全生育期施用沼液对设施番茄生长与土壤生态环境的影响

农业机械学报 Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery ISSN 1000-1298,CN 11-1964/S 农业机械学报网络首发论文 题目： 全生育期施用沼液对设施番茄生长与土壤生态环境的影响 作者： 郑健，殷李高，朱传远，马静，张平安 收稿日期： 2019-03-15 网络首发日期： 2019-07-17 引用格式： 郑健，殷李高，朱传远，马静，张平安全生育期施用沼液对设施番茄生长与土壤生态环境的影响农业机械学报.  http:/kns.cnki.net/kcms/detail/11.1964.S.20190717.0944.002.html 网络首发：在编辑部工作流程中，稿件从录用到出版要经历录用定稿、排版定稿、整期汇编定稿等阶段。录用定稿指内容已经确定，且通过同行评议、主编终审同意刊用的稿件。排版定稿指录用定稿按照期刊特定版式（包括网络呈现版式）排版后的稿件，可暂不确定出版年、卷、期和页码。整期汇编定稿指出版年、卷、期、页码均已确定的印刷或数字出版的整期汇编稿件。录用定稿网络首发稿件内容必须符合出版管理条例和期刊出版管理规定的有关规定；学术研究成果具有创新性、科学性和先进性，符合编辑部对刊文的录用要求，不存在学术不端行为及其他侵权行为；稿件内容应基本符合国家有关书刊编辑、出版的技术标准，正确使用和统一规范语言文字、符号、数字、外文字母、法定计量单位及地图标注等。为确保录用定稿网络首发的严肃性，录用定稿一经发布，不得修改论文题目、作者、机构名称和学术内容，只可基于编辑规范进行少量文字的修改。 出版确认：纸质期刊编辑部通过与中国学术期刊（光盘版）电子杂志社有限公司签约，在中国学术期刊（网络版）出版传播平台上创办与纸质期刊内容一致的网络版，以单篇或整期出版形式，在印刷出版之前刊发论文的录用定稿、排版定稿、整期汇编定稿。因为中国学术期刊（网络版）是国家新闻出版广电总局批准的网络连续型出版物（ISSN 2096-4188，CN 11-6037/Z），所以签约期刊的网络版上网络首发论文视为正式出版。 全生育期施用 沼液对 设施番茄生长与 土壤 生态环境 的影响   郑  健 1,2  殷李高 1,3  朱传远 1,3  马  静 1,3  张平安 1,3   （ 1.兰州理工大学能源与动力工程学院，兰州， 730050； 2.甘肃省生物质能与太阳能互补供能系统重点实验室，兰州， 730050； 3.兰州理工大学西部能源与环境研究中心，兰州， 730050；）  摘要 ： 为探求番茄全生育期施用沼液对其生长及土壤环境的影响，系统研究了沼液配比及灌溉量对番茄农艺性状、品质、产量、土壤理化环境和土壤生物学特性的影响。结果表明： T3处理（沼液配比 1:4，作物 -皿系数（ Kc）为 1.0）番茄的株高、茎粗和单株叶面积均为各处理最大，分别比纯水处理（ C0）高出24.11%、 15.59%和 33.92%；与 C0处理相比，灌施沼液可以增加番茄产量、改善番茄品质和口味， T2处理（沼液配比 1:4， Kc为 0.8）能够获得最高产量、最高的维生素 C及可溶性总糖含量；灌施沼液可以降低土壤容重和土壤 pH值，增 大土壤总孔隙度及土壤饱和导水率，灌施沼液各处理土壤有机质含量随土层深度呈先增加后降低的趋势；灌施沼液还可以增加各生育期内细菌、真菌、放线菌数量，其中土壤细菌、真菌数量均表现出自苗期到果实膨大期呈增加趋势，阈值出现在果实膨大期，而后逐渐降低，放线菌数量自苗期到果实成熟期呈逐渐增加的趋势，阈值出现在果实成熟期；施用沼液各处理土壤中过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶的活性在番茄生育期内分别表现为持续增大、先增加后降低和先降低后上升的变化规律，阈值分别出现在果实成熟期和果实膨大期、开花结果期。综合分析试验结果， T2 处理更有利 于番茄的生长、产量品质的形成以及土壤环境的改善。  