唐小付　劉岳飛　張傳進(jìn)　姚華開(kāi)　楊尚東

摘 要 以廣西北海市種植不同年限的設(shè)施甜瓜土壤為研究對(duì)象，研究甜瓜不同種植年限對(duì)其設(shè)施土壤的理化、生物學(xué)性狀的影響和細(xì)菌多樣性的演變規(guī)律。結(jié)果表明：隨著種植年限的增加，設(shè)施土壤EC值隨著設(shè)施種植年限的增加逐年增大，而pH值卻隨著設(shè)施種植年限的增加而下降，兩者均以種植3 a后變化幅度增大；另一方面，設(shè)施土壤中可培養(yǎng)微生物的數(shù)量，以及涉及碳、氮、磷循環(huán)相關(guān)酶活性和微生物生物量（C、N、P）亦隨著種植年限的增加而逐年下降，特別是種植3 a后的下降幅度表現(xiàn)出甚為劇烈的趨勢(shì)；同時(shí)，設(shè)施土壤細(xì)菌多樣性指數(shù)（H）、豐富度（S）和均勻度（Eh）指數(shù)亦隨著設(shè)施栽培年限的增加而降低，同樣表現(xiàn)出種植3 a后下降幅度加劇的趨勢(shì)。此外，測(cè)序結(jié)果顯示種植3 a后，設(shè)施土壤優(yōu)勢(shì)細(xì)菌種屬主要以不可培養(yǎng)細(xì)菌為主；而且導(dǎo)致了諸如芽孢桿菌屬、根瘤菌屬等部分有益細(xì)菌種屬的缺失?；谏鲜鼋Y(jié)果可知：施用化肥為主的甜瓜設(shè)施栽培連續(xù)3 a后易出現(xiàn)土壤肥力下降、質(zhì)量劣化、發(fā)生鹽漬化等危害。

關(guān)鍵詞 甜瓜；設(shè)施栽培；鹽漬化；細(xì)菌多樣性；PCR-DGGE

中圖分類號(hào) S154.36 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

Abstract Soil physiochemical and biological properties， bacterial diversity under different growing years in protected cultivation of melon were systematically investigated in Beihai， Guangxi in south China. The results showed that soil electrical conductivity （EC） increased and soil pH decreased with more protected cultivation years. In particularly， soil EC and pH were significantly changed three years later under protected cultivation. In addition， the number of soil cultivable microbes， enzyme activities which related to the carbon， nitrogen and phosphorus cycles in soil and microbial biomass carbon， nitrogen and phosphorus were all decreased with more protected cultivation years， particularly three years later under protected cultivation condition. Meanwhile， soil bacterial diversity index （H）， richness （S） and evenness index （Eh） in protected cultivation also showed the same trend. Moreover， some bacteria groups， such as Bacillus （sp.） and rhizobia， which belonged to the beneficial microorganism， disappeared in soil after three years protected cultivation. Based on the above results， it indicated that the degradation of soil， such as soil fertility decline and salinization in southern China would easily happen with the application of chemical fertilizers only after three years under continuously protected cultivation.

Keywords melon （Cucumis melo L.）； protected cultivation； salinization； bacterial diversity； PCR-DGGE

