不同連作年限桑園土壤肥力變化及其與桑葉產(chǎn)量的關(guān)系

黃藝　黃紅燕　劉昔輝　區(qū)惠平玉小迷　黃承革　于永霞　商本慶

摘要：【目的】調(diào)查分析不同連作年限條件下桑園土壤肥力變化及其與桑葉產(chǎn)量的關(guān)系，為桑園土壤養(yǎng)分管理和健康可持續(xù)發(fā)展提供參考依據(jù)?！痉椒ā恳越?5年未植桑的田塊為對(duì)照（CK），測(cè)定連作5、10和15年桑園根際土壤的有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、速效氮、速效磷、速效鉀和pH等土壤參數(shù)，并分析其與桑葉年產(chǎn)量的關(guān)系?！窘Y(jié)果】與CK相比，連作5和15年的桑園土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、速效氮、速效鉀、pH和速效鉀/速效氮、速效鉀/速效磷顯著提高（P<0.05，下同）；連作10年，桑園土壤全磷、全鉀、速效磷、速效鉀含量和速效磷/速效氮、速效鉀/速效氮、速效鉀/速效磷顯著降低。桑園土壤養(yǎng)分整體以連作15年最高，連作5年次之，連作10年最低；桑葉年產(chǎn)量以連作10年最高，達(dá)40050 kg/ha，連作5年次之，連作15年最低。相關(guān)性分析結(jié)果表明，有機(jī)質(zhì)含量與其他養(yǎng)分含量均呈顯著或極顯著（P<0.01，下同）正相關(guān)，pH與有機(jī)質(zhì)、全氮、速效氮和速效鉀呈極顯著正相關(guān)；桑葉年產(chǎn)量與土壤養(yǎng)分含量呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)。【結(jié)論】長(zhǎng)期植桑的桑園土壤養(yǎng)分含量與桑葉年產(chǎn)量密切相關(guān)。增施有機(jī)肥可提高桑園土壤有機(jī)質(zhì)，也有助于均衡提高土壤養(yǎng)分及改善土壤pH。

關(guān)鍵詞： 桑園；連作；土壤養(yǎng)分；桑葉產(chǎn)量

中圖分類號(hào)： S888.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-1191（2017）04-0628-05

Abstract：【Objective】Effects of different continuous cropping years on soil fertility and relation between continuous cropping duration and mulberry leaf yield were studied，in order to provide references for soil nutrition improvement and sustainable development of mulberry fields. 【Method】The field of nearly 15 years without mulberry planting was chosen as control，and soil organic matter，total nitrogen，total phosphorus，total potassium，available nitrogen， available phosphorus， available potassium and pH in rhizosphere soil under different mulberry growing years（5，10 and 15 years） were determined and the relation between mulberry growing years and mulberry leaf yield was also analyzed. 【Result】Soil organic matter，total nitrogen，available nitrogen，available potassium，pH，available potassium/available nitrogen and available potassium/available phosphorus significantly increased（P<0.05， the same below） under both five years continuous cropping and 15 years continuous cropping treatments compared with CK. But soil total phosphorus，total potassium and available phosphorus，available potassium， available phosphorus/available nitrogen，available potassium/available nitrogen and available potassium/available phosphorus significantly decreased under ten years continuous cropping treatment. Overall soil fertility level was the highest under 15 years continuous cropping treatment，followed by five years continuous cropping， and that under ten years continuous cropping treatment was lowest. Annual yield of mulberry leaf was the largest under ten years continuous cropping， reaching 40050 kg/ha， followed by that of five years continuous cropping and 15 years continuous cropping. Correlation analysis showed that soil organic matter had a significant positive correlation（P<0.01， the same below） with other nutrients. There were also significant positive correlations between pH and soil organic matter， total nitrogen， available nitrogen as well as available potassium.There was significantly negative correlation between soil nutrient content and mulberry leaf yield. 【Conclusion】Soil nutrients in mulberry fields of continuous cropping are closely related to mulberry leaf yield. Supplement of organic matter can increase organic matter in the soil， and balance soil nutrients and pH.

