義烏水稻連作或葡萄連作情況下土壤養(yǎng)分的變化及對(duì)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(guī)模種植大戶每年連作水稻的復(fù)種面積約0.467萬hm2，占全市規(guī)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(chǎn)扶持政策進(jìn)一步向規(guī)模種糧戶傾斜，規(guī)定對(duì)稻、麥復(fù)種面積3.333 hm2及以上的大戶，給予5 700元·hm-2的補(bǔ)貼。為獲得更高的種植補(bǔ)貼，規(guī)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(shù)量減少，降低了土壤團(tuán)聚體的分解速率等[1],使土壤質(zhì)量下降[2]，稻米品質(zhì)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(nóng)戶反映連作同種作物明顯出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量下降、病蟲害加重、雜草抗性增強(qiáng)等情況，因連作導(dǎo)致的土壤養(yǎng)分降低進(jìn)而導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)下降等情況普遍發(fā)生，土壤出現(xiàn)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(xù)種植同一或者同種作物，會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)量和品質(zhì)下滑、植株長勢(shì)變?nèi)?、病蟲害加劇等問題[3-4]。劉鑫慧等[5]研究發(fā)現(xiàn)，芹菜土壤隨著連作年限的增加，其有機(jī)質(zhì)遞減，堿解氮和有效磷增加?？緹熯B作其耕作層土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮和速效鉀發(fā)生不同程度的積累[6]。

研究不同作物連作對(duì)土壤養(yǎng)分的影響，可多層次了解連作障礙，對(duì)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(duì)連作4 a的耕作層養(yǎng)分狀況進(jìn)行了對(duì)比研究，現(xiàn)將有關(guān)結(jié)果報(bào)道如下。

1 材料與方法

1.1 材料

供試對(duì)象為連作4 a的某水稻、葡萄種植自然田塊。稻田土壤質(zhì)地為水稻土，pH 5.2，連作4 a雙季稻；葡萄地土壤質(zhì)地為紅壤土，pH 4.72，連作4 a葡萄。2個(gè)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(duì)水稻及葡萄2個(gè)地塊連續(xù)4 a的土壤養(yǎng)分變化進(jìn)行檢測(cè)，分析對(duì)比2個(gè)田塊土壤pH、有機(jī)質(zhì)、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(biāo)。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤pH、CEC、有機(jī)質(zhì)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?yàn)閺?qiáng)酸土壤在連續(xù)多年不施用強(qiáng)酸性肥料前提下，經(jīng)雨水沖刷和正常種植灌溉，其酸化程度會(huì)降低，但土壤酸化是一個(gè)復(fù)雜長期過程，短期4 a可能無法呈現(xiàn)準(zhǔn)確的變化趨勢(shì)。

圖1 連作年限對(duì)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(shì)，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(duì)土壤CEC的影響

2種作物土壤有機(jī)質(zhì)出現(xiàn)相反的變化趨勢(shì)(圖3)，水稻土壤有機(jī)質(zhì)增加10.9%，葡萄土壤有機(jī)質(zhì)則減少9.6%。2種作物土壤有機(jī)質(zhì)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(jī)質(zhì)量多，連作葡萄秸稈還田量少且不易腐爛，土壤可增加有機(jī)質(zhì)量少。

圖3 連作年限對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)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(duì)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(xù)輪作雙季水稻，根系小而密，吸收能力強(qiáng)，導(dǎo)致土壤有效磷含量持續(xù)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(duì)土壤水解性氮的影響

圖6 連作年限對(duì)土壤全氮的影響

圖7 連作年限對(duì)土壤有效磷的影響

圖8 連作年限對(duì)土壤全磷的影響

圖9 連作年限對(duì)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?？傮w而言，葡萄土壤的中微量元素含量更高。

圖10 連作年限對(duì)土壤交換性鈣的影響

圖11 連作年限對(duì)土壤交換性鎂的影響

圖12 連作年限對(duì)土壤有效硼的影響

3 小結(jié)與討論

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

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(xiàng)養(yǎng)分指標(biāo)呈現(xiàn)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(jī)質(zhì)、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%。