一种低温休耕期有效改良瓜果类栽培土壤的生态修复方法
阅读说明：本技术 一种低温休耕期有效改良瓜果类栽培土壤的生态修复方法 (Ecological restoration method for effectively improving melon and fruit cultivation soil in low-temperature fallow period ) 是由 刘亮亮 张晶清 曹琪 朱秀玲 赵军 于 2021-06-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种低温休耕期有效改良瓜果类栽培土壤的生态修复方法,属于土壤修复技术领域,包括以下步骤：S1：将有机物料和促分解剂混合,得到有机制剂,将有机制剂均匀的铺设在待处理土壤表面；S2：向田间灌溉水,待滴灌土壤至最大田间持水量后覆盖塑料薄膜；S3：进行厌氧处理,结束后揭膜,完成对土壤的修复。本发明示例的改良瓜果类栽培土壤的生态修复方法,能对土壤进行有效修复,从而达到有效改良土壤酸化、杀灭尖孢镰刀菌,降低后茬瓜果类枯萎病发病率的目的。(The invention discloses an ecological restoration method for effectively improving melon and fruit cultivation soil in a low-temperature fallow period, which belongs to the technical field of soil restoration and comprises the following steps: s1: mixing the organic material with a decomposition promoter to obtain an organic preparation, and uniformly paving the organic preparation on the surface of the soil to be treated; s2: irrigating water into the field, and covering a plastic film after the soil is subjected to drip irrigation to the maximum field water capacity; s3: and (5) carrying out anaerobic treatment, and uncovering the membrane after the anaerobic treatment is finished to finish the restoration of the soil. The ecological restoration method for improving the melon and fruit cultivation soil can effectively restore the soil, thereby achieving the purposes of effectively improving soil acidification, killing fusarium oxysporum and reducing the incidence rate of blight of succeeding melons and fruits.)
技术领域
本发明涉及土壤修复
技术领域
，特别是涉及一种低温休耕期有效改良瓜果类栽培土壤的生态修复方法。背景技术
