姜 艷，劉東陽，李健梅，王 鵬

1.石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境系，新疆 石河子 832000; 2.新疆農(nóng)墾科學(xué)院作物研究所，新疆 石河子 832000;3.內(nèi)蒙古通遼市經(jīng)濟(jì)作物工作站，內(nèi)蒙古 通遼 028000)

土壤質(zhì)量對農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要，土壤質(zhì)量評價(jià)是國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)。農(nóng)田土壤受農(nóng)作物品種、耕作方式、田間管理措施、農(nóng)藥、化肥、土壤理化性質(zhì)等多因素影響[1-4]，導(dǎo)致土壤質(zhì)量評價(jià)尤為困難，目前評價(jià)指標(biāo)和評價(jià)方法尚未有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)[5-6]。土壤肥力是土壤質(zhì)量的基礎(chǔ)，對農(nóng)田土壤質(zhì)量評價(jià)更多地偏向農(nóng)田土壤肥力相關(guān)研究[7-13]；隨著工業(yè)和城市化快速發(fā)展，重金屬污染逐年累積，加重了土壤重金屬污染，也成為當(dāng)前土壤質(zhì)量評價(jià)的重要指標(biāo)之一[2,14-15]。

新疆瑪河流域?qū)儆诟珊蛋敫珊祬^(qū)，荒漠化和鹽漬化嚴(yán)重，農(nóng)田土壤肥力逐年下降，在這樣的環(huán)境背景下，棉花作為新疆的主要農(nóng)作物，一方面施肥量比其他農(nóng)作物更大；另一方面棉花連作面積逐年增大，據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)前南疆連作棉區(qū)面積占50%，北疆占65%，一些縣(團(tuán)場)高達(dá)85%以上。高施肥加之長期連作，導(dǎo)致棉田土壤肥力下降，重金屬污染不斷加劇[16-19]，土壤環(huán)境惡化[20-24]，棉田土壤質(zhì)量問題日益突出，嚴(yán)重制約了棉花產(chǎn)量和品質(zhì)的持續(xù)提高，因此迫切需要開展長期連作棉田土壤質(zhì)量評價(jià)。

有關(guān)農(nóng)田土壤質(zhì)量方面的研究較多，Kirchmann等[25]選取pH值、速效磷、鎘含量等作為評價(jià)指標(biāo)對農(nóng)業(yè)土壤質(zhì)量進(jìn)行了等級劃分；鄭琦等[2]采用3種評價(jià)方法根據(jù)土壤理化性質(zhì)、重金屬及農(nóng)藥污染指標(biāo)對新疆棉田土壤質(zhì)量進(jìn)行了評價(jià)；王瓊等[5]通過分析土壤理化指標(biāo)構(gòu)建了基于遙感技術(shù)的棉田土壤質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)體系和評價(jià)方法；趙麗莉等[26]選取土壤理化性質(zhì)及土壤養(yǎng)分作為評價(jià)指標(biāo)，采用綜合指數(shù)法對新疆博湖縣耕地進(jìn)行了土壤質(zhì)量評價(jià)；文雯等[27]根據(jù)石河子墾區(qū)耕地土壤Zn、Cu、Cr、Pb、Cd、Ni、As和Hg等8種重金屬分布特征評價(jià)了土壤環(huán)境。在長期連作土壤質(zhì)量評價(jià)方面，王海江等[14]分析了瑪河流域連作棉田土壤重金屬分布特征；貢璐等[28]綜合土壤理化、生物性質(zhì)，基于因子分析和聚類分析法評價(jià)了塔河上游不同連作年限棉田土壤質(zhì)量差異并劃分了等級；韓春麗等[20]、劉建國等[23]針對長期連作對棉花生長及土壤理化特性的影響做了相關(guān)研究，但沒有對不同連作棉田土壤質(zhì)量狀況作出綜合評價(jià)。以上研究環(huán)境、氣候等不相同，評價(jià)指標(biāo)和評價(jià)方法也不盡相同；且針對棉花長期連作評價(jià)因子多是單方面的，或是僅對比分析了不同連作年限土壤理化性質(zhì)，或是針對土壤重金屬指標(biāo)進(jìn)行了污染評價(jià)，綜合考慮土壤養(yǎng)分及重金屬的多因子綜合量化評價(jià)研究相對較少。