DOI 10.3969/j.issn.1000-2561.2018.08.004

甜瓜（Cucumis melo L.）屬葫蘆科（Cucur?bitaceae）甜瓜屬一年生蔓性草本植物。廣西厚皮甜瓜的種植始于20世紀(jì)90年代中期，主要產(chǎn)區(qū)分布在南寧、北海、百色、崇左等市縣。廣西地區(qū)采用設(shè)施避雨栽培方式種植，與北方厚皮甜瓜上市的高峰期錯(cuò)開(kāi)種植，效益顯著及市場(chǎng)種植模式迅猛發(fā)展。截至2016年，廣西厚皮甜瓜的栽培面積已發(fā)展至2 000 hm2；然而，廣西甜瓜產(chǎn)區(qū)的甜瓜生產(chǎn)中，至今仍采用水分與肥料分開(kāi)管理的傳統(tǒng)生產(chǎn)模式。存在著盲目施肥、勞動(dòng)強(qiáng)度高、占用勞力多、肥料利用率低、浪費(fèi)嚴(yán)重的弊端[1]，嚴(yán)重阻礙了廣西甜瓜產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。南方厚皮甜瓜的栽培多采用設(shè)施栽培方式，導(dǎo)致長(zhǎng)期覆蓋栽培、高度集約經(jīng)營(yíng)、設(shè)施環(huán)境內(nèi)水、熱失衡以及南方高溫、多濕等原因。以北方的設(shè)施種植相比，會(huì)更早地出現(xiàn)土壤鹽漬化、酸化、養(yǎng)分失調(diào)、微生物區(qū)系破壞、土傳病害加重等一系列土壤質(zhì)量退化及連作障礙問(wèn)題[2]。如今，已成為制約廣西設(shè)施蔬菜生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。雖然土壤理化性狀能一定程度地量化土壤肥力狀況，但不能直接反映土壤中生命體的活動(dòng)以及評(píng)價(jià)土壤的健康狀況。土壤生物學(xué)特性則可以彌補(bǔ)這一缺陷，是土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)不可缺少的指標(biāo)[3]。此外，土壤微生物指標(biāo)目前已被公認(rèn)為土壤生態(tài)系統(tǒng)變化的預(yù)警及敏感指標(biāo)[4]。在土壤微生物中數(shù)量最多、分布最廣是細(xì)菌，參與土壤有機(jī)質(zhì)分解和礦化過(guò)程的主要門類，在化學(xué)物質(zhì)循環(huán)、降解污染和修復(fù)生態(tài)環(huán)境方面起著重要作用[5]。其群落結(jié)構(gòu)與組成能夠反映出土壤養(yǎng)分變化乃至環(huán)境變化帶來(lái)的影響，并能直接影響土壤功能的發(fā)揮[6]。

因此，本研究通過(guò)種植年限對(duì)南方厚皮甜瓜設(shè)施土壤理化、生物學(xué)性狀及細(xì)菌多樣性的影響。利用指示土壤肥力與健康狀況的理化和生物學(xué)指標(biāo)，綜合評(píng)價(jià)南方設(shè)施土壤鹽漬化及質(zhì)量劣化的種植年限，弄清設(shè)施土壤劣化的確切原因，旨在針對(duì)性地提出南方厚皮甜瓜設(shè)施栽培中進(jìn)行土壤改良的方法與確切時(shí)間，為構(gòu)建節(jié)本、高效的南方厚皮甜瓜設(shè)施種植模式提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況與背景

本試驗(yàn)土壤采于廣西北海市厚皮甜瓜主產(chǎn)區(qū)，該產(chǎn)區(qū)位于東經(jīng)1084519，北緯215150，屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候。全年平均日照時(shí)數(shù)2 009 h，平均降雨量1 670 mm，年平均氣溫 22.8 ℃左右。本文調(diào)查的甜瓜設(shè)施均為鋼架結(jié)構(gòu)的塑料大棚，大棚長(zhǎng)度30 m左右，寬6 m，棚高3.0 m。室內(nèi)種植的厚皮甜瓜品種均為“南蜜10號(hào)”，其生產(chǎn)茬口分別為春茬1—2月播種，秋茬8—10月播種。種植前按667 m2施用漚熟的農(nóng)家肥2 000 kg，鈣鎂磷肥30～35 kg，硫酸鉀20～25 kg，三元復(fù)合肥（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15）30～ 40 kg作為基肥一次性施入，追肥方法如下：當(dāng)瓜藤長(zhǎng)至15～25 cm時(shí)進(jìn)行第一次追肥，用量占總用量的20%；當(dāng)?shù)谝粋€(gè)瓜長(zhǎng)到雞蛋大小時(shí)進(jìn)行第二次追肥，用量占總用量的30%；第三次追肥在第一個(gè)瓜直徑達(dá)20 cm左右時(shí)進(jìn)行，用量占總用量的20%，追肥次數(shù)依土壤肥沃程度和長(zhǎng)勢(shì)而異。