关键词 ： 设施番茄 ； 产量品质； 土壤 理化环境 ； 土壤生物学特性； 沼液   中图分类号 ： S274.3               文献标 识 码 ： A                  Effects of digestate on tomato growth and soil ecological environment in greenhouse ZHENG Jian1,2 YIN Li-gao1,3 ZHU Chuan-yuan1,3 MA Jing1,3 ZHANG Ping-an1,3 (1.College of Energy and Power Engineering, Lanzhou University of Technology, Lanzhou, 730050; 2.Key Laboratory of the system of biomass energy and solar energy complementary energy supply system in Gansu, Lanzhou, 730050; 3.Western energy and Environment Research Center, Lanzhou University of Technology, Lanzhou, 730050) Abstract：  To explore the effects of digestate application on tomato growth and soil environment during the whole growing period of crop, the influences of digestate application ratio and irrigation amounts on tomato agronomic characteristics, quality, yield, soil physical, chemical environment and biological characteristics were systematic studied. The results showed that the plant height, stem diameter and leaf area of T3 treatment (digestate ratio is 1:4, and crop-pan coeeficient (Kc) is 1.0) were the greatest, which were 24.11%, 15.59% and 33.92% higher than those compared with treatment (C0) irrigated with water only, respectively. The application of digestate can increase the yield, quality and taste of tomato, in which the treatment of T2 (digestate ratio is 1:4, and Kc is 0.8) obtained the highest Vitamin C and total soluble sugar content. Meanwhile, digestate application can decrease the soil bulk density and pH value, and subsequently increase the soil total porosity and saturated hydraulic conductivity. The content of soil organic matter first increased and then decreased with the increase of soil depth in treatments applied with digestate. Furthermore, the application of digestate can also increase the number of bacteria, fungi and actinomycetes in each growth period of tomato, in which the quantity of soil 收稿日期： 2019-03-15     修回日期： 2019-04-14 基金项目： 国家自然科学基金项目（ 51509122），甘肃省高等学校科技成果转化项目（ 2018D-04）， 甘肃省自然科学基金（ 18JR3RA154）， 杨凌示范区产学研用协同创新重大计划 项目 （ 2018CXY-14） 和 兰州理工大学红柳一流学科建设项目。  