瓜果对人体的血压血糖起着重要的调节作用，能够有效的维持人体所需维生素等营养物质来源，具有较高的营养价值和经济价值。我国的瓜果类作物生产早已位居世界第一，2015年以来我国的瓜果类作物种植面积超过210万公顷，总产量达8200万吨，占世界总产量的70％以上(唐敏,徐德伟.瓜果类蔬菜设施栽培的研究现状[J],农技服务,2019,36(11):16-18)。可见瓜果类作物种植在调整农业生产结构和增加农民收入中占据重要地位。随着人们生活水平的不断提高，瓜果类的消费量逐年增加，从而推动了瓜果类由传统的种植模式向规模化、集约化的种植模式发展。然而，由于受到人地矛盾限制和经济利益的驱使，以连作为特点的种植模式以及不合理的养分管理导致土壤连作障碍日益突出，如土壤理化性质退化、微生物区系失衡、植物病原性真菌富集和有益微生物减少等，从而易爆发土传病害(黄新琦,蔡祖聪.土壤微生物与作物土传病害控制[J],中国科学院院刊,2017,32(06):593-600)。其中，枯萎病是瓜果类作物种植过程中最为严重的土传病害，其发病率在连作地块可达42％以上，轻者减产，重则绝收(吴学宏,王晓燕,曹克强,等.西瓜枯萎病综合防治研究进展[J],植物保护,2011,37(4):4612-4626)，严重地制约了瓜果类产业的可持续发展。
瓜果类作物枯萎病是由原生动物界半知菌亚门尖孢镰刀菌(Fusariumoxysporum)专性侵染根部引起的世界性土传病害，该病原菌的厚垣孢子在无寄主植物存在时，仍能在土壤中存活达10年之久。所以，土壤一旦被该病原菌侵染，将不再适宜瓜果类作物的栽培(Liu LL,Chen SH,Zhao J,et al.Watermelon planting is capable torestructure the soil microbiome that regulated by reductive soildisinfestation[J],Applied Soil Ecology,2018,52-60)。此外，尖孢镰刀菌还具有传染性强，传播途径多，传播速度快等特点，因此防控较为困难。
目前，生产上防控瓜果类作物枯萎病的措施主要从作物和土壤改良两个角度出发。作物改良措施主要包括培育抗性品种和砧木嫁接，其中培育抗性品种周期长、难度大，目前还难以有效地遏止该病害的发生(吕湘江,李清萍,范淑英.西瓜枯萎病综合防治研究进展,北方园艺,2015,(6):187-190)；砧木嫁接技术在我国近几年瓜果类作物栽培的过程中发展较快，且能够在一定程度上降低枯萎病的发生，但是砧木的选择对作物品质也存在不同程度的影响(马燕萍,赖逸云,应泉盛,等.不同砧木嫁接对西瓜果实营养品质及瓜氨酸代谢的影响[J],江苏农业科学,2020,48(01):151-154)。土壤改良措施主要包括施用微生物菌剂和土壤化学熏蒸等，其中利用微生物间的拮抗、竞争等关系，筛选出具有抑制尖孢镰刀菌活性的有益微生物，并加工成微生物菌剂施用至大田成为常用农也措施，但是由于施用的微生物菌剂属于外源添加物，其在定殖的过程中需要不断适应土壤环境和土著微生物的排斥，因此也常出现数量骤减以及防控效果不佳的现象(Zhu JX,Tan TM,Shen AR,etal.Biocontrol potential of Bacillus subtilis IBFCBF-4against Fusarium wilt ofwatermelon[J],Journal of Plant Pathology,2020,2:433-441)；土壤化学熏蒸依然是现阶段防控枯萎病最直接有效的手段，其所用熏蒸剂主要包括甲基溴、氯化苦、棉隆等，但是由于此类熏蒸剂的施用频率高，施用量大，因此在土壤中易积累，严重威胁着农产品安全和人体健康，而且与国家号召的绿色生态农业相违背(Gamliel A,Miriam A,KritzmanG.Non-chemical approach to soilborne pest management-organic amendments[J],Crop Protection, 2000,19(8):847-853)。此外，一直以来较高的温度被认为是有效修复土壤连作障碍的重要因素之一，上述土壤改良技术大多数也是在夏季休耕期的阶段进行，而对于低温休耕期的土壤改良措施及其效果还尚未发现，这也是春茬作物土传病害频发的重要原因。
随着瓜果类种植面积的不断扩大，枯萎病给我国瓜果类的安全生产带来巨大威胁。因此，发明一种在低温休耕期乃至其他季节切实有效的防控瓜果类枯萎病的生态方法迫在眉睫。
发明内容
为了解决上述现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种低温休耕期有效改良瓜果类栽培土壤的生态修复方法，能对土壤进行有效修复，从而达到有效改良土壤酸化、杀灭尖孢镰刀菌，降低后茬瓜果类枯萎病发病率的目的。
