自古以來(lái)農(nóng)業(yè)在我國(guó)占一定的地位，種植面積大，那么種植戶們知道土壤連作障礙的原因是什么嗎？知道有什么方法可以抑制嗎？下面就跟著小編一起了解了解！

    隨著我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展, 保護(hù)地栽培已成為中國(guó)現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)的主體部分, 我國(guó)人均耕地面積少, 農(nóng)民與農(nóng)場(chǎng)經(jīng)營(yíng)者為了在有限的土地上追求高產(chǎn)量和高效益, 常年在同一塊土地上種植同一種經(jīng)濟(jì)作物且過(guò)度灌溉和施肥, 導(dǎo)致大面積的連作障礙[1]。因過(guò)度灌溉和化肥流失引發(fā)的水肥資源浪費(fèi)、農(nóng)業(yè)面源污染和地下水硝態(tài)氮超標(biāo), 造成了生態(tài)環(huán)境惡化并帶來(lái)了嚴(yán)重的食品安全問(wèn)題。連作造成了土壤有效養(yǎng)分含量下降、植株根系活力降低、長(zhǎng)勢(shì)變差、產(chǎn)量品質(zhì)下降以及土壤微生態(tài)系統(tǒng)失衡, 成為設(shè)施農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的限制瓶頸。人們對(duì)土壤連作障礙的防控進(jìn)行了大量研究, 綠色可持續(xù)、高效的防控方法成為研究重點(diǎn)。

    1 連作障礙產(chǎn)生的原因

    1.1 土壤理化性質(zhì)惡化

    保護(hù)地長(zhǎng)期連作造成土壤孔隙度與透氣性降低、容重增大、土壤板結(jié)等問(wèn)題, 使植物根系生長(zhǎng)受阻, 影響植株生長(zhǎng)發(fā)育[8];連作易造成土壤養(yǎng)分的分布不均衡, 設(shè)施耕層中土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、速效磷、銅、鐵和錳含量增加, 而有效鈣、鎂、硅、硼等元素則出現(xiàn)虧缺, 從而使作物體內(nèi)各種養(yǎng)分比例失調(diào)而出現(xiàn)生理和功能障礙。設(shè)施長(zhǎng)年或季節(jié)性覆蓋, 改變了自然狀態(tài)下的水分平衡, 設(shè)施內(nèi)水分自下而上運(yùn)移, 溫度顯著高于露地, 土壤礦物分解加劇, 加上化肥大量施用, 設(shè)施內(nèi)土壤得不到雨水淋洗, 導(dǎo)致了設(shè)施土壤表層鹽分的大量聚集[11]。土壤次生鹽漬化后, 土壤溶液中鹽濃度增加, 從而加大了土壤滲透勢(shì), 導(dǎo)致植物難以吸收土壤中的養(yǎng)分, 造成植物發(fā)育不良、產(chǎn)量和品質(zhì)下降等問(wèn)題。

    1.2 土壤病蟲(chóng)害嚴(yán)重

    單一作物的連續(xù)種植形成了特殊的土壤環(huán)境, 為病原菌和致病線蟲(chóng)等根系病蟲(chóng)害提供了賴以生存的寄主和繁殖場(chǎng)所, 使土壤中某些微生物富集, 特別是一些病原微生物富集嚴(yán)重, 真菌的種類和數(shù)量增多, 如木霉類等真菌顯著增加, 細(xì)菌與放線菌等有益菌顯著減少。植物土傳病害的發(fā)生往往是多種病原真菌復(fù)合侵染的結(jié)果, 連作使土壤有害微生物數(shù)量逐漸占優(yōu)勢(shì), 隨著連作障礙程度的增加, 土壤微生物區(qū)系從細(xì)菌型向真菌型轉(zhuǎn)化, 根際細(xì)菌、放線菌數(shù)量減少, 真菌數(shù)量增加, 導(dǎo)致作物減產(chǎn)。黃瓜連作易造成根際微生物總量、細(xì)菌、放線菌數(shù)隨連作年限的增加呈倒“馬鞍”形變化, 而真菌數(shù)量直線增加。線蟲(chóng)的危害一直被認(rèn)為是引起連作障礙的因素之一, 栽培大豆時(shí)接種一定的孢囊線蟲(chóng)卵, 導(dǎo)致感病品種總根長(zhǎng)、根瘤數(shù)、根瘤活性指標(biāo)降低, 大量接種線蟲(chóng)卵后, 大豆對(duì)氮、磷等礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收量下降, 植株干質(zhì)量減少, 生長(zhǎng)受阻。