針對以上問題，本研究以新疆瑪河流域不同連作年限棉田為研究對象，綜合考慮棉田土壤養(yǎng)分及重金屬指標(biāo)，對比分析不同連作年限各指標(biāo)特征，確定能夠反映出新疆綠洲棉田土壤環(huán)境質(zhì)量綜合規(guī)律的敏感指標(biāo)，并采用因子分析法對不同連作年限棉田土壤質(zhì)量進(jìn)行綜合評分，通過土壤綜合質(zhì)量指數(shù)法(SQI)對不同連作年限棉田土壤質(zhì)量進(jìn)行等級劃分。探尋連作棉田可持續(xù)發(fā)展的障礙因素，并針對不利因素在土壤質(zhì)量可能發(fā)生退化、惡化之前盡早提出預(yù)警，及時(shí)加強(qiáng)農(nóng)田土壤質(zhì)量調(diào)控力度，以期為農(nóng)業(yè)管理和政策制定提供理論依據(jù)，實(shí)現(xiàn)新疆棉業(yè)持續(xù)高效發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)于2017、2018年在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)農(nóng)八師石河子總場進(jìn)行。該區(qū)域位于荒漠綠洲過渡帶，東經(jīng)85°50′-86°02′，北緯44°18′-45°12′，海拔約440 m，屬典型的干旱荒漠區(qū)，主要土壤類型是灰漠土。無霜期160～180 d，≥10℃積溫3 800℃，日照豐富，年日照時(shí)數(shù)約2 600～3 000 h，年均降雨量200 mm左右，年蒸發(fā)量1 700～2 200 mm，風(fēng)沙頻繁，水資源短缺。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用空間代替時(shí)間的方法，在同一海拔區(qū)選擇地理位置相近、土壤條件相似、當(dāng)前棉花品種一致的連作1、5、10、15、20 a和25 a以上的6塊棉田為研究樣地，其中1 a棉田為荒地開墾種植。灌溉方式均為滴灌，全生育期滴水約10次，6月初灌頭水，之后每隔10 d左右滴水1次，至8月底停水。整個(gè)生育期灌溉施肥同步進(jìn)行，各棉田施肥種類和數(shù)量一致，主要包括尿素、磷酸二胺等。種植模式均為一膜六行(66+10)、一膜三管配置，株距均為12 cm。

1.3 測定指標(biāo)及方法

1.3.1 評價(jià)指標(biāo) 土壤質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)對土壤功能和最終評價(jià)結(jié)果具有顯著影響，借鑒相關(guān)研究構(gòu)建的土壤質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)體系[24-26]，將6個(gè)土壤養(yǎng)分指標(biāo)(全氮、速效鉀、速效磷、有機(jī)質(zhì)、鹽分、pH值)和6個(gè)重金屬(Cr、Cd、Pb、Ni、Cu、As)指標(biāo)確定為不同連作棉田土壤質(zhì)量評價(jià)的指標(biāo)體系。

1.3.2 采樣方法 不同連作年限棉田土壤于2017、2018年連續(xù)兩年在秋季棉花收獲后選點(diǎn)，各樣地設(shè)置3個(gè)典型樣方，設(shè)置3次重復(fù)，采集表層0～20 cm土樣，處理后測定土壤含鹽量、pH值、有機(jī)質(zhì)、速效磷、速效鉀、全氮以及As、Cd、Cr、Ni、Cu 和Pb等12個(gè)指標(biāo)。

