馬 躍 劉愛群 滕 龍 楊 光 遼寧省農(nóng)業(yè)科學院蔬菜研究所 遼寧沈陽 110161 摘 要 連作障礙一直是制約設施農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的突出問題之一 該文概述了連作障礙對設施農(nóng)業(yè)作物的影 響 從土壤酸化或次生鹽漬化 土壤養(yǎng)分失衡 自毒物質(zhì)與化感作用 土壤微生物區(qū)系劣變等方面分析了連作障礙 的影響因素 并提出了選擇抗病品種或嫁接 改良土壤 改善種植制度 微生物調(diào)節(jié)等對策措施 關(guān)鍵詞 連作障礙 設施農(nóng)業(yè) 對策措施 中圖分類號 S62 文獻標識碼 A 文章編號 2095 0896 2020 04 031 03 MA Yue et al Institute of Vegetable Crops Liaoning Academy of Agricultural Sciences Shenyang Liaoning 110161 Abstract The continuous cropping obstacle was one of the outstanding problems which restricted the high quality development of protected agriculture The effects of continuous cropping obstacles on protected agricultural crops were summarized and the influencing factors of continuous cropping obstacles were analyzed from the aspects of soil acidification or secondary salinization soil nutrient imbalance autotoxic substances and allelopathy soil microbial flora deterioration etc Some countermeasures were put forward such as selecting resistant varieties or grafting improving soil improving planting system and microbial regulation Keywords Continuous cropping obstacle Protected agriculture Technical measures E ffect of Continuous Cropping Obstacle and Technical Measures in Protected Agriculture 設施農(nóng)業(yè)作物連作障礙與對策措施研究 連作是指一年內(nèi)或連年在同一塊田地上連續(xù)種植同 一種或同一科作物的種植方式 也有把一年內(nèi)或連年在 同一塊田地上連續(xù)種植易感染相同線蟲或病原菌的作物 也稱為連作 1 連作障礙是指同種作物或近緣作物在同一 土壤上連續(xù)種植引起的作物生長發(fā)育異常的現(xiàn)象 癥狀 一般為生長發(fā)育不良 產(chǎn)量和品質(zhì)下降 病蟲害加劇 極 端情況下不出苗或局部死苗 苗弱等現(xiàn)象 2 瀧島在前人 研究基礎(chǔ)上提出了連作障礙五大因子學說 包括土壤養(yǎng) 分失衡 土壤理化性狀惡化 土壤有害生物積聚 植物產(chǎn) 生的有害物質(zhì)在土壤中積累 土壤微生物區(qū)系劣變5個 方面 1 目前很多作物被發(fā)現(xiàn)存在連作障礙問題 其影響 因素也各有差異 3 4 設施農(nóng)業(yè)由于受場地和生產(chǎn)經(jīng)濟效 益的影響或驅(qū)動 作物連作較為普遍 連作障礙造成的生 產(chǎn)問題和經(jīng)濟損失也較為突出 因此 關(guān)于連作障礙的研 