    1.3 作物根系化感作用

    作物正常生長(zhǎng)過(guò)程會(huì)釋放特定化學(xué)物質(zhì), 從而影響周?chē)锛白陨淼纳L(zhǎng)發(fā)育, 這種作用稱為化感作用。黃瓜連作時(shí), 根系釋放酚類物質(zhì), 并在土壤中積累抑制下茬作物的生長(zhǎng)發(fā)育;黃瓜根和殘株水浸液可抑制種子萌發(fā)、阻止胚芽、胚軸生長(zhǎng);在黃瓜根和殘株水浸液中添加活性炭有助于根系的生長(zhǎng), 降低了毒害作用。西瓜化感研究得出, 西瓜根系分泌物可抑制西瓜根系代謝和生長(zhǎng), 并影響果實(shí)正常膨大, 在西瓜連作液中添加活性炭后, 一些自毒物質(zhì)被吸附, 其幼苗生長(zhǎng)抑制得到一定程度緩解。番茄化感研究證實(shí), 自毒物質(zhì)存在于根系分泌物中, 可抑制幼苗生長(zhǎng)和種子萌發(fā)]。番茄無(wú)土栽培研究發(fā)現(xiàn), 連作的番茄長(zhǎng)勢(shì)變?nèi)酢⒉『υ龆? 在連作基質(zhì)中檢測(cè)到19種化感物質(zhì);從大豆根系分泌物中分離出香草酸、龍膽酸等化感物質(zhì)。甜瓜根系分泌物中含有肉桂酸、水楊酸等7種酚酸物質(zhì), 高濃度甜瓜根系分泌物可抑制甜瓜幼苗生長(zhǎng)。茄子化感研究指出, 茄子根系分泌物普遍含有香草醛、肉桂酸等酚酸類物質(zhì), 也是抑制連作茄子生長(zhǎng)的主要物質(zhì), 且低濃度地上植株水溶解液即可抑制茄子胚根伸長(zhǎng)。

    2 設(shè)施作物連作障礙主要抑制技術(shù)

    2.1 土壤滅菌

    土壤滅菌的主要目的是消除土壤中存在的有害微生物對(duì)設(shè)施作物生長(zhǎng)的抑制作用, 同時(shí)不影響土壤的物理化學(xué)性質(zhì)。TUOMINEN等研究了甲醛滅菌、氯化汞滅菌、高溫高壓滅菌、γ射線滅菌4種方法對(duì)沉積物中微生物活性的影響, 結(jié)果表明, 甲醛滅菌去除微生物效果最好, 對(duì)沉積物的物理化學(xué)性質(zhì)影響很小, 另外3種方法去除微生物效果不佳, 且增加了溶解氮的含量。γ射線滅菌使作物纖維素等碳水化合物解離;研究表明高壓滅菌導(dǎo)致土壤黏粒凝結(jié), 但不影響土壤黏土礦物的X射線衍射圖譜, 有些土壤的速效氮、速效磷和速效硫含量在γ射線滅菌后增加, 環(huán)氧丙烷對(duì)土壤進(jìn)行滅菌使土壤pH顯著增加, 氯仿滅菌造成硫酸鉀提取的有機(jī)碳含量增加。