1.3.3 指標(biāo)測定方法 pH值采用酸度計(jì)法；鹽含量采用質(zhì)量法；有機(jī)質(zhì)含量采用K2Cr2O7-H2SO2消煮結(jié)合FeSO4容量法；全氮含量采用凱氏定氮法；速效磷含量采用Olsen法；速效鉀含量采用中性NH4Ac(1 mol·L-1)浸提-火焰光度法；重金屬As、Cd、Cr、Ni、Cu 和 Pb含量采用電感耦合離子體光譜儀測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理及評價(jià)模型

采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。通過因子分析法中的主成分分析提取主要因子及主成分特征值、貢獻(xiàn)率，計(jì)算各指標(biāo)參數(shù)權(quán)重。

1.4.1 指標(biāo)權(quán)重計(jì)算 不同評價(jià)指標(biāo)對土壤質(zhì)量的貢獻(xiàn)程度不一樣，權(quán)重可反映各評價(jià)單項(xiàng)指標(biāo)對土壤綜合質(zhì)量的影響程度和貢獻(xiàn)率。為了定量分析每個(gè)指標(biāo)的重要性和貢獻(xiàn)率，提高評價(jià)結(jié)果的可靠性，本研究通過確定各評價(jià)指標(biāo)的公因子方差，結(jié)合公式(1)來計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重[29]。

(1)

式中，αi表示第i個(gè)評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重；Hi表示第i個(gè)評價(jià)指標(biāo)的公因子方差；n表示指標(biāo)總數(shù)。

1.4.2 因子分析法綜合評分 由于各單項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)只是從不同側(cè)面反映了土壤質(zhì)量狀況，并不能作出綜合性評價(jià)[24,27]，土壤質(zhì)量評分可綜合考慮各指標(biāo)的特點(diǎn)和重要性，對土壤質(zhì)量整體情況做出評分，具體評分方法如公式(2)[30]。

SQAV=∑bizi

(2)

式中，SQAV為土壤質(zhì)量評分；bi表示各因子的方差貢獻(xiàn)率；zi為因子得分，zi=∑xijyij，xij為第i個(gè)變量在第j個(gè)因子處的因子得分系數(shù)，yij為第i個(gè)變量在第j個(gè)因子處的標(biāo)準(zhǔn)化值。

1.4.3 土壤綜合質(zhì)量指數(shù)法 將12個(gè)土壤質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)分為正向指標(biāo)和逆向指標(biāo)，正向指標(biāo)的含量越多，對土壤的積極作用越明顯，反之稱為逆向指標(biāo)。結(jié)合各評價(jià)指標(biāo)的分級標(biāo)準(zhǔn)(表1，表2)，綜合土壤養(yǎng)分及重金屬污染物對不同連作年限棉田土壤質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)，具體模型如公式(3)[31]：

(3)

式中，SQI為土壤綜合質(zhì)量指數(shù)，SFI為土壤養(yǎng)分指數(shù)，SFI=土壤養(yǎng)分實(shí)測值(Si)/各養(yǎng)分分級高級標(biāo)準(zhǔn)值(S1)，SFImin為SFI的最小值，SFIave為SFI的平均值；PI=土壤污染物實(shí)測值(Ci)/國家二級標(biāo)準(zhǔn)值(C1)，C1包括6種重金屬及土壤 pH 值和鹽分含量；重金屬按照國家二級標(biāo)準(zhǔn)取值(表2)；pH值和含鹽量結(jié)合新疆土壤高鹽堿特點(diǎn)取五級最大值[2]。

表1 新疆棉區(qū)土壤化學(xué)性狀等級劃分國家二級標(biāo)準(zhǔn)/(mg·kg-1)

表2 新疆棉區(qū)土壤重金屬含量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)/(mg·kg-1)