究一直是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)尤其是設施農(nóng)業(yè)中的重要研究內(nèi)容 如何解決連作障礙問題對于促進設施農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展具 有重要意義 1 連作障礙對作物的影響 設施栽培條件下受微氣候因素 如光照強度 溫度 濕度 通氣性等影響 土壤環(huán)境更容易惡化 連作障礙對 作物產(chǎn)量和品質(zhì)影響更加嚴重 5 6 設施黃瓜連作達3年 以上時便表現(xiàn)出明顯的連作障礙現(xiàn)象 隨種植年限的延 長 連作障礙范圍和嚴重程度不斷加劇 導致黃瓜產(chǎn)量和 品質(zhì)嚴重降低 7 劉嬌嬌等 8 對設施條件下番茄連作的植 株生長發(fā)育和產(chǎn)量進行了研究 相對連作1茬的番茄 連 作7茬的株高和莖粗顯著降低 連作番茄葉片和果實中 的全鉀含量顯著降低 連作7茬的番茄較連作4茬的產(chǎn)量降 低了15 9 連作障礙會減小百合葉面積 降低光合作用 影響體內(nèi)活性氧代謝 并導致干物質(zhì)積累和鱗莖產(chǎn)量降 低 10 連作條件下草莓生長發(fā)育不良 黃萎病和根腐病等 病害發(fā)病率增加 嚴重影響產(chǎn)量和品質(zhì) 11 12 西瓜連作導 致枯萎病發(fā)病率較高 產(chǎn)量和品質(zhì)下降嚴重 13 大量研究 表明 番茄 黃瓜 冬瓜等作物連作枯萎病發(fā)生率也會不同 程度增加 并且連作還會增加根腐病發(fā)病率 進而使作物 產(chǎn)量和品質(zhì)受到嚴重影響 14 15 2 連作障礙主要影響因素 目前 針對連作障礙國內(nèi)外諸多學者做了大量的研 究工作 多種研究表明連作障礙產(chǎn)生的因素非單一 多種 園藝與種苗 Horticulture Seed 2020 40 04 31 33 36 doi 10 16530 21 1574 s 2020 04 013 作者簡介 馬躍 1984 女 遼寧沈陽人 碩士 助理研究員 主要從事果蔬栽培研究 通訊作者 劉愛群 1971 男 遼寧撫順 人 研究員 主要從事蔬菜栽培研究工作 收稿日期 2019 12 05 園藝與種苗 2020年 因素相互影響 較為復雜 2 1 土壤酸化或次生鹽漬化 大量的研究表明長期連作會導致土壤酸化 土壤酸 化是連作障礙的主要表現(xiàn) 16 17 馬燦等 18 對連作番茄土壤 pH研究表明 隨著連作年限增加 土壤pH不斷下降 郭 紅偉等 19 研究辣椒連作1年 4年和6年后的土壤pH分 別降低了5 93 6 35 和7 49 土壤pH的下降 會影響 土壤結(jié)構(gòu) 養(yǎng)分狀況和生物學特性 從而對作物生長造成 影響 20 孫雪婷等 21 分析了連作三七土壤理化性質(zhì)和酶活 性的變化 隨著連作年限的增加 土壤pH顯著下降 土壤 脲酶 過氧化氫酶 蔗糖酶 蛋白酶及磷酸酶活性也呈下 降趨勢 土壤有機質(zhì)含量連作1年 2年和3年分別降低 了73 87 和83 22 劉來 23 研究發(fā)現(xiàn)連作導致的土壤酸 化加快鹽基離子的流失 引起作物缺鈣 缺鎂 同時活化 釋放土壤中難溶性鋁 導致植物生長受到限制 24 土壤連 作還會造成某些作物對土壤中養(yǎng)分偏好吸收 導致土壤 鹽漬化 25 次生鹽漬化會造成植物體內(nèi)大量積累Na Na 與K 之間有競爭作用 則導致植物體內(nèi)K 數(shù)量下降 而 Na 還會代替K 參與細胞質(zhì)和液泡膜的形成 產(chǎn)生一系 列生理毒害問題 同時Na 與K 作用不同會鈍化某些酶 活性 也不參與蛋白質(zhì)合成及調(diào)控氣孔開關(guān) 由此造成植 物生理代謝紊亂 26 2 2 土壤養(yǎng)分失衡 土壤養(yǎng)分失衡是產(chǎn)生連作障礙的重要原因之一 設 施農(nóng)業(yè)連作土壤中 養(yǎng)分失衡主要表現(xiàn)為大量元素不斷 富集 而部分中微量元素有所降低 20 