连作障碍与综合防治

• 根系分泌物中一些低分子量的物质主要包括有机酸、酚类物质和植物铁载 体，这些物质对矿质养分活化、缓解或消除重金属毒害以及植物间的化感 互作均起重要作用。
• 研究甘蔗连作时发现，甘蔗生长时可释放5种酚类物质，同时释放5种脂肪 酸。大量试验表明，酚类物质和某些脂肪酸对植物生长能产生抑制作用， 特别是酚类物质已成为公认的化感物质。
抗枯萎病。
36
1.4.2 应用嫁接栽培技术
• 在设施黄瓜、西瓜、茄子等果菜栽培种，通过选择抗病、 耐连作的砧木进行嫁接栽培，可以有效控制连作障碍。
• 嫁接可以改善根系吸收特性和内源激素含量、促进光合能 力、提高保护酶活性，使嫁接蔬菜抗病增产。
37
1.4.3 合理轮作与间作套种
• 轮作：在同一块田地上，有顺序地在季节间或年间轮换种植不同的作物或 复种组合的一种种植方式。
• 对棚室内盐分较重的土块，灌淡水4~6厘米深，浸泡6~7天，将水分渗到深层，并 及时排除浸水。晒田后耕翻耙平种植。
设施蔬菜连作障碍及综合防治
王梦怡 2015.05.22
设施蔬菜连作障碍及综合防治
1 连作障碍机理及防治 2 间套作原理及应用 3 大蒜在间套作中的应用 4 茄子/大蒜套作系统 5 总结
2
1 连作障碍
• 随着蔬菜生产的发展，设施面积不断扩大
• 目前，许多菜农为在短期内充分发挥保护地效能，往往频繁连作黄 瓜、番茄、茄子、椒类等相对经济效益较高的蔬菜品种
19
1.3 连作障碍的形成机理
• 由于生产利益的驱动，蔬菜栽培种类和品种主要集中于 经济效益相对较高的作物。连续单一种植该种类，导致 了生物多样性破坏，作物根际生态环境恶化，土传蔬菜 病虫基数增加，危害加剧；作物根系活力下降，生长发 育不良，产量和品质降低；出现连作障碍。
• 所以，连作障碍的本质是生物多样性破坏。
46
（3） 淹水排盐
• 改变灌溉方法，棚室内灌水不宜小水勤浇，而应浇足灌透，将表土积聚的盐分下淋 和降低土壤溶液浓度。
• 采收结束后，应及时清洁田园，并在夏、秋多雨季节利用蔬菜换茬空隙揭膜灌水， 使土壤表层盐分随水流失或淋溶到土壤深层。同时要把浮在水面上的枯枝残叶、落 果杂草等捞起集中晒干烧毁，以降低盐分浓度，减少病虫残留。
4
5
1.1 连作障碍的表现
1.1.1 蔬菜生长势变弱，生长发育速度延迟，产量 和商品性下降
相关报道
• 黄瓜、番茄、辣椒等作物在3年以上的日光温室内栽培，每年可减 产10%~20%
• 有些使用5年以后的温室不得不废弃改作大田栽培
6
7
8
9
连作3年 连作18年
露地土
10
11
12
人参
玄参
地黄
三七
其他
•
13
重茬
地黄来自百度文库根
头茬
14
1.1.2 土壤传染性病虫害的积累
• 番茄青枯病、早、晚疫病、白绢病、病毒病； • 茄子黄萎病、褐纹病、绵疫病； • 椒类炭疽病、病毒病； • 黄瓜枯萎病； • 大白菜软腐病、根肿病以及土栖害虫如线虫、根蛆等。
15
主要原因
棚室内长期适宜的 温湿度环境
连作栽培条件
土壤微生物变化的主要趋势是：
• 微生物总量减少，但有害微生物的种类和数量增加； • 由高肥的“细菌型”土壤向低肥的“真菌型”土壤转化； • 细菌/真菌比值的降低可能是大棚设施土壤土传病害增加
的原因之一； • 不同蔬菜连作土壤微生物变化又各有特点。
25
26
（3）土壤养分亏缺且分布不均
• 连作土壤种植蔬菜种类单一，而蔬菜对养分和肥料的吸 收利用具有选择性，同时同种蔬菜根系分布范围固定， 都易导致某种养分消耗量增加，造成该养分缺乏。多年 连作造成土壤中养分比例失调，尤其是微量元素缺乏。
17
Nematode infection线虫侵染
1.1.3 多年连作和不合理施肥会导致棚室土壤理化 性状变劣，养分失衡，产生次生盐渍化
• 目前，棚室蔬菜栽培过程中普遍存在有机肥用量少以及 超量和不平衡施用化肥现象，这更加剧了温室土壤的养 分失衡，并带来土壤酸化、板结等一系列问题。
18
1.2 蔬菜连作障碍的特点
27
（4）土壤次生盐渍化加剧