1.4.4 土壤重金屬污染評價(jià) Muller地質(zhì)累積指數(shù)法(ISHM)可反映人為活動對土壤環(huán)境的影響[32]，也可對不同連作年限土壤表層重金屬進(jìn)行污染評價(jià)(表3)，計(jì)算方法如公式(4)。

(4)

式中,ISHM為地質(zhì)累積指數(shù)；Ci為重金屬元素i的實(shí)測含量(mg·kg-1)；k為修正系數(shù)，本研究取1.5；BEi為重金屬元素i的新疆土壤背景值(mg·kg-1)[14]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同連作年限棉田土壤養(yǎng)分含量分析

棉田土壤表現(xiàn)為弱堿性，隨連作年限增加pH值先下降后上升，種植棉花1 a時(shí)pH值最大(7.898)，之后降低，至10 a時(shí)降低至最小(7.702)，其后開始上升，至連作25 a時(shí)與1 a僅相差0.012，差異不顯著(P>0.05)；其他連作年限處理pH值差異顯著(P<0.05)(圖1A)。土壤含鹽量在3.465～3.829 g·kg-1之間，屬輕度鹽化，隨連作年限增加含鹽量基本呈上升趨勢，僅在連作10 a時(shí)稍有下降，至20、25 a時(shí)上升到最大(3.801～3.856 g·kg-1)(圖1B)。有機(jī)質(zhì)含量隨連作年限增加呈先上升后下降的趨勢，其中連作10 a含量達(dá)最高(19.97 g·kg-1)，25 a時(shí)降低至14.93 g·kg-1，接近于1a的水平(圖1C)。全氮含量從種植1 a(0.40 g·kg-1)開始逐年遞增，25 a時(shí)含量達(dá)0.90 g·kg-1，各年限間差異顯著(P<0.05)(圖1D)。土壤速效鉀含量在連作5 a時(shí)最大，其次是連作10 a，之后隨連作年限增加呈降低趨勢(圖1E)；速效磷含量隨連作年限增加呈下降趨勢，其中連作5、10 a含量最高(圖1F)。

注：不同小寫字母表示不同連作年限間有顯著差異，下同。Note: Different lowercase letters indicate that there were significant differences among different continuous cropping years. The same below.圖1 不同連作年限棉田土壤化學(xué)性狀Fig.1 Soil chemical properties of continuous cropping cotton field for different years

棉田土壤重金屬Cr、Ni、Cu、Pb、As和Cd含量隨連作年限增加而增加，至連作25 a含量最高，且25 a顯著高于其他年限(P<0.05)(圖2)。其中Cr含量在棉花種植1 a時(shí)最低，Ni、Cu和Cd含量在連作5 a時(shí)最低(圖2A)，As和Pb在連作1 a和5 a時(shí)均較低，且兩者差異不顯著(P>0.05)(圖2C、2F)。各連作年限Cr、Ni、Cu和As含量均超過新疆背景值(表2)，而Cd含量是在連作10 a時(shí)超過新疆背景值，Pb含量在各連作年限種均小于背景值。

圖2 不同連作年限棉田土壤重金屬含量Fig.2 Soil heavy metals content of continuous cropping cotton field for different years

2.2 不同連作年限棉田土壤質(zhì)量評價(jià)

2.2.1 單項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)量化及標(biāo)準(zhǔn)化 為了消除量綱的影響及在數(shù)量級上的差別，首先對12個(gè)評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化變換，得到各指標(biāo)累積貢獻(xiàn)率(表4)。可以看出，前2個(gè)因子可以代表12個(gè)指標(biāo)的89.932%的信息，即把12個(gè)指標(biāo)綜合成2個(gè)因子完全能反映土壤原始總體特征。

表3 土壤重金屬污染評價(jià)分級標(biāo)準(zhǔn)

