连作障碍与根际微生态研究Ⅱ.
根系分泌物与酚酸物质
3
张淑香3
3
高子勤 (中国科学院沈阳应用生态研究所,沈阳110015)
【摘要】 阐述了作物主要根系分泌物与作物种类、生长期以及与所处环境的关系.并从植物的残体分解、作物根系的分泌等方面论述了土壤中酚酸物质的来源、存在形态、吸附机理及其对作物生长发育与土壤生物活性的影响与机制.
关键词 根系分泌物 酚酸物质
Continuous cropping obstacle and rhizospheric microecology Ⅱ.R oot exud ates and phenolic acids.ZHAN G Shuxi 2ang and G AO Z iqin (Institute of A pplied Ecology ,Chinese Academy of Sciences ,S henyang 110015).2Chin.J.A p 2pl.Ecol.,2000,11(1):152～156.
This paper discussed the effect of main crop root exudates the relationship between the kinds and amounts of root exu 2dates and the growth of different kinds of crops and their environments.From the as pects of the decompostion of crop residues and the excretion of root systems ,the source ,form and adsorption mechanism of soil phenolic acids and their effect on crop growth and soil bio 2activity were also elaborated.K ey w ords Root exudates ,Phenolic acid substances.
3国家“九五”重中之重招标项目(95-01-05-2B03).
33通讯联系人.现在中国农业科学院土壤肥料研究所工作,北京
100081. 1998-08-18收稿,1999-10-28接受.
1 引 言
作物根系分泌物对作物生长、微生物分布、养分平衡有重要的影响.土壤酚酸物质是存在于土壤环境中的他感物质,对作物生长发育有明显的抑制作用.本文从根系分泌物及其酚酸物质的角度,综述其对土壤环境及其作物生长发育的影响.2 作物根系分泌物的生态效应
作物根系分泌物是在一定的生长条件下,活的且未被扰动的根释放到根际环境中有机物质的总称.根系分泌物是一类组成复杂的混合物,主要包括碳水化合物、氨基酸、有机酸、黄酮类化合物等,这些混合物在特定的土壤环境条件下,影响种子的萌发、生长、营养元素的活化、微生物群落的分布.2.1 作物根系分泌物的种类及作用2.1.1碳水化合物和氨基酸 碳水化合物和氨基酸是作物根系普遍分泌的一类物质[3],这些物质能为根际土壤微生物提供有效的碳源与氮源.根系环境中碳水化合物和氨基酸的数量和种类通过影响土壤微生物种群的分布,进而影响着作物根系的生长发育.Chaboud [4]研究指出,玉米根系分泌物在不同生育期蛋白质与总糖含量有明显差异,这些物质的种类与数量差异对土壤微生物种群的分布有直接影响.Dar 2rah [7]对根系分泌物与微生物种群的分布的研究结果
表明,根际与非根际微生物种群有明显的差别,且与土壤中可溶性碳的分布有密切关系,并发现微生物种群的生物产量与根系分泌物的分布有一定的相关性.根系分泌物对土壤病菌的生长有直接的影响.李洪连[22]等研究表明,棉花抗性品种的根系分泌物对土壤中病菌的孢子萌发和菌丝生长有一定抑制作用,而感病品种的根系分泌物能刺激土壤中病菌的生长,进一步分析发现感病品种根系分泌物中氨基酸数量与种类较多,主要是苯丙氨酸和脯氨酸.
2.1.2有机酸 作物根系分泌的脂肪酸在根际环境中
的积累,尤其是在还原条件下的积累会造成局部土壤酸性环境,当达到一定浓度时,可直接抑制作物的生长与发育[23].酚酸则被许多学者普遍认为是作物生长的抑制剂[20,32,33,34].Perez [36]研究野燕麦根系分泌物的组成及其对春小麦他感作用发现,根系分泌物中的对2羟基苯甲酸、香草酸、香豆素等对春小麦胚根与胚芽生长有明显的抑制作用.Tang 等[43]研究了B igalta li m 2
pograss 根系分泌物的化学他感作用时指出,根系分泌
物中作物生长抑制剂主要是酚类化合物,并采用气相色谱2质谱联用分离检测出了苯甲酸、苯乙酸、肉桂酸等16种酚类化合物.Yu [47]从黄瓜根系分泌物中鉴定
应用生态学报 2000年2月 第11卷 第1期
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Feb.2000,11(1)∶152～156
出对2羟基苯甲酸、苯甲酸等酚酸化合物,并表明这些物质对黄瓜吸收养分有直接的阻碍作用.
另一方面,有机酸在活化土壤金属离子也具有重要作用.许多研究认为[50,24,28],植物在营养元素缺乏条件下,能分泌有机酸以活化土壤中难溶性元素,以缓解植物的缺素症状,这是植物适应环境的一种表现.双子叶作物根系在缺铁时会分泌出柠檬酸、草酸、咖啡酸等有机酸和一些酚类化合物,通过对土壤中难溶性铁的螯合作用来增加铁的有效性.张福锁等[50]研究表明,禾本科作物缺铁时,分泌专一性根系分泌物麦根酸类的高铁载体活化土壤中难溶性的铁;Lipton[24]研究发现,来源于根系的苹果酸对土壤中微量元素的迁移作用远小于柠檬酸,柠檬酸对富含Ca-P的土壤中P的迁移有很大的作用,并认为柠檬酸在p H高的土壤中对营养元素的活化所起的作用很小.
2.1.3黄酮类化合物 黄酮和异黄酮这两类物质是豆科作物根系分泌物中的常见成分[6,11,14,18,26,27]. Hartwig[14]从苜蓿种子与根系分泌物中分离出黄酮类物质,并证明它们有诱导根瘤菌结瘤的作用;Gra2 ham[11]研究大豆种子和幼苗根系分泌物中黄酮类和异黄酮类物质分布时发现,黄豆苷原与染料木黄酮是大豆根系的主要代谢产物;Darcy[6]等报道大豆根系分泌物中含有两种异黄酮类物质Coumestrol和黄豆苷原,Coumestrol可使根瘤菌R.japonicum USDA138菌株的生长量提高30%,根瘤菌R.legum i nosarum 菌株生长量提高15%,而黄豆苷原可使根瘤菌R. japonicum USDA138生长量提高USDA20%.有研究表明黄酮类物质是一类有毒的物质,而且分解产物也具有毒性,Rice[39]等从顶极植物群中提出大量的类黄酮,发现其不仅抑制细菌生长,而且抑制种子萌发.虽然豆科作物根系能分泌黄酮类物质诱导根瘤菌的结瘤,但是不同种类豆科作物分泌的黄酮类物质的诱导效应有很大差异[19].K ent[18]认为苜蓿种子与根系分泌物中同时含有对根瘤表达起抑制或促进作用的物质.
2.2 作物根系分泌物产生的影响因素
作物根系分泌物种类和数量与作物种类、生长期和根系生长的环境条件等有密切关系.大麦和小麦在相同栽培条件下根系分泌物中糖含量有很大差异,大麦根系分泌的半乳糖比小麦高3倍,小麦根系分泌的鼠李糖却是大麦的2倍多[3].Mench[28]研究表明,烟草和玉米的根系分泌物在C/N比例、糖与氨基酸的比例以及有机酸的含量方面存在明显差异.同一作物在不同生育期根系分泌物的种类与浓度有较大的差异[30.36].
在作物适宜生长的温度范围内,多数作物根系分泌作用随温度升高而加强[3],Graham[11]研究认为,在黑暗条件下大豆幼苗根尖分泌的异黄酮类物质的数量大幅度降低.一般在干旱条件下植物根系对各种化合物的分泌作用增强[40].Prikyl[38]认为小麦在自然条件下,其根系分泌物是灭菌条件下的2倍,说明根系分泌物的数量与微生物的存在有密切关系.