作者简介： 郑健（ 1981 ），男，副教授，博士，主要从事农业水土工程研究， E-mail:zhj16822126.com 网络首发时间：2019-07-17 17:02:24网络首发地址：http:/kns.cnki.net/kcms/detail/11.1964.S.20190717.0944.002.htmlbacteria and fungi presented an increase trend from seedling stage to fruit swelling stage, where they reached the peak value and then decreased, while the peak value of actinomycetes quantities appeared at fruit ripening stage. The activities of catalase, invertase and urease in the soil of tomato root zone presented the trend of increase continuously, first increase and then decrease, and first decrease and then increase during the whole growth period, and the peak value of them appeared at fruit ripening stage, fruit enlargement stage, flowering and fruiting stage, respectively. T2 treatment is more conducive to tomato growth when the agronomic traits, quality and yield, and soil biological characteristics of tomato were comprehensive analyzed. Key words： tomato; yield and quality; soil physicochemical environment; soil biological characteristics; digestate, 0 引言  设施农业是由传统农业向现代化集约型农业转变的有效方式，是实现农业现代化的必由之路 1。我国西北干旱半干旱地区干旱缺水，不利于农业发展，但具有海拔高、气候冷凉、年降雨量少、日照充足、升温速度快等特点，适宜发展设施农业 2。同时，随着国家退耕还林和生态环境重建政策的落实，以及农业产业结构的调整，设施农业生产已经成为西北农村经济中的主导产业 3。近年来 ，受经济效益的驱使，广大农户为了追求短期的经济效益，通过大量施用化肥提高作物产量，化肥投入量甚至是大田种植的数十倍。过多养分的不断堆积，造成了设施土壤环境的恶化和严重的养分失衡 4，严重制约了设施农业的发展。因此，有必要开展设施农业适宜肥料种类和科学施肥模式研究，改善设施土壤环境，提高设施土壤的可持续利用。  随着畜禽养殖业的快速发展，我国畜禽粪便年产量超过 221 亿 t，占农业有机废弃物的 40%以上 4。为解决畜禽养殖污染 ，户用沼气和规模化沼气工程迅速发展 ， 截止 2015年底，我国已有 5000多万口户用沼气池 5。 沼气生产过程中会产生大量沼液， 而 沼液是一种养分全面、速缓肥效兼备的优质有机肥料。研究表明，施用沼液后能够改善作物根区土壤环境 ，疏松土壤，有利于微生物生长，并能够调整微生物种群分布，为作物增产、高产提供必要的基础条件 6-9。目前，对于沼液的施用多参考化肥施用模式进行，采用水、沼液分开施用的方式，没有考虑沼液含水率高、低肥的特性 10-14。同时，施用后对设施土壤物理、化学及土壤生物学特性综合分析的影响研究相对较少。  