1.2 樣品采集及處理

土壤樣品于2016年5月在北海市設(shè)施厚皮甜瓜產(chǎn)區(qū)相同農(nóng)戶15個(gè)相鄰、且種植年限依次為1、2、3、4、5 a（每年3個(gè)重復(fù)）的設(shè)施中分別采集，并以棚外相鄰的露地栽培甜瓜作為對(duì)照（CK），按“S”字形采樣法采集耕作層（0～30 cm）土壤。采集5～8個(gè)點(diǎn)組成一個(gè)混合樣品，去除殘根等雜物后，充分混勻并用無(wú)菌塑料袋裝好，帶回實(shí)驗(yàn)室。將每份土壤樣品分為2部分：一部分室內(nèi)自然風(fēng)干后過(guò)40目篩，用于土壤理化性狀測(cè)定；另一部分過(guò)10目篩后，置于4 ℃冰箱保存，用于土壤生物學(xué)性狀及細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)分析。

1.2.1 土壤理化性狀分析 土壤EC值采用FE30電導(dǎo)率儀，土壤pH值采用PHS-3C型精密酸度計(jì)，有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀滴定法，全氮采用半微量凱氏法，全磷采用氫氧化鈉堿熔融——鉬銻抗比色法，全鉀采用氫氧化鈉熔融——火焰光度法，堿解性氮采用堿解擴(kuò)散法，速效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提——鉬藍(lán)鉬銻抗比色法，速效鉀采用1 mol/L NH4OAc浸提——火焰光度法[7]測(cè)定。

1.2.2 土壤生物學(xué)性狀分析 土壤可培養(yǎng)微生物數(shù)量測(cè)定采用稀釋平板法[8]，土壤中C、N、P循環(huán)相關(guān)酶β–葡糖苷酶（β-glucosidase）活性測(cè)定采用Hayano[9]的方法，氨肽酶（aminopeptidases）活性測(cè)定采用Ladd[10]的方法，磷酸酶（phosph?atase）活性測(cè)定采用Tabatabai等[11]的方法。微生物生物量碳測(cè)定采用氯仿熏蒸提取——滴定分析法[12]；微生物生物量氮：測(cè)定采用氯仿熏蒸提取——茚三酮比色法[13]；微生物生物量磷測(cè)定采用氯仿熏蒸提取——磷鉬藍(lán)比色法[14]。

1.2.3 土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)分析 土壤微生物基因組總DNA提取參照Krsek和Welington[15]的方法。土壤細(xì)菌16S rDNA V3可變區(qū)的PCR擴(kuò)增采用降落PCR（Touchdown PCR）的方法。上游引物序列為GC-338F：5-CGCCCGCCGCGCGCGG?CG-GGCGGGGCGGGGGCACGGGGGGACTCCTACGGGAGGCAGCAG-3；下游引物為R518：5-AT-TACCGCGGCTGCTGG-3[16]。PCR產(chǎn)物用1.5%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)。采用Bio-Rad公司DCodeTM基因突變檢測(cè)系統(tǒng)（DCode Universal Mutation Detection System，Bio-Rad）對(duì)PCR反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行分離。變性劑濃度30%～60%（100%變性膠為7 mol/L尿素和40%去離子甲酰胺的混合物）；PCR產(chǎn)物加樣量40 μL；60 ℃、120 V的恒定電壓條件下，電泳6 h。電泳完畢后銀染20～30 min，再用Bio-Rad公司GS-800TM Calibrated Densitometer觀察并掃描成圖像。細(xì)菌16S rDNA片段的克隆和測(cè)序：切下目的條帶，用聚丙烯酰胺凝膠DNA回收試劑盒進(jìn)行膠回收，以不含GC片段的引物對(duì)F338和R518再次進(jìn)行PCR擴(kuò)增。擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行瓊脂糖凝膠檢測(cè)，將含有目的片段的PCR產(chǎn)物純化后，與PMD18-T載體（TaKaRa，產(chǎn)品號(hào)：K6701AA）連接進(jìn)行克隆，將含有目的條帶的菌液送上海生工測(cè)序。測(cè)序結(jié)果于NCBI（http：//www.ncbi.nlm.nih.gov/）進(jìn)行序列同源性比對(duì)與分析。

1.3 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2010和SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，平均數(shù)據(jù)以“平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（SD）”表示，多重比較采用鄧肯

氏新復(fù)極差檢驗(yàn)法（Duncans multiple ranger test，DMRT）。使用Quantity one（V4.6.9）分析軟件對(duì)DGGE圖譜進(jìn)行分析，多樣性指數(shù)（H）、豐富度（S）和均勻度（Eh）的計(jì)算參照馬寧寧等[17]的方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 設(shè)施甜瓜種植年限對(duì)設(shè)施土壤理化性狀的影響