提供了一种低温休耕期有效改良瓜果类栽培土壤的生态修复方法，包括以下步骤：
S1：将有机物料和促分解剂混合，得到有机制剂，将有机制剂均匀的铺设在待处理土壤表面；
S2：向田间灌溉水，待滴灌土壤至最大田间持水量后覆盖塑料薄膜；
S3：进行厌氧处理，结束后揭膜，完成对土壤的修复。
进一步的，在步骤S1-S2之间，将液体的氨水和田间用水混合均匀，并均匀的滴灌在有机制剂中。
进一步的，所述有机物料、促分解剂及氨水之间的质量配比为75～90:0～ 5:10～20。
进一步的，所述有机制剂的田间使用量为600～1200kg/亩；所述氨水的浓度为25％，且田间用量为3L/亩。
进一步的，所述有机物料为固体有机物料和/或液体有机物料。
进一步的，所述固体有机物料的含水率＜10％、总有机碳TOC＞38％、总有机氮TON＞1.0％、易分解有机碳EOC＞10％，细度为0.5～2mm；
或者，所述液体有机物料的含水率＜40％、总有机碳TOC＞28％、总有机氮 TON＞2.2％、易分解有机碳EOC＞18％。
进一步的，所述促分解剂为微生物，所述微生物包括芽孢杆菌、功能性酵母菌、真菌或细菌中的一种或多种。
具体的，所述真菌为曲霉等，所述细菌为放线菌等。
进一步的，所述促分解剂为有机催化物，所述有机催化物包括几丁质酶、纤维素酶、木质素酶或生物质分解酶中的一种或多种。
进一步的，厌氧处理时间为3～4个月，气温在3～12℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明针对瓜果类作物在连茬以及不合理施肥之后，土壤理化性质退化、尖孢镰刀菌数量及其引发的枯萎病发病率显著上升，严重影响到瓜果类作物产量、品质等安全生产特点，与上述土壤进行改良，在有机制剂的刺激下，厌氧环境下能加速创造土壤强还原环境，厌氧功能微生物快速生长繁殖，在短期内产生大量的氨气和有机酸，从而达到有效改良土壤酸化、杀灭尖孢镰刀菌，降低后茬瓜果类枯萎病发病率的目的；且本发明示例的修复方法生态环保，综合作用强，适应各种瓜果类蔬菜连作后土壤退化及枯萎病高发的地块。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为紫花苜蓿有机制剂处理对西瓜产量的影响柱状图；
图2为紫花苜蓿有机制剂混合氨水处理对西瓜产量的影响柱状图；
图3为蔗糖发酵液有机制剂处理对西瓜产量的影响柱状图；
图4为蔗糖发酵液有机制剂混合氨水处理对西瓜产量的影响柱状图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
1、紫花苜蓿、蔗糖发酵液和氨水的获得
紫花苜蓿、蔗糖发酵液和氨水由市场购买所得，其中紫花苜蓿的总有机碳碳(TOC)为399.1g/kg，总氮(TN)为13.45g/kg，碳氮比(C/N)为29.67；蔗糖发酵液的含水率为15.3％，总碳(TOC)为380.17g/kg，总氮(TN)为26.34g/kg，碳氮比(C/N)为14.43；氨水浓度为25％。
2、不同配比有机制剂的制备
2.1紫花苜蓿有机制剂的制备
1)将紫花苜蓿粉碎至粒径＜2mm后作为固体有机原料，该固体有机原料的技术指标为：含水率：7％、总有机碳TOC：40％、总有机氮TON：1.3％、易分解有机碳EOC：14％；
2)将实验室分离的专用微生物曲霉、芽孢杆菌(解淀粉芽孢杆菌)按1:1 的质量比例混合，作为促分解剂；
3)上述促分解剂的质量百分比占1％，余量为紫花苜蓿有机原料占99％；
4)充分混匀上述原料，转速为100～200转/分，70～100℃干燥10～60min，然后室温下自然冷却10～60min，获得紫花苜蓿有机制剂，田间用量为600～ 1200kg/亩。
2.2紫花苜蓿有机制剂混合氨水的制备
1)将紫花苜蓿粉碎至粒径＜2mm后作为固体原料；
2)将实验室分离的专用微生物曲霉、芽孢杆菌(解淀粉芽孢杆菌)按50:50 的质量比例混合，作为促分解的配料；
3)以质量百分比计，上述促分解剂占1％，紫花苜蓿原料占99％；
4)将上述原料混合，将上述原料混合，转速为100～200转/分，70～100℃干燥浓缩10～60min，然后室温下自然冷却10～60分钟，获得紫花苜蓿有机制剂；
