义乌水稻连作或葡萄连作情况下土壤养分的变化及对比分析

宋肖琴

(义乌市种子和植物检疫站，浙江 义乌 322000)

义乌市水稻栽培中，双季稻连作是一种普遍的耕作制度。规模种植大户每年连作水稻的复种面积约0.467万hm2，占全市规模种粮面积70%以上。特别是近年来，为提高粮食种植面积，义乌市粮食生产扶持政策进一步向规模种粮户倾斜，规定对稻、麦复种面积3.333 hm2及以上的大户，给予5 700元·hm-2的补贴。为获得更高的种植补贴，规模大户种植意愿更偏向于双季稻。稻田土壤微生物呼吸在水稻生长期间长期受淹水抑制，微生物数量减少，降低了土壤团聚体的分解速率等[1],使土壤质量下降[2]，稻米品质下降。

葡萄是多年生果树，也是义乌市主栽大宗水果之一。近年来，农户反映连作同种作物明显出现产品质量和产量下降、病虫害加重、杂草抗性增强等情况，因连作导致的土壤养分降低进而导致农产品品质下降等情况普遍发生，土壤出现连作障碍。

连作障碍也被称为重茬，是指即使在相同管理模式下，在同一土地上连续种植同一或者同种作物，会出现产量和品质下滑、植株长势变弱、病虫害加剧等问题[3-4]。刘鑫慧等[5]研究发现，芹菜土壤随着连作年限的增加，其有机质递减，碱解氮和有效磷增加。烤烟连作其耕作层土壤有机质、碱解氮和速效钾发生不同程度的积累[6]。

研究不同作物连作对土壤养分的影响，可多层次了解连作障碍，对克服连作障碍有积极效果。因此，本文以连作双季稻和连作葡萄为例，对连作4 a的耕作层养分状况进行了对比研究，现将有关结果报道如下。

1 材料与方法

1.1 材料

供试对象为连作4 a的某水稻、葡萄种植自然田块。稻田土壤质地为水稻土，pH 5.2，连作4 a双季稻；葡萄地土壤质地为红壤土，pH 4.72，连作4 a葡萄。2个地块位置相近，土壤肥力均中等，排灌方便、年度化肥施用总量相同，作物收获后秸秆还田。

1.2 方法

分别对水稻及葡萄2个地块连续4 a的土壤养分变化进行检测，分析对比2个田块土壤pH、有机质、有效性硼、全氮、水解性氮、全磷、有效磷、速效钾、水溶性盐、CEC、交换性钙和交换性镁等指标。

2 结果与分析

2.1 土壤pH、CEC、有机质和水溶性盐

如图1所示，水稻和葡萄连作4 a的土壤pH均不明显增加，这可能是因为强酸土壤在连续多年不施用强酸性肥料前提下，经雨水冲刷和正常种植灌溉，其酸化程度会降低，但土壤酸化是一个复杂长期过程，短期4 a可能无法呈现准确的变化趋势。

图1 连作年限对土壤pH的影响

水稻和葡萄连作4 a的土壤CEC均呈明显减少趋势，水稻土壤CEC减少27.2%，葡萄土壤CEC减少21.1%(图2)。

图2 连作年限对土壤CEC的影响

2种作物土壤有机质出现相反的变化趋势(图3)，水稻土壤有机质增加10.9%，葡萄土壤有机质则减少9.6%。2种作物土壤有机质含量变化不同，这可能是受作物收获后秸秆还田量影响，连作早晚稻秸秆还田量多且易腐烂，土壤可增加有机质量多，连作葡萄秸秆还田量少且不易腐烂，土壤可增加有机质量少。

图3 连作年限对土壤有机质的影响

2种连作土壤中的水溶性盐均无明显变化(图4)，但葡萄种植地块的水溶性盐比水稻种植地块高2倍左右。

图4 连作年限对土壤水溶性盐的影响

2.2 土壤氮、磷、钾

图5～9显示，连作4 a的水稻土壤全氮和水解性氮无明显变化，全磷增加51.1%，速效钾增加52.6%，有效磷减少43.8%。葡萄土壤全氮和有效磷无明显变化，全磷增加48.0%，速效钾增加97.0%，水解性氮减少22.6%。2种作物土壤在全磷增加幅度相似的情况下，有效磷变化差异明显，这可能是在施用相同磷素肥料下，水稻因连续轮作双季水稻，根系小而密，吸收能力强，导致土壤有效磷含量持续下降。另外，葡萄土壤的全磷、有效磷、速效钾含量均明显高于水稻土壤，尤其是有效磷和速效钾，连作4 a后，其葡萄土壤分别高于水稻土壤47倍和11倍。

图5 连作年限对土壤水解性氮的影响

图6 连作年限对土壤全氮的影响

图7 连作年限对土壤有效磷的影响

图8 连作年限对土壤全磷的影响

图9 连作年限对土壤速效钾的影响

2.3 土壤中微量元素

图10～12可知，连作4 a的水稻土壤交换性钙减少7.5%，交换性镁减少8.3%，有效硼增加37.7%。葡萄土壤交换性钙增加41.0%，交换性镁增加52.9%，有效硼减少7.3%。葡萄土壤有效硼和交换性镁比水稻土壤高1倍。总体而言，葡萄土壤的中微量元素含量更高。

图10 连作年限对土壤交换性钙的影响

图11 连作年限对土壤交换性镁的影响

图12 连作年限对土壤有效硼的影响

3 小结与讨论

土壤养分之间关系比较复杂，元素之间普遍具有协同和拮抗作用。在长期施化肥条件下，化肥对土壤有机质含量没有直接贡献[7]，有直接贡献的是作物残留物[8]。本试验中，长期施用化肥的葡萄种植地块有机质含量略有减少，而水稻种植地块有机质则略有增加，也再次证实土壤有机质含量的增减受作物秸秆还田量的影响。因土壤有机质分解过程中产生酸性物质降低了土壤pH值，且土壤中有效磷含量过高，会使土壤pH值降低，土壤pH值和有效磷、有机质含量呈负相关[9]。本试验中葡萄土壤在有效磷不变有机质减少和水稻土壤在有机质上升有效磷下降情况下，2种作物土壤的pH均出现不同程度的提高，说明土壤pH是多种因子共同作用导致的一个综合变化。施钾肥能明显促进根系的生长发育，增大其与土壤的接触面积和促进根系代谢[10]。中微量元素间相互拮抗和协同作用特点较突出，2种作物土壤的交换性钙、镁与有效硼间均出现负相关。

相同的化肥施用量下，连作葡萄土壤的水溶性盐、水解性氮、有效磷、全磷、速效钾、交换性镁、有效硼等含量明显高于连作水稻土壤。2种作物土壤的多项养分指标呈现了截然不同的变化，与连作双季稻相比，连作葡萄土壤的有机质、水解性氮、有效硼减少，交换性钙和交换性镁增加，有效磷无明显变化，而水稻土壤有效磷减少43.8%。