不同連作年限對甜瓜土壤理化性狀的影響

原靜云，王曉玲，王文英，肖 艷，呂爭強(qiáng)，高蘊(yùn)良

（1.河南九圣禾新科種業(yè)有限公司，河南 新鄉(xiāng) 453000；2.新鄉(xiāng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453000；3.滑縣八里營鎮(zhèn)政府，河南 滑縣 456465；4.新鄉(xiāng)市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測檢驗(yàn)中心，河南 新鄉(xiāng) 453000）

甜瓜(Cucumis meloL.)是一種色、香、味俱佳的世界性果品，是我國最常見的夏季果品之一。近幾十年來，園藝設(shè)施在生產(chǎn)中占據(jù)越來越重要的地位，運(yùn)用各類設(shè)施種植甜瓜的面積也在不斷地增長。日光溫室現(xiàn)已成為我國北方地區(qū)厚皮甜瓜栽培效益最高的設(shè)施栽培生產(chǎn)方式。然而，甜瓜是忌連作植物，長年的連作導(dǎo)致其產(chǎn)量降低、品質(zhì)低下等問題。連作障礙的通俗定義是指相同的園藝作物或者相似的園藝作物在相同的土壤中連續(xù)種植，即便是在按時按量施肥澆水等正常管理?xiàng)l件也會發(fā)生長得弱、長得慢、品質(zhì)不好的現(xiàn)象[1]。近年來研究發(fā)現(xiàn)，甜瓜生產(chǎn)越來越呈現(xiàn)出不可持續(xù)現(xiàn)象，其中，較為重要的原因是存在嚴(yán)重的連作障礙。

我國甜瓜主要產(chǎn)于中部（河南、河北、山東）及西部（新疆、甘肅）等地[2]。甜瓜的生產(chǎn)布局在華東、中南、西北已經(jīng)有了較大規(guī)模的增長，并逐漸形成三足鼎立的局面。設(shè)施栽培的發(fā)展也帶來越來越多的問題，如土壤惡化、鹽堿化、次生鹽堿化、病害增多等等。在設(shè)施栽培條件下，連續(xù)種植相同園藝作物的概率大大增加，加上大棚內(nèi)小氣候環(huán)境特殊（高溫高濕不通風(fēng)），因此，新建的大棚在連續(xù)種植同種作物幾年后，會導(dǎo)致通過土壤傳播的病蟲害頻繁發(fā)生，土壤物理結(jié)構(gòu)變差，最終出現(xiàn)連作障礙。連作障礙反過來又會加重土壤進(jìn)一步惡化。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試土樣采自河南省滑縣八里營鄉(xiāng)南宛村甜瓜種植農(nóng)民專業(yè)合作社的日光溫室。2015年3月選擇連續(xù)種植甜瓜 1、3、5、7、10 a的日光溫室各 3棟，以未種植甜瓜的土壤為對照（CK）。所選溫室歷年施肥量為有機(jī)肥（基肥）60 000~75 000 kg/hm2、三元復(fù)合肥（追肥）450~600 kg/hm2，栽培作物均為甜瓜，栽培管理措施一致。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 土壤取樣 試驗(yàn)于2015年春季進(jìn)行，所有溫室種植甜瓜品種均為脆梨。定植前一次性施入控釋肥（N∶P∶K=20∶8∶10）純 N 180 kg/hm2，各溫室的栽培管理方法一致。利用土鉆按照S形曲線5點(diǎn)取樣，采集植株根際0~20 cm土樣。取出相同連作年份的土樣，混勻并過土篩。然后一部分風(fēng)干后保存，用于測定土壤的理化性質(zhì)；另一部分于4 ℃低溫密封保鮮，用于土壤微生物測定。

1.2.2 土壤理化性質(zhì)的測定 用酸度計(jì)按照土∶水 =1∶5測定土壤pH值；采用環(huán)刀法測定容重；采用殘?jiān)娓少|(zhì)量法測定土壤含鹽量；利用重鉻酸鉀氧化法測定土壤有機(jī)質(zhì)含量；分別用流動注射分析儀、碳酸氫鈉法和中性NH4Ac浸提（火焰法）測定土壤中的速效氮、速效磷和速效鉀。所有土樣的測定均重復(fù)3次。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

利用Excel 2010對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理與分析，然后采用SPSS 16.0對整體數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性測驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 甜瓜不同連作年限對土壤基本理化性質(zhì)的影響

由表1可見，隨著連續(xù)種植甜瓜年限持續(xù)不斷增加，土壤pH值和容重整體上在持續(xù)下降，連作10 a分別比對照下降7.78%和10.57%，說明連作土壤具有酸化趨勢，土壤表面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)已經(jīng)受到嚴(yán)重破壞，并有板結(jié)趨勢。土壤含鹽量隨著連作年限的增加而升高，連作3 a后土壤的含鹽量明顯上升，較對照增加46.97%。隨著連作年限的增加，土壤活性孔隙比值相對下降，土壤板結(jié)，耕作層變淺，土壤通氣透性差，導(dǎo)致土壤理化性質(zhì)惡化[3]。土壤含鹽量高會影響土壤其他理化性質(zhì)，如有機(jī)質(zhì)進(jìn)一步下降、pH值下降。pH值下降意味著土壤酸化現(xiàn)象嚴(yán)重，土壤板結(jié)化現(xiàn)象進(jìn)一步加重。