由表1可知，與露地栽培土壤相比，設(shè)施甜瓜土壤全氮、全磷與全鉀含量并沒(méi)有呈現(xiàn)出隨著種植年限的增加而出現(xiàn)有規(guī)律的變化趨勢(shì)；同樣的堿解氮、速效磷和速效鉀含量，也沒(méi)有呈現(xiàn)出隨著設(shè)施種植年限的增加呈現(xiàn)逐漸增加或減少的規(guī)律性變化。但是，設(shè)施土壤EC值隨著設(shè)施種植年限的增加而逐漸增大，呈現(xiàn)出：5 a>4 a>3 a>2 a>1 a>露地的變化趨勢(shì)。尤其以第3年的變化最為顯著，增幅為種植第2年數(shù)值的2倍以上；pH值則表現(xiàn)出隨著設(shè)施種植年限的增加而逐漸減小的趨勢(shì)，而且也是設(shè)施種植第3年時(shí)降幅最大。結(jié)果表明隨著設(shè)施種植年限的增加，設(shè)施土壤呈現(xiàn)土壤酸化的趨勢(shì)；設(shè)施土壤中的有機(jī)質(zhì)含量隨著設(shè)施種植年限的增加逐年減少，尤其是設(shè)施種植第3年起則顯著低于露地栽培土壤。因此，甜瓜設(shè)施種植3 a后設(shè)施土壤呈現(xiàn)出有機(jī)質(zhì)含量顯著降低、土壤酸化和鹽漬化加劇的趨勢(shì)。

2.2 設(shè)施甜瓜種植年限對(duì)設(shè)施土壤生物學(xué)性狀的影響

2.2.1 設(shè)施甜瓜種植年限對(duì)設(shè)施土壤可培養(yǎng)微生物的影響 由表2可知，設(shè)施甜瓜土壤中可培養(yǎng)細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量在設(shè)施種植的前3

年變化幅度較小，除設(shè)施種植第1年土壤的可培養(yǎng)真菌顯著小于第2年、第3年外，設(shè)施種植前3 a的設(shè)施土壤中可培養(yǎng)細(xì)菌、放線菌數(shù)量均無(wú)顯著差異；但隨著種植年限的增加，從第4年開(kāi)始，無(wú)論是可培養(yǎng)細(xì)菌、真菌或放線菌數(shù)量均顯著低于第2年、第3年設(shè)施土壤中的微生物數(shù)量。與對(duì)照甜瓜露地栽培相比，設(shè)施土壤中可培養(yǎng)細(xì)菌數(shù)量前3 a均顯著高于對(duì)照，但從第4年開(kāi)始顯著減少，設(shè)施種植第5年則顯著低于露地栽培；同樣地設(shè)施土壤中可培養(yǎng)真菌、放線菌數(shù)量均表現(xiàn)出與可培養(yǎng)細(xì)菌類似的變化趨勢(shì)。結(jié)果表明：南方設(shè)施甜瓜土壤中可培養(yǎng)微生物（細(xì)菌、真菌和放線菌）數(shù)量在設(shè)施種植的前3 a顯著高于露地或與露地之間并無(wú)顯著差異；但隨著種植年限的增加，尤其從第4年開(kāi)始設(shè)施土壤中可培養(yǎng)微生物數(shù)量呈現(xiàn)顯著下降的趨勢(shì)。

2.2.2 設(shè)施甜瓜種植年限對(duì)設(shè)施土壤酶活性的影響 由表3可知，涉及土壤碳、氮、磷循環(huán)相關(guān)酶（β-葡糖苷酶、氨肽酶和磷酸酶）活性隨著設(shè)施種植年限的增加呈現(xiàn)復(fù)雜的變化趨勢(shì)。其中，β-葡糖苷酶活性呈現(xiàn)降低、升高后降低的變化趨勢(shì)，尤其是設(shè)施種植年限達(dá)3 a后顯著低于相應(yīng)露地土壤的β-葡糖苷酶活性；磷酸酶活性表現(xiàn)出與β-葡糖苷酶活性相一致的變化趨勢(shì)，先降低后升高、再降低的變化趨勢(shì)，但各個(gè)設(shè)施年限之間并不存在顯著差異，而且與露地土壤之間并不存在顯著差異；氨肽酶活性則直接表現(xiàn)出先升高后降低的變化趨勢(shì)?？傊勺鳛橹甘就寥婪柿ι飳W(xué)指標(biāo)之一的3種土壤酶活性并沒(méi)有隨著設(shè)施種植年限的增加表現(xiàn)出規(guī)律性的變化。