基于此，本文将水和沼液一体化，在番茄生长的全生育过程施用，研究不 同沼液施用配比及灌溉量对作物生长、产量、品质和土壤生态环境的影响，为沼液在设施农业中的科学运用提供理论支撑，为设施农业中土壤环境的改善、质量退化的防治以及设施土壤的可持续利用提供新思路，推动绿色可持续设施农业的发展。  1 材料与方法  1.1 研究区概况  研究区域位于 兰州市七里河区魏岭乡绿化村的设施蔬菜水肥一体化示范点的温室大棚 。 日光温室长 50 m， 宽 10.5 m， 高 4 m， 位于北纬 3603、 东经 10340， 平均海拔 1872 m， 日光充足 ， 干旱少雨，年平均气温 8.9 ，无霜期 150 d左右，年平均降水量 310.5 mm，多集中在 7-9月，年平均蒸发量 1158.0mm。  1.2 研究材料  1.2.1 供试作物种类  供试作物为番茄“红宝三号”，是早熟大红果硬果品种， 2017年 3月 12日播种， 4月 7日幼苗略大四叶一心时定植， 7月 30日拉秧结束试验。  1.2.2 供试土壤  土壤类型为壤质黏土，其中砂粒、粉粒和黏粒质量分数分别为 38.92%、 21.06%、 40.02%。 1 m土层内土壤平均容重 1.40 g/cm3，田间持水率为 25 (质量含水率 )。作物种植前测得土壤养分状况为： 040 cm土层有机质平均质量比为 9.1 g/kg，全氮质量比为 0.575 g/kg，全磷质量比为 1.531 g/kg，全钾质量比为 1.586 g/kg，试验前土壤 pH值为 8.05。  1.2.3 供试沼液  试验用的沼液取自兰州市花庄镇的甘肃荷斯坦良种奶牛繁育中心正常发酵、正常产气的沼气池中，该沼气工程以牛粪为发酵原料。沼液原液 pH值为 7.23，养分状况为有机质质量浓度 10.75 g/L，全氮质量浓度为 1.036 g/L，全磷质量浓度为 0.533 g/L，全钾质量浓度为 1.186 g/L，试验前将沼液静置 2个月，待其理化性质稳定后，用 4层纱布（ 32目）过滤掉沼液中较大的悬浮颗粒备用。  1.3 试验设计  试验设置 3个沼液配比（沼液、水体积比分别为 1:4、 1:6和 1:8）， 3个灌溉量（灌溉量 W=Kc A Ep，其中 Kc为作物 -皿系数，分别为 0.6、 0.8和 1.0； A为小区面积，本试验中为 30 cm 50 cm；Ep为两次灌水间隔蒸发皿累计蒸发量）。具体设置如下： T1T3沼液配比均为 1:4， Kc分别为 0.6、0.8和 1.0； T4沼液配比为 1:6， Kc为 0.8； T5沼液配比为 1:8， Kc为 0.8。同时，设置了 C0和 CK作为对照组， C0为 Kc=0.8的 纯水对照组， CK为大棚里未经过任何耕作处理，且不施用沼液和水的空白对照。每个处理设 3次重复，采用随机区组排列。番茄株距设为 30 cm，行距 50 cm。小区周边设保护行，为了防止小区间水肥相互渗透影响试验的准确性，用埋深 1 m的塑料布将相邻的两个小区分开。试验采用沼液穴孔灌溉，穴孔设在沿垄方向距作物 10 cm处，每株作物两边各一个，直径7 cm，深度 5 cm。在番茄的全生育周期里采用安装在大棚内直径为 20 cm的蒸发皿来测量蒸发量，灌溉量以每隔 1 d 08:30测定的蒸发量乘以灌溉面积确定，灌溉频率为 2 d/次。  1.4 测定项目与方法  1.4.1 番茄生理形态指标  每个处理选取具有代表性的 3株，自番茄定植后第 6天开始（ 2017年 4月 9日），每隔 8d测定一次株高和茎粗直至番茄植株打顶（ 6月 20日）。株高用米尺从茎基开始量取，茎粗采用千分尺采用十字交叉法在茎秆基部测量直径，主根长用米尺测定；采用图像法测定叶面积；在番茄各生育期每个处理选取具有代表性的 3株采用破坏 性取样，将根、茎、叶、果分别装入纸袋，在 105干燥箱杀青 30 min后，调至 75恒温干燥至恒质量，待冷却后用电子天平（精度为 0.01 g）称干质量，根冠比为地下部分与地上部分干物质量的比值。  1.4.2 番茄品质及产量指标  可溶性固形物含量：采用 WAY-2S型阿贝折射仪测定。维生素 C含量：钼蓝比色法 15。可滴定酸度含量：滴定法。可溶性总糖含量：蒽酮比色法。番茄果实成熟期每隔 24 d采收一次，记录采收时间、单株成熟的果实数目及产量，各处理产量为该处理单株产量的总和。  1.4.3 土壤环境指标  在番茄不同生育期（苗期、开花结果期、果实膨大期、果实成熟期）分别用内径 50 mm、 高 51 mm环刀取土，分次取 020 cm的土层土样，每个处理分别重复取 3次，土样采用低温保存，用来测定土壤微生物及土壤酶活性。