表4 各因子特征值、方差貢獻(xiàn)率及累積貢獻(xiàn)率

2.2.2 單項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重分析 為了分析12個(gè)指標(biāo)對第一、第二因子的重要程度，計(jì)算了公因子方差和各指標(biāo)權(quán)重(表5)。可以看出，第一主因子與6種重金屬均呈正相關(guān)，與速效鉀、速效磷兩個(gè)養(yǎng)分指標(biāo)呈負(fù)相關(guān)，說明土壤重金屬污染重，不利于土壤磷鉀含量的提高。第二主因子與土壤有機(jī)質(zhì)正相關(guān)(>0.911)，與pH值呈負(fù)相關(guān)，說明不同連作棉田土壤由鹽堿化向中性演變的過程更有利于土壤有機(jī)質(zhì)積累。由各指標(biāo)權(quán)重可以看出，土壤全氮、pH值及重金屬Cr、Pb和Cd貢獻(xiàn)率最大。

表5 旋轉(zhuǎn)后的因子載荷矩陣、公因子方差及權(quán)重

2.2.3 土壤重金屬污染指數(shù)分析 土壤重金屬污染指數(shù)(表6)表明，Pb在連作1～25 a均表現(xiàn)為ISHM<0，As在連作20 a和25 a時(shí)ISHM>0，Cu在各連作年限均表現(xiàn)為ISHM>0；其他3種重金屬(Cr、Ni和Cd)在短期連作1、5 a和10 a時(shí)ISHM<0，連作15 a之后ISHM>0。

2.2.4 土壤質(zhì)量綜合評價(jià) 通過評價(jià)指標(biāo)因子得分可獲得各因子在不同連作年限中的得分情況，最后由各因子方差貢獻(xiàn)率(表4)和因子得分加權(quán)得到不同年限棉田土壤質(zhì)量綜合評分(表7)。可以看出，棉田土壤質(zhì)量評分最高的為連作10 a，其次分別是5、15、20、1 a和25 a。

表6 不同連作年限棉田土壤重金屬ISHM值

表7 不同連作年限棉田土壤質(zhì)量評價(jià)結(jié)果

進(jìn)一步通過土壤綜合質(zhì)量評價(jià)指數(shù)法計(jì)算SQI值(表8)，對照土壤污染指數(shù)評價(jià)分級標(biāo)準(zhǔn)(表3)，可以得出連作5 a和10 a的棉田土壤質(zhì)量為“高”，連作15 a和20 a棉田土壤為“中”；連作1 a和25 a棉田土壤質(zhì)量狀況較差，為“低”，不利于土壤質(zhì)量提升。土壤綜合質(zhì)量評價(jià)指數(shù)法評價(jià)結(jié)果(表8)與因子分析法(表7)得出的結(jié)果一致，說明該兩種方法得出的結(jié)論有一定借鑒價(jià)值。

