不同连作年限对甜瓜土壤理化性状的影响

原静云，王晓玲，王文英，肖 艳，吕争强，高蕴良

（1.河南九圣禾新科种业有限公司，河南 新乡 453000；2.新乡市农业科学院，河南 新乡 453000；3.滑县八里营镇政府，河南 滑县 456465；4.新乡市农产品质量检测检验中心，河南 新乡 453000）

甜瓜(Cucumis meloL.)是一种色、香、味俱佳的世界性果品，是我国最常见的夏季果品之一。近几十年来，园艺设施在生产中占据越来越重要的地位，运用各类设施种植甜瓜的面积也在不断地增长。日光温室现已成为我国北方地区厚皮甜瓜栽培效益最高的设施栽培生产方式。然而，甜瓜是忌连作植物，长年的连作导致其产量降低、品质低下等问题。连作障碍的通俗定义是指相同的园艺作物或者相似的园艺作物在相同的土壤中连续种植，即便是在按时按量施肥浇水等正常管理条件也会发生长得弱、长得慢、品质不好的现象[1]。近年来研究发现，甜瓜生产越来越呈现出不可持续现象，其中，较为重要的原因是存在严重的连作障碍。

我国甜瓜主要产于中部（河南、河北、山东）及西部（新疆、甘肃）等地[2]。甜瓜的生产布局在华东、中南、西北已经有了较大规模的增长，并逐渐形成三足鼎立的局面。设施栽培的发展也带来越来越多的问题，如土壤恶化、盐碱化、次生盐碱化、病害增多等等。在设施栽培条件下，连续种植相同园艺作物的概率大大增加，加上大棚内小气候环境特殊（高温高湿不通风），因此，新建的大棚在连续种植同种作物几年后，会导致通过土壤传播的病虫害频繁发生，土壤物理结构变差，最终出现连作障碍。连作障碍反过来又会加重土壤进一步恶化。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试土样采自河南省滑县八里营乡南宛村甜瓜种植农民专业合作社的日光温室。2015年3月选择连续种植甜瓜 1、3、5、7、10 a的日光温室各 3栋，以未种植甜瓜的土壤为对照（CK）。所选温室历年施肥量为有机肥（基肥）60 000~75 000 kg/hm2、三元复合肥（追肥）450~600 kg/hm2，栽培作物均为甜瓜，栽培管理措施一致。

1.2 试验方法

1.2.1 土壤取样 试验于2015年春季进行，所有温室种植甜瓜品种均为脆梨。定植前一次性施入控释肥（N∶P∶K=20∶8∶10）纯 N 180 kg/hm2，各温室的栽培管理方法一致。利用土钻按照S形曲线5点取样，采集植株根际0~20 cm土样。取出相同连作年份的土样，混匀并过土筛。然后一部分风干后保存，用于测定土壤的理化性质；另一部分于4 ℃低温密封保鲜，用于土壤微生物测定。

1.2.2 土壤理化性质的测定 用酸度计按照土∶水 =1∶5测定土壤pH值；采用环刀法测定容重；采用残渣烘干质量法测定土壤含盐量；利用重铬酸钾氧化法测定土壤有机质含量；分别用流动注射分析仪、碳酸氢钠法和中性NH4Ac浸提（火焰法）测定土壤中的速效氮、速效磷和速效钾。所有土样的测定均重复3次。

1.3 数据统计

利用Excel 2010对数据进行整理与分析，然后采用SPSS 16.0对整体数据进行差异显著性测验。

2 结果与分析

2.1 甜瓜不同连作年限对土壤基本理化性质的影响

由表1可见，随着连续种植甜瓜年限持续不断增加，土壤pH值和容重整体上在持续下降，连作10 a分别比对照下降7.78%和10.57%，说明连作土壤具有酸化趋势，土壤表面和内部结构已经受到严重破坏，并有板结趋势。土壤含盐量随着连作年限的增加而升高，连作3 a后土壤的含盐量明显上升，较对照增加46.97%。随着连作年限的增加，土壤活性孔隙比值相对下降，土壤板结，耕作层变浅，土壤通气透性差，导致土壤理化性质恶化[3]。土壤含盐量高会影响土壤其他理化性质，如有机质进一步下降、pH值下降。pH值下降意味着土壤酸化现象严重，土壤板结化现象进一步加重。