• 设施栽培土表施肥且施肥量较大，加上常年覆盖或季节性覆盖改变 了自然状态下的水分平衡，土壤得不到雨水充分淋洗。又因大棚内 温度较高，土壤水分蒸发量大，下层土壤中的肥料和其它盐分会随 着深层土壤水分的蒸发，沿土壤毛细管上升，最终在土壤表面形成 一薄层白色盐分即土壤次生盐渍化现象。
• 同时又未按蔬菜需肥规律科学施肥，只追求眼前高产利益，超量施 用和单一施用化学肥料，致使出现土壤结构破坏、酸化加重、肥力 衰退、病虫危害加重等连作障碍
• 影响了蔬菜产量和品质的提高，成为限制设施蔬菜稳产增收与可持 续发展的重要因素。
3
• 连：在同一块土壤中连续种植同一种作物、近缘 作物
• 作 : 在正常的栽培管理条件下 • 障碍：生长变弱、产量降低、品质下降的现象
• 套作：在前季作物生长后期的株、行或畦间播种或栽植 后季作物的种植方式。套作的两种或两种以上作物的共 生期只占生育期的一小部分时间，是一种解决前后季作 物间季节矛盾的复种方式 。
40
小麦-玉米 花生-大葱
玉米-土豆 甜瓜-茄子
41
辣椒～大蒜 番茄～大蒜
茄子～大蒜 黄瓜～大蒜42
• 间套作不仅能够提高光能和土地利用率，增加生 物多样性，而且套作植物的根系分泌物也是影响 后茬作物的主要因子。
1. 普遍性universality：连作种植必然表现连作障碍， 所以连作障碍是世界性问题，并在中国是难题
2. 差异性diversity：不同作物的连作障碍表现程度不 同，西瓜、黄瓜、茄子、辣椒等易发生，禾本科等较耐连 作
3. 快发性happen quickly：一般3-5年即可明显表现 4. 难防性difficult to control：机制复杂，防治困难
• 土壤次生盐渍化表现为作物根系的吸水吸肥能力减弱，植株生长发 育不良。随着盐类浓度的升高，土壤微生物活动受到抑制。
• 黄瓜盐害症状为侧根少而粗短，根尖钝，土壤表层根系呈锈红色。
28
（5）土壤酸化
• 长期施用化学肥料和有机肥，尤其是生理酸性肥料和没 有腐熟完全的有机肥料，会导致蔬菜地土壤的酸化。许 多研究表明，蔬菜保护地土壤pH值随种植年限的增加呈 下降的趋势。
某种 病原菌 或虫卵
同种或同类作物根系分泌物 和植株残茬腐解物积累
适宜的环境、寄主和营养
数量异常增加
16
Soybean大豆
Soil sickness 连作障碍
soybean continuously mono-cropping 大豆连作
Crop rotation正常轮作
第一年
番茄tomato 第二年
• 利用不同作物间存在的相生相克的化感作用，如：洋葱 与食用甜菜、马铃薯与菜豆种在一起，可提高产量；相 反番茄与黄瓜、番茄和芜菁、葱与菜豆则相克，应把它 们分植，避免相互抑制。
43
番茄/分蘖洋葱套作
套作分蘖洋葱分别提高番茄产量19.57%、11.07%和6.94%。
44
1.4.4 土壤生态调控措施
33
自毒作用 (Autotoxicity)
直
接
植物根系分泌物-酚酸类等-抑制（自毒作用)
间
植物根系分泌物-土壤病原微生物-土传病害
接
34
自毒物质
水
分 与 养 分 利
光 合 作 用
呼 吸 作 用
活 性 氧 产 生
细基 胞因 分表 裂达
用
35
1.4 连作障碍的综合防治方法
1.4.1 种植耐连作的种类和品种，选择抗病品种
20
蔬菜连作障碍的原因
连
土壤物理化学因子
作
障
土壤生物学因子
土壤酸化 土壤次生盐渍化
营养失调
根结线虫等 土壤病原微生物
碍
地上部淋溶物
化感作用
根系分泌物（自毒作用）
植株残体腐解物
21
（一）连作破坏了菜田生物多样性
• 生物多样性是生物间相互作用形成的共同生存、协调发 展的生物系统，当这个系统中某个成员改变后，就会破 坏这个系统的平衡，系统内生物间的关系重新调整，形 成新的系统。
• 保护地土壤与露地土壤相比，随着种植年限增加，土壤结构性得到 明显改善，水稳性团粒结构(0.25~2 mm) 随着种植年限的增加， 土壤毛细管孔隙发达，持水性好，这主要是因为多年培施肥所致。
• 但非活性孔隙比例相对上升，土壤通气透水性差，物理性状不良。
