设施蔬菜连作障碍成因及消减研究进展

设施蔬菜是指在温室、大棚、日光温室等设施内种植的蔬菜，因为设施能在局部范围改善或创造出适
宜的气象因素，为蔬菜生长发育提供良好的环境条件。

根据地理位置和气候特点，全国设施蔬菜分为五大优势区域（见表1），种植面积从2016年391.5万hm 2，到2020年410.5万hm 2[1]，再到2021年413.3万hm 2[2]。

设施蔬菜保障了蔬菜的周年均衡供应，蔬菜作物达到十多个种类上百个品种，蔬菜淡季（冬春和夏秋）也能确保市场有十多个种类几十个品种的蔬菜供应[3]，不仅满足消费者吃得好、吃得丰富、吃得健康的需求，还满足人民多层次多元化的需求。

同时，在巩固拓展脱贫攻坚成果同乡村振兴有效衔接，促进农业增产增效、农民增收致富方面，具有十分重要的意义[4]。

作物连作障碍是指同一作物或近缘作物连作以后，即使在正常栽培管理情况下，也会发生产量降低、品质变劣、生育状况变差的现象[5]。

现有研究表明设施蔬菜具有高度集约化、复种指数高且种类单一的特点，受连作障碍影响的蔬菜种类较多，如葫芦科
蔬菜、茄科蔬菜、豆科蔬菜、十字花科蔬菜等4科12种蔬菜均会发生连作障碍，会引起这些蔬菜作物生育状况变差、产量下降、品质变劣等作物生理障碍现象，成因依次为土壤中病原累积性病害（68.72%）、地下害虫（10.18%）、线虫（6.08%）、生理性病害（缺素）（9.53%）、土壤理化性质恶化（6.67%）及其他因素（2.55%）[6]。

由于设施蔬菜能解决我国蔬菜周年均衡供应这一民生问题，连作障碍及其调控机制已成为当前设施蔬菜栽培亟待解决的问题和国内外同行研究的热点前沿。

1设施蔬菜连作障碍形成机制
1.1
连作主要病原菌及病害
1.1.1
连作导致土壤中植物病原菌累积
连作障碍导致很多蔬菜致病病原菌在土壤中繁衍
累积。

镰刀菌属（Fusarium roseum Link ）具有致病范围广、致病能力强等特点，能导致茄科、豆科、葫芦科枯萎病发生[7]，该病在植株的全生育期内（苗期至成株期）均可发生，可使植株叶片早落，维管束系统褐变、堵塞，甚至倒伏，最终导致植株死亡。

疫霉菌属（Phytophthora de Bary ）卵菌是一群重要的植物病原菌，具有寄主范围广特点，致使瓜类、茄果类、葱蒜类蔬菜等疫病发生，该病在植株的全生育期内均可
收稿日期：2023-04-19
基金项目：云南省重大科技专项计划项目（202102AE090005）；云南省科技厅乡村振兴科技专项——服务型科技特派员（202004BK092423）。

作者简介：李翔（1989—），男，湖北襄阳人，硕士，农艺师，主要从事设施蔬菜安全生产技术研究。

E-mail ：****************。

*为通信作者，E-mail ：****************。

李翔，鲁素君，杨靖康，等.设施蔬菜连作障碍成因及消减研究进展[J ].南方农业，2023，17（21）：107-111，121.
设施蔬菜连作障碍成因及消减研究进展
李翔1，鲁素君2，杨靖康1，涂国静1，陈宇琴1，周应彪1，朱世银1*
（1.昭通市农业科学院，云南昭通657099；2.昭通市苹果产业发展中心，云南昭通657099）
摘要随着设施蔬菜种植年限的增加，设施蔬菜生产中出现了不同程度的土壤连作障碍。