目前根系分泌物的研究大多是在无菌水培条件下进行的[4,24,30,40],所得结果与实际有较大差异,故在自然条件下对根系分泌物的分离与鉴定显得尤为重要.利用不同作物及同一作物在不同条件下根系分泌物的差异特性,可以优化作物的栽培模式,或利用根系分泌物产生的生物化学机制开发无公害的农药和作物生长调节剂.
3 土壤酚酸的生态效应
3.1 土壤酚酸物质的来源
植物体水提液中常常含有某些酚类物质. Kuiters[19,20]研究几种针叶林与阔叶树木叶中酚类化合物的含量时表明,不同树种的淋滤液中酚酸的含量有很大差异,这正如Steele和Bolan[42]研究指出的那样是由于不同植物体细胞壁上酚酸与糖苷有不同的结合形式所致.Kuiters[21]从黑麦秸秆滤液中分离与鉴定出了14～18种酚酸物质.
进入土壤中的作物残体,始终在生物与非生物因素的作用下不断地分解转化,生成多种中间产物,酚酸物质是重要的中间产物之一.Patrick[32,33]指出土壤中作物残体的腐解产生对作物生长发育具有抑制作用的酚类物质,作物残体进入土壤7～10d时,其水提液开始抑制作物的生长与发育,在3周时,抑制作用最强,到6～7周时抑制作用开始下降;并应用纸层析与气相色谱法分析残体水提液,检出有苯甲酸、42苯基丁酸和羟基肉桂酸3种有机酸,苯甲酸与苯乙酸是主要成分. Wojcik[46]在研究不同生育时期黑麦组织降解产物的他感作用,发现幼嫩组织腐解液中含有较高浓度的他感物质,而成熟残体腐解液中却未发现有他感物质的产生,不同组织降解过程中产生有对2羟基苯甲酸、五倍子酸、香草酸、紫丁香酸、香豆酸与苯甲酸,这些物质对作物生长与发育均有一定抑制作用.
植物残体的腐解及产生酚酸物质的种类受到土壤氧化还原条件、肥力水平及酸碱度等因素的影响.土壤氧化还原电位的高低直接影响着作物残体腐解过程中有毒物质的积累,在高电位条件下,由于通气良好,作
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1期 张淑香等:作物根系分泌物与土壤酚酸物质的生态效应
物残体分解的中间产物会很快地消失并伴有微生物的合成作用;相反,在低电位条件下,由于氧气缺乏,许多酚酸物质如紫丁香酸、香草醛、对2羟基苯甲醛、阿魏酸、紫丁香酸、对2羟基苯甲酸、苯甲酸等其它分解的中间产物会得到积累且微生物的合成作用受到抑制.土壤肥力也是影响作物残体腐解的重要因素.在高肥力土壤中,由于其微生物的活性较强,酚类化合物易分解而难以积累,而在肥力低的土壤上,由于其微生物的活性较低,相应地酚类化合物容易积累.另外,土壤酸碱度也影响着植物残体的降解和转化,方奇[9]与黄水奎[16]等研究表明,在碱性条件下,酚类物质和蛋白质或氨基酸能迅速形成腐殖质.当p H值达到7.0时,蛋白质与非聚合的对2苯醌化合,在p H稍高于7.0时,醌的自动氧化增加,蛋白质与单醌的反应降低,p H继续提高时,蛋白质与聚合的醌化合,当p H值超过8时,对2苯醌的自动氧化作用进行完毕.腐殖质在酸性条件下进行水解,其产物中含有原儿茶酸、对2羟基苯甲酸、香草酸和香草醛[49].另外,也有研究表明酚酸物质来源于进入土壤4年以上秸秆的腐解或微生物的合成[10].
3.2 酚酸物质在土壤中的化学行为
3.2.1存在形态与化学行为 酚酸物质进入土壤后,会降解、聚合、矿化以及被土壤颗粒吸附[5].土壤中的酚酸可分为自由态(用乙酸乙酯逐段回流提取)、结合态(用热的乙酸乙酯提取)及其它形态(用NaOH重复提取).一般认为,自由态的酚酸物质与作物的他感作用有直接的关系,不同的土壤其酚酸存在形态有较大差异[17].
进入土壤中的酚酸物质容易被蒙脱石与伊利石吸附,而高岭石和石英却吸附较少,它们对连苯三酚的氧化能力则正好相反,即石英>高岭石>伊利石>蒙脱石[44].Shind[41]在研究植物残体分解过程中的酚酸行为时指出,由水铝石发育的土壤对酚酸的吸附能力比由高岭石与蒙脱石发育的土壤强.另外,土壤对酚酸的吸附能力与酚酸物质本身的化学结构有关,在他的实验中发现,土壤对原儿茶酸的吸附能力较对2羟基苯甲酸、香草酸、香豆酸、阿魏酸强,在研究酚酸在土壤剖面的分布时发现,从作物残体产生的酚酸物质能很快地从土壤表面淋溶下去.耕作土壤的酚酸含量与有机质含量有一定的相关性,而与土壤p H、粘土矿物、游离铁的含量关系不大.土壤中固有的酚酸物质是比较稳定的,但外源物质进入土壤后至少有一部分可以很快被土壤中的有机质吸附或被微生物利用或分解[45]. Haider[12]通过14C标记研究酚酸在土壤中的降解表明,在1周内,有90%的对2羟基苯甲酸、紫丁香酸、香草酸被分解;在12周时,各酚酸的降解量为95%.
Huang[15]研究了土壤非晶形的Fe、Al水合物和粘土矿物对酚酸的吸持性能,指出高岭石、伊利石、蛭石对酚酸的吸附顺序为:对2羟基苯甲酸>香豆酸>阿魏酸>紫丁香酸>香草酸,蛭石的内表面对酚酸吸附没有太大的影响,这是由于层间的空间阻隔和负排斥所致,并且发现从土壤去掉非晶形的倍半氧化物可以大大减少土壤对酚酸的吸附,这是由于非晶形Fe、Al水合物本身带有的Al2OH与Fe2OH的正电荷基团与酚酸物质所带负电荷的羧基与酚羟基容易吸引所致,因而非晶形的羟基Fe与羟基Al对酚酸的吸附速率和容量远远高于高岭石、伊利石和蛭石.
3.2.2对土壤N转化的影响 酚酸物质对植物有效氮的供应有一定影响[31],Rice和Pancholy[39]报道了各种酚酸化合物能抑制土壤氮的硝化作用.马瑞霞[25]研究他感物质对枯草杆菌(B acuil us subtikis)在厌氧条件下的生长及反硝化作用的影响时表明,对2羟基苯甲酸、苯甲酸、阿魏酸对N2O的释放均有一定抑制作用.在农业生产上,选择反硝化剂抑制时,可考虑利用以上3种酚酸物质.
3.3 对生物生长发育的影响
3.3.1对作物生长发育的影响及机制 Patterson[34]的研究表明,10-3mol?L-1的咖啡酸、肉桂酸、香豆酸、阿魏酸、五倍子酸及香草酸能明显抑制大豆的生长,主要表现在光合作用产物的减少与叶绿素含量的降低,特别是对幼苗生长发育的影响较为明显.祝心如[51]研究认为,当阿魏酸、对2羟基苯甲酸、香草酸在浓度10-5和10-4mol?L-1时,对小麦和玉米显示了微弱的刺激作用,当浓度为10-3和10-2mol?L-1时,对作物生长发育有抑制作用.不同的酚酸对作物的抑制强度有一定的差异,其中肉桂酸>阿魏酸>间苯三酚>对2羟基苯甲酸>香草酸.
黑麦秸秆在渍水的条件下会释放或分解抑制藻类生长的酚类物质,虽然酚酸对藻类的生长有一定的抑制作用,但其在土壤中存在的浓度较少不足以说明黑麦秸秆对藻类的抑制作用,可是其酚酸物质可以在一定的条件下氧化转变成为醌,显示出对藻类生长的抑制作用;丹宁酸在相似的条件下同样会对藻类生长产生抑制作用.醌不仅对分生孢子具有致毒作用,而且对藻类的毒性是酚酸的1000倍.可见,在研究酚酸的致毒作用时一定要注意其转化产物的毒性作用[37].