土壤中可培养微生物数量的测定采用稀释平板法 16，细菌数量采用PDA 培养基，真菌数量采用马丁氏培养基，放线菌数量采用高氏 1 号培养基。过氧化氢酶活性用KMnO4滴定法 3，蔗糖酶活性采用还 原糖滴定法 3，脲酶活性采用靛酚比色法 3。  在种植作物试验结束后， 选取不同处理番茄植株根系不同土层深度（ 040 cm）的原状土，用两种不同规格的环刀（内径 61.8 mm、高 40 mm；内径 50 mm、高 51 mm）分别在同一土层剖面取3个土样备用。 内径 61.8 mm、高 40 mm的环刀取样 后 采用变水头法 ， 用纯水测定土壤饱和导水率（结果换算成 10 下的土壤饱和导水率） 17；内径 50 mm、高 51 mm的环刀取样 后 用来测土壤干容重、 土壤 含水率、孔隙度、 pH 值等。其中，土壤容重用环刀法测定 18；土壤初始含水率采用 干燥 法测定（ 105 ， 8h） 19；土壤有机质 含量 采用重铬酸钾外加热法 20；土壤 pH值采用 pH计电位法测定（ PHS-25型便携式 pH计，上海雷磁 仪电科学仪器股份有限公司 ）。  1.5 数据处理与分析  采用 Origin 9.0、 Excel 2017软件绘制 图表， 采用 SPSS 20.0软件对 所测试验数据进行显著性分析 。  2 结果与分析  2.1 施肥方式对设施番茄生长的影响  不同施肥处理番茄收获时的生长发育特征见表 1。由表 1可知， T3处理的番茄的株高最大，分别比 T1、 T2、 T4、 T5、 C0高 11.38%、 3.51%、 10.27%、 14.93%、 24.11%；相同沼液配比，番茄株高随沼液灌溉量的增大而增加，由小到大依次为 T1、 T2、 T3；相同沼液灌溉量，番茄株高与沼液配比呈正相关，即沼液含量越高番茄株高越大，由大到小依次为 T2、 T4、 T5；番茄茎粗的生长变化规律与株高变化相一致， T3处理番茄茎粗最大，较 C0高 15.59%，而茎秆的直径可以作为衡量作物健壮程度的指标，也在某种程度上 决定了产量的高低 21；从单株叶面积来看， T3处理的单株叶面积最大， C0纯水对照组单株叶面积最小， T3处理比 C0高出了 33.92%，差异显著（ P<0.01）；各处理单株叶面积均随沼液配比和灌溉量的增加呈增大趋势，而主根长和根冠比与沼液配比和灌溉量呈负相关， C0处理的主根长最大， T3处理的主根长最小， C0处理较 T3处理高 7.94%，主根长和沼液配比以及沼液灌溉量呈负相关；各处理根冠比差异不明显，但较 C0 处理，施用沼液会降低根冠比；由 T1、 T2、 T3处理可知，相同配比条件下（ 1:4），根冠比随沼液灌溉量增加而 减小；由 T2、T4、 T5 处理可知，相同灌溉量条件下（ 0.8Ep），根冠比与沼液配比呈负相关。表明在水肥供应充足的 情况下，光合产物主要积累在地上部分，茎叶生长比较旺盛，使植物的根冠比降低，而缺肥缺水时，植物地上部分生长受阻，地下部分在与地上部分竞争水分和养分时表现出很大的优势，植物的根冠比变大，进一步论证了 不同水肥施用模式可以调节作物根系和冠部的生长状况，从而保证作物处于最佳的生长状态。  表 1  不同施肥处理番茄收获时的农艺性状  Tab 1  Agronomic characters of tomatoes harvested with different fertilizers 处理  株高 /cm 茎粗 /mm 单株叶面积 /cm2 主根长 /cm T1 146.53d 11.98d 8053.9e 47.74c T2 157.67b 12.45b 8830.8b 46.44e T3 163.21a 12.75a 9104.6a 45.73f T4 148.01c 12.23c 8596.2c 47.58d T5 142.01e 11.76e 8154.3d 48.57b C0 131.50f 11.03f 6798.4f 49.36a 注：同列不同字母表示 P=0.05水平下的显著性差异（ Duncan检验）下同。  2.2 施肥方式对设施番茄品质和产量的影响  从表 2可以看出，相比于 C0对照组，灌施沼液可以增加番茄维生素 C、可溶性总糖、可滴定酸度、可溶性固形物含量以及增大番茄糖酸比。 