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设施农业栽培具有高度集约经营的特点,由于作物栽培长期在设施覆盖下连续进行,使设施栽培的土壤生态环境发生了很大的变化,设施土壤普遍出现了质量退化问题。设施农业土壤退化使土地的生产力水平下降,影响到栽培作物生长发育,影响到农作物品质产量,最终影响农民的经济收入,这样就不利于设施农业的可持续发展。因此,探究改良设施土壤的方法有利于保护设施土壤生态环境、提高蔬菜产量和品质,对生态、经济和社会效益的发展有着十分重要的意义。 磁化水灌溉是目前逐渐兴起的一种实用性农林业物理技术,在提高水的运输能力、改善土壤养分有效性、促进植物正常发育和产量上应用逐渐得到认可。本文以寿光设施大棚蔬菜土壤及其所栽培的蔬菜为研究材料,以茄子、黄瓜、辣椒、西红柿四种蔬菜为例,利用磁化处理自来水进行灌溉,通过对蔬菜的土壤养分含量、交换性盐基含量、酶活性、土壤细菌结构和多样性、蔬菜叶片和果实的生长发育,矿质营养元素以及果实品质分析,以探究磁化水灌溉对设施蔬菜土壤理化性质、土壤细菌结构和多样性及蔬菜生长特性的影响。试验结果表明: (1)磁化水处理的蔬菜土壤孔隙度、有机质、碱解氮、速效磷、Fe、Mn、交换性K、Ca、Mg含量,脲酶、蔗糖酶、磷酸酶、过氧化氢酶活性与非磁化水处理相比均有所提高,磁化水处理的蔬菜土壤容重、Cu含量,与非磁化水处理相比均有所下降。 磁化水处理的蔬菜土壤孔隙度是非磁化水处理的1.03~1.12倍,与非磁化水处理差异显著;磁化水处理的蔬菜土壤容重是非磁化水处理的80.00%~96.85%,部分蔬菜与非磁化水处理差异不显著。 磁化水处理的蔬菜土壤有机质含量提高1.89%~13.31%,碱解氮和速效磷含量分别提高13.07%~60.78%和18.84%~116.25%,与非磁化水处理差异显著。磁化水处理的蔬菜土壤Fe和Cu含量分别提高0.67%~5.68%和70.72%~88.07%,与非磁化水处理差异显著;磁化水处理的蔬菜土壤Mn含量提高0.99%~7.83%,部分蔬菜与非磁化水处理差异不显著。磁化水处理的蔬菜土壤交换性K、Ca和Mg含量分别提高7.90%~19.00%、13.95%~134.75%和6.06%~15.88%,与非磁化水处理差异显著。 磁化水处理的蔬菜土壤脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性分别提高18.69%~51.79%、13.97%~52.73%和16.41%~58.68%,与非磁化水处理差异显著;磁化水处理的蔬菜土壤过氧化氢酶活性提高10.67%~25.06%,部分蔬菜与非磁化水处理差异不显著。 (2)磁化水处理的蔬菜土壤细菌Chao1、ACE、OTUs、Shannon指数与非磁化水处理相比均有所增加。 磁化水处理的蔬菜土壤细菌Chao1和ACE指数分别是非磁化水处理的1.03~1.09和1.03~1.23倍,与非磁化水处理差异显著;磁化水处理的蔬菜土壤细菌OTUs是非磁化水处理的1.01~1.04倍,部分蔬菜与非磁化水处理差异不显著;磁化水处理的蔬菜土壤细菌Shannon指数是非磁化水处理的1.01~1.02倍,与非磁化水处理差异不显著。 磁化和非磁化水处理的蔬菜土壤优势菌门均表现为变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria),土壤优势菌属均表现为芽孢杆菌属(Bacillus),其中茄子磁化和非磁化水处理土壤中相对丰度最高的门是厚壁菌门(Firmicutes),其他三种蔬菜磁化和非磁化水处理土壤中相对丰度最高的门是变形菌门(Proteobacteria)。 (3)磁化水处理的蔬菜果横径、单果鲜重、叶长、叶重、叶绿素、维生素C、有机酸、可溶性糖、果实Fe、Zn、Cu含量、叶片Fe、Cu含量与非磁化水处理相比均有所提高。 磁化水处理的蔬菜单果鲜重和叶重提高3.14%~7.42%和14.54%~63.68%,与非磁化水处理差异显著;磁化水处理的蔬菜果横径、叶长和叶绿素提高4.49%~10.64%、8.77%~21.89%和5.33%~10.34%,部分蔬菜与非磁化水处理差异不显著。 磁化水处理的蔬菜维生素C和有机酸含量提高7.60%~30.48%和11.90%~43.68%,与非磁化水处理差异显著;磁化水处理的蔬菜可溶性糖含量提高6.50%~18.90%、部分蔬菜与非磁化水处理差异不显著。 磁化水处理的蔬菜果实Fe、Zn含量和叶片Fe含量分别提高21.41%~97.69%、5.06%~56.67%和8.07%~17.91%,与非磁化水处理差异显著;磁化水处理的蔬菜果实Cu含量提高8.07%~89.88%、部分蔬菜与非磁化水处理差异不显著。 上述结果表明,磁化水灌溉能有效改良寿光设施蔬菜土壤养分含量、提高土壤酶活性、促进土壤养分有效性,影响土壤细菌群落,同时能有效促进了设施蔬菜的生长和发育、提高了设施蔬菜的产量和品质,蔬菜土壤环境和细菌群落的变化对蔬菜生长特性的促进具有重要作用。