Key words： mulberry field； continuous cropping； soil nutrition； mulberry leaf yield

0 引言

【目的】桑樹屬桑科（Moraceae）桑屬（Morus L.），為多年生、深根性、闊葉型、落葉性小喬木或灌木，適應(yīng)性強(qiáng)，在我國(guó)各省均有分布。隨著國(guó)家“東桑西移”工程的不斷推進(jìn)，桑蠶業(yè)已成為廣西特色優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)之一。2014年廣西桑園面積達(dá)19.26萬(wàn)ha，約占全國(guó)桑園總面積的1/4（祁廣軍等，2015）。由于桑樹為多年生，且常年砍伐和一年多次摘葉養(yǎng)蠶，因此對(duì)土壤養(yǎng)分的消耗量大，故超量施用化肥問題非常突出。但過量施入化肥常導(dǎo)致土壤富營(yíng)養(yǎng)化或養(yǎng)分非均衡化，進(jìn)而出現(xiàn)因土壤障礙而造成作物產(chǎn)量下降等問題。因此，開展不同種植年限條件下桑園土壤養(yǎng)分變化和桑葉產(chǎn)量響應(yīng)研究，對(duì)指導(dǎo)桑園土壤科學(xué)管理及保障桑園可持續(xù)發(fā)展具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】至今，有關(guān)不同作物、不同連作年限的土壤養(yǎng)分變化已有較多研究報(bào)道。劉建國(guó)等（2009）、馬海燕等（2011）研究表明，長(zhǎng)期連作棉花和連作非洲菊后，土壤含鹽量會(huì)逐漸增加，有次生鹽漬化傾向，土壤中氮、磷、鉀比例失調(diào)，連作障礙效應(yīng)明顯。鄧陽(yáng)春和黃建國(guó)（2010）研究表明，短期連作（3季）煙葉后，土壤有效養(yǎng)分有不同程度的增加，有效磷增幅最大，有效鉀次之，有效氮最低，但有機(jī)質(zhì)未發(fā)生顯著變化，pH呈緩慢降低趨勢(shì)。薛亮等（2011）研究表明，砂田土壤連作西瓜5～10年后，其土壤微生物量碳、氮均有較大幅度下降，有機(jī)質(zhì)和速效養(yǎng)分含量均不同程度降低，土壤肥力下降，連作年限超過20年 后不再適宜種植西瓜。凌宏文等（2015）研究指出，隨著桑園經(jīng)營(yíng)年代的增加，土壤酸化的同時(shí)，容易流失營(yíng)養(yǎng)元素鈣、鎂、鉀而積累鋁，引起土壤質(zhì)量下降。張麗娜等（2016）研究表明，甜瓜連作5年后，鉀肥缺失明顯，氮肥出現(xiàn)富集現(xiàn)象，而磷肥保持相對(duì)穩(wěn)定；土壤中過氧化氫酶活性隨連作年限增加呈上升趨勢(shì)，脲酶和磷酸酶則均下降超過30%，這種下降不利于作物對(duì)氮素和磷素的吸收利用。可見，通過研究作物不同連作年限的土壤養(yǎng)分變化可為當(dāng)?shù)刈魑镌耘喙芾硖峁┯行У耐寥佬畔ⅰ！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】廣西是全國(guó)桑蠶主產(chǎn)區(qū)，且大部分桑園種植年限超過10年，而過量施肥對(duì)當(dāng)?shù)厣Ｈ~產(chǎn)量和土壤質(zhì)量產(chǎn)生的負(fù)面影響尤為突出（祁廣軍等，2015），但目前對(duì)長(zhǎng)期連作桑園的土壤理化性狀和桑葉產(chǎn)量變化缺乏系統(tǒng)研究?！緮M解決的關(guān)鍵問題】以近15年未種植過桑樹的田塊為對(duì)照，通過調(diào)查分析廣西桑園連作5、10和15年后的土壤理化性質(zhì)及桑葉產(chǎn)量，揭示連作桑園土壤質(zhì)量演變規(guī)律及其與桑葉產(chǎn)量的關(guān)系，以期為桑園土壤養(yǎng)分管理和健康可持續(xù)發(fā)展提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1. 1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于廣西玉林市福綿區(qū)樟木鎮(zhèn)太平村桑園，該區(qū)氣候?qū)倌蟻啛釒Ъ撅L(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫21 ℃，年均降雨量1650 mm，但分布不均，夏季降水多，冬季少，年均日照時(shí)數(shù)1795 h，無(wú)霜期長(zhǎng)，年均無(wú)霜天數(shù)346 d。