T2 处理的番茄维生素 C 含量最高，为 19.973 mg/(100g)，较 T1、 T3、 T4、 T5、 C0 处理 6.49%、 2.18%、 4.49%、 8.69%、 25.45%；从 T2、 T4、T5处理可知，灌溉量相同时，番茄维生素 C含量同沼液配比呈正相关，即番茄维生素 C含量随沼液配比的增加而增大；各处理番茄可溶性总糖含量由大到小依次为 T2、 T3、 T4、 T1、 T5、 C0， T2处理比 T1、 T3、 T4、 T5、 C0处理分别高 14.07%、 1.64%、 4.16%、 36.48%和 62.58%；施用沼液会在一定程度上提升番茄可滴定酸度含量，但可以较明显提高可溶性糖含量和糖酸比。说明可以通过施用沼液增加 番茄可溶性总糖含量来改善番茄糖酸比 ，提升番茄口感。  表 2  不同施肥处理的番茄品质  Tab 2  Quality of tomatoes with different fertilizers 处理  根冠比  维生素 C含量(mg/(100g) 可溶性总糖质量 分数 /% 可滴定酸度质量分数 /% 糖酸比  可溶性固形物质量分 数 /% T1 0.0362 18.756d 2.765 0.265 10.434b 5.39 T2 0.0345 19.973a 3.154 0.301 10.478b 5.57 T3 0.0333 19.546b 3.103 0.309 10.040c 5.50 T4 0.0359 19.077c 3.028 0.271 11.186a 5.43 T5 0.0378 18.376e 2.311 0.244 9.469d 5.31 C0 0.0380 15.921f 1.940 0.228 8.525e 5.25 由图 1可知，沼液施用对单株产量差异显著（ P<0.05），各处理番茄产量由大到小依次为 T2、T3、 T4、 T1、 T5、 CK， T2处理（ 1:4、 0.8Ep）产量最高，为 4.15 kg/株，对比 C0处理，提高了 13.22%；相同沼液配比时（ 1:4），番茄单株产量随沼液灌溉量的增加呈先增大后减小的趋势，阈值出现在T2处理，由大到小依次为 T2、 T3、 T1，而在相同的灌溉量时（ T2、 T4、 T5），番茄单株产量呈现出随沼液配比的增加而增加的趋势，由大到小依次为 T2、 T4、 T5。  T1 T2 T3 T4 T5 C02.02.53.03.54.04.5单株产量/kg处理  图 1  各处理单株产量  Fig. 1 Yield per plant of each treatment 2.3 沼液施用对日光温室土壤生态环境的影响  2.3.1 土壤物理环境的响应  从表 3可以看出， 果实成熟期土壤容重 随土层深度增加呈上升的趋势，相对 C0和 CK处理，各施用沼液处理土壤容重均有所降低， 由大到小依次为 T3、 T2、 T4、 T1、 T5，降低幅度 为 2.13%8.97%（ P<0.05），表明沼液配比越大、灌溉量越大， 土壤 容重降低幅度越大； C0处理的土壤容重较 CK有所增大，增幅在 2.07%2.90%之间（ P<0.05） ； 土壤总孔隙度与土层深度呈负相关 ， 相同沼液配比的条件下 （ T1、 T2和 T3） ，不同土层深度土壤总孔隙度随沼液灌溉量的增大而增加；相同沼液灌溉量的条件下 （ 0.8Ep） ，不同土层深度土壤总孔 隙度随沼液配比量的增大而增加； 较 CK处理 ，C0处理各层土壤总孔隙度均有所下降。 表明 施用沼液可以适度降低土壤容重 ，增大土壤孔隙度，改善土壤物理环境， 而纯水灌溉会增加土壤容重，这与王建东等 22的研究结果相同。  表 3  果实成熟期不同土层深度土壤容重、含水率和总孔隙度变化情况  Tab 3  Changes of soil bulk density, initial moisture content and total porosity at different soil depths during fruit ripening stage 处理  土壤容重 /（ gcm-3）  土壤含水率 /% 土壤总孔隙度 /% 010 cm 1020 cm 2030 cm 3040 cm 010 cm 1020 cm 2030 cm 3040 cm 010 cm 1020 cm 2030 cm 3040 