引黃灌區不同種植模式下土壤養分及經濟效益初探

中圖分類號：S147.2 文獻標識碼：Adoi：10.3969/j.issn.1002-204x.2025.06.012

文章編號：1002-204X（2025）06-0063-07

APreliminary Study on Soil Nutrients and Economic Benefits under Different PlantingPatterns in YellowRiverIrrigation Area

He Jinqin，Lei Jinyin*，Gui Linguo，Luo Yun，Jin Jianxin （Institute of Agricultural Resourcesand Environment，Ningxia Academyof Agriculture and Forestry Sciences， Yinchuan，Ningxia 750002）

Abstract In view of the actual production problems such as unclear changes insoil organic mater and soil nutrient changes infarmlands with different planting methods inthe Yellow River irigation area，taking thetypical planting models，inthisarea namely continuous cropping of vegetables，continuous cropping of corn，rotationof grainand vegetables，andmultiplecroppingafter wheat，as theresearch objects，based on threeyears of long-term field positioning experiments，incombination with theinvestigationdataon thesurrounding farmers，the variation characteristics of soilorganic mater，nitrogen，phosphorusand potassium nutrients，aswellas their yieldandbenefits under diferent planting patterns were analyzed.The resultsshowed that the economic benefitsof the cultivation paterns ofcontinuous vegetable croppingand post-wheat multiple cropping with drip irrigation inthe Yellow River irrigationarea were relatively high. Compared with flood irrigation，theysaved 25.0% -44.7% of water and 23.1%-54.4% offertilizerrespectively.Underdripirigationplanting，thecontentsofsoilorganicmater，totalnitrogenandavailable zinc in continuous cropping （vegetable continuous cropping and corn continuous cropping） decreased by 5.7% to 28.7% （2號 compared with crop rotation planting，andthe decrease gradually increased with the extension ofcontinuous cropping years.Meanwhile，continuous cropping significantly increased thecontentsof alkali-hydrolyzable nitrogen，available phosphorus and available potassium in the lower layer （20-100cm ）soil.Among them，the available zinc content in the surface soil with continuous cropping of corn decreased by 11.4%-28.0% compared with other treatments，and the nitrate nitrogen content （9mg?kg^-1）. ） in the soil of the 8O-1OO cm profile with continuous cropping of vegetables nearly doubled.Itcan beseen from this thatwhether itis thecontinuous cropping of vegetables orcorn，thesoil nutrient leaching in the sections of O-1OO cm is relatively high，posing apotential threat to groundwater resources. Key Words Yellow River irigation area; Planting method; Soil nutrients; Economic benefit

農田土壤養分是衡量土壤生產力的重要指標之一，養分高低是由土壤內在屬性和外部動力作用的綜合結果，前者是在自然成土因素作用下土壤發生過程的產物，后者主要與人為作用下的土壤利用方式有關[1-2。國內外相關研究表明，土地利用是自然和人類活動相互作用的綜合過程，對土壤質量有顯著影響[3-5]，而不同的土地利用方式與土壤養分、水鹽狀況等理化性狀有密切的關系[6-91]。引黃灌區是寧夏主要農業生產基地，種植方式比較單一，連作障礙較為突出。前人對于不同種植方式下土壤養分變化已有較多報道[10-15]，但有關寧夏引黃灌區典型作物不同種植模式對土壤養分影響的研究報道較少，且當地農業機構和種田大戶也非常關注不同種植模式下的農田肥力現狀。同時，這一地區為了解決水資源不足的問題，農業種植中采用了滴灌水肥一體化栽培技術。研究表明，滴灌水肥一體化對作物增產和節水影響顯著[16-19];但滴灌水肥一體化對農田土壤養分平衡有何影響，尚缺乏必要的研究。為此，本研究以寧夏引黃灌區農田典型種植模式（蔬菜連作、玉米連作、糧菜輪作、麥后復種）為研究對象，通過3年長期定位試驗分析了土壤有機質、土壤養分含量變化，并結合周邊調研數據計算了滴灌水肥一體化與常規漫灌模式產量效益，旨在為當地農田土壤可持續利用提供科學指導。