1. 2 試驗(yàn)材料

供試桑樹品種：桂桑優(yōu)12（廣西蠶業(yè)技術(shù)推廣總站選育）。

供試土壤：赤紅壤，其成土母質(zhì)為第四紀(jì)紅土。

供試肥料：雞糞（當(dāng)?shù)剞r(nóng)家肥）、尿素（N 46.4%）、復(fù)合肥（15-15-15）、過磷酸鈣（P2O5 14%）。

1. 3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)設(shè)連作桑樹5、10和15年3個(gè)處理，以近15年未種植作物的田塊為對(duì)照（CK）。連作5、10和15年的桑園均在同一片桑樹種植區(qū)域內(nèi)，分別于2001年春、2006年春和2011年春種植，面積為2.67、3.33和4.00 ha。CK為緊靠桑樹種植區(qū)旁且近15年未種植作物的荒草地，面積約333.33 m2。

桑樹均采用單行種植，株行距30 cm×80 cm。桑園年施肥量均為雞糞15000 kg/ha、尿素150 kg/ha、復(fù)合肥（15-15-15）2250 kg/ha、過磷酸鈣1500 kg/ha，折合純化肥N 407 kg/ha、P2O5 547.5 kg/ha、K2O 337.5 kg/ha。每年所需肥料分春肥和夏肥2次施入，采用條施方式，其中雞糞、尿素和過磷酸鈣作為春肥施用，復(fù)合肥按春肥∶夏肥為1∶3的比例施用。春夏肥分別于2月底和7月底施入；從3月中下旬開始摘葉養(yǎng)蠶，7月上旬進(jìn)行夏伐，采用根刈，把地上的枝條齊地面剪去，待長(zhǎng)出新枝后，從8月中下旬～11月下旬一直摘葉養(yǎng)蠶。12月中旬冬伐，采用低刈，在夏伐后長(zhǎng)出的健壯枝條30～60 cm高度處剪伐，待翌年萌發(fā)新枝。病蟲害按常規(guī)管理進(jìn)行防治。

1. 4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1. 4. 1 桑葉產(chǎn)量調(diào)查 2015年在連作5、10和15年桑園分別隨機(jī)布設(shè)3個(gè)面積為25 m2（5 m×5 m）的地塊進(jìn)行桑葉產(chǎn)量調(diào)查，春、秋兩季桑葉產(chǎn)量的總和為桑葉年產(chǎn)量。

1. 4. 2 土壤養(yǎng)分測(cè)定 2016年1月，在CK和不同連作年限桑園分別隨機(jī)布設(shè)的3個(gè)地塊，采用S形5點(diǎn)混合法采集桑樹根際0～20 cm土層土壤混合成1個(gè)樣品。每個(gè)土壤樣品自然風(fēng)干、粉碎，分別過18目和100目篩，其中過18目篩土壤用于分析土壤pH、速效氮、速效磷和速效鉀含量，過100目篩土壤用于分析土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷和全鉀含量。土壤養(yǎng)分分析參照《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》（魯如坤，2000），其中，pH按1.0∶2.5土水比，用pH計(jì)測(cè)定；速效氮采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定；速效磷采用鉬蘭比色法測(cè)定；速效鉀采用1 mol/L NH4OAc浸提，火焰光度法測(cè)定；有機(jī)質(zhì)采用K2Cr2O7 -