cm T1 1.28d 1.32cd 1.35d 1.38b 12.15f 12.34f 10.52f 9.98f 51.70d 50.19d 49.06d 47.92d T2 1.25de 1.28ef 1.31e 1.34cd 12.35e 12.63e 10.93e 10.36e 52.83b 51.70b 50.57b 49.43b T3 1.23e 1.26f 1.29e 1.32d 13.59a 14.12a 12.78a 12.10a 53.58a 52.45a 51.32a 50.19a T4 1.27d 1.30de 1.34d 1.37bc 12.59d 12.86d 11.23d 10.66d 52.08c 50.94c 49.43c 48.30c T5 1.31c 1.34c 1.38c 1.40b 13.14c 13.27c 11.74c 11.12c 50.57e 49.43e 47.92e 47.17e C0 1.38a 1.42a 1.45a 1.48a 13.21b 13.51b 12.20b 11.15b 47.92g 46.42g 45.28g 44.15g CK 1.35b 1.38b 1.41b 1.45a 8.48g 8.84g 9.04g 9.32g 49.06f 47.92f 46.79f 45.28f 同时由表 3可知， 不同土层深度的土壤含水率与 所 施用沼液配比无 明显相关性 ，与沼液灌溉量呈正相关， 即 沼液灌溉量越大，土壤含水率越高； CK 组土壤含水率随土层深度呈自上到下的增加趋势，而施用沼液和纯水的各处理，土壤含水率随土层深度呈现出先增大后减小的抛物线趋势，在020 cm之间先逐渐增加，阈值 均 出现在 1020 cm，过了阈值以后出现下降趋势，在 2040cm之间逐渐减少。  由图 2可知 ，在垂直剖面上， 土壤 饱和导水率均随土壤深度的增加而下降；相对于 CK组，采用 沼液 灌溉各处理（ T1T5） 土壤饱和导水率均呈上升趋势，而纯水灌溉 处理（ C0） 土壤饱和导水率较 CK处理有 所 下降； T3处理平均 土壤 饱和导水率最大， C0处理最小，各沼液处理的平均土壤饱和导水率与沼液配比以及灌溉量呈正相关关系，即随沼液配比和沼液灌溉量的增大，平均土壤饱和导水率增大。 说明沼液施用可以增大土壤饱和导水率，改善土壤物理环境。  T1 T2 T3 T4 T5 C0 CK0.000.020.040.060.080.10土壤饱和导水率/（cm min-1）处理01 0 cm  10 2 0 cm20 3 0 cm30 4 0 cm平均值2.3.2 土壤化学环境的响应  各处理收获时植株根区不同土层深度土壤 pH值和有机质质量比见表 4。从土壤 pH值变化来看，随着土层深度的增加各处理土壤 pH值均有降低的趋势，且沼液灌溉条件下各土层 pH值均小于 C0和 CK处理，其降低幅度为 1.25%3.75%（ P<0.05）；采用不同沼液配比和灌溉量施用时，土壤 pH值在各土层变化由大到小整体上为 T3、 T2、 T4、 T5、 T1；相同灌溉量下，随着沼液配比增大，对土壤 pH值的降低作用逐渐增强，而在相同沼液配比条件下，随着灌溉量的增加土壤 pH值也逐渐下降，纯水处理（ C0）表层土壤（ 020 cm）的 pH值有所下降。说明灌施沼液有利于土壤 pH值的降低，可为温室土壤的次生盐渍化防治提供新思路。  表 4  果实成熟期不同土层深度土壤 pH值及有机质质量比  Tab 4  Soil pH and organic matter quality ratio at different soil depths during fruit ripening 处理  土壤 pH值  土壤有机质质量比 /（ gkg-1）  010 cm 1020 cm 2030 cm 3040 cm 010 cm 1020 cm 2030 cm 3040 cm T1 7.98b 7.95b 7.93b 7.91b 12.48d 18.51d 11.33d 9.01c T2 7.83e 7.80e 7.78e 7.76d 14.75b 20.33b 13.31b 9.11a T3 7.80e 7.78e 7.75f 7.71e 15.18a 21.37a 14.09a 9.15a T4 7.89d 7.85d 7.83d 7.81c 