表8 不同連作年限棉田土壤質(zhì)量預(yù)警結(jié)果

3 討 論

3.1 長期連作對土壤養(yǎng)分的影響

連作對土壤養(yǎng)分的影響目前還存在一定爭論，有研究認(rèn)為作物連作后造成土壤養(yǎng)分虧缺和失衡；但也研究得出，并不是所有長期連作作物均會導(dǎo)致土壤養(yǎng)分下降。如劉方等[33]研究認(rèn)為正常施肥條件下，烤煙長期連作后土壤有效養(yǎng)分不但沒有虧缺反而出現(xiàn)不同程度積累現(xiàn)象；孫小花等[34]研究發(fā)現(xiàn)長期連作顯著降低土壤有機(jī)碳含量；貢璐等[28]研究得出連作10～15 a的棉田土壤有機(jī)質(zhì)、養(yǎng)分明顯提高；劉建國等[23]研究表明長期連作棉田土壤有效鉀、磷含量均降低，土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著上升。本研究棉田土壤pH值表現(xiàn)為開墾種植1 a時(shí)最高，后期連作5、10 a時(shí)快速下降，至15 a時(shí)pH值又開始逐漸升高，主要原因是從1 a開始，種植年限越長，耕翻等越頻繁，土壤表層pH值降低越快，此外棉田施肥也會引起土壤酸化；至連作15 a又逐漸升高，是因?yàn)槟は碌喂嗍沟叵滤簧?，深層鹽分隨水分蒸發(fā)向表層聚集，鹽離子濃度增加，pH值升高，這也正是土壤鹽分隨連作年限增加呈上升趨勢的原因(圖1A，B)。陳緒蘭等[35]、齊莎等[36]研究得出土壤pH值隨連作年限增加表現(xiàn)為上升趨勢。土壤有機(jī)質(zhì)含量隨連作年限增加呈先上升后下降趨勢，至連作10 a有機(jī)質(zhì)含量達(dá)最高(圖1C)，這可能是因?yàn)橐环矫鏅C(jī)械作業(yè)增加導(dǎo)致土壤疏松多孔，有機(jī)質(zhì)含量增加；另一方面，新疆棉花施肥量大，同時(shí)常年棉花秸稈還田導(dǎo)致連作10、15 a時(shí)土壤有機(jī)質(zhì)含量呈現(xiàn)出逐年累積趨勢。連作10 a之后有機(jī)質(zhì)含量大幅下降，說明連作年限超過10 a棉花大量不間斷地吸收土壤養(yǎng)分，導(dǎo)致連作25 a時(shí)棉田有機(jī)質(zhì)含量大幅度下降，接近于剛開墾1 a的棉田水平。土壤全氮和速效磷含量在長期連作后逐年累積(圖1D，F(xiàn))，原因可能是在新疆普遍重施氮磷肥，長期連作會導(dǎo)致全氮和速效磷在土壤中積累[14]。速效鉀含量則從連作10 a后顯著降低(圖1E)，這與玉蘇甫等[37]研究得出的綠洲棉田連作年限增加會導(dǎo)致土壤含鉀量顯著下降的結(jié)論一致。這是因?yàn)樾陆浄适┯昧肯鄬^少，而在長期連作10 a后棉花會從土壤中吸收大量鉀素，造成土壤缺鉀，致使土壤中的氮、磷、鉀比例失調(diào)。

3.2 長期連作下棉田土壤重金屬污染情況

土壤重金屬Cr、Ni、Cu、Pb、As和Cd含量均隨連作年限增長而增加，因此認(rèn)為長期連作會導(dǎo)致土壤積累重金屬，這與很多學(xué)者認(rèn)為新疆天山北坡棉田土壤重金屬富集嚴(yán)重的結(jié)論一致[15,38]。土壤重金屬污染指數(shù)(ISHM)表明，Pb在各連作年限均表現(xiàn)為無污染，而Cu含量則表現(xiàn)為超標(biāo)；Cr、Ni和Cd在10 a以下的短期連作中均不存在污染情況，但連作15 a開始出現(xiàn)重金屬富集；As在連作20 a和25 a時(shí)出現(xiàn)輕度污染。總體看來，連作年限超過15 a土壤會出現(xiàn)不同程度的重金屬污染問題。

3.3 不同連作棉田土壤質(zhì)量評價(jià)