概述设施
蔬菜连作的主要病原菌及病害、主要虫害、生理性病害（缺素）、土壤理化性质恶化和植物化感自毒作用等方面的连作障碍形成机制，再介绍了合理轮作和间套作、科学施肥、土壤消毒、选用耐连作的品种、嫁接等缓解设施蔬菜连作障碍的主要措施，最后从加快探明连作障碍的形成机理、进一步优化防治措施和多措并举实现连作障碍消减等角度对今后克服设施蔬菜连作障碍提出展望。

关键词
设施蔬菜；土壤；连作障碍；形成机制；缓解措施
中图分类号：S314
文献标志码：C
DOI ：10.19415/ki.1673-890x.2023.21.027
使其茎基部或嫩茎、叶和果实染病，严重时造成作物绝收[8]。

芸薹根肿菌（Plasmodiophora brassicae Woron）可以导致所有的十字花科植物发生根肿病，该菌侵入十字花科作物根部后，致使根部肿大呈瘤状，肿瘤后期龟裂，组织崩溃腐烂，一般发病株率在10%～30%，局部地区发生危害严重甚至毁产[9]。

1.1.2连作导致土壤微生物群落结构失衡
张智浩等采用Illumina MiSeq高通量测序技术对白菜健康株和患根肿病病株的根围土壤细菌16S rDNA和真菌ITS序列进行测序分析了其微生物群落结构，结果表明患根肿病病株根围土壤中放线菌等有益微生物相对丰度明显低于健康株，健康株根围土壤细菌群落均匀度及多样性程度均高于患根肿病病株，而根围土壤真菌群落丰富度、均匀性和多样性程度却相反，为患根肿病病株高于健康株[10]。

现有研究表明连作后根际土壤细菌数量呈下降趋势，真菌的数量持续上升，则会增加病原菌数量，导致发病率提高，如甜菜、番茄、茄子、黄瓜，根际生态环境由细菌型转化为真菌型，致使连作障碍现象愈加严重，直接制约着植物的生长发育和产品质量。

1.2连作主要虫害
连作障碍导致蔬菜发生地下害虫种类较多，主要有小地老虎、大地老虎、蛴螬、蝼蛄、细胸金针虫、沟金针虫、蚜虫、菜青虫、小菜蛾、甜菜夜蛾、烟粉虱、线虫等，而且混合发生[6,11]。

地下害虫（不包括线
虫）出现频率依次为十字花科蔬菜（大白菜＞西兰花）＞茄科蔬菜（茄子＞番茄＞辣椒）＞葫芦科蔬菜（瓠瓜＞南瓜＞黄瓜＞西瓜＞甜瓜）＞豆科蔬菜（豇豆和菜豆均无发生）；线虫出现频率依次为茄科蔬菜（辣椒＞番茄＞茄子）＞豆科蔬菜（豇豆＞菜豆）＞葫芦科蔬菜（南瓜＞黄瓜＞西瓜＞瓠瓜=甜瓜）＞十字花科蔬菜（大白菜和西兰花均无发生）[6]。

1.3连作生理性病害（缺素）
连作可能导致土壤中某一种养分过度消耗，结果迫使这些元素对作物的供应越来越不足，造成土壤养分偏耗，甚至失去种植这种作物的可能性[12]。

设施蔬菜栽培由于复种指数高、雨水未能充分淋洗土壤、棚内温度较高、土壤水分蒸发量大，加之过量施肥，土壤的缓冲能力和离子平衡能力遭到破坏，直接导致土壤次生盐渍化和酸化现象发生。

土壤盐类积累后，造成土壤溶液浓度增加使土壤的渗透势加大，作物种子的发芽、根系的吸水吸肥均不能正常进行，而且由于土壤溶液浓度过高，营养元素之间的拮抗作用常影响到作物对某些元素的吸收，从而出现缺素症状，最终使生育受阻，产量及品质下降[13]。