Yu[48]从黄瓜根系分泌物中鉴定了芳香酸,并证明它们可以抑制黄瓜根系对NO-3、SO2-4、K+、Ca2+、
Mg2+和Fe2+的吸收.黄瓜根系分泌物抑制作物生长发育有2个主要因素,即酚酸的浓度与介质的p H值. p H值的降低,酚酸抑制吸收离子的作用增强.这可以说明酚酸物质在酸性土壤中更容易表现出他感作用. Baziramakeng[1]在研究酚酸对作物生长发育影响时发现,用苯甲酸与肉桂酸处理12h后,能增加大豆根系对电解质离子的渗漏量,降低根系胞外硫氢基的含量,诱导类脂的过氧化作用,抑制过氧化物酶与过氧化氢酶的活性,从而破坏细胞膜的完整性而影响大豆对营养物质的吸收;并认为苯环上的亲水基团会缓解该化合物的抑制作用,而芳香物质的亲脂性是评价酚类物质他感作用强弱的一个重要指标.Einhellig[8]认为,酚酸物质影响作物生长发育的典型表现为抑制种子的萌发,破坏根系或其它分生组织,从而阻碍幼苗的生长.其实质是作物体内的醌和52羟基萘醌可以阻碍植物体内叶绿体的氧化进程,并且影响线粒体的功能.肉桂酸与苯甲酸及其衍生物会改变细胞膜的渗透势等,影响植物体对矿物质的吸收、叶绿体的含量、光合产物、碳的流动及植物体内的激素的活性.这些均是酚酸物质引起根系胞膜的紊乱所致.酚酸物质可以减少植物体内的氧的消耗速率,且增加电子传递与通路的相对比率[35],这也是酚酸物质的可能抑制机制.
3.3.2对土壤生物活性的影响 酚酸物质与土壤微生物的活性有密切关系.Murary[29]研究认为酚酸物质能抑制微生物产生气体与挥发性脂肪酸的作用,并且减少微生物对其生长介质的消耗.Blum[2]在研究微生物数量与土壤中酚酸物质的关系时发现,微生物的分布类群与土壤性质、酚酸的种类和浓度及土壤无机养分有一定关系.马瑞霞、冯怡等[25]研究指出,阿魏酸在5.149、2.577、0.257mol?L-1浓度时均表现出对枯草菌生物量增加有抑制作用,对2羟基苯甲酸在0.362、3.62、7.24mol?L-1浓度时对枯草菌生长没有明显影响,而8.198mol?L-1的苯甲酸对枯草菌密度的增加有一定刺激作用.Hartenstein[13]研究了酚酸物质与蚯蚓生长的关系,结果表明,带有甲氧基或甲基的苯酚物质比带有一个或两个羧基的苯基化合物具有更强的毒性,若有毒物质的某一基团被一个或两个羧基团取代,则会降低该物质的毒性或形成无毒的化合物;而丹宁酸、容易形成丹宁酸的分子或化合物以及胡敏酸与木质素对蚯蚓的生长没有抑制作用.
4 结 语
土壤植物根际区是一个复杂的生态环境.由于植物根系的分泌、地上部分的淋洗、凋落物及有机物的腐解、微生物的活动等多种途径,使得植物根际周围存在着各种各样的化合物,这些物质往往会通过影响土壤中营养物质的有效形态及微生物种群的分布等影响它种植物或自身植物的生长与发育,其中酚酸物质是最为普遍的一类化学他感物质,酚酸物质是土壤和植物根系分泌物普遍存在且对作物生长发育起抑制作用的物质.酚酸物质对作物抑制作用,也可能直接影响作物根系细胞膜的特性,或者通过改变土壤微生物类群等,从而影响作物的生长与发育.
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作者简介 张淑香,女,35岁,博士,副研究员,主要从事土壤生态研究,发表论文10多篇.E2mail:sxzhang@https://www.doczj.com/doc/6118774774.html,或sxzhang@https://www.doczj.com/doc/6118774774.html,
651应 用 生 态 学 报 11卷
设施蔬菜栽培经济效益较好，生产者一般不愿意进行轮作倒茬。而且设施一旦建成，移动换茬困难，蔬菜连作障碍已成为制约设施蔬菜可持续发展的瓶颈。 连作障碍 ( Continuous Cropping Barrier) 是指因连续种植某种( 乃至同一科) 作物而出现的生长发育不良，品质、产量下降等现象. 连作障碍不仅发生在同一种蔬菜的连年种植，甚至还包括亲缘关系较近的同科作物连年种植，例如辣椒、茄子、番茄等茄科作物的连年种植，西瓜、黄瓜、甜瓜等瓜类作物的连年种植，白菜、菜苔、萝卜等十字花科等蔬菜的连年种植。 目前，我国已成为世界上设施栽培面积最大的国家，设施蔬菜生产的产量稳定、附加值较高，已成为现代农业、设施农业中集约经营的重要组成部分。然而，设施大棚连作种植系统的连作障碍表现相当普遍，严重限制了设施农业可持续发展，而且连作年限越长其连作障碍就越严重,连作障碍已成为制约设施农业可持续发展的瓶颈 一、连作障碍产生的原因 以前的学者对多年连作障碍进行过多方面的研究，发现造成作物连作障碍的原因主要有: . 1 设施蔬菜连作使土壤物理性状变差，出现次生盐渍化、土壤酸化设施蔬菜生产中化肥使用量大，雨水对土壤淋溶等作用降低，引起土壤物理结构的破坏和盐分积累。连作后土壤的 pH、有机质及阳离子交换量( Ca2 +，Mg2 +及 K+) 比对照显著性降低。吴凤芝［8］和朱林［9］等研究了黄瓜连作对土壤理化性状的影响; 范小峰［10］等对大棚黄瓜的研究表明: 随着连作年限的增加，水稳性团粒增加，土壤孔隙度提高，通透性增加; 土壤耕层的可溶性盐含量和硝酸盐含量累积，土壤盐渍化成为大棚蔬菜连作的障碍之一。随着大豆连作年限的增加，耕层土壤的容重增大、非毛细管孔隙表层增大、大孔隙多，三相比不协调等［11］。设施大棚内土壤通气透水性变差，最终会导致土壤的板结［12］，不利于蔬菜的生长。 2. 2 设施蔬菜连作使土壤有效养分分布不均匀，比例失调有研究发现土壤养分亏缺是设施蔬菜产生连作障碍的重要因素，连作土壤中的有效磷和有效钾含量明显高于轮作土壤［13］ 。连作蔬菜土壤缺钙会引起大白菜的干烧心，番茄、甜椒的脐腐病等; 缺硼会引起萝卜、莴苣褐心，芹菜茎裂病; 缺钾会引起黄瓜真菌性霜霉病; 缺硼会出现番茄的裂果病等［14 －15］。重茬大豆的根际土中速效氮含量略高于正茬区，速效钾低于正茬区，而重茬区根系和冠部全氮含量高于正茬区，全磷和全钾含量低于正茬区［16］刘方
连作的弊端与消除途径 （一）连作的弊端 主要表现在化学、生物学与物理学三个方面。 1、化学危害： ?（1）营养物质的偏耗; ?（2) 分泌物的积累,容易发生负对等效应； 2、生物危害 ?（1）伴生性和寄生性杂草危害加重 ?（2）某些专一性病虫害蔓延和加剧 ?（3）土壤微生物种群单一化 ?（4）土壤酶活性降低 3、土壤物理结构的危害： 长期连作会导致土壤物理形状显著恶化，不利于同种作物的生长，如长期淹水，导致土壤容重增加，通气不良土壤物理结构的破坏。 （二）消除连作危害的技术 1、化学技术 ?（1）补施化肥，平衡施肥 ?（2）用现代的植保技术解决病虫害的防除问题 2、农业技术： ?（1）更换品种，不同品种的生物系特性不同，抗病品种比感病品种连作受 害轻 ?（2）土壤耕作 ?（3）合理灌溉 3、物理技术 即土壤的激光处理技术等 连作障碍及其防治 同一作物或近缘作物连作以后，即使在正常管理的情况下，也会产生产量降低、品质变劣、生育状况变差的现象，这就是连作障碍。 一、连作障碍的表现形式和成因 原因复杂：作物和土壤等诸多因素综合作用结果 1、土传病虫害加重：最主要原因和形式(70%) ?连作为病原菌生存和繁殖提供了丰富的营养和寄主 ?使有益微生物受到抑制，土壤微生物区系发生变化，根区土壤微生物生态失衡。 ?同种类甘蔗互相传播病虫害 2、土壤理化性状恶化(20%) ?土壤养分不均衡 ?土壤酸化