1試驗設計與方法

試驗數據來源于2019—2021年吳忠市金積鎮長期定位試驗數據。

1.1 試驗設計

試驗設4種種植模式，分別為T1蔬菜連作（茄子、棘椒、番茄），T2玉米連作種植（青貯玉米），T3糧菜輪作種植（番茄-玉米-小麥復種西藍花），T4麥后復種（娃娃菜-西藍花-甘藍），采用完全隨機區組設計，每個處理設3次重復，小區面積為 60m²。

1.2 試驗地點

試驗地設在吳忠市金積鎮，試驗地基礎地力為土攘全氮 0.93g?kg^-1 、堿解氮 78.2mg?kg^-1 、速效磷21.8mg?kg^-1 、速效鉀 224mg?kg^-1 、有機質 15.7g?kg^-1?pH 值8.5、全鹽 0.65g?kg^-1 。

1.3 測定項目及方法

王壤有機質含量、氮磷鉀養分含量及有效鋅含量數據均來自長期定位試驗田土壤檢測數據。其中：土壤有機質數據為表層土壤 0～20cm ;2019年土壤養分含量數據為 0～40cm 剖面深度（每 20cm 為一個數據樣點，下同）土壤樣點數據，2020—2021年土壤養分含量數據為 0～60cm 剖面深度土壤樣點數據；土壤硝態氮、銨態氮含量和有效鋅含量數據為2021年 0～ 60cm 剖面深度土壤樣點數據（3年為1個輪作周期）。

1.4 數據處理

數據統計分析采用EXCEL和DPS18.10完成。

2 結果與分析

2.1不同種植模式對表層 10～20cm ）土壤有機質含量的影響

從圖1可以看出，不同種植模式作物收獲后表層土壤有機質含量差異較大，總體來看，輪作種植模式或麥后復種種植模式表層土壤有機質高于玉米或蔬菜連作種植，且達到顯著差異水平。從輪作周期來看，3年數據變化趨勢基本一致。2019年玉米或蔬菜連作較麥后復種模式土壤有機質分別降低了 14.2% 和 10.6% ，較糧菜輪作分別降低了 9.5% 和 5.6% ;2020年作物收獲后玉米或蔬菜連作土壤有機質較麥后復種模式分別降低了21.1% 和 14.3% ，較糧菜輪作分別降低了 14.7% 和7.4% ;2021年一個輪作周期結束后，玉米或蔬菜連作較麥后復種模式土壤有機質分別降低了 31.3% 和 24.1% ，較糧菜輪作分別降低了 28.7% 和 21.6% 。由此可見，連作種植較糧菜輪作或麥后復種模式土壤有機質顯著降低，且隨著連作年限的延長降低幅度逐漸增大。

2.2不同種植模式對土壤全氮、堿解氮含量影響

由圖2可知：2019年不同種植模式對土壤全氮含量影響較?。?020年糧菜輪作或麥后復種模式表層 （0～20cm） 土壤全氮含量高于連作種植模式，其中：糧菜輪作較玉米連作和蔬菜連作土壤全氮分別增加了 22.4% 和 12.5% ，麥后復種分別增加了 20.7% 和10.9% 。而在 20cm 以下剖面不同種植模式土壤全氮含量變化較小。

注：圖中大寫字母不同，表示差異極顯著 （Plt;0.01） ；小寫字母不同，表示差異顯著 （Plt;0.05 。下圖同。

圖12019一2021年不同種植模式土壤有機質含量變化

圖22019—2021年不同種植模式剖面土壤全氮含量變化

圖32019—2021年不同種植模式剖面土壤堿解氮含量變化

從圖3看出，無論何種種植模式土壤堿解氮含量均表現為表層高于下層。2019年輪作種植 0～40cm 剖面土壤堿解氮含量總體高于連作種植，且在表層（O～20cm 這種差異極為顯著；其中麥后復種模式表層1 （0～20cm 土壤堿解氮含量最高，達 105.8mg?kg^-1 較連作種植平均高 48.5% 。連續種植第二年（2020年）后，不同種植模式表層土壤堿解氮含量在 70.8～75.6 mg?kg^-1 之間，差異較??；在 20～60cm 剖面土壤堿解氮含量由高到低依次為玉米連作、蔬菜連作、麥后復種、糧菜輪作。種植一個輪作周期后（2021年），玉米連作種植 0～60cm 剖面土壤堿解氮含量顯著高于其他種植方式，且在 20～40cm 剖面差異更為顯著。說明連作種植情況下土壤堿解氮含量有下移累積風險。