表1 甜瓜不同连作年限对土壤理化性质的影响

2.2 甜瓜不同连作年限对土壤肥力因素的影响

由表2可知，连作土壤的肥力因素也随连作年限的增加发生了较大的变化。有机质含量不断上升，连作 1、3、5、7、10 a分别比对照增加 19.63%、42.70%、60.48%、93.12%和106.65%，说明随着连作年限的增加而大量累积，速效氮变化趋势与有机质一致。而速效磷和速效钾的含量却在迅速下降，但其含量均高于对照。速效磷连作5 a比连作1 a下降32.10%，而速效钾连作7 a比连作1 a下降30.44%。上述结果说明，连作导致有机质和速效氮快速累积，而速效磷和速效钾大量流失，土壤营养严重失调。

表2 甜瓜不同连作年限对土壤肥力因素的影响

3 结论与讨论

土壤肥力是反映土壤肥沃性的一个重要指标，它是衡量土壤能够提供作物生长所需的各种养分的能力，是土壤各种基本性质的综合表现，是土壤区别于成土母质和其他自然体的最本质的特征，也是土壤作为自然资源和农业生产资料的物质基础。有机质和速效氮的快速积累，速效磷、速效钾的大量流失，部分说明了连作土壤出现的问题。作物良好生长需要较高的土壤肥力，即要求土壤营养协调，各元素种类、数量、比例适宜。随着连作年限的增加，土壤的pH值、容重持续下降，说明连作土壤逐渐呈现出酸化的状态，土壤表面及内部结构也遭到了破坏。而土壤中的含盐量随着连续种植甜瓜年限的增加而增加，说明连续种植同种作物的土壤具有很明显的次生盐碱化的趋势。土壤中包含的盐类成分随着连续种植甜瓜年限的增加而升高，连作3 a后土壤的含盐量呈现出明显的上升趋势，较对照增加46.97%，连作10 a后含盐量增加更多，说明本研究中连续种植甜瓜的土壤具有显著的次生盐碱化这一趋势。

在设施栽培中，为了满足作物生长所需氮素往往施用大量的氮素肥料，而氮只有被转化为硝酸盐后才能被作物根部的毛细孔吸收，因此，连续种植甜瓜的土壤有较多硝酸盐积累，硝酸盐不易被土壤固定而较易渗入到土壤中，特别是在全封闭式通风除湿条件不利的设施栽培条件下。由于施肥后浇水少、没有浇透、缺少雨水的混合等原因，土壤中的硝酸盐很容易有较高的积累量从而使土壤pH值明显下降，导致土壤酸化。

多数研究者认为，随着种植同种作物年限的增长，在设施栽培状态下，土壤的水稳性团粒结构数量增加[4]，同时土壤中的总孔隙度也增大，但是土壤的容重却变小了，土壤的毛细管孔隙多，保湿效果变好，土壤的物理结构性也有所改善，而这主要是多年培肥所导致的结果。土壤容重增大，土壤单位面积的孔隙的比例和以前比较，降低较多。而耕作层慢慢变浅，土壤的通风换气和渗水性变差，造成了土壤物理性质不良[5]。

因为设施农业封闭性好，与外界联系较少，土壤在设施农业条件下比在露地更易发生次生盐渍化，在土壤表面有明显的盐类聚集物，使得土壤中的耕作层的表面土壤盐分含量增加，进而导致土壤中可溶性盐类浓度不断提高[6]。同时，随着甜瓜的连作年限增加，土壤中盐含量也在不断积累。

在保护设施下作物连作容易发生盐类危害，同时增加了铁、铝、锰溶进土壤的数量，而降低钙、镁、钾溶进土壤的数量，导致土壤中营养元素不平衡，也加重了连作障碍的程度，加重了离子拮抗作用，致使作物发生营养元素的缺乏或过剩，造成生育障碍[7]。土壤不能提供甜瓜生长发育所必需的元素种类、数量，这导致了甜瓜生产的低效低能。

连作障碍是在很多因素作用下呈现的结果，各个因素又交织在一起，互相影响，互相联系[8-14]。我国各地方自然地理环境、耕作方式等条件不一样，因此，各地方引起土壤连作障碍的主要因素、次要因素也会有较大差别。总的来说，土壤的密度、营养等物理性质，化学性质和微生物群等生物学性质，还有化感作用与自毒物质的积累，这几个方面可能综合起来导致了甜瓜的连作障碍，但这需要进一步研究。