2.2.3 設(shè)施甜瓜種植年限對(duì)設(shè)施土壤微生物生物量的影響 設(shè)施種植甜瓜土壤中微生物生物量碳、磷均是設(shè)施種植的第1年達(dá)到最高值，其后逐年下降；而微生物生物量氮?jiǎng)t表現(xiàn)出更為復(fù)雜的變化趨勢(shì)，其在設(shè)施種植第2年達(dá)到最高值，并在設(shè)施種植第5年顯著下降，與設(shè)施種植第2年相比呈顯著下降趨勢(shì)。此外，除第1年設(shè)施土壤微生物生物量磷之外，設(shè)施土壤中的微生物生物量碳、氮、磷在設(shè)施栽培的前3 a間與露地土壤之間均無(wú)顯著差異，但種植第3年以后均出現(xiàn)逐漸遞減的趨勢(shì)（表4）。

2.3 設(shè)施甜瓜種植年限對(duì)設(shè)施土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響

2.3.1 土壤細(xì)菌16S rDNA基因V3區(qū)擴(kuò)增 以提取的土壤微生物總DNA為模板，GC-F338和R518為擴(kuò)增引物，對(duì)16S rDNA V3可變區(qū)進(jìn)行PCR擴(kuò)增。如圖1所示，16S rDNA片段長(zhǎng)度為250 bp左右，特異性好，無(wú)雜帶，與理論值相符，PCR擴(kuò)增效果良好，擴(kuò)增產(chǎn)物可以進(jìn)行DGGE實(shí)驗(yàn)。

2.3.2 土壤細(xì)菌群落DGGE圖譜分析 應(yīng)用DGGE技術(shù)分離16S rDNA V3區(qū)片段PCR產(chǎn)物，可分離到數(shù)目不等、位置各異的電泳條帶（圖2）。

根據(jù)DGGE能分離長(zhǎng)度相同而序列不同DNA的原理，每一個(gè)條帶大致與群落中的一個(gè)優(yōu)勢(shì)菌群或操作分類單元（operational taxonomic unit，OTU）相對(duì)應(yīng)，條帶數(shù)越多，說(shuō)明微生物多樣性越豐富；條帶染色后的熒光強(qiáng)度越亮，表示該種屬的數(shù)量越多，并由此反映土壤中的微生物種類與數(shù)量[15]。比較設(shè)施不同種植年限條件下土壤細(xì)菌16S rDNA V3區(qū)片段PCR產(chǎn)物的DGGE圖譜發(fā)現(xiàn)，甜瓜種植不同年限設(shè)施土壤細(xì)菌DGGE圖譜的條帶數(shù)為22～28條不等，均小于露地的33條。

此外，基于細(xì)菌16S rDNA的PCR-DGGE圖譜中各泳道中條帶的數(shù)目和灰度值計(jì)算了細(xì)菌的均勻度（evenness，E）和多樣性指數(shù)（Shannon- Wiener，H）。結(jié)果如表5所示，設(shè)施不同種植年限土壤細(xì)菌多樣性指數(shù)的大小順序?yàn)椋郝兜兀–K，3.46）>第3年（3.31）>第1年（3.30）>第2年（3.20）>第4年（3.19）>第5年（3.09）。這一結(jié)果表明，與露地栽培相比，南方甜瓜的設(shè)施栽培一定程度地引起了土壤細(xì)菌多樣性的降低，而且隨著設(shè)施種植年限的增加，呈現(xiàn)細(xì)菌多樣性指數(shù)遞減的趨勢(shì)。

