馬鈴薯連作年限對土壤氮磷鉀及微量元素的影響

王 娟，劉補成

（甘肅省天水市農(nóng)業(yè)科學研究所，甘肅 天水 741001）

土壤養(yǎng)分是植物生長發(fā)育不可缺少的物質(zhì)基礎(chǔ)，植物生長發(fā)育所需的營養(yǎng)元素有很多種，但已被確定的必需營養(yǎng)元素只有16種（大量元素是C、H、O、N、P、K；中量元素是Ca、Mg、S、Cl；微量元素是Cu、Fe、Mn、Zn、B、Mo），除C、H、O主要來自大氣和水，其余元素主要來自土壤。這些營養(yǎng)元素在土壤中以不同的形態(tài)存在，而植物能吸收利用的只有營養(yǎng)元素形態(tài)的某些部分，因此對土壤營養(yǎng)元素形態(tài)的研究有助于查明土壤對營養(yǎng)元素的吸附作用，了解植物從土壤中吸收營養(yǎng)元素的過程以及因土壤條件改變而導致的元素化學形態(tài)的轉(zhuǎn)變，為能合理利用肥料和使營養(yǎng)元素向植物能吸收利用的方向轉(zhuǎn)化提供科學的依據(jù)。

馬鈴薯作為一種高產(chǎn)高效抗旱的作物，在甘肅各地普遍種植，近年來馬鈴薯已發(fā)展成為甘肅省特色優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，播種面積和總產(chǎn)量居全國前列。因馬鈴薯對連作很敏感，其連作危害一直困擾著傳統(tǒng)主產(chǎn)區(qū)。目前，關(guān)于連作障礙研究在蔬菜作物上，番茄、黃瓜、西瓜等已有報道［1～3］，但是有關(guān)馬鈴薯連作障礙的報道較少。馬鈴薯同其它茄果類蔬菜一樣不耐連作，連作后易出現(xiàn)植株生長發(fā)育不良、產(chǎn)量下降、品質(zhì)降低等現(xiàn)象，嚴重時造成絕收。我們通過對馬鈴薯連作土壤養(yǎng)分含量進行測定，探索馬鈴薯連作后其各項指標的變化趨勢及作用機制，以期為采取科學農(nóng)藝措施進行土壤環(huán)境調(diào)控，減輕連作障礙，提高馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)，促進馬鈴薯生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

指示馬鈴薯品種為天薯9號，由天水市農(nóng)業(yè)科學研究所中梁農(nóng)業(yè)試驗站馬鈴薯育種課題組提供。

1.2 試驗地概況

試驗地位于天水市秦州區(qū)中梁鄉(xiāng)三灣村，海拔1650m，地勢平坦，黃綿土，山旱地，年平均降水量5 5 0 m m，平均氣溫7.9℃，光照充足。

1.3 試驗方法

以種植馬鈴薯不同連作年限的土壤設(shè)5個處理，處理A為正茬，處理B為連作1a，處理C為連作2a，處理D為連作3a，處理E為連作4a，隨機排列試驗，重復(fù)3次。種植密度為行距60cm，株距33cm，即5萬株/hm2。結(jié)合整地基施農(nóng)家肥45t/hm2，播種時施硫酸鉀255kg/hm2、硫酸鉀復(fù)合肥800kg/hm2、尿素300kg/hm2、磷酸二銨260kg/hm2、硫酸鋅30kg/hm2作種肥。

2012年于馬鈴薯播種前（4月上旬）、苗期（5月下旬）、盛花期（7月中旬）、成熟期（9月中下旬）取樣。每個小區(qū)采用“s”形5點法采集5～20cm耕層的根區(qū)土壤，土壤樣品用四分法取適量于袋中帶回實驗室，待土樣風干后，除去植物根系、石塊等，碾磨、過2mm篩和0.25mm篩，用透氣袋封裝。全氮測定采用硫酸—硫酸鉀—硫酸銅消煮，蒸餾滴定法；全磷測定采用NaOH熔融，鋁銻抗比色法；全鉀測定采用NaOH熔融，火焰光度法；速效氮測定采用KCl浸提，蒸餾滴定法；速效磷測定采用碳酸氫鈉浸提，鉬銻抗比色法；速效鉀測定采用醋酸銨浸提，火焰光度法；有效鋅、鎂、銅、錳、鐵、鋁測定采用DTPA浸提，原子吸收分光光度法；有效硼的測定采用沸水浸提，姜黃素比色法。所有試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel2003進行處理，繪圖，采用DPS7.5統(tǒng)計軟件進行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 連作土壤中N、P、K含量