• 连作引起的盐类积累会使土壤板结，通透性变差，需氧微生物的活 性下降，土壤熟化慢；同时翻耕深度不够，使土壤耕作层变浅，固 定在一定的范围内，影响根系的伸展，造成植株生长发生障碍。
• 参照各种蔬菜的最低轮作年限，合理安排几种不同品种蔬菜轮作，并尽量 考虑蔬菜不同的科属类型、根系深浅、吸肥特点及分泌物酸碱性。
水旱轮作
旱地轮作
土壤病害、草害 酸化、盐化
冬春种蔬菜，夏秋种水稻 （大棚茄子一单季杂交稻）
作物的病虫危害
相同品种和种类蔬菜忌连作 （茄果类、瓜类、豆类、 十字花科类、葱蒜类）
38
• 但由于设施内有限的土地面积及农民的栽培习惯，在很 多情况下，设施轮作较难实施。
• 另外为了提高经济利益，又必须进行作物连作，间套作 的种植方式在克服连作障碍方面是可行的。
• 目前普遍认为轮间套作制度是克服连作障碍的最有效措 施之一。
39
• 间作：在同一田地上于同一生长期内，分行或分带相间 种植两种或两种以上作物的种植方式。
• 化感作用---是指一种作物以自然挥发，雨雾淋溶，根系 分泌和植物分解等方式向环境中释放次生代谢物质而影 响周围或邻近的植物，动物，微生物的生长发育的化学 生态学现象。包括有害和有益两个方面(Rice, 1984)。
32
• 豌豆、番茄、黄瓜、西瓜和甜瓜植物根系分泌物和残茬所引起的自毒作用， 并从中分离出一部分自毒物质，这些物质通过影响细胞膜透性、酶活性、 离子吸收和光合作用等多种途径影响植物生长。
• 土壤pH 值的变化将会影响到土壤养分的有效性。
• 在石灰性土壤上，pH值的降低能够活化铁、锰、铜、锌等微量元素 以及磷的有效性；但是在酸性土壤上，pH 值的降低会加重H+、铝、 锰的毒害作用，磷、钙、镁、锌、钼等元素也容易缺乏。
29
（6）土壤物理性状不良
• 土壤的孔隙度和结构性，土壤水分和通透性等对农作物根系的生长 及养分吸收有重要影响。
30
（三） 植物的自毒作用
• 自毒作用: 指某些植物释放出的一些物质对同茬 或下茬植物的生长产生抑制的现象。
• 这些物质可以通过植株地上部分的淋溶、根系的分泌、 植物残体在土壤中的分解等途径释放出来，它们会对植 物的代谢活动产生重要影响。
31
• 自 毒 作 用 是 化 感 作 用 的 特 殊 形 式 之 一 (Singh et al., 1999)
• 在菜田生物和生态系统中，生物多样性的主体是蔬菜作 物的多样性，连作使蔬菜种类单一化，形成了以连作作 物为主体的生物生态系统，缺少了其他作物的多样性调 节，就产生了连作障碍。
22
（二）连作破坏了土壤生态平衡
连作破坏了土壤生态平衡，主要产生以下土壤障碍： – 土壤中作物有害生物积累，土传病虫害加重 – 土壤中植物有害物质积累，产生自毒 – 土壤微生物总量减少，种类间平衡破坏 – 土壤养分亏缺并且分布不均匀 – 土壤酸化及盐渍化 – 土壤物理性状恶化（板结、紧实等） – 土壤化学性质退化
23
（1）土壤有害微生物增加，土传病虫害严重
• 连作提供了根系病原菌赖以生存的寄主和繁殖场所，遗 留在土壤内的蔬菜残体上病原菌长期积累，使土传病害 严重发生。
• 土传病害是连作造成的最大障碍，特别是近几年来大量 使用土壤杀菌剂，使土壤中病原菌的拮抗菌数量锐减， 更加重了土传病害的发生。
24
（2）土壤微生物总量减少，种类间平衡破坏
（1） 客土、换土
是解决根本问题的方法，但是随着劳动力成本的增加， 也是难以实施的方法。
45
（2）科学合理施用肥料
• 适当增施经充分腐熟发酵的有机肥。 • 坚持基肥与追肥相结合，并在增施有机肥的基础上，合
理施用氮磷钾肥料； • 提倡测土配方施肥，根据各种蔬菜作物需肥规律及土壤
供肥能力，确定肥料种类及数量，尽量减少土壤障碍。
• 一般来说，茄果类、瓜类（南瓜例外）、豆类等蔬菜最 忌连作，不仅同种蔬菜甚至同类蔬菜间也忌连作。黄瓜 病虫害较多，连作不可超过2～3年；茄子、西瓜受连作 影响最大，种植一年后，要间隔5～7年才可再种。
• 白菜类、甘蓝类、萝卜等十字花科，葱蒜类及芹菜、胡 萝卜较耐连作，但连作年限不应超过3～4年。
另外，选育抗病品种和抗自毒品种，如密刺系统黄瓜比较