    2.2 合理輪作、間作、套作

    輪作有利于改善連作土壤中微生物結(jié)構(gòu), 增強(qiáng)微生物活性和繁殖能力;增強(qiáng)土壤轉(zhuǎn)化酶、脲酶、過(guò)氧化氫酶和多酚氧化酶活性;提高土壤肥力, 改善作物生長(zhǎng)發(fā)育, 提高產(chǎn)量和品質(zhì)。水旱輪作可有效改善土壤次生鹽漬化導(dǎo)致的連作障礙, 旱作時(shí), 土壤中微生物以好氣型真菌為主;水作時(shí), 土壤中微生物以厭氧型細(xì)菌為主, 抑制了旱作時(shí)土壤中積累的病原真菌, 且鹽漬可通過(guò)水分的下滲而淋溶, 因此水旱輪增加了有益微生物的數(shù)量, 使土壤生態(tài)環(huán)境得到一定修復(fù)。間作指通過(guò)合理配植各類植物, 形成多種類、多層次、多功能的植物復(fù)合體, 減少單一作物連作導(dǎo)致的某些養(yǎng)分積累;減少土壤無(wú)效蒸騰, 增強(qiáng)植物對(duì)土壤水分的利用和循環(huán);增加植物葉面積指數(shù), 提高凈光合速率;豐富根際微生物區(qū)系, 減輕病蟲(chóng)害發(fā)生。蔥蒜類蔬菜與辣椒間作, 其根系分泌物可有效殺滅土壤中特定病原微生物, 降低辣椒疫病的發(fā)病率;線辣椒與冬小麥、線辣椒與玉米套種間作, 均可顯著降低線辣椒病毒病的發(fā)病率, 提高線辣椒的品質(zhì)和產(chǎn)量。

    2.3 抗連作品種的選用與嫁接栽培

    不同作物或同類不同品種, 其種植特性和抗病性有很大不同, 選擇抗 (耐) 品種也是解決或減輕連作障礙的重要途徑。嫁接是防止土壤病害傳播、克服連作障礙的重要栽培方法, 廣泛應(yīng)用于黃瓜、西瓜、茄子等蔬菜作物。使用南瓜作為嫁接姑木, 可增強(qiáng)黃瓜對(duì)枯萎病、白粉病、霜霉病、根結(jié)線蟲(chóng)的抗性;黃瓜嫁接后對(duì)低溫和高溫的耐受性得到顯著提高, 衰老過(guò)程被延遲;使用0.3%NaCl鹽脅迫處理黑籽南瓜嫁接后的黃瓜植株, 其高度、葉面積、產(chǎn)量的抑制率均低于自根苗, 說(shuō)明嫁接黃瓜的抗鹽性得到提高;番茄嫁接后, 其光合指標(biāo)均高于自根苗, 這可能也是嫁接植株更耐低溫的原因之一;茄子嫁接后, 體內(nèi)苯丙氨酸裂解酶 (PAL) 、多酚氧化酶 (PPO) 、過(guò)氧化物酶 (POD) 、超氧化物歧化酶 (SOD) 、酯酶 (EST) 活性顯著上升, 并保持較高的活躍程度;茄子嫁接影響了根際環(huán)境, 減輕了化感物質(zhì)對(duì)茄子生長(zhǎng)發(fā)育的影響, 在高濃度的化感物質(zhì)逆境下顯示出較強(qiáng)生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)[58]。