?土壤板结，有机质含量下降 ?土壤耕作层变浅 3、土壤次生盐渍化 大水大肥的栽培技术，造成土壤水分盐分（植物养分）的动态运移失衡，土壤盐分累积 盐分离子组成：ca2+，NO3-，SO42-，CI- 危害原理：离子毒害、渗透胁迫 二、连作障碍的综合防治 1.源头控制：轮作；配方施肥 2.过程控制：施用有机肥；土壤消毒；清理病株；嫁接 以生态控制、生物防治和高效低毒化学农药相结合的蔬菜病虫害综合治理技术； 以生物有机肥、专用控释肥与配方施肥相结合的肥料施用及土壤改良和可持续利 用技术； 以抗病耐盐砧木嫁接与无土栽培相结合的可持续栽培技术 针对我们糖厂的对策 1、针对德宏蔗区，应尽量减少或不再施用尿素，真正做到平衡施肥。 2、增加有机肥料的施用，改善土壤的理化性质，增加土壤微生物数量，减 少土传病害的发生。 3、选用健康优良蔗种，大力推广甘蔗脱毒健康种苗。 4、推广间套作种植技术。 5、相连蔗田地块之间种植不同的品种，尽量减少病虫害的传播。 6、选用高效低毒农药。 7、加强田间管理措施，使之科学化。 1）调整耕作制度，深耕管理 甘蔗连作和浅耕导致土壤中有害元素堆积，地下害虫安营扎寨，使甘蔗生长严重受阻，糖份低下。经济作物失去了经济效益。 作物竞争，使甘蔗地不能扩展甚至缩小，糖厂要效益的情况下，轮作成为一个老大难的问题，只有改善现有条件深耕。深耕即把熟土翻在底层，底层生土翻在表层，使耕作层改变，经雨水淋洗土壤，减轻有毒元素危害，降低虫口密度。 据德宏州甘科所深耕试验得出以下几个特点：（1）、因为是新土，甘蔗出苗较慢、苗较弱。（2）、前期长势较慢、中后期长势较好，这样有利于蹲苗，根深扎。（3）、抗倒伏。（4）、成茎率较高，蔗株较整齐。（5）宿根蔗缺行断垄较少。（6）、杂草、病虫害较少。 2）提倡合理轮作，同一作物不同品种轮作或不同作物之间的轮作。 甘蔗生长期长，植株高大，根系发达，对土壤养分消耗量大，若多年连作就会使土壤肥力降低；同时，连作蔗株根部的分泌物和残留物，在分解过程中产生的有机化合物，如低级醇类和酚类等有毒物质，对甘蔗生长不利；病、虫、草害也会逐年严重，特别是地下害虫和适于蔗地生长的杂草。因此，必须进行轮作。根据实践，甘蔗轮作的好处很多：
连作障碍发生的原因 1、连作和无越冬使病虫繁殖量加大 连作大棚中叶霉病、灰霉病、霜霉病、根腐病、枯萎病和白粉虱、蚜虫等病虫害的茬口密度和病害程度远远高于非连作的大棚。 2、土壤微生物的自然平衡遭到破坏 温室设施长期连作栽培，使土壤的性状及温度、湿度和光照等条件都发生了改变，使得有益微生物如铵化菌、硝化菌等的生长都受到抑制，却有利于有害微生物的繁殖，从而破坏了土壤微生物的自然平衡，不但使肥料分解受到障碍，还使病虫害发生增多，蔓延加快，逐年加重。 3、常年覆盖和高蒸发导致次生盐渍化 大棚栽培常年覆盖土壤，破坏了自然状态下的水分平衡，加上棚内温度高，土壤蒸发和植物蒸腾水分量加大，深层土壤中的盐分会沿土壤毛细管上升，在土壤表层形成白色盐分，即“土壤次生盐渍化”现象。连作障碍的综合治理 要大量施用有机肥 有机肥在增加土壤中有机质的同时，还能增加微量元素的含量，使土壤团粒结构得到改善，加大了保水、保肥等功效。 调节土壤的酸碱度 由于大棚蔬菜长期不能合理轮作和滥用化肥，使土壤中可溶性盐和硝酸盐的含量明显增加，因此，必须采取有效措施，调节土壤的酸碱度，使土壤的pH值逐步达到或接近多数作物所适应的中性或微酸性、微碱性的范围。在具体措施上可分为：
①土壤处理：对于pH值小于5.5的酸性土壤增施生石灰，每0.067 h ㎡增施50 kg生石灰中和土壤，并控制氮肥用量，降低土壤中硝基的含量。对于pH值在5.5~6的微酸性土壤要施用碱性肥料，如钙、镁、草木灰等，中和土壤的微酸性。对于pH值大于7.5的碱性土壤，要施用酸性肥料，如硝酸铵、硫酸铵等，使其中和为中性土壤。 ②土壤深翻：将土壤表层的盐分翻入深层，深翻一般在25 cm左右，同时结合灌水洗盐，在换茬农作时，在棚中灌满水，使积水达到4~6 cm并浸泡6~7 d，等土壤中的盐分充分溶解后再将其排出，效果会更佳。 ③换土法：选用其他田块优质肥沃的土壤与大棚中表层30~40 cm的土壤互换，从而达到改良棚内土壤的效果。 棚室消毒 氰胺化钙是药物消毒中应用较为普遍的一种，氰胺化钙可以杀灭土壤中的真菌、细菌及有害生物，还能杀灭多种土传病害的病原及地下害虫，而且氰胺离子最终可生成尿素，具有无残留、无污染等优点。 消毒的方法为：在大棚收获后首先进行残物清理，然后及时浇水，渗水后撒施氰胺化钙每0.067 h㎡施100~150 kg，然后深翻，并进行闷棚处理，提升大棚室内温度，以达到杀菌、杀虫和消毒的目的。还可采用药剂熏蒸灭菌，将棚室封闭，用化学杀虫、杀菌药剂进行棚内熏蒸，杀灭棚室残留的病原、虫卵，以达到减轻病虫害的目的。 合理轮作，克服连作障碍
设施蔬菜连作障碍形成原因及防治 措施 田爽 （河北农业大学园艺学院园艺系） 摘要：连作障碍是当前设施蔬菜栽培中面临的一个大问题。本文针对设施蔬菜的连作障碍问题，从土壤理化性质、蔬菜自毒作用、土传病害加重、土壤次生盐渍化等方面分析了连作障碍产生的原因；并提出了合理施肥、合理轮作、调控pH值、土壤物理化学消毒法、选用抗病品种或嫁接栽培和生物防治等多种防治措施，使设施蔬菜能够持续发展。 关键词：设施蔬菜，连作障碍，成因分析，防治措施 The causes of facilities vegetables’succession cropping obstacle and how to control it （Shuang Tian ，Agricultural University of Hebei） Abstract：Currently，one of the tough problems that facing to the facilities vegetables is the succession cropping obstacle . This article will from the physicochemical properties of soil，vegetable autotoxicity，soil borne disease，soil secondary salinization and so on to analysis this problem ; and at the same time in order to make the facilities vegetables’sustainable development，this article provides some measures to control it，such as r
