水旱輪作對土壤性狀及作物產(chǎn)量的影響

王克磊，周友和，黃宗安，朱隆靜，徐 堅

（溫州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，溫州市設(shè)施蔬菜工程技術(shù)中心，浙江 溫州 325014）

隨著我國設(shè)施蔬菜面積的不斷增加，設(shè)施栽培中連作障礙問題也日益突出。常年的過量施肥和缺少雨水淋洗等因素導(dǎo)致設(shè)施土壤次生鹽漬化與土壤酸化嚴(yán)重，對設(shè)施蔬菜栽培造成嚴(yán)重的不良影響[1-3]。近年來浙江省通過統(tǒng)籌發(fā)展，應(yīng)用稻菜水旱輪作、糧經(jīng)結(jié)合的生態(tài)高效型種植模式，實現(xiàn)了穩(wěn)糧增效、效益大幅提高和資源的循環(huán)利用。稻菜輪作是浙江省應(yīng)用最早、覆蓋面最廣、成效最為突出的模式之一[4]。浙南地區(qū)是浙江省重要的蔬菜產(chǎn)區(qū)，積極推廣應(yīng)用高效作物輪作模式，意義重大。本文以3種不同種植方式的田塊為調(diào)查對象，研究不同種植方式下耕作層土壤理化性狀變化及對作物產(chǎn)量的影響，發(fā)掘稻菜輪作在克服連作障礙中的作用，為稻菜輪作在生產(chǎn)中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 土壤采樣

2015年5月以瑞安市馬嶼鎮(zhèn)梅嶼蔬菜專業(yè)合作社內(nèi)常年種植水稻田塊、常年大棚種植番茄田塊及水稻—大棚番茄輪作田塊為調(diào)查對象，選取不同田塊土樣進(jìn)行分析測定。取土?xí)r按照“S”形路線，用土壤取樣器分別在上述3種地塊畦面上各取5個點的土樣，每種田塊取樣進(jìn)行3次重復(fù)，然后將土樣送于溫州市農(nóng)科院分析測試中心進(jìn)行理化性狀檢測，測定內(nèi)容為：土壤pH、水解性氮、有效磷、速效鉀、土壤電導(dǎo)率、水溶性鹽總量等。

1.2 試驗安排

試驗所用水稻品種為甬優(yōu)15號，播種期為2015年5月中旬，試驗設(shè)置3次重復(fù)，每個小區(qū)20 m2，于收獲期計算小區(qū)產(chǎn)量，并計算產(chǎn)值。

試驗所用番茄品種為紅寶石（廣東南蔬種業(yè)公司提供），播種期為2015年9月中旬，試驗設(shè)置3次重復(fù)，每個小區(qū)面積50 m2，采收期記錄各小區(qū)產(chǎn)量，計算產(chǎn)值。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)應(yīng)用Excel 2010進(jìn)行統(tǒng)計分析，采用SPSS進(jìn)行相關(guān)顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種植田塊對土壤pH和EC的影響

土壤pH的變化會影響到植物對礦質(zhì)離子的吸收，進(jìn)而影響蔬菜的生長。一般作物適宜的pH為6.0～7.5。從表1中可以看出，常年種植水稻田塊、常年大棚種植番茄田塊及水稻—大棚番茄輪作地塊土壤pH差異明顯。其中以大棚常年種植番茄田塊土壤pH為最低（5.12），明顯偏酸性；輪作田塊土壤pH為6.02，較番茄土樣有明顯改善，以常年種植水稻田塊土壤pH最高（7.02），基本呈現(xiàn)中性，且各處理間差異顯著。作物生長發(fā)育的土壤EC臨界值為50.0 mS/m。常年大棚種植番茄田塊的土壤EC值為42.4 mS/m，已接近臨界水平，顯著高于其他2個田塊，是常年種植水稻田塊土壤EC值（11.1 mS/m）的3.82倍，是水稻—番茄輪作田塊土壤EC值（14.3 mS/m）的2.96倍。由此可以看出輪作之后可顯著降低土壤的EC值。

表1 不同種植田塊對土壤pH和EC的影響

2.2 不同種植田塊對土壤速效養(yǎng)分的影響

土壤中的速效氮、磷、鉀對作物的生長發(fā)育和果實品質(zhì)的形成有重要的影響。表2顯示，水解性氮以常年種植水稻田塊土壤為最高，達(dá)到120 mg/kg，較常年大棚種植番茄田塊土壤和水稻—番茄輪作田塊土壤分別提高10.1%和33.3%，且各處理間差異顯著。常年種植番茄田塊土壤有效磷含量為306.5 mg/kg，顯著高于水稻田塊土壤（17.4 mg/kg）和水稻—番茄輪作田塊土壤（176.5 mg/kg）。常年種植番茄田塊土壤速效鉀含量（211 mg/kg）為最高，分別比水稻田塊土壤和輪作田塊土壤提高111%和348.9%，且各處理間差異顯著。常年種植番茄田塊土壤水溶性總鹽含量顯著高于水稻田塊和水稻—番茄輪作田塊，分別為其他2種田塊土壤的3.4倍和2.8倍。