均勻度表示物種在環(huán)境中的分布狀況，各個(gè)物種數(shù)目越接近，數(shù)值越高[18]。由表5可知，與露地栽培相比，設(shè)施種植第1年至第4年間土壤細(xì)菌均勻度指數(shù)均維持在高于或等同于露地土壤相應(yīng)的數(shù)值水平。但是第5年則表現(xiàn)出較為顯著的下降趨勢(shì)。因此，土壤細(xì)菌豐富度和多樣性指數(shù)亦表現(xiàn)出類似的變化趨勢(shì)。

2.3.3 細(xì)菌16S rDNA片段的序列分析 從DGGE分離后的條帶中選取灰度值較高，且比較清晰的條帶進(jìn)行切膠回收、重新PCR擴(kuò)增和測(cè)序，獲得14條測(cè)序結(jié)果（圖2）。將14個(gè)序列于NCBI GenBank數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行檢索和同源性比對(duì)，選擇與測(cè)序序列相似性最高的一條序列作為參考對(duì)象，結(jié)果如表6所示。切膠回收條帶測(cè)序序列與已發(fā)表序列的相似度達(dá)到98%～100%。有9個(gè)條帶測(cè)序序列為不可培養(yǎng)細(xì)菌，占總序列數(shù)的64.29%，條帶8測(cè)序序列與已發(fā)表的序列比對(duì)，最相似序列屬于芽孢桿菌屬的細(xì)菌。條帶9和12的測(cè)序序列比對(duì)結(jié)果均屬于鞘氨醇單胞菌屬，條帶10、11、14的測(cè)序序列比對(duì)結(jié)果分別與黃單胞菌屬、根瘤菌屬和鞘氨醇單胞菌屬的相似度最高。

3 討論

土壤次生鹽漬化和酸化是作物設(shè)施種植中普遍存在的障礙因子。土壤EC和pH是評(píng)價(jià)土壤鹽漬化和酸化的重要指標(biāo)。本研究中，設(shè)施甜瓜土壤EC均顯著高于相應(yīng)的露地土壤，但與設(shè)施種植第1年、第2年土壤的EC與露地相比，增幅不明顯，變化幅度僅介于5～28 μS/cm之間；從設(shè)施種植3 a開(kāi)始土壤EC卻從原來(lái)220～ 250 μS/cm劇增至515 μS/cm左右，是露地土壤EC的2.34倍，隨著設(shè)施種植年限的增加而逐年遞增；與露地土壤pH相比，設(shè)施土壤pH均顯著低于露地土壤，雖然pH在各個(gè)設(shè)施年限土壤之間無(wú)顯著差異，但亦呈現(xiàn)逐年遞減的趨勢(shì)。上述結(jié)果表明：該產(chǎn)區(qū)厚皮甜瓜設(shè)施種植3 a后，設(shè)施土壤EC值劇增，pH持續(xù)下降，后續(xù)的厚皮甜瓜設(shè)施種植出現(xiàn)土壤酸化和鹽漬化危害的可能性劇增。

土壤微生物是土壤生態(tài)系統(tǒng)變化的敏感生物學(xué)指標(biāo)，其活性和多樣性的變化能敏感地反映出土壤生態(tài)系統(tǒng)的質(zhì)量和健康狀況[19]。土壤微生物數(shù)量受土壤養(yǎng)分含量、作物類型以及作物感病與否等理化及生態(tài)因素的影響[20]。本研究的結(jié)果說(shuō)明厚皮甜瓜設(shè)施土壤中可培養(yǎng)細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量在設(shè)施種植的前3 a變化幅度小，基本上設(shè)施種植前3 a土壤中可培養(yǎng)細(xì)菌、放線菌數(shù)量均無(wú)顯著差異；從第4年開(kāi)始，隨著種植年限的增加，無(wú)論是可培養(yǎng)細(xì)菌、真菌或放線菌數(shù)量均顯著減少，與對(duì)照相比，設(shè)施種植前3 a土壤中可培養(yǎng)細(xì)菌數(shù)量顯著高于對(duì)照。但從第4年開(kāi)始顯著減少，設(shè)施種植第5年則顯著低于露地栽培。這一結(jié)果與周德平等[21]研究種植年限對(duì)設(shè)施蘆筍土壤微生物的影響相類似。