蔬菜连作障碍解决方法 针对江苏宿迁设施蔬菜连作障碍占比较高的问题，当地农业部门通过综合防控技术的改进和推广，如轮作、间作和伴生、水洗盐、增施生物菌肥、高温闷棚消毒等，有效缓解了土壤连作障碍，降低了蔬菜发病率和死苗率。今天就把这些经验分享给大家。 1. 农业防治措施1轮作 轮作对消减蔬菜连作障碍效果显著，如采用水稻—蔬菜、玉米—蔬菜轮作模式，也可采用不同类型的蔬菜轮作。 例如，宿城区埠子镇蔬菜种植大户王恒在种植2年茄果类蔬菜后种植1茬大蒜，大蒜茬后再种植茄子，茄子黄萎病发病率为2.1%，不需用药防治，人工拔除病株即可；而不进行大蒜轮作连续种植茄果类蔬菜，即使用药防治，茄子黄萎病发病率也只能控制在20% 左右。 经过调研和分析， 需要1～2年轮作的蔬菜有：菠菜、青花菜、水芹、芜菁和茼蒿等； 需要2～3年轮作的蔬菜有：马铃薯、菜豆、黄瓜、苦瓜、韭菜、莴苣、芹菜、草莓和大白菜等； 需要4～5年轮作的蔬菜有：番茄、辣椒、甜瓜、芋、花椰菜和姜等；需要6～7年轮作的蔬菜有：茄子、豌豆和西瓜等。
2间作与伴生 ▲西瓜、大蒜间作 经江苏省农业科学院宿迁农科所试验研究，早春大棚西瓜于10月上中旬整好土地后先全畦面（畦宽2.3～3.0m）栽植大蒜，翌年2月上中旬沿定植行将宽1m 左右的大蒜作青蒜采收，留出的空地整地施肥后于3月上中旬栽培西瓜，畦面剩余的大蒜不影响西瓜定植与生长，可等蒜头完熟后再收获。与不间作大蒜的春提早西瓜相比，西瓜根际土壤中细菌数量增加15.9%，真菌数量减少60.2%，放线菌数量增加8.9%，镰刀菌数量减少54.9%，西瓜枯萎病发病率降低66.7%。 部分有蔬菜种植经验的大户，在蔬菜生产中自觉采用间作模式。例如，泗洪县界集镇杜墩村的种植户崔志芳，在2行草莓中间间作1行大蒜或大葱，草莓根腐病发病率降低10.3%，蚜虫发生量明显减轻。 宿迁市经济开发区蔡集镇的种植户张大海，采用每4行樱桃番茄间种1行生菜、芹菜、水萝卜等措施，土壤盐渍化、樱桃番茄病毒病发病情况明显减轻。 沭阳县北丁集乡菜农韦玉梅在蔬菜田内、四周零星种植几株蓖麻，主茬蔬菜虫害发生明显减轻，生长良好；
设施蔬菜土壤连作障碍及治理措施 近年来，我国设施蔬菜栽培发展迅猛，设施农业正成为很多地区的支柱产业。但设施栽培的封闭性特点以及设施生产专业化、规模化、产业化的发展趋势导致连作障碍现象加剧。所谓连作障碍，就是在同一块土地连续栽培同一种或近缘种植物，导致第二茬以后植物病虫害发生频繁的现象。目前设施条件下，我国黄瓜、茄子、番茄等蔬菜生产中有 20%～40%存在不同程度的连作障碍，每年造成的经济损失巨大。连作障碍已成为制约我国蔬菜产业可持续发展的瓶颈。 一、蔬菜连作障碍产生的原因 1.1 土壤次生盐渍化和酸化在设施蔬菜生产过程中，由于栽培管理措施不当、肥料使用不合理等因素，常常导致土壤含盐量增加，影响蔬菜正常生长发育，导致产量和品质下降。童有为等对上海不同设施土壤调查结果表明，温室、大棚根层土壤盐分分别为露地的11.8 倍和4倍。盐分组成阴离子以 NO3 - 为主，约占阴离子的 67%~76%，阳离子以 Ca2+为主，盐分种类主要是硝酸盐。高丽红的研究认为，种植黄瓜的温室土壤含盐量为 0.27%~0.62%，已达到中高度盐渍化程度，对黄瓜的生长产生了不良影响。一般设施种植 2~3 a 就出现盐害，并随着棚龄的增加而呈增加的趋势。造成土壤盐分积聚的原因：一是盲目大量施用肥料，尤其氮肥超标严重。二是设施栽培缺少降雨的淋溶，设施内部的相对高温又增加了蒸发量，改变自然状态下的水分平衡，下层土壤中的肥料和盐分随水分蒸发而上升，导
致盐分在土表积聚，形成一层白色盐分即土壤次生盐渍化。大量使用化肥还导致土壤的酸化，南京农业大学测定，塑料大棚在常规管理条件下，连续栽培 5a后土壤pH值下降 1.7。一般适宜蔬菜生长的 pH 值为 5.5~6.5，但目前 50%以上的大棚 PH 值低于 5.5，设施土壤酸化严重。土壤次生盐渍化和酸化影响作物种子的发芽、根系的吸水吸肥、抑制作物生长，引起作物缺素症、降低植株的抗逆性，从而导致产量和品质下降。 1.2 土壤有害微生物积累土传病虫害严重连作栽培条件下，蔬菜作物根系分泌物和植株残茬腐解物给某些病原菌提供了丰富的营养和寄主，适宜的温、湿度环境又为病原菌的生存和繁殖创造了良好的条件，随着连作年限的增加，土壤中病原菌的种类和数量不断增加。马云华等研究显示，5 a 黄瓜连作的日光温室中，土壤真菌数量呈线性增长。而且，过量施用化肥使土壤中病原的拮抗菌减少，也加重了土传病害的发生。日本的调查结果表明，引起蔬菜连作障碍 70%左右的地块是由土壤传染性病虫害引起的土传病虫害成为引起设施蔬菜连作障碍的最主要因子。近年来，各地设施蔬菜土传病害的发生日益加重，瓜类枯萎病、根腐病，番茄早疫病、根结线虫等，茄子黄萎病、辣椒疫病、芹菜斑枯病等病害对设施蔬菜的生产造成了严重的影响，产生的损失巨大。 1.3 作物的自毒作用许多植物通过根系分泌物、分解产物和淋溶物释放一些化学物质从而对异种或同种生物的生长产生直接或间接的有益或有害的影响，即化感作用。其中，植物通过释放化学
随着蔬菜生产的发展，温室蔬菜栽培面积不断扩大，但是温室蔬菜连作栽培会造成土壤环境恶化、蔬菜病虫害加重、产量降低、品质下降等一系列不良现象。在今天的节目时间里，我们邀请到山东农业大学的魏珉副教授给大家介绍温室蔬菜连作障碍发生原因及综合防治技术。现在魏老师来到了演播现场。魏老师，您好！ 1、在利用温室栽培蔬菜的过程中，经常会发生连作障碍，请您首先给大家谈谈什么是连作障碍好吗？ 连作障碍就是指在同一块土壤中连续种植同一种作物或者是近缘作物时，即使在正常的栽培管理条件下，也会出现生长变弱、产量降低、品质下降的现象，这种现象就是连作障碍。事实上，人们在长期的农业生产实践中早就已经认识到连作障碍问题，因为它不仅限于蔬菜作物，在果树、花卉、粮食作物中也同样存在，比如大豆、花生、柑橘等等。在蔬菜生产过程中，由于近年来设施蔬菜生产规模不断扩大，集约化、专业化水平不断提高，连作障碍变得越来越突出，严重制约了设施栽培的可持续发展。 2.主持人：连作障碍对温室蔬菜生产会产生哪些不利影响？ 专家：连作障碍对温室蔬菜生产的不利影响可以归结为三点： 一是，连作障碍引起蔬菜生长势变弱，生长发育速度延迟，病虫害猖獗，产量和商品性下降。