從表1可以看出，土壤中全氮含量隨連作年限的增加呈先增加后降低趨勢，僅連作2a的土壤與正茬差異不顯著，其余均與正茬差異顯著。土壤中全磷含量隨連作年限的增加逐漸增加，到連作4a時有所降低，連作1a、4a與正茬差異不顯著。土壤中全鉀含量以連作1a最高，與正茬差異顯著，其余連作與正茬差異不顯著。土壤速效氮含量隨連作年限增加而逐漸降低。磷素在土壤中較難移動，在馬鈴薯連作的前2a，由于土壤理化狀況較好，馬鈴薯對速效磷的吸收利用率較高，土壤中速效磷含量顯著下降，而隨著連作年限的繼續(xù)增加，土壤理化狀況惡化，養(yǎng)分不均衡，導致馬鈴薯對養(yǎng)分的吸收能力及利用效率下降，速效磷又有回升現(xiàn)象，含量由高到低依次為正茬、連作1a、連作4a、連作3a、連作2a。土壤速效鉀含量隨連作年限的增加而逐漸下降，連作4a比正茬土壤降低48.4%。由此可看出，土壤速效鉀含量隨連作年限的增加明顯下降，這可能是馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)下降的重要因素之一。

表1 馬鈴薯連作土壤中N、P、K含量

2.2 連作土壤中微量元素Ca、Mg、Mn、Fe、Zn、Cu、B含量

由圖1可知，馬鈴薯連作3a時土壤中鈣平均含量最高，較其余處理均有明顯增加，連作1 a的土壤鈣平均含量較其它連作年限及正茬低。

圖1 不同生育時期馬鈴薯連作土壤中Ca含量的變化

由圖2可知，土壤中鎂平均含量隨著連作年限的增加而增加，連作4 a最高，正茬最低。

圖2 不同生育時期馬鈴薯連作土壤中Mg含量的變化

由圖3可知，土壤錳平均含量連作4a最高，正茬最低，錳平均含量隨著連作年限的增加而呈現(xiàn)增加趨勢。錳直接參與植物的光合作用，調(diào)節(jié)酶活性，促進種子萌發(fā)和幼苗生長，而錳含量過多又會造成錳中毒。由于馬鈴薯連作，土壤中錳含量發(fā)生了明顯變化，對不同年限馬鈴薯種子萌發(fā)和出苗產(chǎn)生一定影響。

圖3 不同生育時期馬鈴薯連作土壤中Mn含量的變化

由圖4可知，正茬土壤鐵平均含量明顯低于其它連作土壤。連作土壤中鐵平均含量隨年限的增加有逐漸降低的趨勢，植物缺鐵將導致葉片光合及呼吸作用下降，影響植物生長發(fā)育，隨連作年限的增加，土壤鐵含量明顯降低，這在一定程度上影響了馬鈴薯的生長發(fā)育。

圖4 不同生育時期馬鈴薯連作土壤中Fe含量變化

由圖5可知，土壤中鋅平均含量隨著連作年限的增加而增加，正茬最低，連作4a最高。

圖5 不同生育時期馬鈴薯連作土壤中Zn含量的變化

由圖6可知，土壤銅平均含量隨連作年限的增加先升高后下降，正茬土壤中銅平均含量明顯低于其它連作土壤。

由圖7可知，土壤硼平均含量隨著連作年限的增加而增加，連作4a最高，正茬土壤硼平均含量明顯低于連作土壤。

圖6 不同生育時期馬鈴薯連作土壤中C u含量的變化

圖7 不同生育時期馬鈴薯連作土壤中B含量變化

3 小結(jié)

1）通過對試驗各處理的土壤養(yǎng)分進行分析，全氮、速效氮和速效鉀隨連作年限增加呈明顯下降趨勢，全磷及速效磷隨連作年限增加呈先降后增趨勢，可能是土壤氮鉀含量下降影響到磷的吸收利用。

2）土壤微量元素Ca、Mg、Mn、Fe、Zn、Cu、B含量隨著馬鈴薯的生長發(fā)育呈增加趨勢，且連作土壤中總含量均高于正茬。連作3a的土壤中Ca含量最高，連作4a的土壤中Mg、Mn含量最高，隨著連作年限增加土壤中Zn、B含量升高，F(xiàn)e含量明顯降低，Cu含量呈先高后低的趨勢。

［1］ 劉 德，吳鳳芝，欒非時.不同連作年限土壤對大棚黃瓜根系活力及光合速率的影響［J］.東北農(nóng)業(yè)大學學報，1998，29（3）： 219-223.

［2］ 薛 亮，馬忠明，杜少平. 連作對砂田土壤質(zhì)量及西瓜產(chǎn)量與品質(zhì)的影響［J］.甘肅農(nóng)業(yè)科技，2011（6）：5-8.

［3］ MOREL G.In crop gentic resources for today and tomorrow［C］.O H Frankel and J H awkes（eds）.Cambridge UNIV London.1975，22（5）：327-332.