玉米田覆膜连作对土壤可溶性盐中阳离子含量的影响

霍龙

摘 要：土壤中土壤可溶性盐主要由8种离子组成，其中4种阳离子是钙离子，镁离子，钾离子和钠离子，而本文主要研究在玉米田覆膜连作条件下对4种阳离子的影响.所以通过对不同处理玉米田内土壤的采集，对未覆膜玉米田（0年）、覆膜1年，覆膜连作2年，覆膜连作3年和4年的土壤样品经过分析测定不同土层深度的阳离子含量来确定对玉米田内土壤的影响程度.结果表明，在未覆膜玉米田内0-10cm、10-20cm、20-30cm土层的土壤中阳离子的含量相对连作1年、2年、3年的土壤中的含量较低，最低含量达0.00303%.随着连作年限的增加，阳离子的含量在总体上逐渐呈增多的趋势（除连作年限4年以外）：钙离子随着不同连作年限的增加以及不同土层深度的影响，其含量也随之相应的增加，但增加的并不明显.镁离子，钾离子和钠离子含量随着连作年限的增加而呈现增加的趋势，这就说明长期的不间断的连作对玉米田中土壤阳离子的含量影响较为明显.

关键词：玉米;覆膜连作;土层深度;阳离子的含量

中图分类号：S278  文献标识码：A  文章编号：1673-260X（2020）07-0049-04

引言

目前，玉米是重要的粮食作物、优质饲料和工业原料，适应性强、分布广、用途多、增产潜力大，已成为中国第一大粮食作物，发展速度快[1，2].赤峰市作为内蒙古自治区的粮食主产区，也是具有联动效应、集聚效应和增值效应的黄金产业.近年来，随着玉米种植面积的不断提高，玉米连作面积越来越大.尽管玉米是耐连作的作物，但是长期连作对于粮食产量的高产稳产还是存在着一些潜在的风险[3].玉米田连作后对土壤中水溶性盐离子中阳离子的含量的变化很大，随着连作年限的延长，就会出现严重的连作障碍问题.所谓连作障碍，就是指在同一块土地或小区中连续栽培同种或同科作物时，即使在正常的栽培管理条件下，也会出现长势变弱、产量降低、品质下降、病虫害加重的现象[4，5].

土壤中的可溶性盐离子是植物生长周期所必需的，而可溶性盐离子中的阳离子也是作物生长必需的成分之一.土壤中的离子含量间接影响植物地下部分吸收营养以至于供地上部分更好地进行光合作用，促进光合磷酸化作用和ATP的生成.大量研究表明，随着玉米种植面积的不断提高，玉米连作面积越来越大，就是这样长期连作使得土壤中的化肥含量不断积累，土壤中的氮素、离子含量增多;适当的有效的离子含量对植物生长发育有一定的促进作用，但是当土壤中离子含量过量后植物的根系对离子的吸收反而很少[6].所以说长期连作对玉米田土壤中阳离子含量存在一定的影响，故本实验主要探讨赤峰地区不同连作年限以及不同土层深度对土壤中水溶性盐中阳离子含量的影响.

1 实验区概况、数据处理与研究方法

1.1 实验区概况

本试验土壤实验样品分别于2017年6月份、8月份、10月份采自在内蒙古赤峰市周边区域.本次实验一共选取了15块连作玉米田，分别为：未覆膜（0年）、覆膜连作1年、覆膜连作2年、覆膜连作3年、覆膜连作4年玉米田各3块（3块玉米田分别对应6月份、8月份、10月份），每块玉米田的取样方法为五点取样法，将5个点的土样进行混合即为一个样品，每块玉米田中的土样按照0-10cm、10-20cm、20-30cm三层采集，将每个样品装入自封袋内带回实验室进行分装，风干、研磨、过筛等过程后采用中国土壤学会编制的《土壤农业化学分析方法》[7]测定可溶性阳离子含量.