据有关资料报道，黄瓜、番茄、西葫芦、甜椒等作物在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。 二是，由于长期连作，加上蔬菜的生长势减弱，抗病性降低，导致蔬菜的病虫发生和危害逐年加重。菜农为了防病治病，往往盲目、大量喷洒化学农药，甚至使用剧毒农药，这样就很容易造成蔬菜体内农残超标，危害人体健康。 三是，多年连作和不合理施肥会导致温室土壤理化性状变劣，养分失衡，产生次生盐渍化。在这种条件下，生产者为了维持较高的产量，经常盲目超量施用化肥，尤其是氮素肥料，结果不仅使蔬菜产品中硝酸盐含量超标，而且还会污染环境，形成一种恶性循环。 所以，在上述条件下生产的蔬菜，不仅产量难以维持，产品质量也不能保证，产品满足不了国内、外市场对安全、营养、绿色食品（蔬菜）的要求，缺乏市场竞争力，自然就卖不出好价钱，也不会获得高的经济效益。 3.主持人：造成温室蔬菜连作障碍的原因是什么？ 专家：温室蔬菜连作障碍是一种比较复杂的现象，造成连作障碍的原因可以概括为三个方面，就是土传病虫害加重、温室土壤的理化性状变差、蔬菜的自毒作用。
石灰氮--日光土壤消毒与生物菌剂联合修复连作障碍技术规程 一、使用范围 由于该项技术需要在封闭条件、易于高温形成和高温状态维持的情况下才能取得较好的效果，因此该项技术在设施保护地土壤上使用的效果一般较为理想。 二、选择适当的处理时间 选择夏季高温、光照最好的一段时间进行处理较为适宜。北方地区在6~8月份休闲季节进行土壤消毒处理最为理想。 三、操作规程 1 清洁地块： 将选定田块内上茬作物收获后的遗留物清理干净，焚烧、深埋或放置到远离种植区域的地方（图1）。 图1 清洁地块 2 撒施有机物料和石灰氮：将稻草或麦秸（最好粉碎或铡成4~6厘米小段，以利翻耕）或其它未腐熟的有机物均匀撒于地表，亩用量600~1200千克。然后，均匀撒施40~80千克/亩石灰氮。如图2、3所示。 图2 撒施作物秸杆图3 撒施石灰氮 3 深翻搅拌：用旋耕机或人工将有机物和石灰氮深翻入土壤，深度30~40厘米
为佳。翻耕应尽量均匀，以增加石灰氮与土壤颗粒的接触面积。如图4所示。 图4 深耕土壤图5 起垄或做畦 4 做畦：做高30厘米左右，宽60~70厘米的畦。做畦的目的是为了增加土壤的表面积，以利于快速提高地温，延长土壤高温所持续的时间，取得良好的消毒效果。如图5所示。 5 密封地面：用透明的塑料薄膜（尽量用棚膜，不要用地膜）将土壤表面密封起来。如图6所示。 图6 密封地面 6 膜下灌水：从薄膜下往畦灌水，直至畦面湿透为止。保水性能差的地块可再灌水一次，但地面不能一直有积水。如图7所示。 图7 膜下灌水图8 封闭整个棚室
7 封闭温室：将温室完全封闭，注意温室出入口、灌水沟口不要漏风。一般晴天时，20~30厘米的土层能较长时间保持在40~50℃，地表可达到70℃以上的温度。这样的状况持续20天左右，可有效杀灭土壤中多种真菌、细菌及根结线虫等有害生物。如图8所示。 图9 打开棚膜，揭地膜图10 定植 8 打开棚膜，揭地膜：打开温室通风口，揭开地面薄膜，翻耕土壤，如图9所示。 9 等待7~14天后，穴施生物修复菌剂（固氮、解磷钾、线虫等病虫害防治功能菌、腐熟菌类等），按照5公斤/亩的用量施入，可以与其他有机肥等作底肥沟施或穴施到作物根系附近，随即播种或定植作物，如图10所示。 10 根据病害情况，在不同生长阶段，可以继续开沟或穴施生物修复菌剂，每次用量可在3~5公斤/亩。 四、应注意的问题 为达到土壤消毒效果，应注意以下几方面问题： 1 关于石灰氮和有机物用量：病害较严重的地块，第一年石灰氮和有机物使用量应控制在上限，以后逐步减少用量至下限。 2 为充分发挥石灰氮分解过程中中间产物的杀虫灭菌作用，应使土壤和石灰氮充分混合，保持土壤中足够的水分含量，保水性能较差的地块，应在处理过程中补充适量的水分。 3 密封性是决定土壤温度上升高低及快慢的主要因素之一，应经常检查塑料薄膜的损害程度，如有破损，须及时修补。 4 处理过程中，如遇连续阴天或下雨，应适当延长处理天数。 5 生物菌剂（修复菌剂以及养分转化功能菌剂等）勿与化学杀菌剂混合施用；
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。
同一作物或近缘种，在正常管理的情况下，连续种植几年后会出现生长发育状况变差、产量降低、品质变劣的现象，这种现象即为作物的连作障碍。 一药用植物连作障碍形成机制 目前对连作障碍形成机制的研究主要体现在以下两方面：（1）土壤及其微环境，主要包含土壤养分的消耗、土壤反应异常、土壤物理性状的恶化几个方面；（2）药用植物自毒作用，如研究发现西洋参茎叶、须根和根系分泌的自毒物质是造成西洋参连作障碍形成的重要原因之一。国内外专家也提出了一些关于连作障碍形成的机制及理论，如土壤养分失调和理化性质劣变、土壤传染性病虫害加重等 二连作障碍的形成因素 1 环境因素 土壤 土壤物理性质：土壤团聚体是土壤结构的基本单位，其大小、形状和稳定性直接影响土壤中水和空气的关系以及与植物的交流程度，并由此影响土壤的许多属性和作物生长 土壤化学性质：包括pH 值、盐碱度、化感物质、营养物质与微量元素 土壤生态学性质：土壤微生物种群土壤酶活性土传病害（土壤微生物和无机成分的自然平衡受到破坏后会影响肥料分解过程，增加土壤病菌蔓延，造成土传病害，其中土传病害主要有：锈腐病、根腐病、灰霉、黑斑病等）虫害（根系分泌物通过抵消土壤的抑菌作用，诱变病原体繁殖体萌发，直接或间接地影响植物病原菌，即通过选择性的吸引植物病原
微生物在根面、根际定殖和扩繁，造成植物发病，最终导致作物减产和品质下降等连作障碍现象） 2 时间因素 时间季节气候 一年当中时间、温度、光照、水分的变化会引起药用植物对环境急剧变化的忍耐性，但是如果植物对环境变化的这种适应性反应略显迟钝，则会引起植物生长过程中的一系列问题。丹参的连作障碍一般会出现在6~7 月份，此时昼夜温差大，降水量丰富，如果丹参对这种强光照、高含水量的环境条件不适应，就会引起枯萎、死苗现象。 3 植物自身信号作用因素 植物随连作时间延长，根系分泌物的自毒作用会加重，而种植密度加大，会使这些物质无法自身分解，同时，地上部分由于通风透光不良，植株部分叶片容易产生病虫害，叶片因光照通风不好易发黄而脱落，同时植物自身可以分泌挥发性物质，通过这种物质可以向周围植物传递自身信号，抑制植株地上部分的生长。多年生植物的自毒作用一般和种植密度成正比，种植密度越大，由于植物自身信号的调节，自毒作用越大，连作障碍越明显，导致植物产量与质量下降。 三连作障碍消减技术研究 1 抗连作障碍品种的筛选 药用植物对其自身分泌的化感物质的敏感程度在植株间存在一定的差异，可以通过品种选育结合的手段，筛选对连作障碍耐性强的品种彻底解决药用植物的连作障碍问题。 2 合理轮作