姜佰文等 27 研究證 明隨著連作年限的增加 土壤中不同形態(tài)的氮 磷 鉀含 量顯著升高 而隨著連作年限的增長 土壤中鋅 鐵 硼和 錳的含量出現(xiàn)降低現(xiàn)象 28 茄子連作4茬后土壤中鈣鎂元 素含量顯著下降 29 番茄長期連作 降低土壤有效態(tài)鈣含 量 導致番茄臍腐病發(fā)病率顯著增加 30 土壤養(yǎng)分失衡與 土壤酸化導致鹽基離子流失以及作物帶走大量鹽基離子 和微量元素有關(guān) 20 也有研究表明連作后土壤中部分微量 元素含量增加 31 山東壽光設施番茄土壤鐵 錳 銅 鋅 硼 等微量元素含量隨連作年限而升高 可能也與土壤酸化 后加快土壤中部分礦物質(zhì)溶解有關(guān) 32 33 2 3 自毒物質(zhì)與化感作用 一些植物能夠釋放一些化學物質(zhì)而抑制自身及下茬 同類植物的生長 這種現(xiàn)象被稱為自毒作用 酚酸類 醇 類 吡喃類 胺類 醛類 烷烴等物質(zhì)被認為是根系分泌物 中的主要化感物質(zhì) 連作可增加上述根系分泌物引起作 物產(chǎn)生自毒作用 導致連作障礙發(fā)生 影響作物生長并降 低作物產(chǎn)量 34 番茄自毒物質(zhì)主要是肉桂酸等物質(zhì) 黃瓜 植株殘體和根系也會分泌酚酸類物質(zhì) 當自毒物質(zhì)積累 一定程度 就會對番茄和黃瓜產(chǎn)生抑制和毒害作用 一般 隨著連作年限增加 化感物質(zhì)的作用增強 37 主要是因為 很多有毒物質(zhì)不容易分解 隨著連作年限增加 土壤中有 害物質(zhì)積累越來越多 自毒作用也越明顯 35 38 某些根系 分泌物的化感物質(zhì)還會對一些微生物產(chǎn)生毒害作用 抑 制它們的生長繁殖 顯著抑制以某些特定物質(zhì)為代謝基 質(zhì)的微生物類群 20 2 4 土壤微生物區(qū)系劣變 土壤微生物對作物生長和土壤健康起著重要作用 張重義等 39 研究認為連作條件下微生物群落結(jié)構(gòu)失衡和功 能失調(diào)是引起連作障礙的重要原因之一 與輪作相比 連 作導致細菌群落多樣性和植物促生菌數(shù)量顯著降低 而 土壤中病原菌數(shù)量增加 20 馬寧寧等 40 41 采用PCR DGGE 技術(shù)研究了設施番茄連作土壤微生物群落結(jié)構(gòu)變化 連 作土壤微生物多樣性顯著下降 設施番茄連作6年以上 后 土壤中根結(jié)線蟲急劇增加 42 相對于總微生物群落結(jié) 構(gòu) 連作對土壤活性微生物群落結(jié)構(gòu)的影響程度更大 連 作土壤脲酶 堿性磷酸酶和過氧化氫酶的活性也顯著下 降 43 土壤微生物區(qū)系劣變還表現(xiàn)在放線菌和真菌豐度增 加 而細菌豐度降低 馬燦等 18 研究表明 連作8年的土壤 中真菌數(shù)量增加了183 79 甄文超等 44 對草莓連作土壤 微生物區(qū)系進行研究 連作草莓土壤真菌數(shù)量增加 細菌 和放線菌數(shù)量則降低 3 連作障礙的緩解措施 連作障礙嚴重影響了設施農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 在不降低作物 產(chǎn)量品質(zhì)和不增加經(jīng)濟成本的基礎(chǔ)下 解決連作障礙問 題一直是農(nóng)業(yè)科研人員努力的方向 45 3 1 選擇抗病品種或嫁接 隨著育種專業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展 國內(nèi)外相繼培育出 多種抗病品種 或利用砧木的抗病性 采用嫁接技術(shù)來防 治土傳病害 3 2 改良土壤 合理施用有機肥 蚓糞和畜禽糞便 生物碳和秸稈 等有機碳源 可改善土壤理化性質(zhì) 增加土壤及根際有益 微生物的種群和活性 促進土壤健康 46 土壤物理消毒或 化學消毒 以及調(diào)節(jié)土壤pH等方法也可有效緩解連作障 礙 如在酸化土壤中施用生石灰調(diào)節(jié)土壤 pH 通過高溫 對土壤進行殺菌 在土壤中噴灑濃度為2 的酒精進行消 毒等 3 3 