13.25c 19.29c 11.98c 9.06b T5 7.93c 7.91c 7.87c 7.84c 11.97e 18.08e 11.05d 8.97c C0 8.07a 8.06a 8.05a 8.03a 9.14f 9.08f 9.01e 8.91d CK 8.09a 8.07a 8.03a 8.01a 9.20f 9.15f 9.11e 8.94d 从土壤有机质质量比变化来看， C0处理土壤有机质含量的变化规律与 CK处理一致，其土壤有机质含量随土层深度增加呈下降趋势；沼液各处理（ T1T5）土壤有机含量总体变化规律均随土层深度呈先增加后降低的趋势；在相同沼液配比条件下，各土层深度土壤有机含量随沼液灌溉量的增加而增加；在相同沼液灌溉量条件下，各土层深度土壤有机质含量与沼液配比呈正相关，即各土层深度土壤有机质含量随沼液配比的增大而增大。说明沼液施用可以增加土壤有机质含量，而土壤有机质是土壤结构形成和稳定作用的核心物质，它能够团聚土壤颗粒形成水稳性团聚体 23，进而改善土壤环境。  图 2  不同处理的沼液灌溉下土壤剖面饱和导水率  Fig. 2  Comparison of saturated hydraulic conductivity of soil profiles under different treatments of biogas slurry irrigation 2.3.3 土壤生物学特性的响应  2.3.3.1 土壤菌群  土壤中微生物菌群分布广、数量大、种类多，是土壤生物中最活跃的部分，不仅可以促进植物的生长，还可以增强植物对土壤中营养元素的吸收能力，对维持土壤生态系统的平衡具有重要意义24。表 5是番茄全生育期内土壤微生物区系变化情况。对比 C0组，施用沼液明显增加各生育期内细菌数量；在相同沼液配比条件下，各生育期内土壤细菌数量随沼液灌溉量的增大而增加；在相同沼液灌溉量条件下，各生育期内土壤细菌数量同沼液配比呈正相关；同时，各处理在全生育期内的土壤细菌数量自苗期到果实膨大期呈增加趋势，阈值出现在果实膨大期 ，达到峰值后呈下降趋势。  表 5  不同生育期内番茄土壤微生物区系变化情况  Tab 5  Changes of soil microbial flora in tomato at different growth stages 处理  细菌 /（ CFUg-1）  真菌 /（ CFUg-1）  放线菌 /（ CFUg-1）  苗期  开花结果 期  果实膨大 期  果实成熟 期  苗期  开花结果 期  果实膨大 期  果实成熟 期   苗期  开花结果 期  果实膨大 期  果实成熟期   T1 6.34107d 6.41107d 6.55107d 6.48107d 1.498104d 1.529104d 1.887104d 1.493104d 2.087105d 3.026105d 4.236105d 5.718105d T2 6.91107b 7.02107b 7.21107b 7.11107b 1.626104b 1.672104b 2.060104b 1.638104b 3.130105b 4.538105b 6.353105b 8.577105b T3 7.36107a 7.44107a 7.60107a 7.50107a 1.739104a 1.775104a 2.190104a 1.728104a 4.068105a 5.899105a 8.259105a 11.150105a T4 6.51107c 6.60107c 6.75107c 6.68107c 1.539104c 1.578104c 1.945104c 1.539104c 2.408105c 3.491105c 4.887105c 6.598105c T5 6.17107e 6.23107e 6.37107e 6.31107e 1.458104e 1.487104e 1.836104e 1.454104e 1.918105e 2.685105e 3.759105e 5.075105e C0 5.58107f 5.66107f 5.78107f 5.70107f 1.321104f 1.351104f 1.669104f 1.315104f 1.427105f 1.928105f 2.602105f 3.383105f 从真菌数量的