H2SO4消煮，F(xiàn)eSO4容量法測(cè)定；全氮含量采用凱氏定氮法測(cè)定；全磷含量采用NaOH熔融—鉬銻抗比色法測(cè)定；全鉀含量采用NaOH熔融—火焰光度法測(cè)定。

1. 5 統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2007制圖及DPS 7.50進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，用新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2. 1 不同連作年限桑園土壤養(yǎng)分含量變化

土壤養(yǎng)分測(cè)定結(jié)果（表1）表明，隨著連作年限的延長(zhǎng)，桑園土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、速效氮、速效鉀含量和土壤pH均表現(xiàn)為先升高后降低再升高的變化趨勢(shì)。與CK相比，連作5年后，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、速效氮、速效鉀含量和pH分別顯著提高42.8%、65.0%、38.2%、75.9%和10.5%（P<0.05，下同）。連作10年后，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、速效氮、速效鉀含量和pH較連作5年的分別顯著下降33.0%、32.1%、17.3%、67.8%和8.6%，除速效鉀含量外，其他養(yǎng)分含量與CK無(wú)顯著差異（P>0.05，下同）。連作15年后，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、速效氮、速效鉀含量和pH值又顯著增加，其中，土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量顯著高于其他連作年份和CK處理，速效氮、速效鉀和pH顯著高于連作10年和CK處理，但與連作5年的無(wú)顯著差異?？梢?，連作15年有利于提高土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量，連作15年和連作5年均有利于提高土壤速效氮、速效鉀和土壤pH。與CK處理相比，連作5年和連作10年處理土壤全磷、全鉀和速效磷含量均有下降趨勢(shì)，其中連作10年分別顯著降低37.4%、39.3%和27.3%。對(duì)連作10年內(nèi)的土壤全磷、全鉀和速效磷進(jìn)行線性擬合，結(jié)果顯示連作10年內(nèi)土壤全磷、全鉀和速效磷以年0.0074 g/kg（y=-0.0074x+0.1953）、0.0894 g/kg（y=-0.0894x+2.332）和5.2667 mg/kg（y=-5.2667x+

196.7）的速度下降。連作15年，土壤全磷和速效磷含量顯著高于其他處理，全鉀含量?jī)H顯著高于連作10年處理。

由表1還可看出，由于不同連作年限桑園土壤速效氮、磷、鉀的變幅不一，極大改變了土壤中有效養(yǎng)分的比例。與CK相比，連作5和15年顯著提高了速效鉀/速效氮和速效鉀/速效磷，連作10年顯著降低了速效磷/

速效氮、速效鉀/速效氮和速效鉀/速效磷。

2. 2 不同連作年限桑園土壤養(yǎng)分間的相關(guān)性分析結(jié)果

對(duì)不同連作年限桑園土壤各主要養(yǎng)分間的相關(guān)性進(jìn)行分析，結(jié)果（表2）表明，除全氮、速效氮與全磷、全鉀，速效氮與速效磷，pH與全磷、全鉀和速效磷相關(guān)不顯著外，其他土壤養(yǎng)分間的相關(guān)性均達(dá)顯著或極顯著水平（P<0.01，下同），其中土壤有機(jī)質(zhì)含量與所有養(yǎng)分含量均呈顯著或極顯著正相關(guān)，pH與有機(jī)質(zhì)、全氮、速效氮和速效鉀呈極顯著正相關(guān)。說(shuō)明多施有機(jī)肥、增加桑園土壤有機(jī)質(zhì)對(duì)均衡提高桑園土壤養(yǎng)分及改善土壤pH有積極作用。

2. 3 不同連作年限桑葉年產(chǎn)量變化

由圖1桑葉產(chǎn)量調(diào)查結(jié)果可知，不同連作年限下桑葉年產(chǎn)量存在顯著差異，其中，以連作10年的桑葉年產(chǎn)量最高，達(dá)40050 kg/ha，連作5年的次之，連作15年的桑葉年產(chǎn)量最低，各不同連作年限處理間桑葉產(chǎn)量差異均達(dá)顯著水平。

