義烏水稻連作或葡萄連作情況下土壤養分的變化及對比分析

宋肖琴

(義烏市種子和植物檢疫站，浙江 義烏 322000)

義烏市水稻栽培中，雙季稻連作是一種普遍的耕作制度。規模種植大戶每年連作水稻的復種面積約0.467萬hm2，占全市規模種糧面積70%以上。特別是近年來，為提高糧食種植面積，義烏市糧食生產扶持政策進一步向規模種糧戶傾斜，規定對稻、麥復種面積3.333 hm2及以上的大戶，給予5 700元·hm-2的補貼。為獲得更高的種植補貼，規模大戶種植意愿更偏向于雙季稻。稻田土壤微生物呼吸在水稻生長期間長期受淹水抑制，微生物數量減少，降低了土壤團聚體的分解速率等[1],使土壤質量下降[2]，稻米品質下降。

葡萄是多年生果樹，也是義烏市主栽大宗水果之一。近年來，農戶反映連作同種作物明顯出現產品質量和產量下降、病蟲害加重、雜草抗性增強等情況，因連作導致的土壤養分降低進而導致農產品品質下降等情況普遍發生，土壤出現連作障礙。

連作障礙也被稱為重茬，是指即使在相同管理模式下，在同一土地上連續種植同一或者同種作物，會出現產量和品質下滑、植株長勢變弱、病蟲害加劇等問題[3-4]。劉鑫慧等[5]研究發現，芹菜土壤隨著連作年限的增加，其有機質遞減，堿解氮和有效磷增加。烤煙連作其耕作層土壤有機質、堿解氮和速效鉀發生不同程度的積累[6]。

研究不同作物連作對土壤養分的影響，可多層次了解連作障礙，對克服連作障礙有積極效果。因此，本文以連作雙季稻和連作葡萄為例，對連作4 a的耕作層養分狀況進行了對比研究，現將有關結果報道如下。

1 材料與方法

1.1 材料

供試對象為連作4 a的某水稻、葡萄種植自然田塊。稻田土壤質地為水稻土，pH 5.2，連作4 a雙季稻；葡萄地土壤質地為紅壤土，pH 4.72，連作4 a葡萄。2個地塊位置相近，土壤肥力均中等，排灌方便、年度化肥施用總量相同，作物收獲后秸稈還田。

1.2 方法

分別對水稻及葡萄2個地塊連續4 a的土壤養分變化進行檢測，分析對比2個田塊土壤pH、有機質、有效性硼、全氮、水解性氮、全磷、有效磷、速效鉀、水溶性鹽、CEC、交換性鈣和交換性鎂等指標。

2 結果與分析

2.1 土壤pH、CEC、有機質和水溶性鹽

如圖1所示，水稻和葡萄連作4 a的土壤pH均不明顯增加，這可能是因為強酸土壤在連續多年不施用強酸性肥料前提下，經雨水沖刷和正常種植灌溉，其酸化程度會降低，但土壤酸化是一個復雜長期過程，短期4 a可能無法呈現準確的變化趨勢。

圖1 連作年限對土壤pH的影響

水稻和葡萄連作4 a的土壤CEC均呈明顯減少趨勢，水稻土壤CEC減少27.2%，葡萄土壤CEC減少21.1%(圖2)。

圖2 連作年限對土壤CEC的影響

2種作物土壤有機質出現相反的變化趨勢(圖3)，水稻土壤有機質增加10.9%，葡萄土壤有機質則減少9.6%。2種作物土壤有機質含量變化不同，這可能是受作物收獲后秸稈還田量影響，連作早晚稻秸稈還田量多且易腐爛，土壤可增加有機質量多，連作葡萄秸稈還田量少且不易腐爛，土壤可增加有機質量少。

圖3 連作年限對土壤有機質的影響

2種連作土壤中的水溶性鹽均無明顯變化(圖4)，但葡萄種植地塊的水溶性鹽比水稻種植地塊高2倍左右。

圖4 連作年限對土壤水溶性鹽的影響

2.2 土壤氮、磷、鉀

圖5～9顯示，連作4 a的水稻土壤全氮和水解性氮無明顯變化，全磷增加51.1%，速效鉀增加52.6%，有效磷減少43.8%。葡萄土壤全氮和有效磷無明顯變化，全磷增加48.0%，速效鉀增加97.0%，水解性氮減少22.6%。2種作物土壤在全磷增加幅度相似的情況下，有效磷變化差異明顯，這可能是在施用相同磷素肥料下，水稻因連續輪作雙季水稻，根系小而密，吸收能力強，導致土壤有效磷含量持續下降。另外，葡萄土壤的全磷、有效磷、速效鉀含量均明顯高于水稻土壤，尤其是有效磷和速效鉀，連作4 a后，其葡萄土壤分別高于水稻土壤47倍和11倍。

圖5 連作年限對土壤水解性氮的影響

圖6 連作年限對土壤全氮的影響

圖7 連作年限對土壤有效磷的影響

圖8 連作年限對土壤全磷的影響

圖9 連作年限對土壤速效鉀的影響

2.3 土壤中微量元素

圖10～12可知，連作4 a的水稻土壤交換性鈣減少7.5%，交換性鎂減少8.3%，有效硼增加37.7%。葡萄土壤交換性鈣增加41.0%，交換性鎂增加52.9%，有效硼減少7.3%。葡萄土壤有效硼和交換性鎂比水稻土壤高1倍。總體而言，葡萄土壤的中微量元素含量更高。

圖10 連作年限對土壤交換性鈣的影響

圖11 連作年限對土壤交換性鎂的影響

圖12 連作年限對土壤有效硼的影響

3 小結與討論

土壤養分之間關系比較復雜，元素之間普遍具有協同和拮抗作用。在長期施化肥條件下，化肥對土壤有機質含量沒有直接貢獻[7]，有直接貢獻的是作物殘留物[8]。本試驗中，長期施用化肥的葡萄種植地塊有機質含量略有減少，而水稻種植地塊有機質則略有增加，也再次證實土壤有機質含量的增減受作物秸稈還田量的影響。因土壤有機質分解過程中產生酸性物質降低了土壤pH值，且土壤中有效磷含量過高，會使土壤pH值降低，土壤pH值和有效磷、有機質含量呈負相關[9]。本試驗中葡萄土壤在有效磷不變有機質減少和水稻土壤在有機質上升有效磷下降情況下，2種作物土壤的pH均出現不同程度的提高，說明土壤pH是多種因子共同作用導致的一個綜合變化。施鉀肥能明顯促進根系的生長發育，增大其與土壤的接觸面積和促進根系代謝[10]。中微量元素間相互拮抗和協同作用特點較突出，2種作物土壤的交換性鈣、鎂與有效硼間均出現負相關。

相同的化肥施用量下，連作葡萄土壤的水溶性鹽、水解性氮、有效磷、全磷、速效鉀、交換性鎂、有效硼等含量明顯高于連作水稻土壤。2種作物土壤的多項養分指標呈現了截然不同的變化，與連作雙季稻相比，連作葡萄土壤的有機質、水解性氮、有效硼減少，交換性鈣和交換性鎂增加，有效磷無明顯變化，而水稻土壤有效磷減少43.8%。