河西綠洲灌區(qū)甜高粱一膜兩年連作對不同土壤理化性狀的影響

戴紅燕，滿志禮，李城德

（1.甘肅省武威市古浪縣農業(yè)技術推廣中心，甘肅 武威733100；2.甘肅省武威市涼州區(qū)張義農業(yè)技術站，甘肅 武威733020；3.甘肅省農業(yè)技術推廣總站，甘肅 蘭州 730030）

河西綠洲灌區(qū)光照充足，晝夜溫差大，有利于農作物干物質和糖分的積累，是糖料作物種植的絕佳地帶[1-2]。該地區(qū)農業(yè)機械化水平較高，飼用和醇用甜高粱種植均形成一定規(guī)模，為飼料、糖原料、醇加工等提供了充足的原材料[3-4]。其中甜高粱一膜兩年連作種植技術已趨于成熟，該技術既能保水保墑，又能延長農膜使用時間，降低種植成本；但有研究表明，常年連作會引起土壤內部結構變化，養(yǎng)分失衡，最終導致作物減產、品質下降[5-7]。本文以河西古浪縣境內甜高粱一膜兩年連作種植地塊為例，檢測分析，結合生產，以探索甜高粱連作引起的土壤理化性狀變化情況和障礙因素，為防治和減輕甜高粱連作障礙提供科學參考[8-9]。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

古浪縣地處河西走廊東端，南臨天祝藏族自治縣，北靠騰格里沙漠，東接景泰縣，西北靠涼州區(qū)，東北與內蒙古自治區(qū)接壤，北緯 37°09′～37°54′，東經 102°38′～103°54′，海拔 1550 m～3400 m，地勢南高北低，年均氣溫5.6℃，年均降水量300 mm、蒸發(fā)量2292 mm，無霜期140 d左右；主要以種植業(yè)為主，全縣耕地面積約110萬畝（7萬公頃），南部山區(qū)為旱作農業(yè)區(qū)，主要土壤類型為黑栗鈣土；中部為井河混灌區(qū)，主要土壤類型為風沙土；北部為引黃灌溉區(qū)。本試驗總體實施兩年。

1.2 田間管理

不同年份、土壤類型的試驗地塊田間管理一致。前茬作物收獲后，及時滅茬深耕，耕翻深度30～35 cm。實行秋覆膜的地塊，結合整地施足底肥，667m2施農家肥4 t，尿素15 kg、磷酸二銨20～25 kg，硫酸鉀8～10 kg，鋅肥1 kg；追肥隨著灌溉次數(shù)生育期兩次，追施尿素30 kg。精細耕作，為播種出苗創(chuàng)造良好土壤墑情。

表1 樣品測定方法

1.3 土樣采集及測定

樣點地塊選擇不同土壤類型的甜高粱兩年連作地塊，按照“隨機布點”、“等量分配”和“多點混合”的原則采集0～20 cm耕層土樣。每一個代表樣由15個樣點混合而成，運用手持GPS定位儀記錄經緯度。第一次取樣為2015年9月底前茬作物收獲后；第二次取樣為甜高粱一膜兩年連作收獲后的相同地塊，時間為2017年10中旬。土樣自然風干后，過篩備用。指標含量的測定采用國家標準（見表1），化驗室儀器設備在使用前均自檢自驗，以保證儀器設備的運行狀況良好，確保檢驗數(shù)據(jù)準確；在檢測過程中，每批樣品均使用標準樣品，進行內參樣摻插，以判斷檢測是否準確；若標準樣檢測結果超出誤差范圍，此批檢測所有樣品重檢至合格為止。

2 結果與分析

2.1 不同土壤類型有機質含量

土壤有機質含量是評價土壤質量高低的重要指標，也是土壤有效養(yǎng)分的主要來源，同時也是土壤微生物必不可少的碳源。通過對比分析（圖1），甜高粱一膜兩年連作后不同土壤類型的有機質含量，較連作前均有所降低；連作前有機質含量范圍為12.16～15.30 g/kg，連作后降低至12.01～15.14 g/kg，平均降低1.46%；其中以山地灰褐土變化最大，較連作前降低3.12%；變化最小的土類為紅土，降低了0.07 g/kg（0.5%）。

