自古以來農(nóng)業(yè)在我國占一定的地位，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！

    隨著我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展, 保護(hù)地栽培已成為中國現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)的主體部分, 我國人均耕地面積少, 農(nóng)民與農(nóng)場經(jīng)營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)作物且過度灌溉和施肥, 導(dǎo)致大面積的連作障礙[1]。因過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)境惡化并帶來了嚴(yán)重的食品安全問題。連作造成了土壤有效養(yǎng)分含量下降、植株根系活力降低、長勢變差、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)等問題, 使植物根系生長受阻, 影響植株生長發(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, 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)下降等問題。

    1.2 土壤病蟲害嚴(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等根系病蟲害提供了賴以生存的寄主和繁殖場所, 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, 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卵, 導(dǎo)致感病品種總根長、根瘤數(shù)、根瘤活性指標(biāo)降低, 大量接種線蟲卵后, 大豆對氮、磷等礦質(zhì)營養(yǎng)元素的吸收量下降, 植株干質(zhì)量減少, 生長受阻。

    1.3 作物根系化感作用

    作物正常生長過程會釋放特定化學(xué)物質(zhì), 從而影響周圍生物及自身的生長發(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;在黃瓜根和殘株水浸液中添加活性炭有助于根系的生長, 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, 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, 可抑制幼苗生長和種子萌發(fā)]。番茄無土栽培研究發(fā)現(xiàn), 連作的番茄長勢變?nèi)?、病害增? 在連作基質(zhì)中檢測到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。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。

    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設(shè)施作物生長的抑制作用, 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、過氧化氫酶和多酚氧化酶活性;提高土壤肥力, 改善作物生長發(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;減少土壤無效蒸騰, 增強(qiáng)植物對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)黃瓜對枯萎病、白粉病、霜霉病、根結(jié)線蟲的抗性;黃瓜嫁接后對低溫和高溫的耐受性得到顯著提高, 衰老過程被延遲;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)對茄子生長發(fā)育的影響, 在高濃度的化感物質(zhì)逆境下顯示出較強(qiáng)生長優(yōu)勢[58]。

    2.4 合理灌溉與施肥

    水分與肥料在作物營養(yǎng)及生長發(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降低作物產(chǎn)量, 但過量使用氮肥及土壤水分過多又會導(dǎo)致作物碳代謝失調(diào)和漬害, 還會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、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, 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、無機(jī)氮腐殖質(zhì)化、硝化和反硝化作用等過程中起主導(dǎo)作用。研究表明, 微生物可以提高作物對養(yǎng)分的吸收能力, 化肥配施微生物菌肥可以提高作物對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, 可與病原微生物競爭空間和營養(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)化過程發(fā)生顯著變化, 加快無機(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, 前者來源于大量施用的氮肥, 經(jīng)硝化過程產(chǎn)生, 后者直接來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法生存, 有機(jī)物料厭氧發(fā)酵產(chǎn)生對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, 可能對于某一種特殊問題, 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、長期淹水、薄膜等, 這些都會耗費(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, 過度灌溉和施肥造成了嚴(yán)重的環(huán)境破壞和食品安全問題, 因此為了防控土壤連作障礙, 應(yīng)針對所種植設(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, 選擇具有針對性的一種或多種簡單有效、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！