土壤酶參與土壤中幾乎所有的有機(jī)物質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)元素的循環(huán)，是土壤生物學(xué)特征的重要指標(biāo)[22]。土壤酶對(duì)環(huán)境變化十分敏感，與土壤pH、有機(jī)質(zhì)、含鹽量等密切相關(guān)[22-23]，其活性大小能夠預(yù)示土壤生態(tài)系統(tǒng)功能變化的多樣性和穩(wěn)定性[24]。前人的研究認(rèn)為土壤酶活性是評(píng)價(jià)土壤健康和肥力水平的重要指標(biāo)[25]。本研究發(fā)現(xiàn)無(wú)論是涉及土壤碳循環(huán)的β-葡糖苷酶，抑或涉及土壤氮循環(huán)的氨肽酶以及涉及磷循環(huán)的磷酸酶，并沒(méi)有隨著設(shè)施年限種植年限的增加呈現(xiàn)出規(guī)律性的顯著變化。楊琴等[26]研究種植年限對(duì)蔬菜日光溫室土壤微生物區(qū)系和酶活性的影響亦發(fā)現(xiàn)，土壤中磷酸酶、蛋白酶等土壤酶活性亦隨著設(shè)施種植年限的增加呈現(xiàn)先增強(qiáng)后減弱的趨勢(shì)。這一現(xiàn)象說(shuō)明單一的土壤酶活性指標(biāo)難以指示南方厚皮甜瓜設(shè)施土壤肥力變化的狀況，需結(jié)合土壤微生物數(shù)量以及微生物生物量等生物學(xué)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

土壤微生物生物量亦是衡量土壤質(zhì)量、維持土壤肥力和作物生產(chǎn)力的一個(gè)重要指標(biāo)[27]。厚皮甜瓜設(shè)施土壤中微生物生物量碳、氮、磷在設(shè)施栽培的前3 a間變幅較小，除微生物生物量磷之外，前3 a設(shè)施土壤的微生物生物量碳、氮均與露地土壤之間無(wú)顯著差異，但設(shè)施種植第3年以后逐漸呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)。宋蒙亞等[28]曾報(bào)道設(shè)施菜地土壤微生物量碳在設(shè)施種植前期（3 a）達(dá)最高，其后顯著降低。與本研究發(fā)現(xiàn)南方厚皮甜瓜的設(shè)施栽培同樣存在設(shè)施土壤質(zhì)量隨著種植年限的增加退化的現(xiàn)象相一致。

土壤微生物種群的組成和數(shù)量變化可以反映土壤質(zhì)量?jī)?yōu)劣和肥力水平[29]。自從Muyzer等[30]首次將PCR-DGGE技術(shù)應(yīng)用于微生物生態(tài)學(xué)研究以來(lái)，已越來(lái)越多地將其作為主要的分子工具之一，用于研究微生物群落結(jié)構(gòu)、多樣性以及種群的動(dòng)態(tài)變化。根據(jù)DGGE的分析原理，每一個(gè)條帶大致與群落中的一個(gè)菌群相對(duì)應(yīng)，DGGE條帶數(shù)量基本體現(xiàn)了微生物種群數(shù)量，而條帶亮度則反映了該菌類數(shù)量的多少[31]。本研究針對(duì)南方設(shè)施甜瓜不同種植年限對(duì)設(shè)施土壤細(xì)菌多樣性的分析結(jié)果顯示，切膠回收條帶測(cè)序序列與已發(fā)表序列的相似度達(dá)到98%～100%。有9個(gè)條帶測(cè)序序列為不可培養(yǎng)細(xì)菌，占總序列數(shù)的64.29%，隨著設(shè)施種植年限的增加，微生物多樣性指數(shù)（H）、豐富度（S）和均勻度（Eh）指數(shù)均呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，尤其是設(shè)施種植第4年以后，降低的幅度更為明顯。測(cè)序結(jié)果還顯示設(shè)施種植3 a以后，設(shè)施土壤中優(yōu)勢(shì)細(xì)菌種屬主要以不可培養(yǎng)細(xì)菌為主。因此，設(shè)施種植第3年后，設(shè)施土壤中諸如芽孢桿菌屬（條帶8）、鞘氨醇單胞菌屬（條帶9）、根瘤菌屬（條帶11）等部分有益細(xì)菌種屬數(shù)量減少或缺失，呈現(xiàn)出隨著設(shè)施種植年限的增加出現(xiàn)土壤質(zhì)量劣化的趨勢(shì)。

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