设施栽培条件下土壤的连作障碍及防治措施_郭晓冬

设施栽培条件下土壤的连作障碍及防治措施

郭晓冬

(甘肃省农业科学院蔬菜研究所,甘肃兰州　730070)

摘要:在对设施栽培条件下的土壤连作障碍研究进展及产生原因综述分析的基础上,从防治土传病虫害、培肥改良土壤两个方面提出了设施栽培下防治土壤连作障碍的途径。

关键词:设施栽培;蔬菜;土壤;连作障碍

中图分类号:S62;S344.4 文献标识码:A 文章编号:1001-1463(2003)07-0038-03

所谓连作障碍,就是在同一土壤中连续栽培同种或同科的作物时用正常的栽培管理也会发生长势变弱、产量和品质下降的现象。设施蔬菜生产的专业化趋势导致了连作障碍的加剧,产量和品质下降的情况在各地普遍发生。笔者根据近年来蔬菜设施栽培连作障碍的研究进展,总结了设施土壤连作障碍产生的原因及防治途径,以期为设施栽培管理及蔬菜品种改良提供科学依据。

1　连作条件下土壤理化性状的变化

1.1　土壤营养的变化

设施蔬菜复种指数高,精耕细作,施肥量大。对设施土壤营养状况的大量调查结果表明,随着温室种植年限的增加,土壤有机质和主要养分的含量比露地菜田有明显增加的趋势,特别是土壤氮、磷养分库较丰富,而且当季土壤供应氮的能力增强,但供钾能力减弱。由于设施栽培多数以果菜为主,对钾的需求量较大,而生产中连年增施有机肥及氮、磷类化肥而忽视钾肥,导致设施蔬菜发生缺钾症,作物抗逆性差,蔬菜品质下降。

1.2　土壤盐渍化

近年来,有关设施土壤盐类积聚方面的报道较多,据童有为等对上海不同设施土壤的调查结果,温室、大棚耕层土壤(0～20cm)盐分分别为露地的11.8倍和4.0倍,NO3-分别是露地的16.5倍和5.9倍,盐类积聚主要是硝酸盐积累;设施土壤的盐分组成特点和滨海盐土、内陆盐土不同,阴离子以NO3-为主,约占阴离子总量的67%～76%,阳离子则以Ca2+为主[1]。刘德等对哈尔滨市郊蔬菜大棚的调查结果表明,大棚土壤总盐量是露地的2～13倍,并随着棚龄的增加而提高[2]。轻度硝酸盐积累,可引起蔬菜对各营养元素吸收不平衡,酸性土可引起锰中毒和发生缺铁症,石灰性土壤可能引起缺铁、锌和铜。

造成土壤盐分积聚的原因主要有两个。一是盲目大量施肥。王学军对山东寿光等地10个盐渍化的日光温室一茬黄瓜或番茄的施肥量进行的调查表明,平均施有机肥198.75t/hm2、草木灰1020kg/ hm2、化肥6825kg/hm2,其中含氮化肥5865kg/ hm2,氮肥严重超量[3]。程美廷在河北省和郭晓冬在甘肃省的调查也有类似结果[4,5]。二是缺少降雨淋溶。设施长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,再加上设施中特殊的由下而上的水分运移过程,导致盐分在土壤表层聚集。另外,棚室内温度显著高于露地,土壤矿物的分解明显加剧,土壤高矿化度和大量的化肥施入相结合使得设施土壤盐分增加更快。

1.3　土壤酸化

黄锦法等对嘉兴市1997年保护地的70个土壤样品测定的结果表明,pH(H2O)平均为5.27,比1981年的菜地土壤pH6.30下降约一个pH单位,其中pH低于5.50的占67.1%,pH低于4.50的占14.3%[6]。引起设施栽培土壤酸化的原因:一是施用酸性和生理酸性肥料,如氯化钾、过磷酸钙、硝酸铵等;二是大量施用氮肥,旱作条件下过量施用氮肥,在作物不能充分吸收利用而发生积累时,大量氮素转化为硝态氮,硝酸根离子(NO-3)与等当量的钙离子(Ca2+)结合而随水流失,使H+相对过剩而导致了土壤酸化。pH过低,往往伴随着NO-3含量高、盐类浓度高及营养失衡等问题。

2　连作条件下土壤生物学环境的变化

2.1　土壤有害微生物增加,土传病虫害严重

土传病虫害是引起连作障碍最主要的因子。日本的调查结果表明,引起蔬菜连作障碍的70%左右的地块是由土壤传染性病虫害引起的[7]。我国在这方面尚无专门的调查结果,但唐咏和吴凤芝等研究发现,日光温室土壤与露地土壤的微生物状况和酶活性有明显差别;随着连作年限的增加,有害真菌(病原菌)的种类和数量增加,细菌的种类和数量随着连作年限的增加而减少[8,9]。连作提供了根系病害赖以生存的寄主和繁殖的场所,使土壤中病原菌的

收稿日期:2002-12-27;修订日期:2003-01-14

　作者简介:郭晓冬(1964-),女,陕西渭南人,副研究员,在读博士,从事设施栽培技术研究。联系电话:(0931)7614947。

数量不断增加。另外,过量施用化肥使土壤中病原的拮抗菌减少,更加重了土传病虫害的发生。

2.2　作物残茬对作物生长发育的毒害作用

作物残体在其分解过程中会产生一些植物毒素,抑制下茬作物的生长。这方面研究在大田作物上报道较多。目前的研究结果认为,作物残茬在微生物的作用下,在降解过程中可能会产生一些对同一种或同一科作物生长发育不利的物质,或因作物残体的病原菌积累等,都是连作障碍的一个重要因素。