表1 甜瓜不同連作年限對土壤理化性質(zhì)的影響

2.2 甜瓜不同連作年限對土壤肥力因素的影響

由表2可知，連作土壤的肥力因素也隨連作年限的增加發(fā)生了較大的變化。有機(jī)質(zhì)含量不斷上升，連作 1、3、5、7、10 a分別比對照增加 19.63%、42.70%、60.48%、93.12%和106.65%，說明隨著連作年限的增加而大量累積，速效氮變化趨勢與有機(jī)質(zhì)一致。而速效磷和速效鉀的含量卻在迅速下降，但其含量均高于對照。速效磷連作5 a比連作1 a下降32.10%，而速效鉀連作7 a比連作1 a下降30.44%。上述結(jié)果說明，連作導(dǎo)致有機(jī)質(zhì)和速效氮快速累積，而速效磷和速效鉀大量流失，土壤營養(yǎng)嚴(yán)重失調(diào)。

表2 甜瓜不同連作年限對土壤肥力因素的影響

3 結(jié)論與討論

土壤肥力是反映土壤肥沃性的一個重要指標(biāo)，它是衡量土壤能夠提供作物生長所需的各種養(yǎng)分的能力，是土壤各種基本性質(zhì)的綜合表現(xiàn)，是土壤區(qū)別于成土母質(zhì)和其他自然體的最本質(zhì)的特征，也是土壤作為自然資源和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料的物質(zhì)基礎(chǔ)。有機(jī)質(zhì)和速效氮的快速積累，速效磷、速效鉀的大量流失，部分說明了連作土壤出現(xiàn)的問題。作物良好生長需要較高的土壤肥力，即要求土壤營養(yǎng)協(xié)調(diào)，各元素種類、數(shù)量、比例適宜。隨著連作年限的增加，土壤的pH值、容重持續(xù)下降，說明連作土壤逐漸呈現(xiàn)出酸化的狀態(tài)，土壤表面及內(nèi)部結(jié)構(gòu)也遭到了破壞。而土壤中的含鹽量隨著連續(xù)種植甜瓜年限的增加而增加，說明連續(xù)種植同種作物的土壤具有很明顯的次生鹽堿化的趨勢。土壤中包含的鹽類成分隨著連續(xù)種植甜瓜年限的增加而升高，連作3 a后土壤的含鹽量呈現(xiàn)出明顯的上升趨勢，較對照增加46.97%，連作10 a后含鹽量增加更多，說明本研究中連續(xù)種植甜瓜的土壤具有顯著的次生鹽堿化這一趨勢。

在設(shè)施栽培中，為了滿足作物生長所需氮素往往施用大量的氮素肥料，而氮只有被轉(zhuǎn)化為硝酸鹽后才能被作物根部的毛細(xì)孔吸收，因此，連續(xù)種植甜瓜的土壤有較多硝酸鹽積累，硝酸鹽不易被土壤固定而較易滲入到土壤中，特別是在全封閉式通風(fēng)除濕條件不利的設(shè)施栽培條件下。由于施肥后澆水少、沒有澆透、缺少雨水的混合等原因，土壤中的硝酸鹽很容易有較高的積累量從而使土壤pH值明顯下降，導(dǎo)致土壤酸化。

多數(shù)研究者認(rèn)為，隨著種植同種作物年限的增長，在設(shè)施栽培狀態(tài)下，土壤的水穩(wěn)性團(tuán)粒結(jié)構(gòu)數(shù)量增加[4]，同時土壤中的總孔隙度也增大，但是土壤的容重卻變小了，土壤的毛細(xì)管孔隙多，保濕效果變好，土壤的物理結(jié)構(gòu)性也有所改善，而這主要是多年培肥所導(dǎo)致的結(jié)果。土壤容重增大，土壤單位面積的孔隙的比例和以前比較，降低較多。而耕作層慢慢變淺，土壤的通風(fēng)換氣和滲水性變差，造成了土壤物理性質(zhì)不良[5]。

因?yàn)樵O(shè)施農(nóng)業(yè)封閉性好，與外界聯(lián)系較少，土壤在設(shè)施農(nóng)業(yè)條件下比在露地更易發(fā)生次生鹽漬化，在土壤表面有明顯的鹽類聚集物，使得土壤中的耕作層的表面土壤鹽分含量增加，進(jìn)而導(dǎo)致土壤中可溶性鹽類濃度不斷提高[6]。同時，隨著甜瓜的連作年限增加，土壤中鹽含量也在不斷積累。

在保護(hù)設(shè)施下作物連作容易發(fā)生鹽類危害，同時增加了鐵、鋁、錳溶進(jìn)土壤的數(shù)量，而降低鈣、鎂、鉀溶進(jìn)土壤的數(shù)量，導(dǎo)致土壤中營養(yǎng)元素不平衡，也加重了連作障礙的程度，加重了離子拮抗作用，致使作物發(fā)生營養(yǎng)元素的缺乏或過剩，造成生育障礙[7]。土壤不能提供甜瓜生長發(fā)育所必需的元素種類、數(shù)量，這導(dǎo)致了甜瓜生產(chǎn)的低效低能。

連作障礙是在很多因素作用下呈現(xiàn)的結(jié)果，各個因素又交織在一起，互相影響，互相聯(lián)系[8-14]。我國各地方自然地理環(huán)境、耕作方式等條件不一樣，因此，各地方引起土壤連作障礙的主要因素、次要因素也會有較大差別?？偟膩碚f，土壤的密度、營養(yǎng)等物理性質(zhì)，化學(xué)性質(zhì)和微生物群等生物學(xué)性質(zhì)，還有化感作用與自毒物質(zhì)的積累，這幾個方面可能綜合起來導(dǎo)致了甜瓜的連作障礙，但這需要進(jìn)一步研究。