2. 4 桑葉年產(chǎn)量與土壤養(yǎng)分間的相關(guān)性分析結(jié)果

連作5、10和15年桑園的桑葉年產(chǎn)量與土壤主要養(yǎng)分間的相關(guān)性分析結(jié)果（表3）表明，桑葉年產(chǎn)量與土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、速效磷、速效鉀和土壤pH均呈極顯著負(fù)相關(guān)，與速效氮呈顯著負(fù)相關(guān)。各土壤養(yǎng)分及pH與桑葉產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值排序?yàn)槿?速效鉀>全氮>有機(jī)質(zhì)>pH>全磷=速效磷>速效氮。

3 討論

土壤是桑樹生長(zhǎng)的主要環(huán)境，土壤肥力高低直接影響著桑樹的生長(zhǎng)與生物量累積。本研究結(jié)果表明，與CK相比，連作5和15年桑園的土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、速效氮、速效鉀含量顯著提高，可能與桑園連年增施雞糞有機(jī)肥有關(guān)。沈國(guó)新等（1995）通過桑樹固定比例長(zhǎng)期定位施肥試驗(yàn)，認(rèn)為桑樹施肥量的N∶P2O5∶K2O適宜比例為10∶6∶8；曾艷（2007）通過在南寧良慶區(qū)開展的大田肥料試驗(yàn)，得出桑園適宜的氮、磷、鉀肥用量為純N 414 kg/ha、P2O5 300 kg/ha、K2O 337.5 kg/ha，即N∶P2O5∶K2O比例為10∶7∶8。參照沈國(guó)新等（1995）和曾艷（2007）的研究結(jié)果，本研究中桑園的氮、鉀化肥施入量及比值均在適宜范圍，已能夠滿足桑樹生長(zhǎng)所需要的氮、鉀養(yǎng)分需求，因此通過雞糞投入的養(yǎng)分為額外養(yǎng)分，從而有利于土壤有機(jī)質(zhì)、全氮等養(yǎng)分含量的積累，與甘麗紅等（2016）在桑園施用雞糞有機(jī)肥可提高土壤有機(jī)質(zhì)的研究結(jié)果一致。凌宏文等（2015）研究認(rèn)為，由于桑葉被摘走養(yǎng)蠶，導(dǎo)致桑地殘留物較少，可引起持續(xù)經(jīng)營(yíng)的桑園土壤pH下降。本研究結(jié)果與上述結(jié)果存在差異，即與CK相比，植桑土壤pH均呈上升趨勢(shì)，可能與桑園土壤常年配施雞糞有機(jī)肥有關(guān)，雞糞可提高土壤交換性鹽基離子含量和有機(jī)質(zhì)含量，從而提高土壤pH（汪吉東等，2014；甘麗紅等，2016）?？梢?，配施雞糞有機(jī)肥不僅是保持和提高土壤肥力的一種可行策略，還對(duì)連作土壤酸堿度的重新分配具有重要意義。此外，本研究中桑園連續(xù)種植10年內(nèi)全磷和速效磷含量隨種植年限的延長(zhǎng)而下降，可能一方面與雞糞有機(jī)肥提高作物對(duì)磷的積累有關(guān)，另一方面，隨種植年限延長(zhǎng)，土壤磷最大吸附量、磷最大緩沖容量降低，土壤磷吸附飽和度和解吸率提高（高秀美等，2010），土壤磷淋失增加（楊苞梅等，2010），因此會(huì)出現(xiàn)土壤磷含量降低。連作15年后土壤磷含量較CK顯著增加，但具體原因有待進(jìn)一步探討。