1.4连作土壤理化性质恶化
1.4.1土壤物理性质劣变
单一作物连作会改变土壤物理性状使其恶化，直接或间接降低农作物产量、影响品质，这些特性决定着土壤的通透性、排水性、蓄水能力、植物养分的保
表1全国设施蔬菜五大优势区域划分
东北温带区黄淮海与环渤海暖温区西北温带干旱及青藏高寒区长江流域亚热带亚区华南热带
多雨区
区域
东北温带亚区
东北冷温带亚区
东北寒温带亚区
环渤海温带亚区
黄河中下游流域暖温带亚区
淮河流域暖温带亚区
青藏高寒亚区
新疆冷温带干旱亚区
陕甘宁蒙温带半干旱亚区
长江上游流域亚热带亚区
长江中游流域亚热带亚区
长江下游流域亚热带亚区
雷州半岛和海南热带亚区
闽粤桂滇亚热带亚区
地理位置
辽中北、吉东南和内蒙古东南部
内蒙古东中部、吉西北和黑南部
内蒙古东北部和黑中部
辽东西南、京、津、冀中北和内蒙古赤峰等地区
晋、冀南、鲁、豫北
豫中南、皖中北、苏中北
西藏东中部、青海东中部地区
新疆地区
陕、宁、甘及内蒙古中西部地区
川、渝、滇北、黔
鄂、湘、赣
沪、浙、苏南、皖南、闽北
广东省湛江市、海南省
闽中南、粤、桂、滇中南
无霜期/d
140～155
130～140
120～130
155～180
180～200
200～220
50～90
100～240
130～260
200～320
200～300
200～270
365
240～360
全年日照时数/h
2500～3000
2500～3000
2600～2850
2400～2800
1800～2800
1550～2500
2500～3200
2550～3500
2000～3100
1000～2300
1450～2150
1700～2150
2400～4300
1400～2450
年平均气温/℃
5.0～8.0
3.0～5.0
1.0～3.0
8.0～12.0
12.0～14.0
14.0～15.0
5.0～8.0
5.7～13.9
6.7～14.0
10.0～20.0
15.5～19.0
15.5～18.5
23.6～26.8
17.4～26.8
持能力和根系的穿透能力。

马灿和王明友等以设施番
茄连作0（CK）、1、3、5、8年的日光温室土壤样品
为研究对象，并对其相关理化性状进行测定，结果表
明设施番茄土壤容重随连作茬次增加呈下降趋势，连
作1、3、5、8年的分别比对照CK下降了4.3%、6.9%、7.2%、7.8%[14]。

徐小军等以设施甜瓜连作0（CK）、1、3、5、7、10年的根际土壤为研究对象，
结果表明随着连作年限的增加，土壤pH值和容重不
断降低，连作10年的分别比对照下降7.78%和10.57%，说明连作土壤结构遭到破坏，趋向板结[15]。

1.4.2土壤养分失衡
高强度种植、单一作物连作、养分管理不合理是
设施连作土壤养分失衡的主要因素，单一作物连作造
成特定养分掠夺性从土壤中输出，再加上不合理的养分
管理，造成了土壤—植物养分供需失衡[16]。

大多数蔬菜对氮、磷、钾的吸收比例为1∶0.3∶1.4，而养分投入的比例却为1∶0.9∶0.8，磷素投入比例过高，而钾素投入比例则相对较低，氮、磷、钾养分的利用率分别仅为24%、8%、46%，且施用比例（1∶0.9∶0.8）与作物的需求比例（1∶0.3∶1.4）严重失衡[17]。

郑立伟等研究表明随着甜瓜连作年限的延长，耕层土壤全氮、速效氮、速效磷养分含量增加和pH值升高，速效钾含量显著降低（幅度达12.68%），有机质含量呈先降后升的趋势，其中连作5年的土壤有机质含量显著降低[18]。

1.5连作植物化感自毒作用
植物（包括微生物）通过向环境中释放化学物
质，影响自身或其他生物的生长，并产生促进或抑制
作用称为化感作用[19]。

植物化感物质大体分为14类，其中酚酸类物质是活性较强的一类化感物质，该物质作为芦笋、西兰花、瓜类蔬菜根系分泌物的主要化感物质，抑制其种子萌发和幼苗的生长；同时也影响花生的细胞膜透性、酶活性、离子吸收、光合作用等，降低土壤酶活性和土壤有效养分含量，从而抑制植株生长，导致植物产量下降，抗逆性降低。

