，提高甜瓜的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量及果實(shí)的可溶性糖含量和維生素C含量，降低可滴定酸含量，增產(chǎn)提質(zhì)效果良好。筆者的試驗(yàn)條件下，在民勤綠洲應(yīng)用鹽堿地原位工程化技術(shù)獲得鹽堿地治理較優(yōu)效果的核心材料凹凸棒石鹽堿阻隔材料鋪設(shè)量為45.0 t·hm-2，增施生物有機(jī)肥施肥量為1800 kg·hm-2。