改善種植制度 改善種植制度 如輪作 套作 間作等可有效緩解連 作障礙 47 楊尚東等 48 對輪作后番茄土壤細菌群落結(jié)構(gòu)進 行研究 輪作顯著提高了土壤微生物多樣性和部分酶活 性 并發(fā)現(xiàn)部分促生菌出現(xiàn) 3 4 微生物調(diào)節(jié) 通過施用微生物菌肥 生物調(diào)節(jié)劑等方式 利用微生 物營養(yǎng)競爭或拮抗作用等途徑提高有益微生物數(shù)量和活 性 抑制或消除病原微生物生長繁殖 進而調(diào)節(jié)土壤微生 物群落結(jié)構(gòu)和功能 32 4期 下轉(zhuǎn)第36頁 參考文獻 1 瀧島 防治連作障礙的措施 J 日本土壤肥料學雜志 1983 2 170 178 2 LI C LI X KONG W et al Effect of monoculture soybean on soil microbialcommunityintheNortheastChina J PlantandSoil 2010 330 423 433 3 FU HD ZHANG GX ZHANG F et al Effects of continuous tomato monocultureonsoilmicrobialpropertiesandenzymeactivitiesinasolar greenhouse J Sustainability 2017 9 317 4 吳洪生 西瓜連作土傳枯萎病微生物生態(tài)學機理及其生物防治 D 南京 南京農(nóng)業(yè)大學 2008 5 SRINIVASARAO C KUNDU S SHANKER AK et al Continuous croppingunder elevatedCO 2 DifferentialeffectsonC4andC3 crops soilpropertiesandcarbondynamicsinsemi aridalfisols J Agriculture EcosystemsandEnvironment 2016 218 73 86 6 TIANY WANGQ ZHANGW et al Reducingenvironmentalriskof excessivelyfertilizedsoilsandimprovingcucumbergrowthbyCaragana microphylla strawcompostapplicationinlong termcontinuouscropping systems J ScienceoftheTotalEnvironment 2016 544 251 261 7 賀麗娜 梁銀麗 高靜 等 連作對設施黃瓜產(chǎn)量和品質(zhì)及土壤酶活 性的影響 J 西北農(nóng)林科技大學學報 自然科學版 2008 36 5 156 159 8 劉姣姣 楊麗娟 李振濤 等 連作對設施栽培番茄生長發(fā)育及產(chǎn)量 的影響 J 沈陽農(nóng)業(yè)大學學報 2013 44 581 584 9 張一鳴 楊麗娟 郭小鷗 等 鈣素及秸稈物料對40茬番茄連作土 壤的修復效應初報 J 沈陽農(nóng)業(yè)大學學報 2013 44 594 598 10 孫鴻強 連作對蘭州百合生理特性及土壤環(huán)境效應的影響 D 蘭 州 甘肅農(nóng)業(yè)大學 2017 12 14 43 11 葛會波 高志華 李青云 等 AS818菌劑對連作草莓影響的研究 J 河北科技師范學院學報 2004 18 2 14 17 12 齊永志 甄文超 代麗 等 連作條件下不同品種草莓生長發(fā)育和 根部病害發(fā)生狀況的研究 J 中國農(nóng)學通報 2008 24 6 374 378 13 王瑞珍 李國軍 許麗 等 設施西瓜連作障礙防控技術(shù)研究 不同栽培措施對西瓜產(chǎn)量及品質(zhì)的影響 J 上海蔬菜 2019 4 72 74 77 14 MCGOVERNR J 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