2.3 不同種植方式茬口安排與產(chǎn)量效益比較

稻菜輪作模式是以大棚設(shè)施為基礎(chǔ)，以蔬菜生產(chǎn)為主，在番茄采收結(jié)束后輪作一季水稻，通過合理茬口安排，緊密銜接季節(jié)，可改善土壤性狀，緩解連作障礙的不良影響，提高土地利用率，增加收益。稻菜輪作模式下，水稻在5月中旬播種，6月中旬定植田間，10月上旬采收，667 m2產(chǎn)量達(dá)到550 kg，純收益為500元；下茬番茄在9月中旬播種育苗，10月中旬定植，2月中旬至5月中旬采收，667 m2產(chǎn)量為6 500 kg，純收益8 000元。番茄連作模式下，9月上旬播種，10月上旬定植，2月上旬至5月中旬采收，667 m2純收益為7 000元。兩種種植方式比較，稻菜輪作有利于提高番茄產(chǎn)量，增加純收益。從植株田間發(fā)病率來看，番茄連作青枯病發(fā)病較重，可達(dá)14.2%，稻菜輪作后番茄青枯病發(fā)病率明顯下降。

表2 不同種植田塊對土壤速效養(yǎng)分的影響 mg/kg

3 結(jié)論與討論

不同作物在生長發(fā)育時吸收土壤養(yǎng)分的種類和比例是有特定規(guī)律的，長期連作同一作物會導(dǎo)致土壤環(huán)境改變，從而產(chǎn)生養(yǎng)分失衡、土壤理化性狀變差等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響作物的生長發(fā)育及品質(zhì)的形成。土壤的酸堿度直接影響作物的養(yǎng)分吸收。本研究表明常年種植番茄的土壤已明顯酸化，土壤pH顯著低于其他2種田塊，表明常年大棚番茄連作施肥過量，土壤理化性狀已明顯受到影響。水稻—番茄輪作可明顯改善土壤pH，輪作對緩解土壤酸化有一定效果，袁建玉等[5]在設(shè)施蔬菜水旱輪作中也有相關(guān)報道。

表3 不同種植方式茬口安排與產(chǎn)量效益比較

土壤EC值過高，植株根系損傷嚴(yán)重，無法吸收水分和營養(yǎng)，導(dǎo)致植株出現(xiàn)萎蔫、黃化、組織壞死或植株矮小等癥狀。由本試驗可知常年番茄連作的土壤EC值是其他2種土壤的3.82和2.96倍，表明常年的連作和過多的施肥已導(dǎo)致土壤的EC值明顯過高，接近作物生長發(fā)育的土壤EC臨界值（50.0 mS/m），同時發(fā)現(xiàn)在種植過程中番茄青枯病發(fā)病率較高，死株現(xiàn)象明顯。輪作后可明顯改善土壤鹽分積累狀況，緩解連作障礙帶來的不利影響。

相關(guān)研究表明，土壤田間管理方法及耕作措施是影響土壤肥力變化的重要因素。輪作與連作對土壤養(yǎng)分含量的影響不同，不同作物種類輪作也對土壤養(yǎng)分含量影響程度不同[6-7]。本試驗中可以看出，常年連作番茄的田塊土壤pH明顯下降，而導(dǎo)致磷、鉀含量富集，土壤中水溶性總鹽含量明顯增加，土壤理化性狀變差，而通過輪作后使土壤養(yǎng)分的有效性得到充分調(diào)節(jié)，鹽分含量明顯下降，提高作物對土壤養(yǎng)分的吸收利用率，有利于設(shè)施土壤鹽漬化和土壤酸化的治理。

不同種植模式對作物產(chǎn)量有不同程度的影響。相關(guān)研究表明，小麥/玉米/大豆套（輪）作可提高作物在開花期與成熟期的籽粒產(chǎn)量和地上部植株的總生物量[8]。本研究表明，輪作后667 m2可提高番茄產(chǎn)量8.3%，增加效益14.2%，輪作后番茄青枯病發(fā)病癥狀減輕5%～8%，表明輪作在緩解連作障礙與土壤鹽漬化、穩(wěn)糧增效、增加農(nóng)民收益方面有較好的促進(jìn)作用。

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