基于因子分析法得出的不同連作年限棉田土壤質(zhì)量評分SQAV最高的是連作10 a，其次是5 a，最低的是1 a和25 a，這與土壤綜合質(zhì)量指數(shù)SQI評價(jià)法得出的5 a和10 a棉田土壤質(zhì)量為“高”，1 a和25 a為“低”的結(jié)果相一致，表明兩種方法均有一定的合理性。綜合兩種方法得出的結(jié)論，研究認(rèn)為連作5 a和10 a的棉田土壤質(zhì)量狀況最佳，土壤pH值和含鹽量低，有利于土壤有機(jī)質(zhì)積累，Pb、Cr、Ni、Cd和As等5種重金屬均為“無污染”狀態(tài)，說明10 a以下的短期連作有利于減弱棉田土壤鹽堿程度，養(yǎng)分含量升高，土壤綜合質(zhì)量趨好。連作15 a和20 a土壤質(zhì)量等級為“中”，自15 a開始出現(xiàn)重金屬Cr、Ni、Cd等富集明顯，有機(jī)質(zhì)呈降低趨勢，pH值和鹽堿量增大，土壤綜合質(zhì)量下降。而連作1 a和25 a土壤質(zhì)量為“低”，說明連作時(shí)間過長和剛剛開墾種植的棉田均不利于土壤質(zhì)量提升，1 a和25 a土壤pH值和含鹽量均相對較大，這是因?yàn)樾陆寥辣旧睇}堿含量較高，1 a種植時(shí)間太短、土壤水、氮磷鉀肥等含量較低，不利于改良土壤；之后隨著種植年限延長，耕地翻土、施肥等降低土壤酸化，土壤表層pH值迅速降低；但連作時(shí)間超過15 a又開始增加，至25 a時(shí)達(dá)最大，是因?yàn)?5 a的長期連作膜下滴灌使地下水位升高，深層鹽分隨水蒸發(fā)向表層聚集，鹽離子濃度增加，鹽分含量最高，pH值升高，土壤鹽堿化嚴(yán)重，不利于土壤養(yǎng)分儲備，土壤綜合質(zhì)量較差。貢璐等[28]研究同樣認(rèn)為8、12 a連作棉田土壤質(zhì)量相對較高，長期(20、30 a)連作土壤質(zhì)量有退化趨勢；與丁峰等[39]對新疆天山北坡經(jīng)濟(jì)帶不同年限(0～11 a) 連作滴灌棉田土壤質(zhì)量變化趨勢的研究結(jié)果相同；周斌等[40]也提出13 a耕作農(nóng)田土壤質(zhì)量提高效果明顯；范君華等[41]對不同連作年限棉田的研究發(fā)現(xiàn)，與新開墾棉田相比，連作15 a后棉田土壤有機(jī)質(zhì)、全氮含量增加；Xu等[42]研究認(rèn)為連作5～10 a后通過輪作、倒茬能緩解土壤壓力，提升土壤質(zhì)量。以上研究區(qū)域不同，土壤質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)不同，但結(jié)論均為長時(shí)間單一種植模式使棉田土壤質(zhì)量不斷退化。

4 結(jié) 論

土壤質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)和方法決定了評價(jià)結(jié)果的可靠性，本研究選取土壤養(yǎng)分及重金屬作為評價(jià)指標(biāo)，因子分析評價(jià)法和土壤質(zhì)量綜合評價(jià)指數(shù)法得出的結(jié)論均為連作5 a和10 a更有利于提升土壤質(zhì)量和棉花提質(zhì)增效；而開墾初期1 a及長期連作10 a以上的棉田土壤質(zhì)量有不同程度退化。本研究與前人研究選取指標(biāo)不同但結(jié)論一致，說明評價(jià)方法和指標(biāo)的選取有一定參考性。但研究未選取微生物和環(huán)境指標(biāo)，指標(biāo)選取不夠全面，尚未建立完善的新疆綠洲不同連作年限棉田土壤質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)體系，試驗(yàn)數(shù)據(jù)還需進(jìn)一步積累，在多年觀測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上才能更加科學(xué)地展開土壤質(zhì)量評價(jià)，這也是未來工作的重點(diǎn)。此外，土壤重金屬在不同連作年限棉田土壤中的污染情況與兩種土壤質(zhì)量評價(jià)方法得出的結(jié)論吻合，即長期連作會導(dǎo)致重金屬富集，不利于土壤質(zhì)量提升，說明重金屬可以作為不同連作年限棉田土壤質(zhì)量評價(jià)的指標(biāo)之一，進(jìn)一步分析不同連作年限棉田土壤重金屬污染機(jī)制是將來的研究重點(diǎn)。