圖1 不同土壤甜高粱連作有機質變化

圖2 不同土壤甜高粱連作全氮變化

2.2 不同土壤類型全氮含量

耕層土壤中的氮素形態(tài)主要以有機態(tài)存在，其在農業(yè)生產的一系列條件下，通過土壤微生物的礦化作用，轉化為無機態(tài)氮素供作物吸收利用。通過對比分析（見圖2），連作前的全氮含量為0.79～0.98 g/kg，連作后的含量為0.78～0.97 g/kg，平均從0.92 g/kg降低至0.88 g/kg，減少了3.56%；其中變化最大的是風沙土和山地灰褐土，分別減少9.78%和8.99%。

2.3 不同土壤類型有效磷含量

通過對比分析（圖3），甜高粱連作前所有取樣地塊的有效磷含量范圍為9.91～16.16 mg/kg，連作之后為9.15～17.48 mg/kg，平均從12.16 mg/kg降為11.99 mg/kg，減小了1.39%，整體呈現(xiàn)降低趨勢；其中降幅最大的地塊為草甸土，其有效磷含量在連作之后降低了10.56%；降幅變化最小的是灰鈣土，降低了0.61%。

圖3 不同土壤甜高粱連作有效磷變化

圖4 不同土壤甜高粱連作速效鉀變化

圖5 不同土壤甜高粱連作pH值變化

2.4 不同土壤類型速效鉀含量

土壤速效鉀測定是用乙酸銨提取——火焰光度法：以l mol/L中性醋酸銨溶液為浸提劑時，NH4+與土壤膠體表面的K+交換，連同水溶液K+(二者合稱速效鉀)一起進入溶液；浸出液中的鉀直接用火焰光度計（簡稱AAS）測定[10]。將連作前地塊土壤速效鉀含量與連作后測定的速效鉀含量相比較（圖4），結果表明，土壤速效鉀平均含量減少了0.88%；山地黑鈣土減幅最大，減少了4.73%；就整體來看，甜高粱兩年連作后，對應地塊的土壤速效鉀含量相較連作前變化不大。

2.5 不同土壤類型p H值

通過對比分析（圖5），甜高粱連作前所有取樣地塊的pH值范圍為7.83～8.27，連作之后為7.99～8.22，連作前后pH值變化不大。

3 結論與討論

3.1 甜高粱一膜兩年連作對不同土壤類型理化性狀的影響，以有機質和全氮含量變化最大，平均降低了1.46%和3.56%，其次為土壤有效磷，速效鉀含量和pH值變化不大。就相同理化性狀來看，不同土壤類型表現(xiàn)出不同降幅；有機質含量變化最大的為山地灰褐土，較連作前降低3.12%；全氮含量變化最大的是風沙土和山地灰褐土，分別減少9.78%和8.99%；有效磷含量降幅最大的地塊為草甸土，降低了10.56%；速效鉀含量山地黑鈣土減幅最大，減少了4.73%。

3.2 連作障礙一直是農業(yè)生產的主要限制因素[11]。有研究表明，連作使甜高粱莖稈的飼用品質下降，其主要原因是連作使土壤中的營養(yǎng)元素缺乏，導致耕地肥力下降，從而影響植株的正常生長[12-13]。甜高粱是禾本科高粱屬，而高粱是一種不耐連作的植物[14-15]，有研究表明，高粱連作三季，植株生長受阻，產量降低；土壤大顆粒團聚體遭到破壞，土壤有機碳、有機氮及土壤無機氮含量均降低，從而影響土壤肥力[16]。以上結論與本文的研究結果相一致。甜高粱連作還會引起種植地塊土壤微生物結構的變化，有文獻報道，多種作物的連作障礙主要來自于土壤，其中土壤微生物種群結構失衡是導致作物減產和耕地質量下降的主要原因[17-18]；本文中的養(yǎng)分失衡與土壤微生物區(qū)系變化的相關性還有待后續(xù)探究。

3.3 通過研究分析，結合實際生產經驗，建議甜高粱種植過程中多施用商品有機肥或者腐熟較好的農家肥，以調節(jié)土壤的養(yǎng)分環(huán)境；生產中連作使得甜高粱各種病害在整個生育期存在較高的發(fā)病率，加之甜高粱屬于高莖稈作物，養(yǎng)分需求量大，因此建議兩年連作后用其它作物（豆科作物最佳）倒茬，以便保護耕地質量，達到農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的目的[19-20]。