    2.4 合理灌溉與施肥

    水分與肥料在作物營(yíng)養(yǎng)及生長(zhǎng)發(fā)育中起著極其重要的作用, 灌溉水和降雨等只有轉(zhuǎn)化為土壤水分后才能被作物吸收利用。國(guó)內(nèi)外大量研究結(jié)果證實(shí), 土壤水分和土壤氮素不足會(huì)降低作物產(chǎn)量, 但過(guò)量使用氮肥及土壤水分過(guò)多又會(huì)導(dǎo)致作物碳代謝失調(diào)和漬害, 還會(huì)降低氮肥和水分的利用率, 引發(fā)周邊地表水體和地下水污染, 間接給食品安全帶來(lái)危害, 水肥合理配合下, 氮肥利用率提高, 氮肥的施用量相比傳統(tǒng)灌溉施肥方式可顯著減少, 果實(shí)單果體積增加。設(shè)施栽培黃瓜采用水肥一體化技術(shù), 設(shè)施內(nèi)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)得到改善、孔隙度增加, 有效調(diào)節(jié)了土壤水、氣、熱的循環(huán)狀況, 作物生長(zhǎng)、產(chǎn)量、品質(zhì)及水肥資源節(jié)約顯著優(yōu)于常規(guī)灌溉處理。水肥合理配合對(duì)作物病害發(fā)生率具有顯著的影響, 滴灌模式下番茄灰霉病發(fā)病率降低, 果實(shí)品質(zhì)得到大幅提高;合理水肥供應(yīng), 使番茄植株在整個(gè)生育期保持健壯生長(zhǎng), 提高了土壤中細(xì)菌與真菌的比值, 降低了土壤鹽分的積累和土壤剖面硝態(tài)氮含量, 改善了土壤的酸化程度。采用滴灌溝灌技術(shù), 有利于土壤有機(jī)碳、微生物生物量的增加。大豆灌水是增產(chǎn)的最關(guān)鍵措施, 研究表明有灌水條件的地塊產(chǎn)量可提高40%以上。應(yīng)用水肥一體化技術(shù), 合理搭配無(wú)機(jī)肥和有機(jī)肥, 增施有機(jī)肥、秸稈和微生物肥, 可增強(qiáng)土壤肥力, 改善土壤微生態(tài)環(huán)境, 抑制土壤連作障礙, 提高作物生產(chǎn)的可持續(xù)性。

    2.5 生物防治

    微生物參與土壤N素循環(huán), 在有機(jī)氮礦質(zhì)化、無(wú)機(jī)氮腐殖質(zhì)化、硝化和反硝化作用等過(guò)程中起主導(dǎo)作用。研究表明, 微生物可以提高作物對(duì)養(yǎng)分的吸收能力, 化肥配施微生物菌肥可以提高作物對(duì)水分和肥料的利用效率, 減少化肥使用量。在連作障礙土壤中施用生物有機(jī)肥, 可顯著增加根際微生物數(shù)量和活性, 優(yōu)化土壤微生物區(qū)系;將有機(jī)肥與生防菌和促生菌等相結(jié)合制成微生物有機(jī)肥后施用, 生防菌和促生菌能利用有機(jī)肥中的營(yíng)養(yǎng)促進(jìn)生防菌在植物根際定殖, 從而發(fā)揮生防作用;使用微生物有機(jī)肥對(duì)改良土壤、防控土壤連作障礙和提高作物產(chǎn)量及品質(zhì)效果顯著, 還可以減少氮素的流失。施入菌根菌和拮抗菌, 可與病原微生物競(jìng)爭(zhēng)空間和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì), 穩(wěn)定有益微生物群落結(jié)構(gòu)和種群數(shù)量, 實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤微生物區(qū)系有目的調(diào)控。接種致病菌弱毒菌株可以促進(jìn)作物幼苗產(chǎn)生免疫機(jī)能, 也可以在一定程度上解決作物連作障礙的問(wèn)題, 目前在辣椒上已取得一些成果]。