1.2 数据处理與统计

试验数据采用Microsoft Office Excel 2010和SPSS16.0软件进行处理

2 结果与分析

2.1 连作和土层对钙离子含量的影响

连作年限对土壤中钙离子的含量影响较大，如图1所示，0年处理时，土壤中钙离子含量相对偏低，随着覆膜连作年限的增加，土壤钙离子的含量呈现近似“M”型的变化趋势，尤其以土壤连作3年时，土壤中钙离子的含量最高.在土层0-10cm连作年限为3年的玉米田中土壤的钙离子含量最高，最高含量为0.012%，在连作4年的土壤中钙离子含量最低，最低含量仅为0.005%.在10-20cm土层中，连作3年的土壤钙离子含量为0.010688%，而在连作4年的土壤中钙离子含量仅为0.004676%.在20-30cm土层中连作3年的土壤中钙离子含量为0.01169%，而在连作4年的土壤中钙离子含量仅为0.004008%.由此可知，随着连作年限的增加，玉米田中土壤的钙离子含量并不是呈线性变化，但是从总体上看，在同一连作年限下，不同土层深度的土壤钙离子含量（除0年外）都随着土层深度的增加而相应减少.

对玉米田不同连作年限土壤中的钙离子含量进行方差分析和多重比较可知（图1）：连作年限对玉米田土壤中钙离子含量的影响较大，处理间存在显著性差异（P<0.05），土层深度对土壤中钙离子含量的影响很小，连作和土层的交互作用对土壤中钙离子含量的影响也很小.

2.2 连作和土层对镁离子含量的影响

从图2可以看出，不同连作年限和土层深度对土壤中镁离子含量的影响很大，随着连作年限的增加，土壤中镁离子的含量总体呈减少的趋势，0年土壤中的镁离子含量总体上都高于其他连作年限土壤中镁离子的含量，连作2年和连作3年的土壤中镁离子的含量略高于连作1年土壤中的镁离子含量，也略高于连作4年土壤中的镁离子含量.除此之外，还可以看出连作2年20-30cm土层的镁离子含量最高，最高为0.013781%，连作4年0-10cm土层中镁离子含量最低，最低为0.004053%.在同一土层内比较看出，0-10cm的土层中，0年土壤中镁离子含量最高，最高为0.012565%，连作4年土壤中镁离子含量最低，最低为0.004053%;10-10cm土层中，0年土壤中镁离子含量最高，最高为0.01216%，连作2年和连作4年土壤中镁离子含量最低，最低为0.00608%;20-30cm土层中，连作2年土壤中的镁离子含量最高，最高为0.013781%，连作4年土壤中的镁离子含量最低，最低含量为0.006891%.综上可知，连作年限对玉米田土壤中镁离子的含量影响很大，并且随着连作年限的增加，土壤中镁离子的含量呈现不同程度的变化，总体上镁离子含量呈相对减少的趋势.

对玉米田不同连作年限土壤中的镁离子含量进行方差分析和多重比较可知（图2）：连作年限对土壤中镁离子含量的影响很大，处理间存在极显著性差异（P<0.01），土层深度对玉米田镁离子含量影响较小，连作和土层的交互作用对玉米田土壤中镁离子含量的影响较小.在0-10cm土层中，0年土壤中镁离子含量与连作1年、4年土壤中镁离子的含量存在显著性差异（P<0.05）;在10-20cm土层中，连作处理对土壤中镁离子含量影响不大，各连作年限土壤中镁离子含量差异不显著;在20-30cm土层中，0年土壤中镁离子含量与连作年限2年土壤中镁离子含量存在显著性差异（P<0.05）.