2.3　作物根系分泌物与连作障碍

根系分泌物是植物在生长过程中通过根的不同部位向生长基质(如土壤、营养液等)释放的一组种类繁多的物质,土壤中营养元素状况对根分泌物的组成成分及数量影响很大。张福锁等研究表明,植物缺锌时根细胞内铜锌超氧化物歧化酶(SOD)活性下降,而NADPH氧化酶活性增加,细胞内自由基大量累积产生毒害作用,使膜结构破坏,透性增加,根释放出的无机离子和低分子量有机化合物如氨基酸、碳水化合物和酚类化合物的数量大大增加[10]。还有研究证明,酚类化合物是植物生长的抑制物质,它的数量上升抑制了植物生长。Yu J.Q和M atsui 从黄瓜的根分泌物中分离出11种酚类物质,其中有10种酚类物质具有生物毒性,在黄瓜连作种植时,当根系释放的酚类物质积累到一定程度时,就会抑制下茬作物的生长[11]。因此,作物营养不平衡或部分营养的缺乏时,除了直接影响作物生长外,还由于营养元素胁迫而使根系分泌物种类和数量产生变化,这也是导致连作障碍的因子之一。

3　蔬菜对土壤障碍的反应

大量研究发现,连作的日光温室黄瓜侧根少而短粗,土壤表层根系呈锈红色,根尖钝化似截断状,植株早衰,产量明显降低[8]。有积盐的温室,定植后的黄瓜、番茄生长慢,叶色变深,叶片变小,常造成苗老而不发,黄瓜茎生长点萎缩,出现“花打顶”,严重时心叶退绿,中、上部叶片常出现“镶金边”(叶缘黄绿),而番茄则落花及“僵果”率明显增加,黄瓜的细尾瓜、苦味瓜较多,商品性变差。程美廷研究发现,在积盐温室生长的黄瓜植株,体内糖氮比降低,盐害黄瓜植株NO-3-N含量为1280～1920mg/kg,正常植株为640～1440mg/kg,增加近1倍[12]。有研究报道,糖氮比降低,有利于霜霉病的发生[7]。

4　设施栽培土壤连作障碍的防治途径

4.1　土传病虫害的防治

4.1.1　轮作倒茬　通过与病原菌非寄主植物的轮作,使土壤中的病原菌数量可望得到显著降低。轮作不仅仅局限于同普通蔬菜作物的轮作,也包括同对抗植物(antagonist plant,即具有通过释放抗菌物质来抑制病原菌功能的植物)和净化植物(clean plant,即能够吸附土壤中过剩盐分的植物)等的轮作。也可考虑错过发病期进行种植,例如在高温期易发生枯萎病、青枯病、蔓枯病等,在栽培上要错过高温期,或在高温前采取预防措施,减轻病害发生。4.1.2　土壤消毒灭菌　温室育苗或病害发生较严重时,可采用化学药剂进行土壤消毒,药剂主要有福尔马林(40%甲醛溶液)、氯化苦(硝基氯仿)、溴甲烷等。采用蒸汽或太阳能等物理方法来提高土壤温度而进行土壤灭菌是目前国内外温室生产中常用的方法。另外,塑料薄膜覆盖利用太阳能高温灭菌法也十分适合我国现阶段的温室蔬菜生产。

4.1.3　生物防治　利用一些有益微生物,对土壤中的特定病原菌的寄主产生有害物质,通过竞争营养和空间等途径来减少病原菌的数量,从而减少病害发生。一方面可通过大量使用有机质来增加土壤微生物总数,抑制病原菌的繁殖;另一方面利用对特定病原菌具有拮抗作用的特定微生物来减少病害发生。

4.1.4　选用抗病品种和嫁接技术　随着育种技术的发展,国内外相继育成的一批抗病品种可供选用。同时,利用砧木的抗病性,通过嫁接技术防治土传病害已在目前生产上发挥着重要的作用。

4.2　培肥土壤,改良土壤理化性状

4.2.1　合理施用有机肥和化肥　大力提倡增施有机肥,科学合理施用化肥,要充分认识化肥是把双面刃,不是越多越好;根据不同蔬菜的需肥特点,研究生产专用肥;推广平衡施肥和测土施肥技术。同时,通过增施有机肥,一方面培肥土壤,另一方面使细菌、放线菌增殖,抑制病原菌的繁殖,从而减轻病害的发生。

4.2.2　秸秆还田,以肥压盐　在积盐严重的温室,可在夏季休闲期结合温室消毒大量埋施生秸秆,利用含氮低而含碳很高的秸秆来吸收土壤中游离的氮。这一措施可同时起到除盐、培肥和灭菌的作用。

4.2.3　改进灌溉技术,以水化盐　设施土壤积聚的硝酸盐虽是蔬菜所需的养分,但积聚过多则造成根系吸收障碍,产生盐害。因此,设施栽培应采取大肥大水,浇足浇透,将土壤表层积聚的盐分稀释下淋,供根系吸收。有研究认为,设施土壤膜下滴灌可减少土面蒸发,有利于减轻土壤表层积盐,改善土壤的生态环境。

5　研究展望

引起连作障碍的原因是复杂的,是植物—土壤系统内诸多因素综合作用的结果。大致来说,连作障碍可归为土壤理化作用和病原微生物作用两方面。前者包括由于过量施用肥料引起的土壤养分不平衡、土壤表面盐分过量累积和耕作层土壤板结、土壤结构和持水性变差,而土壤微生物环境恶化特别是