土壤養(yǎng)分間的關(guān)系研究對(duì)改良土壤、促進(jìn)桑樹對(duì)養(yǎng)分的吸收具有重要指導(dǎo)意義。魯劍巍等（2004）對(duì)湖南省桑蠶主產(chǎn)區(qū)桑園土壤養(yǎng)分進(jìn)行分析，得出桑園土壤pH與有機(jī)質(zhì)、速效鉀含量呈正相關(guān)，與速效氮、速效磷含量呈負(fù)相關(guān)；有機(jī)質(zhì)含量與pH、速效氮、速效磷、速效鉀均呈正相關(guān)，其中與速效氮和速效鉀的相關(guān)達(dá)極顯著水平。在本研究中，土壤有機(jī)質(zhì)含量與其他養(yǎng)分含量均呈顯著或極顯著正相關(guān)，pH與有機(jī)質(zhì)、全氮、速效氮和速效鉀呈極顯著正相關(guān)。說(shuō)明多施有機(jī)肥、增加桑園土壤有機(jī)質(zhì)對(duì)均衡提高桑園土壤養(yǎng)分，改善土壤酸堿度有重要意義。

桑樹由于每年兩次砍伐及多次摘葉養(yǎng)蠶，故樹干養(yǎng)分低，樹勢(shì)較弱，桑葉產(chǎn)量低。目前，國(guó)內(nèi)外針對(duì)不同連作年限下桑葉產(chǎn)量的研究報(bào)道不多，僅見瀨戶川等（1983）調(diào)查了連續(xù)20年采用標(biāo)準(zhǔn)肥培管理措施和夏伐方法的不同密度低干專用桑園的桑葉產(chǎn)量，發(fā)現(xiàn)桑葉年收獲量隨連作年限的增加而增加，至第13年開始緩慢下降， 15年以后急劇下降。本研究結(jié)果與上述結(jié)果類似，桑葉產(chǎn)量隨種植年限的增加而增加，至第10年達(dá)最高值，15年顯著下降，并顯著低于連續(xù)種植5年的桑葉產(chǎn)量。

郇慧慧等（2014）通過桑樹分枝數(shù)變化與桑葉生物量的關(guān)系研究，發(fā)現(xiàn)桑樹對(duì)生物量的積累與分枝數(shù)無(wú)關(guān)，而主要取決于周圍環(huán)境是否能提供充足的資源以保障生長(zhǎng)發(fā)育的需要?？紤]到土壤是桑樹生長(zhǎng)的主要環(huán)境，本研究將桑葉產(chǎn)量與土壤養(yǎng)分含量進(jìn)行相關(guān)分析，發(fā)現(xiàn)兩者間呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)。土壤養(yǎng)分的大幅度增加（減少）發(fā)生在桑園大幅度減產(chǎn)（增產(chǎn)）之后，連續(xù)植桑10年，桑葉產(chǎn)量顯著增加，但施入土壤的養(yǎng)分持續(xù)不變，因此，各土壤養(yǎng)分含量明顯減少；連作15年，桑葉產(chǎn)量顯著下降，肥料未能被桑樹充分吸收而滯留土壤，故土壤養(yǎng)分含量明顯提高。

氮磷鉀比例失調(diào)是連作障礙的主要原因之一（劉建國(guó)等，2009；馬海燕等，2011）。在本研究中，連作15年桑園土壤養(yǎng)分含量整體高于CK、連作5年和連作10年處理，但桑葉產(chǎn)量卻顯著降低，其原因是否與土壤速效養(yǎng)分比例的改變有關(guān)有待進(jìn)一步研究驗(yàn)證。

4 結(jié)論

桑園土壤養(yǎng)分及pH與連作年限密切相關(guān)，桑園連作5、10和15年，土壤養(yǎng)分整體呈現(xiàn)升高—降低—升高的趨勢(shì)。桑葉年產(chǎn)量與土壤養(yǎng)分含量呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)。增施有機(jī)肥可提高桑園土壤有機(jī)質(zhì)，也有助于均衡提高土壤養(yǎng)分及改善土壤pH。

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（責(zé)任編輯 王 暉）