2.3不同種植模式對土壤速效磷含量的影響

試驗結果（圖4）表明，不同種植模式對土壤速效磷含量的影響與土壤堿解氮含量有部分相似，其中蔬菜連作種植在一個輪作周期內（2019—2021年）均表現為表層 （0～20cm） 王壤速效磷含量最高；隨著剖面深度的增加，土壤速效磷呈逐漸降低的趨勢。從時間差異上來，第一年（2019年）種植土壤速效磷含量整體較低，均在 20mg?kg^-1 以下；不同種植模式土壤速效磷含量由高到低依次為蔬菜連作、麥后復種、糧菜輪作、玉米連作。種植第二年（2020年），表層土壤速效磷含量顯著增加，連作種植增加速度最為顯著，其中蔬菜連作較2019年增加2.8倍，玉米連作種植增加近5倍;蔬菜連作模式20～40cm 土壤速效磷含量為 18.8mg?kg^-1 ，較第一年土壤速效磷含量增加2.7倍。2021年，即一個輪作種植周期結束，與第一年相比，不同種植模式之間表層 （0～ 20cm ）土壤速效磷含量均有不同程度增加，其中：玉米連作增加了 102.2% ，蔬菜連作增加了 33.0% ，麥后復種增加了 63.9% ，糧菜輪作增加了 33.7% ；與第一年種植相比， 20～40cm 層次玉米連作土壤速效磷增加了271.9% ，蔬菜連作增加了 65.6% ，麥后復種增加了1.8% ，糧菜輪作增加了 15.0% 。由此可見，蔬菜連作種植易造成磷的淋溶，對地下水資源造成潛在威脅。

圖42019—2021年不同種植模式剖面土壤速效磷含量變化

2.4不同種植模式對土壤硝態氮、銨態氮含量的影響

從圖5、圖6可以看出，不同種植模式對寧夏引黃灌區 0～100cm 剖面土壤硝態氮含量影響較大，對銨態氮的影響較小。

首先從 0～100cm 剖面土壤硝態氮含量變化來看，總體隨著剖面深度的增加，土壤硝態氮含量呈降低趨勢。在表層 0～20cm ，蔬菜連作土壤硝態氮含量最低，為 10mg?kg^-1 ，較麥后復種、玉米連作、糧菜輪作分別低 9、7、7mg?kg^-1 ，降幅分別達 47.3%.43.2% 、43.2% ；在 20～40cm 剖面玉米連作和糧菜輪作土壤硝態氮含量最高，均在 20mg?kg^-1 以上；在 80～100 cm 剖面，蔬菜連作土壤硝態氮含量明顯提高，達9mg?kg^-1 ，較麥后復種、玉米連作、糧菜輪作增加了近1倍。由此可見，蔬菜連作種植易造成土壤硝態氮的下移。

其次，從土壤銨態氮來看，除麥后復種模式外，其他3種種植模式土壤銨態氮在 0～100cm 剖面變化范圍在 91～99mg?kg^-1 ；麥后復種在 80～100cm 層次土壤銨態氮顯著降低，僅為 55mg?kg^-1。