5)处理时，将上述获得的紫花苜蓿有机制剂均匀铺设在土层表面，将氨水用田间用水稀释1000倍，均匀喷洒在紫花苜蓿有机制剂中，作为紫花苜蓿混合氨水有机制剂，其中氨水占氨水及有机制剂总质量的百分比和用量分别为20％和3L/亩，紫花苜蓿有机制剂用量为600～1200kg/亩。
2.3蔗糖发酵液有机制剂的制备
1)蔗糖发酵液作为液体有机原料，该液体有机原料的技术指标为：含水率： 15％、总有机碳TOC：40％、总有机氮TON：3.8％、易分解有机碳EOC：20％；
2)将功能性酵母菌、纤维素酶、几丁质酶按1:1:1的质量比例混合，作为促分解剂；
3)上述促分解剂的质量百分比占5％，余量为蔗糖发酵液；
4)充分混匀上述原料，转速为100～200转/分，70～100℃干燥10～60min，然后室温下自然冷却10～60min，获得蔗糖发酵液有机制剂，田间用量为600～ 1200kg/亩。
2.4蔗糖发酵液有机制剂混合氨水的制备
1)蔗糖发酵液作为液体有机原料，该液体有机原料的技术指标为：含水率： 15％、总有机碳TOC：40％、总有机氮TON：3.8％、易分解有机碳EOC：20％；
2)将功能性酵母菌、纤维素酶、几丁质酶按1:1:1的质量比例混合，作为促分解剂；
3)上述促分解剂的质量百分比计为5％，蔗糖发酵液占95％；
4)充分混匀上述原料，转速为100～200转/分，70～100℃干燥10～60min，然后室温下自然冷却10～60min，获得蔗糖发酵液有机制剂；
5)处理时，将上述获得的蔗糖发酵液有机制剂均匀洒在土层表面，将氨水用田间用水稀释1000倍，均匀喷洒在蔗糖发酵液有机制剂中，作为蔗糖发酵液混合氨水有机制剂，其中氨水占氨水及有机制剂总质量的百分比和用量分别为 10％和3L/亩，蔗糖发酵液有机制剂用量为600～1200kg/亩。
3、实施例
实施例1：
利用2.1中制备的紫花苜蓿有机制剂在连作四年的西瓜土壤中开展枯萎病防控效果实验。
1)试验地概况
试验位于安徽省蚌埠市蚌埠学院西瓜种植示范地，该地块具有四年的西瓜种植历史，枯萎病发病率高达60％以上，产量严重下降。在试验处理前，耕作土层(0-20cm)的基本理化性质为pH 5.24、有机碳13.86g/kg、总有机氮0.61 g/kg、氨态氮10.03mg/kg、硝态氮58.17mg/kg、碳氮比25.74。
2)试验设计
在该地块中采取240kg耕作土壤，混匀后过2mm筛待用。试验共设置两个处理：
1)4kg土壤装入一个18×20cm的塑料盆中，不进行任何处理的对照(CK)；
2)紫花苜蓿有机制剂处理，在4kg土壤中均匀混入1200kg/亩苜蓿粉有机制剂后装入塑料盆中，淹水至田间最大持水量并覆膜(AL1)。各处理重复3次，每次重复包含10盆，按随机排列分布。厌氧处理周期为12月中旬到4月中旬，处理过程中的气温为-0.1～10.9℃。
3)土壤中尖孢镰刀菌的定量分析
土壤中尖孢镰刀菌的数量参照我们前期的文献进行测定(Liu LL,Chen SH, ZhaoJ,et al.Watermelon planting is capable to restructure the soil microbiomethat regulated by reductive soil disinfestation[J],Applied Soil Ecology,2018,52-60)。
4)西瓜产量及枯萎病发病率的测定
土壤处理结束后，将土壤落干一周，正常种植西瓜，待种植3个月后，统计各植株的挂果重量，计算产量；并按公式发病率(％)＝(西瓜植株死亡棵数 /10)×100％，计算枯萎病发病率。
5)试验结果
如表1和表2所示，较CK相比，苜蓿粉有机制剂处理不仅能够有效降低西瓜连作土壤中的尖孢镰刀菌数量，杀菌率高达89.05％，还能有效防控西瓜枯萎病的发生，防控效果达63.16％。此外，如图1所示，苜蓿粉有机制剂处理能够显著提高西瓜产量，较CK相比，AL1处理中的产量增幅达204％。
表1实施例1对西瓜连作土壤中尖孢镰刀菌杀菌率的影响
表2实施例1对西瓜枯萎病防控效果的影响
注：不同字母代表枯萎病发病率在不同处理间差异显著。
实施例2
利用2.2中获得的紫花苜蓿有机制剂混合氨水在连作四年的西瓜土壤中开展枯萎病防控效果实验。
1)试验地概况
试验地概况如实施例1中所述。
2)试验设计
在该地块中采取240kg耕作土壤，混匀后过2mm筛待用。试验共设置两个处理：