2消减连作障碍的措施
2.1合理轮作和间套作
轮作、间作、套作相对连作改变了单一作物的种植，增加了植物的多样性，通过作物养分吸收的互补进行选择，可有效防治土壤单一养分的累积，降低土壤盐分含量，改善土壤微生物区系，促进作物生长。

茄果类、瓜类、豆类等深根性作物可与白菜类、绿叶菜类、葱蒜类等浅根性作物进行轮作；生长期较长的番茄、辣椒、茄子等蔬菜的行间可以套种苋菜、茼蒿等速生蔬菜[20]。

肖雪梅用大蒜或青蒜与大棚黄瓜连续套作的种植模式，对黄瓜生物量、产量品质及土传病害进行了研究，结果表明套作大蒜或青蒜可以消减黄瓜连作障碍，不仅显著提高黄瓜生物量，还改善产量品质，也降低土传病害发生率[21]。

2.2科学施肥
科学、合理施用化肥和有机肥料，可以促进作物生长、培肥地力、增强作物抗性，提高蔬菜产量和改善品质。

陈倬研究表明与常规施肥相比，配施蚯蚓粪或者黄腐酸钾可以明显改善土壤微生物群落结构，提高土壤肥力及芹菜产量品质[22]。

与2种习惯施肥相比，全程营养解决方案明显提高了大蒜生物量，抽薹率提高了23%～26%，叶枯病和根腐病的发病率均显著降低[23]。

2.3土壤消毒
土壤消毒是解决连作障碍的有效途径，不仅可解决高附加值作物的重茬问题，还可大幅度提高作物产量和质量。

史贵红等用不同土壤消毒剂处理对日光温室茄自根苗一大茬连作栽培茄子产量、酶活性、土壤微生物数量等土壤生化性状的影响，结果表明威百亩消毒（SFW）、石灰氮消毒（SFS）、棉隆消毒（SFM）和绿亨二号消毒（SFL）均能显著提高茄产量，各处理不仅能使土壤中碱性磷酸酶、过氧化氢酶和脲酶等酶的活性显著提高（p＜0.05），而且也对土壤中的微生物数量有一定的影响，在茄生育后期土壤中的放线菌和细菌数量明显增加，真菌数量降低[24]。

杨向黎等选用这3种土壤熏蒸剂进行土壤消毒试验，结果表明垄鑫、氯化苦和氰氨化钙对土传病害有良好的防效和增产效果[25]。

2.4选用耐连作的品种
选用耐连作品种是防治蔬菜连作障碍最经济、有效、安全、环保的长期控制策略。

枯萎病已成为黄瓜生产上三大主要病害之一，我国先后育成“津优40
号”“津优406”等津优系列品种，这些品种不仅能抗枯萎病，而且具有抗其他病害的特性，具有良好的抗病特性[26]。

十字花科作物根肿病是一种世界性土传病害，周晓肖等在病田采用田间自然发病方法，对6个青花菜品种进行抗病性鉴定和综合农艺性状评价，试验结果表明中晚熟品种对根肿病表现为高抗且农艺性状综合表现优良，不仅可作为优良抗病种质应用在杂交育种上，还可以作为抗病品种在浙江省台州地区推广种植[27]。

邵秀丽等通过杂交（“AS-228”为母本，“DG-234”为父本）选育“牟番38”杂种1代新品种，该品种田间抗番茄TY病毒病、高抗根结线虫病[28]。

2.5嫁接
目前，采用抗病砧木嫁接是最经济、最有效的措施，操作技术简单，可以大面积推广。

许多学者研究表明嫁接显著降低了番茄、黄瓜等蔬菜作物的田间青枯病、枯萎病等土传性病害的发病率[29]，还可以提高作物的长势和产品品质[30]。

3展望
3.1加快探明连作障碍的形成机理
连作障碍是长期困扰国内外农业生产的复杂问题之一，但由于作物连作障碍影响因子众多，形成机理复杂，克服连作障碍技术体系的建立、完善尚需进一步研究。

