连作障碍与综合防治

设施蔬菜连作障碍及综合防治王梦怡2015.05.222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31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•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。4•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561.1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•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相关报道78910连作3年连作18年露地土111213玄参地黄三七•其他人参14重茬头茬地黄块根151.1.2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。16连作栽培条件主要原因棚室内长期适宜的温湿度环境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、寄主和营养某种病原菌或虫卵数量异常增加17Soilsickness连作障碍soybeancontinuouslymono-cropping大豆连作Croprotation正常轮作Soybean大豆第一年第二年Nematodeinfection线虫侵染番茄tomato181.1.3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。1.2蔬菜连作障碍的特点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happenquickly：一般3-5年即可明显表现4.难防性difficulttocontrol：机制复杂，防治困难19201.3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。21蔬菜连作障碍的原因连作障碍土壤物理化学因子土壤生物学因子化感作用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地上部淋溶物根系分泌物（自毒作用）植株残体腐解物（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。•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。252627（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。28（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。•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。29（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。•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。30（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。•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(0.25~2mm)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。31（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。•自毒作用是化感作用的特殊形式之一(Singhetal.,1999)•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)。3233•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。•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。自毒作用(Autotoxicity)34植物根系分泌物-酚酸类等-抑制（自毒作用)植物根系分泌物-土壤病原微生物-土传病害直接间接35自毒物质水分与养分利用光合作用呼吸作用活性氧产生细胞分裂基因表达361.4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•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抗枯萎病。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。37381.4.3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。•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、盐化作物的病虫危害冬春种蔬菜，夏秋种水稻（大棚茄子一单季杂交稻）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）39•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。•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。•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。4041小麦-玉米玉米-土豆花生-大葱甜瓜-茄子42辣椒～大蒜茄子～大蒜番茄～大蒜黄瓜～大蒜43•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。•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。番茄/分蘖洋葱套作44套作分蘖洋葱分别提高番茄产量19.57%、11.07%和6.94%。1.4.4土壤生态调控措施（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。4546（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。47（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。•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。•也可采用深耕的办法，降低土壤盐分浓度。一般深翻25厘米左右。将上、下土壤对换，并结合灌水洗盐，效果更佳。（4）微生物防治和修复法•根据连作土壤微生物和有害生物问题，依据生物拮抗原理等，应用拮抗菌、微生物制剂（如AM菌）等，平衡土壤微生物环境，控制土传病虫害。48（5）利用化感原理控制土传虫病害和作物根系自毒许多植物的分泌物或腐解物具有化感抑制作用，可有效控制作物病虫害,或修复连作作物根系分泌的自毒物质。例如,一些十字花科作物可分解产生含硫化合物,许多葱蒜类蔬菜的根系分泌物，大蒜根系分泌物或秸秆腐解液等具有很强的抑菌活性，向土壤中施入这些作物的秸秆或根系分泌物，或其化感物质，能减轻下茬作物根部病害的发生。4950