草莓连作障碍发生原因及克服技术 摘要通过调查，研究分析了草莓连作障碍形成的机制原因，首先表现为土壤障碍，包括土壤次生盐渍化、微量元素丰缺差距加大，土壤有益微生物生态结构不平衡且比例变化，有益微生物菌群减少；其次为长期连作且种植同一品种（系），病毒侵染加重，病害率增高。提出了克服连作障碍的技术，主要包括轮作换茬、太阳能高温消毒、氰氨化钙高温漫灌闷棚消毒、补充中微量元素、补充生物制剂等，以期为稳定提高草莓产量和品质提供参考。 关键词草莓；连作障碍；原因；克服技术 草莓色泽鲜艳，味美多汁、清香扑鼻，含有多种维生素和17种氨基酸，以及钙、铁、磷、锌等矿物质，深受消费者喜欢。近年来，南京谷里现代农业示范区发展设施草莓种植233.3 hm2，年产量达到6 000 t，成为南京地区的草莓主产区。但由于连作障碍的影响，不仅使草莓栽植成活率下降，而且极大地降低了草莓的产量和品质，严重影响了种植户的收益。为此，农业服务中心组织相关专业技术人员对基地的草莓种植现状和连作障碍的原因进行了深入的调查和研究，并根据本地区实际情况提出了克服草莓种植连作障碍的主要技术，有效地克服了草莓种植连作障碍的问题。 1 草莓种植现状与连作障碍发生原因 南京谷里现代农业示范区的草莓全部采用钢架大棚反季节栽培的方式进行生产。这种方式是在不适合生产草莓的季节，人为创造适宜的环境条件，打破草莓休眠，使其鲜果上市的一种栽培方式。草莓是一种草本作物，生育期中易感病，感染的病害种类较多，长期在同一田土中种植，有害微生物及土传病菌逐渐积累，极易造成病虫害滋生和蔓延，对植株侵染危害越来越严重，使植株长势衰弱，逐渐萎缩矮化，最后整株死亡，导致严重减产甚至绝收。 调查表明，草莓连作障碍主要是由于土壤障碍的因素引起的，突出表现在土壤微量元素丰缺差距加大，有机质含量降低，土壤次生盐渍化、盐碱化，特别是土壤微生物生态结构不平衡，有益微生物菌群减少，细菌、真菌、放线菌三大菌类组成比例发生变化。同时由于长期使用同一草莓品系，导致抗病力下降，品种退化，病毒侵染严重，病害发病率增加[1]。 2 连作障碍克服技术 针对草莓生产中出现的新问题，南京谷里现代农业示范区进行了连作障碍解决方案的综合研究，面对不同障碍因子，通过调查、分析、试验、优化形成了5种解决障碍的技术措施，应用生产后取得了良好成效。 2.1 轮作换茬 草莓与不同种（或不同科）作物间进行轮作换茬是克服连作障碍的有效措施。草莓采收完毕后进行深耕，加深根系活动的有效土层，在深耕时注意施用有机肥或锯末，以改良土壤，增加种植畦的高度，以提高土壤透气性与保水性[2]。 示范区通过试验，将草莓和一些粮食作物如玉米、水稻轮作，对于解决连作障碍的效果十分显著。在草莓种植的后茬种植一些禾本科作物，如水稻、玉米等，然后割青将其秸秆压入土中。由于草莓后茬与草莓生长对肥水要求不同，2种作物的病虫害也不一致，因此土壤的理化状况发生了变化，既可克服病虫害滋生，又可培肥土壤，提高土壤有机质含量，改良土壤结构和质地。试验证明，利用夏季种植水稻的效果比旱地上种植玉米效果好，这是因为水旱轮作更有利于改变土
连作障碍是什么 许多种植户会问蔬菜水果连作障碍有哪些？乾界生物为您来解答 蔬菜水果连作障碍主要表现有哪些？ 蔬菜水果连作障碍主要有蔬菜水果生长势减弱生产量减低、病害比较严重质量减低，造成蔬菜水果连作出現障碍的根本原因有很多。 接下来就具体说说蔬菜水果连作障碍发生根本原因及防治措施，希望对大家能有所帮助。 1连作障碍的定义 连作障碍指的是相同农作物或是近源农作物在连年栽植后，在一切正常的管理下出現长发育不全、生产量减低、质量下降、病害比较严重等状况。 2连作障碍的主要表现 2.1 蔬菜水果生长势减弱、生产量减低 随连作年数的增多，大蒜呈现先增后降的趋势。 2.2 病害比较严重，质量减低 随连作年数的增多，韭莱维生素C 含量、粗纤维含量、可溶性糖含量等均呈下降趋势；土豆茎叶髙度、叶面积指数逐渐减低；黄瓜病虫害程度上逐渐增多。 3连作障碍的原因 3.1 化感作用 农作物（供体）向环镜施放一些化合物，干扰其它同化作用（受体）的发育生长，称之为化感作用，包扩推动和抑制两方面功用；根茎分泌和枝叶残体分解的毒素是干扰蔬菜水果连作障碍的重要因素，农作物通过淋溶、残体分解、根茎分泌向环镜中施放化合物，这些化合物会对农作物本身形成直接性或间接性的危害，这种状况被称为自毒功用，自毒功用是受体与供体属于同一种植物的特殊化感作用；根茎分泌物中对农作物有毒性的主要为酚酸类物质，如苯丙烯酸、对羟基苯甲酸等，根茎分泌物会抑制土壤层硝化过程，干扰氮素形态的转化；苯丙烯酸毒性较强，50mg/千克苯丙烯酸就可以使青瓜根茎脱氢酶活性、ATP酶活性明显降低，明显抑制土壤微生物活性，从而干扰青瓜长势及根茎对营养物质的消化吸收。3.2 土壤层营养物质失调 相同蔬菜水果的根茎分散范围及浓淡相同，对土壤层中各种营养物质的消化吸收比率也相同，连作后易造成土壤层中某种营养物质缺乏，土壤层营养物质就会失调，比如说氮多易引发缺镁，青瓜缺镁后叶肉褪绿，青椒缺镁叶尖失绿等。 3.3 土壤盐渍化和酸化 温室大棚土壤层没有雨水淋洗，溫度较高、土壤含水量蒸发量大，底层土壤层中的有机肥料和其它盐分沿土壤层毛细管上升，在土壤层表面形成一薄层白色盐分，即土壤层次生盐渍化状况；土壤层次生盐渍化会造成土壤层溶液浓度增多、渗透势加大，造成蔬菜水果根茎吸水、吸肥能力减弱，从而出現缺素症，使生育受阻、生产量和质量减低。 3.4 根茎微生物发生变化 土壤微生物发生变化与连作障碍相互关系为密不可分；土壤层中氨化、硝化和酯类化合物降解菌等数量逐渐明显降低，数量却在逐渐增多。 4连作障碍的避免方法
34 2018, V ol.38, No.06农业与技术※农业科学 蔬菜连作障碍及土壤修复技术研究 杨德英 （重庆永川区五间镇政府，重庆 402189） 摘 要：随着农业经济的迅速发展，现阶段的农业经济结构逐渐趋于多元化。但是在现阶段的农业经济发展过程中由于特殊的种植环境及其管理的盲目性，从而导致蔬菜种植过程中土地的生产力逐渐下降，这样对于农业生产的持续发展极为不利。本文主要通过对蔬菜连作障碍的相关技术进行分析，及时克服农业生产过程中的连作障碍问题。实现农业经济水平稳步提升。 关键词：蔬菜；连作障碍；修复技术；分析 中图分类号：S436.3文献标识码：A D O I：10.11974/n y y j s.20180333019 连作障碍是农业生产过程中持续在统一区域种植同类经济作物，从而造成土壤的生产力下降，这种作物连作障碍是农业生产过程中极为常见的一种状况，比如大棚种植过程中第1季种植西瓜，第2季种植蔬菜则造成土壤酸化或者病虫害频发，这些状况严重制约着土地的生存力。 