水旱轮作对土壤性状及作物产量的影响

王克磊，周友和，黄宗安，朱隆静，徐 坚

（温州市农业科学研究院，温州市设施蔬菜工程技术中心，浙江 温州 325014）

随着我国设施蔬菜面积的不断增加，设施栽培中连作障碍问题也日益突出。常年的过量施肥和缺少雨水淋洗等因素导致设施土壤次生盐渍化与土壤酸化严重，对设施蔬菜栽培造成严重的不良影响[1-3]。近年来浙江省通过统筹发展，应用稻菜水旱轮作、粮经结合的生态高效型种植模式，实现了稳粮增效、效益大幅提高和资源的循环利用。稻菜轮作是浙江省应用最早、覆盖面最广、成效最为突出的模式之一[4]。浙南地区是浙江省重要的蔬菜产区，积极推广应用高效作物轮作模式，意义重大。本文以3种不同种植方式的田块为调查对象，研究不同种植方式下耕作层土壤理化性状变化及对作物产量的影响，发掘稻菜轮作在克服连作障碍中的作用，为稻菜轮作在生产中的应用提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 土壤采样

2015年5月以瑞安市马屿镇梅屿蔬菜专业合作社内常年种植水稻田块、常年大棚种植番茄田块及水稻—大棚番茄轮作田块为调查对象，选取不同田块土样进行分析测定。取土时按照“S”形路线，用土壤取样器分别在上述3种地块畦面上各取5个点的土样，每种田块取样进行3次重复，然后将土样送于温州市农科院分析测试中心进行理化性状检测，测定内容为：土壤pH、水解性氮、有效磷、速效钾、土壤电导率、水溶性盐总量等。

1.2 试验安排

试验所用水稻品种为甬优15号，播种期为2015年5月中旬，试验设置3次重复，每个小区20 m2，于收获期计算小区产量，并计算产值。

试验所用番茄品种为红宝石（广东南蔬种业公司提供），播种期为2015年9月中旬，试验设置3次重复，每个小区面积50 m2，采收期记录各小区产量，计算产值。

1.3 数据处理

数据应用Excel 2010进行统计分析，采用SPSS进行相关显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同种植田块对土壤pH和EC的影响

土壤pH的变化会影响到植物对矿质离子的吸收，进而影响蔬菜的生长。一般作物适宜的pH为6.0～7.5。从表1中可以看出，常年种植水稻田块、常年大棚种植番茄田块及水稻—大棚番茄轮作地块土壤pH差异明显。其中以大棚常年种植番茄田块土壤pH为最低（5.12），明显偏酸性；轮作田块土壤pH为6.02，较番茄土样有明显改善，以常年种植水稻田块土壤pH最高（7.02），基本呈现中性，且各处理间差异显著。作物生长发育的土壤EC临界值为50.0 mS/m。常年大棚种植番茄田块的土壤EC值为42.4 mS/m，已接近临界水平，显著高于其他2个田块，是常年种植水稻田块土壤EC值（11.1 mS/m）的3.82倍，是水稻—番茄轮作田块土壤EC值（14.3 mS/m）的2.96倍。由此可以看出轮作之后可显著降低土壤的EC值。

表1 不同种植田块对土壤pH和EC的影响

2.2 不同种植田块对土壤速效养分的影响

土壤中的速效氮、磷、钾对作物的生长发育和果实品质的形成有重要的影响。表2显示，水解性氮以常年种植水稻田块土壤为最高，达到120 mg/kg，较常年大棚种植番茄田块土壤和水稻—番茄轮作田块土壤分别提高10.1%和33.3%，且各处理间差异显著。常年种植番茄田块土壤有效磷含量为306.5 mg/kg，显著高于水稻田块土壤（17.4 mg/kg）和水稻—番茄轮作田块土壤（176.5 mg/kg）。常年种植番茄田块土壤速效钾含量（211 mg/kg）为最高，分别比水稻田块土壤和轮作田块土壤提高111%和348.9%，且各处理间差异显著。常年种植番茄田块土壤水溶性总盐含量显著高于水稻田块和水稻—番茄轮作田块，分别为其他2种田块土壤的3.4倍和2.8倍。