土壤硝態氮含量/ （mg?kg^-1）

圖5不同種植模式剖面土壤硝態氮含量變化

圖6不同種植模式剖面土壤銨態氮含量變化

圖72019—2021年不同種植模式剖面土壤速效鉀含量變化

圖8不同種植模式剖面土壤有效鋅含量變化

2.5不同種植模式對土壤速效鉀含量的影響

從圖7可以看出，無論哪種種植方式 0～60cm 剖面土壤速效鉀均表現為表層高于下層，且隨著深度的延伸速效鉀含量逐漸降低。從不同種植模式來看，種植模式對表層土壤速效鉀影響較大，但是對 20cm 以下土壤速效鉀含量影響較小，這與不同處理種植的作物不同有密切關系。從輪作周期來看，第3年輪作一個周期，表層蔬菜連作較麥后復種和糧菜輪作模式土攘速效鉀分別降低了 8.1% 和 13.1% ，但蔬菜連作種植在 20～40cm 層次土壤速效鉀含量較麥后復種和糧菜輪作模式分別增加了 12.9% 和 24.8% ，玉米連作在40～60cm 層次土壤速效鉀含量較麥后復種和糧菜輪作模式分別增加了 4.7% 和 20.4% 。說明連作（蔬菜、玉米）種植也容易造成土壤速效鉀含量的下移。

2.6不同種植方式對土壤有效鋅含量的影響

從圖8可以看出，不同種植模式 0～20cm 耕層土壤有效鋅含量均高于下層（ 20～60cm ，且隨著剖面深度的延伸土壤有效鋅含量逐漸降低。從不同種植模式剖面土壤有效鋅含量來看， 0～20cm 表層王壤有效鋅含量在 16.1～22.4mg?kg^-1 之間， 20～40cm 和 40～ 60cm 剖面土壤有效鋅含量分別為 15.2～17.6mg?kg^-1 和 12.2～14.8mg?kg^-1 從表層 （0～20cm） 土壤有效鋅含量來看，玉米連作土壤有效鋅含量較蔬菜連作，麥后復種及糧菜輪作分別降低 11.4%.28.0% 和 26.5% 由此可見，玉米連作種植顯著降低了表層土壤有效鋅含量。

2.7 不同種植模式效益分析

從試驗數據（表1）可以看出，種植不同作物農田產投差異較大，種植同一作物在不同年份也會受到糧食市場行情影響?？偟膩砜?，蔬菜種植效益顯著高于糧食作物，麥后復種一年兩茬種植效益優于糧菜輪作種植。從試驗田數據和試驗田周邊農戶調研數據來看（表2），同一種植模式，滴灌種植比農戶大水漫灌可節水 25.0%～44.7% 、節肥 23.1%～54.4% 。不同滴灌種植模式3年輪作結果顯示，凈收益由高到低依次為蔬菜連作、麥后復種、糧菜輪作、玉米連作，灌水量由高到低依次為麥后復種、糧菜輪作、蔬菜連作、玉米連作，肥料投入總量由高到低依次為麥后輪作、糧菜輪作、蔬菜連作、玉米連作。

表1試驗田不同種植方式經濟效益統計

單位：元 ?667^-1?m^-2

表2不同種植模式試驗田與農戶調研數據統計分析

3 討論與結論

李菡等2的研究表明，不同種植模式對土壤肥力的影響顯著，總體趨勢為設施蔬菜高于露天蔬菜，菜田模式高于糧田模式。高金權等22研究表明，菜園土壤肥力狀況總體優于麥-玉-苕輪作。這與本研究有一定的相似性，即土壤養分含量由高到低依次為蔬菜連作、麥后復種、糧菜輪作、玉米連作。究其原因，在不同種植模式下不同作物對養分的需求和人為施肥量的差異，導致農田土壤肥力質量具有很大的差異。

（1）從經濟效益來看，引黃灌區滴灌條件下蔬菜連作和麥后復種栽培模式經濟效益較高，相同種植模式滴灌較漫灌節水 25.0%～44.7% ，節肥 23.1%～ 54.4% ，不同種植模式相同灌溉方式水資源消耗總量由高到低依為麥后復種、糧菜輪作、蔬菜連作、玉米連作。

（2）從土壤養分變化情況來看，與輪作種植相比，連作種植降低了表層 0～20cm 土壤有機質、全氮含量，且隨著連作年限的延長降低幅度逐漸增大，且連作種植增加了 20cm 以下剖面土壤堿解氮、硝態氮、速效磷和速效鉀含量；其中蔬菜連作種植在 80～100 cm剖面土壤硝態氮含量 （9mg?kg^-1） 較麥后復種、玉來連作、糧菜輪作增加了近1倍。與其他種植模式相比，玉米連作降低了表層土壤有效鋅含量，降幅在11.4%～28.0% 之間。

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責任編輯：達海莉