十字花科植物抗根肿病的遗传机理比较复杂，既有质量性状遗传，又有数量性状遗传，从Brapa的A基因组的7条染色体中（A01、A02、A03、A05、A06、A07、A08）已经报道了总共27个根肿病抗性基因位点，抗性基因由少数基因控制并具有累加效应，且隐性遗传，不同地区生理小种多，变异类型大，存在地区进化及分布的差异[31]。

虽然肥料在缓解西瓜连作障碍方面有所突破，但不同种类肥料对改善连作西瓜土壤生态环境的贡献及机制亦不相同，而且不同种类肥料在抑制连作障碍中具体的作用机理还不确定[32]。

根际促生菌改善土壤理化性质、防治土传病害、提高植株抗逆性等，能够有效缓解园艺作物的连作障碍，但对其作用机制的认识仍存在不足[33]。

土壤蒸汽消毒技术在消毒过程后未能根据不同作物产生的土传病害及菌落种类、数目的变化情况进行深入研究，针对不同作物连作后的土壤所需的消毒时间也不明确[34]。

3.2进一步优化防治措施
已有学者采取了一系列单一防治方法和技术，如轮作、间作套种、增施生物有机肥、高温闷棚、选用耐连作的品种、嫁接栽培等，虽然大多针对某一特殊问题有一定的防治或缓解效果，但常常不能解决多因素造成的连作障碍问题；同时，对诸如土壤养分、土壤理化性质、土壤微生物和土壤化感自毒物质等各种连作障碍因子之间的相互关系还缺乏系统深入的研究[35]。

张志敏等通过采用土壤消毒（氯化苦熏蒸）和合理喷施土壤改良剂（微生物菌肥、菌剂），能有效防治青枯病、黄萎病、枯萎病、疫霉病及根结线虫病等部分土传病原菌，从而达到维持土壤微生态平衡[36]。

巨大芽孢杆菌与噁霉灵联用能有效改善连作区土壤微生物群落结构，缓解连作障碍，减轻根腐病、枯萎病的发生，促进植物生长及提高产量[37]。

利用土壤微生态修复剂，配合施用无致病力青枯雷尔氏菌研发青枯病植物疫苗“鄂鲁冷特”对番茄具有很好的抗病（青枯病）和促长作用[38]。

AM真菌与PGPR根围促生细菌在一定程度上通过多种相互作用机制都可以缓解连作障碍，协同改善植物营养和生长、协同抑制病原菌、协同修复土壤[39]。

因此，优化和联合多种措施，或寻求连作障碍新的防治措施，发挥其互补优势防治植物病害的研究受到了广泛关注。

3.3多措并举实现连作障碍消减
综上所述，虽然对设施蔬菜连作障碍成因研究已取得很大进展，但各种因素之间的影响机制、互作效应等非常复杂，整体研究还不够系统深入，当前仍无法从根本上解决部分设施蔬菜栽培中的连作障碍影响，仅能在不同程度上得到缓解，需在深入研究设施连作障碍机理的基础上进一步明确各消减措施对减缓连作障碍的贡献和机制，从而研究出消减单一或多种蔬菜品种连作障碍的高效综合集成治理技术。

设施蔬菜连作障碍有效缓解应综合多种措施，奉行兼容共存混合农作的法则，利用多学科、多手段的研究方法，在连作障碍调控措施中需从单一因素防控到多因素、多角度综合防控研究，包括轮作、间作套种、增施生物有机肥、高温闷棚、选用抗性品种、嫁接栽培等防
治技术的优化使用，来调控植物—土壤—微生物系统，改善土壤生态环境，实现连作障碍消减。

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（责任编辑：敬廷桃）
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（责任编辑：易婧）
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