    2.6 強(qiáng)還原土壤滅菌法

    強(qiáng)還原土壤滅菌法 (reductive soil disinfestation, RSD) , 是通過(guò)大量施用易分解的有機(jī)物料, 灌溉、覆膜阻止空氣擴(kuò)散進(jìn)入土壤, 在短時(shí)間內(nèi)創(chuàng)造強(qiáng)烈土壤還原環(huán)境, 殺滅土傳病原菌的方法。大量施用易降解的有機(jī)物料, 處理后仍有相當(dāng)數(shù)量的有機(jī)物質(zhì)殘留在土壤中, 成為土壤有機(jī)質(zhì)的一部分, 可提高土壤有機(jī)質(zhì)含量, 改善土壤結(jié)構(gòu)。經(jīng)RSD處理后蔬菜地土壤氮的轉(zhuǎn)化過(guò)程發(fā)生顯著變化, 加快無(wú)機(jī)氮周轉(zhuǎn)速率, 提高氮的有效性。研究表明, 嚴(yán)重酸化的大棚蔬菜地土壤, 經(jīng)過(guò)強(qiáng)烈還原處理后, pH均大幅度提高, 隨著有機(jī)物料施用量的增加而升高, 最高可達(dá)6.49。RSD處理的強(qiáng)烈還原環(huán)境使硝態(tài)氮迅速反硝化為N2和N2O逸出土壤。大棚土壤次生鹽漬化的鹽主要為硝酸鹽和硫酸鹽, 前者來(lái)源于大量施用的氮肥, 經(jīng)硝化過(guò)程產(chǎn)生, 后者直接來(lái)源于大量施用的含硫酸鹽肥料, 尤其是硫酸鉀肥料。強(qiáng)烈還原的土壤環(huán)境可使部分硫酸鹽還原成含硫氣體, 或者被微生物同化為有機(jī)硫, 從而降低硫酸鹽含量, 如RSD在淹水條件下進(jìn)行, 且處理中發(fā)生水分的向下滲透, RSD可能還有洗鹽作用。RSD創(chuàng)造的強(qiáng)烈厭氧環(huán)境使土傳好氧病原菌無(wú)法生存, 有機(jī)物料厭氧發(fā)酵產(chǎn)生對(duì)土傳病原菌有毒有害物質(zhì), 可殺滅土傳病原菌。

    3 展望

    針對(duì)連作障礙, 人們研究了很多防控方法, 但每種方法均有它的不足, 可能對(duì)于某一種特殊問(wèn)題, 具有一定的防治或緩解作用, 但由于這些方法作用單一, 并不能解決多因素造成的連作障礙。如土壤熏蒸滅菌只能殺滅病原菌, 并不能改善土壤的理化性狀, 而且同時(shí)還可能殺滅有益微生物;輪作等農(nóng)藝種植方式, 雖然方法比較簡(jiǎn)單環(huán)保, 但是常需要數(shù)年時(shí)間才能起一定的防控效果, 有時(shí)效果也不明顯;施用石灰可以提高土壤pH, 中和土壤酸性, 但不一定能降低土傳病原菌數(shù)量;RSD處理需要大量有機(jī)物料、長(zhǎng)期淹水、薄膜等, 這些都會(huì)耗費(fèi)大量資源和人工投入, 可能產(chǎn)生大量CH4、N2O、H2S及其它含硫具有臭味氣體, 且在淹水條件下, 未徹底分解的水溶性有機(jī)質(zhì)、硝酸鹽和硫酸鹽均可能向下遷移, 對(duì)地下水環(huán)境產(chǎn)生不利影響。目前, 土地及灌溉水資源日益緊缺, 過(guò)度灌溉和施肥造成了嚴(yán)重的環(huán)境破壞和食品安全問(wèn)題, 因此為了防控土壤連作障礙, 應(yīng)針對(duì)所種植設(shè)施土壤的理化環(huán)境及種植歷史, 明確造成連作障礙的主要因素, 在合理灌溉與施肥的基礎(chǔ)上, 選擇具有針對(duì)性的一種或多種簡(jiǎn)單有效、綠色可持續(xù)的連作障礙防控方法。

    土壤是農(nóng)作物生長(zhǎng)關(guān)鍵，所以各位種植戶，以上惠農(nóng)網(wǎng)小編分享的土壤連作障礙的原因分析及抑制技術(shù)，趕緊收藏喲！