1)4kg土壤装入一个18×20cm的塑料盆中，不进行任何处理的对照(CK)；
2)紫花苜蓿有机制剂处理，在4kg土壤中均匀混入1000kg/亩苜蓿粉有机制剂后装入塑料盆中，将氨水与田间用水混合，并稀释至0.25％，灌溉土壤至田间最大持水量并覆膜(AL1+AM1)。各处理重复3次，每次重复包含10盆，按随机排列分布。厌氧处理周期为12月中旬到4月中旬，处理过程中的气温为-0.1～10.9℃。
3)土壤中尖孢镰刀菌的定量分析
土壤中尖孢镰刀菌的定量分析如实施例1中所述。
4)西瓜产量及枯萎病发病率的测定
西瓜产量及枯萎病发病率的测定如实施例1中所述。
5)试验结果
如表3和表4所示，较CK相比，紫花苜蓿粉有机制剂混合氨水处理不仅能够有效降低西瓜连作土壤中的尖孢镰刀菌数量，杀菌率高达94.14％，还能有效防控西瓜枯萎病的发生，防控效果达84.21％。如图2所示，苜蓿粉混合氨水有机制剂处理能够显著提高西瓜产量，较CK相比，AL1+AM1处理中的产量增幅达250％。此外，添加AL1+AM1有机制剂对尖孢镰刀菌和枯萎病的防控效果以及对西瓜产量的影响远高于添加AM1的有机制剂。
表3实施例2对西瓜连作土壤中尖孢镰刀菌杀菌率的影响
表4实施例2对西瓜枯萎病防控效果的影响
实施例3：
利用2.3中制备的蔗糖发酵液有机制剂在连作四年的西瓜土壤中开展枯萎病防控效果实验。
1)试验地概况
试验地概况如实施例1中所述。
2)试验设计
在该地块中采取240kg耕作土壤，混匀后过2mm筛待用。试验共设置两个处理：
1)4kg土壤装入一个18×20cm的塑料盆中，不进行任何处理的对照(CK)；
2)蔗糖发酵液有机制剂处理，在4kg土壤中均匀混入1200kg/亩蔗糖发酵液有机制剂后装入塑料盆中，淹水至田间最大持水量并覆膜(AL2)。各处理重复3次，每次重复包含10盆，按随机排列分布。厌氧处理周期为12月中旬到4月中旬，处理过程中的气温为-0.1～10.9℃。
3)土壤中尖孢镰刀菌的定量分析
土壤中尖孢镰刀菌的定量分析如实施例1中所述。
4)西瓜产量及枯萎病发病率的测定
西瓜产量及枯萎病发病率的测定如实施例1中所述。
5)试验结果
如表5和表6所示，较CK相比，蔗糖发酵液有机制剂处理不仅能够有效降低西瓜连作土壤中的尖孢镰刀菌数量，杀菌率高达84.14％，还能有效防控西瓜枯萎病的发生，防控效果达63.16％。如图3所示，蔗糖发酵液有机制剂处理能够显著提高西瓜产量，较CK相比，AL2处理中的产量增幅达180％。
表5实施例3对西瓜连作土壤中尖孢镰刀菌杀菌率的影响
表6实施例3对西瓜枯萎病防控效果的影响
实施例4：
利用2.4中制备的蔗糖发酵液有机制剂混合氨水在连作四年的西瓜土壤中开展枯萎病防控效果实验。
1)试验地概况
试验地概况如实施例1中所述。
2)试验设计
在该地块中采取240kg耕作土壤，混匀后过2mm筛待用。试验共设置两个处理：
1)4kg土壤装入一个18×20cm的塑料盆中，不进行任何处理的对照(CK)；
2)蔗糖发酵液有机制剂处理，在4kg土壤中均匀混入600kg/亩蔗糖发酵液有机制剂后装入塑料盆中，将氨水与田间用水混合，并稀释至0.25％，淹水至田间最大持水量并覆膜(AL2+AM2)。各处理重复3次，每次重复包含10盆，按随机排列分布。厌氧处理周期为12月中旬到4月中旬，处理过程中的气温为 -0.1～10.9℃。
3)土壤中尖孢镰刀菌的定量分析
土壤中尖孢镰刀菌的定量分析如实施例1中所述。
4)西瓜产量及枯萎病发病率的测定
西瓜产量及枯萎病发病率的测定如实施例1中所述。
5)试验结果
如表7和表8所示，较CK相比，蔗糖发酵液有机制剂处理不仅能够有效降低西瓜连作土壤中的尖孢镰刀菌数量，杀菌率高达91.35％，还能有效防控西瓜枯萎病的发生，防控效果达78.95％。如图4所示，蔗糖发酵液有机制剂混合氨水处理能够显著提高西瓜产量，较CK相比，AL2+AM2处理中的产量增幅达226％。
表7实施例4对西瓜连作土壤中尖孢镰刀菌杀菌率的影响
表8实施例4对西瓜枯萎病防控效果的影响
本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
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