2.3 不同种植方式茬口安排与产量效益比较

稻菜轮作模式是以大棚设施为基础，以蔬菜生产为主，在番茄采收结束后轮作一季水稻，通过合理茬口安排，紧密衔接季节，可改善土壤性状，缓解连作障碍的不良影响，提高土地利用率，增加收益。稻菜轮作模式下，水稻在5月中旬播种，6月中旬定植田间，10月上旬采收，667 m2产量达到550 kg，纯收益为500元；下茬番茄在9月中旬播种育苗，10月中旬定植，2月中旬至5月中旬采收，667 m2产量为6 500 kg，纯收益8 000元。番茄连作模式下，9月上旬播种，10月上旬定植，2月上旬至5月中旬采收，667 m2纯收益为7 000元。两种种植方式比较，稻菜轮作有利于提高番茄产量，增加纯收益。从植株田间发病率来看，番茄连作青枯病发病较重，可达14.2%，稻菜轮作后番茄青枯病发病率明显下降。

表2 不同种植田块对土壤速效养分的影响 mg/kg

3 结论与讨论

不同作物在生长发育时吸收土壤养分的种类和比例是有特定规律的，长期连作同一作物会导致土壤环境改变，从而产生养分失衡、土壤理化性状变差等现象，严重影响作物的生长发育及品质的形成。土壤的酸碱度直接影响作物的养分吸收。本研究表明常年种植番茄的土壤已明显酸化，土壤pH显著低于其他2种田块，表明常年大棚番茄连作施肥过量，土壤理化性状已明显受到影响。水稻—番茄轮作可明显改善土壤pH，轮作对缓解土壤酸化有一定效果，袁建玉等[5]在设施蔬菜水旱轮作中也有相关报道。

表3 不同种植方式茬口安排与产量效益比较

土壤EC值过高，植株根系损伤严重，无法吸收水分和营养，导致植株出现萎蔫、黄化、组织坏死或植株矮小等症状。由本试验可知常年番茄连作的土壤EC值是其他2种土壤的3.82和2.96倍，表明常年的连作和过多的施肥已导致土壤的EC值明显过高，接近作物生长发育的土壤EC临界值（50.0 mS/m），同时发现在种植过程中番茄青枯病发病率较高，死株现象明显。轮作后可明显改善土壤盐分积累状况，缓解连作障碍带来的不利影响。

相关研究表明，土壤田间管理方法及耕作措施是影响土壤肥力变化的重要因素。轮作与连作对土壤养分含量的影响不同，不同作物种类轮作也对土壤养分含量影响程度不同[6-7]。本试验中可以看出，常年连作番茄的田块土壤pH明显下降，而导致磷、钾含量富集，土壤中水溶性总盐含量明显增加，土壤理化性状变差，而通过轮作后使土壤养分的有效性得到充分调节，盐分含量明显下降，提高作物对土壤养分的吸收利用率，有利于设施土壤盐渍化和土壤酸化的治理。

不同种植模式对作物产量有不同程度的影响。相关研究表明，小麦/玉米/大豆套（轮）作可提高作物在开花期与成熟期的籽粒产量和地上部植株的总生物量[8]。本研究表明，轮作后667 m2可提高番茄产量8.3%，增加效益14.2%，轮作后番茄青枯病发病症状减轻5%～8%，表明轮作在缓解连作障碍与土壤盐渍化、稳粮增效、增加农民收益方面有较好的促进作用。

[1]喻景权."十一五"我国设施蔬菜生产和科技进展及其展望[J].中国蔬菜,2011(2):11-23.

[2]陈碧华,杨和连,李亚灵,等.不同种植年限大棚菜田土壤水溶性盐分的变化特征[J].水土保持学报,2012,26(1):241-245.

[3]黄绍文,王玉军,金继运,等.我国主要蔬菜区土壤盐分、酸碱性和肥力状况[J].植物营养与肥料学报,2011(4):906-918.

[4]胡美华,王华英,黄国洋,等.浙江省菜稻轮作模式应用现状、存在的问题与发展对策[J].中国瓜菜,2016,29(2):52-56.

[5]袁建玉,周曾辉,张娜,等.设施蔬菜水旱轮作前后耕作层土壤盐分和pH值的变化[J].江苏农业科学,2014,42(3):301-303.

[6]阳显斌,李廷轩,张锡洲,等.烟蒜轮作与套作对土壤农化性状及烤烟产量的影响[J].核农学报,2015,29(5):980-985.

[7]苏永中,赵哈林.科尔沁沙地不同土地利用和管理方式对土壤质量性状的影响[J].应用生态学报,2003,14(10):1681-1686.

[8]雍太文,杨文钰,任万军,等."小麦/玉米/大豆"套作体系中不同作物间的相互作用及氮素的转移、吸收[J].核农学报,2009,23(2):320-326,289.