2.3 连作和土层对钾离子含量的影响

从图3可以看出，不同连作年限和土層深度对土壤中钾离子含量的影响很大，随着连作年限的增加，土壤中钾离子的含量总体呈增大的趋势，连作年限4年土壤中钾离子含量比连作3年土壤中钾离子含量低，连作年限3年土壤中钾离子含量总体都高于0年、1年、2年的土壤钾离子含量.在同一土层内比较看出，0-10cm的土层中，连作3年土壤中钾离子含量最高，最高为0.006825%，连作年限1年土壤中钾离子含量最低，最低为0.00053%;10-20cm土层中，连作年限3年土壤中钾离子含量最高，最高为0.005212%，连作4年土壤钾离子含量最低，最低为0.000173%;20-30cm土层中，连作年限3年的土壤钾离子含量最高，最高为0.004483%，连作年限4年土壤钾离子含量最低，最低为0.000467%.综上可以看出，连作年限和土层深度对玉米田中土壤钾离子含量影响很大，而且钾离子含量总体呈近似线性增加的趋势（除连作年限4年的钾离子含量外）.

对玉米田不同连作年限土壤中的钾离子含量进行方差分析和多重比较可知（图3）：连作年限对土壤中钾离子含量的影响较大，处理间存在极显著差异（P<0.01），土层深度对玉米田土壤中钾离子含量的影响很小，连作和土层的交互作用对玉米田土壤中钾离子含量的影响也很小.在0-10cm土层中，连作3年土壤中钾离子含量与0年、1年、4年处理的土壤钾离子含量存在显著性差异（P<0.05）;在10-20cm土层中，连作3年土壤中钾离子含量与覆膜连作4年处理的土壤钾离子含量存在显著性差异（P<0.05）;在20-30cm的土层中，各连作年限土壤中钾离子含量表现差异不显著.

2.4 连作和土层对钠离子含量的影响

从图4可以看出，不同连作年限对土壤中钠离子含量影响较大，随着连作年限的增加，土壤中钠离子含量出现波动变化，0年的土壤中钠离子含量都略低于其他处理土壤钠离子含量.在同一土层内比较看出，0-10cm的土层中，连作年限2年土壤钠离子含量最高，最高为0.24%，0年土壤中钠离子含量最低，最低为0.13%;10-20cm的土层中，连作年限4年的土壤钠离子含量最高，最高为0.23%，0年土壤中钠离子含量最低，最低为0.07%;20-30cm的土层中，连作3年的土壤钠离子含量最高，最高为0.24%，0年的土壤钠离子含量最低，最低含量为0.01%.

对玉米田不同连作年限土壤中的钠离子含量进行方差分析和多重比较可知（图4）：连作年限对土壤中钠离子含量的影响较大，处理间存在极显著性差异（P<0.01），土层深度对钠离子的影响较小，连作和土层的交互作用对钠离子的影响也较小.在0-10cm的土层中，0年处理中10-20cm及20-30cm土层的土壤钠离子含量与连作年限2年、连作年限3年土壤钠离子含量存在显著性差异（P<0.05）.

3 结论与讨论

我国玉米的种植面积和产量仅次于水稻和小麦，为第三大粮食作物，随着市场对玉米需求量的提高，玉米的种植面积也在连年增加，玉米种植面积最高的年份占旱田总种植面积的80%，很难实行轮作.据调查，有的地块至今已经连作30年，连作15-20年的相当普遍[7].随着连作年限的增加，已经使土壤肥力严重丧失，土壤肥力退化日趋严重[8-10]，已经引起了广泛关注.长期的、大面积连作必然对玉米田土壤肥力产生影响[11].从本文可以看出，在不同连作年限下的同一土层深度内阳离子的含量变化较大，只在连作年限增加情况下比较阳离子变化随着年限增加而相应的增加，本文结果与马铃薯连作对土壤盐分和离子组成影响的研究有相似之处，随着连作年限的增加，马铃薯田内土壤的阳离子都随之增加[12].土壤中的阳离子增加，总盐量整体增加，这样不利于马铃薯植株的生长[13，14].大量的钠离子积累在植株的地下部分，影响对其他离子的吸收，其他三种阳离子的大量积累有可能会导致土壤的次生盐渍化[15].因此，可以通过间、套、轮作的办法使土壤盐分积累速度变缓或者下降，恢复地力，同时还可以实行测土配方施肥降低人为因素导致的次生盐渍化.

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