1土壤保护过程中的基本原则 在土壤环境保护及改良过程中必须遵循一定的土地使用规律，这样才能够充分发挥出土壤的价值，在土地保护过程中必须做到有机肥和无机肥结合使用，在施肥过程中最好以有机肥为主；在肥料的使用过程中必须分清两者的主次，必须根据土壤的实际情况逐年逐量进行施肥，从而不断改进土壤的肥力；在培肥和土壤改良过程中必须根据当地的实际情况进行分析，比如在保护的区域为土壤呈现的粘性，需要使用含粗纤维较高的肥料进行培肥，这样土壤改良效果则更加明显，可有效避免肥力流失。 2蔬菜连作障碍出现的原因分析 2.1 土壤次生盐渍化和酸化 在蔬菜种植过程中，由于菜农忽视肥料的科学使用，从而造成土壤次生盐渍和酸化的状况，比如在种植过程中菜农为了获得更大的经济效益，所以在每年每季施肥过程中使用过量的高浓度的化学肥料。这样周而复始的循环使用，蔬菜种植过程中薄膜覆盖，长期的发酵产生高温，因此在自然条件下土壤的化肥盐蒸发后聚集在土壤表层，从而造成次生盐渍化。 2.2 有害物质逐渐积累 在蔬菜种植过程中细菌、真菌、放线菌是最主要的微生物，放线菌具有产生抗菌素的基本功效，其对于农业生产有着重要影响，但是在现阶段的农业生产过程中，大部分采用覆盖膜，在长期覆盖的环境内，直接导致细菌、真菌迅速繁殖，从而造成放线菌数量下降，而放线菌数量下降直接导致土壤中病虫害的迅速传播，其造成土壤中的有害物质不断增加，对农业生产构成极大的威胁。2.3 植物存在自毒作用 自毒作用主要指农业生产过程中植物根部分泌出的具有毒性的状况，这些物质主要抑制作物的相关酶类分解，自毒作用对于作物的光合作用也存在抑制作用，从而对作物的生长构成抑制作用，比如番茄、茄子、西瓜等这些作物，如在同一地块连续种植西瓜，第2年西瓜的根就要长线虫，造成西瓜苗枯死。因此在现阶段的蔬菜种植过程中必须采取必要的措施，促进农业经济稳步发展。3土地连作保障修复技术分析 3.1 实施蔬菜轮作 在蔬菜的种植过程中农户必须根据蔬菜的根系生长需求进行分析，从而制定出科学的种植方案，避免因为单一种植造成土壤连作障碍状况的出现，在蔬菜种植过程中菜农必须及时处理根部吸收肥力相同的作物，避免在蔬菜种植过程中因为吸收肥力相同的状况出现，比如在蔬菜种植过程中实现轮作的模式，对土豆、番茄等实现轮流种植，从而确保土壤具有较高的生产力。 3.2 进行相应的深翻施肥 土壤的相应处理在蔬菜种植过程中发挥着重要作用，在现阶段的农业生产过程中必须重视这一环节，在每次作物收获后期必须对土壤进行深翻处理，这样可以有效处理毒素积累的这一状况；通过有效的深翻施肥可以实现保墒的功能，据统计数据显示，通过有效的深翻处理，土壤的蓄水量可以增加30%左右；通过深翻处理可以使得有机肥更好地发挥出其应有的价值，从而避免肥料在使用过程中出现肥力下降的状况。 3.3 休耕 在每年种植1次作物收获后，对全园的杂草、作物稿杆进行清理消毒深埋处理后，就不再种植其他作物，让土壤进行充分的阳光暴晒和雨水的淋漓，在次年的2月再种植作物。 3.4 采取有效的化学措施 在大棚种植过程中，比如第1季种植西瓜，在第3季则会出现土壤酸化，这样的状况下可以采取有效的化学措施，比如在蔬菜种植前期采用微生物制剂和技术，再结合部分有机肥，从而有效改变土壤问题，在处理过程中必须注重微生物的存活率，确保土壤具备较高的自我调节能力，在土壤处理过程中必须注重碳氮比例，只有确保各个元素之间保持在科学的比例范围内，才能够充分发挥出土壤的生产力。 4结语 本文主要通过蔬菜连作障碍进行分析，保护和土壤修复是提升其生产力的重要途径。在蔬菜种植过程中要做好基本的管理工作，还必须做好相应的处理工作，比如实施蔬菜轮作、深翻施肥、休耕等措施，确保土壤自身环境处于最佳状态，有效避免过去蔬菜种植过程中存在的问题，逐步提升土壤的生产力，确保蔬菜种植产业稳步高效发展。
①收稿日期：２００４－０９－２０ 责任编辑／凌青根ｈｔｔｐ：／／ｒｄｎｋ．ｃｈｉｎａｊｏｕｒｎａｌ．ｎｅｔ．ｃｎ／Ｅ－ｍａｉｌ：ｒｄｎｋ＠ｃｈｉｎａｊｏｕｒｎａｌ．ｎｅｔ．ｃｎ 作物连作障碍的产生及防治① 郑良永１）胡剑非１）林昌华２）唐群锋２）郭巧云３） （１中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所海南儋州 ５７１７３７； ２华南热带农业大学农学院海南儋州５７１７３７；３贵州省玉屏县农业局贵州玉屏５５４０００） 摘要阐述作物连作障碍的定义，总结了作物连作障碍的发生原因和防治措施，并展望了今后的研究方向。关键词连作障碍；防治措施分类号 Ｓ１８１．０４ ＴｈｅＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆＳｕｃｃｅｓｓｉｏｎＣｒｏｐｐｉｎｇＯｂｓｔａｃｌｅｓａｎｄＩｔｓＰｒｅｖｅｎｔｉｏｎａｎｄＣｕｒｅＳｔｅｐｓ ＺＨＥＮＧＬｉａｎｇｙｏｎｇ１）ＨＵＪｉａｎｆｅｉ１）ＬＩＮＣｈａｎｇｈｕａ２） ＴＡＮＧＱｕｎｆｅｎｇ２）ＧＵＯＱｉａｏｙｕｎ３） （１ＴｒｏｐｉｃａｌＣｒｏｐｓＧｅｎｅｔｉｃＲｅｓｏｕｒｃｅｓＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＣＡＴＡＳ，Ｄａｎｚｈｏｕ，Ｈａｉｎａｎ５７１７３７； ２ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，ＳＣＵＴＡ，Ｄａｎｚｈｏｕ，Ｈａｉｎａｎ５７１７３７； ３ＹｕｐｉｎｇＢｕｒｅａｕｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，Ｙｕｐｉｎｇ，Ｇｕｉｚｈｏｕ５５４０００） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｒｅｌａｔｅｄｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓａｎｄｓｔａｒｔｅｄｆｒｏｍｔｈｅｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎｏｆｓｕｃｃｅｓｓｉｏｎｃｒｏｐｐｉｎｇ ｏｂｓｔａｃｌｅｓ，ｔｈｅｔｅｘｔｓｕｍｍａｒｉｚｅｓｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙｔｈｅｃａｕｓｅｓｏｆｓｕｃｃｅｓｓｉｏｎｃｒｏｐｐｉｎｇｏｂｓｔａｃｌｅｓａｎｄｐｕｔｓｆｏｒｗａｒｄｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｓｔｏｏｖｅｒｃｏｍｅｔｈｅｍａｎｄｔｈｅｐｒｏｓｐｅｃｔｆｏｒｆｕｒｔｈｅｒｓｔｕｄｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｓｕｃｃｅｓｓｉｏｎｃｒｏｐｐｉｎｇｏｂｓｔａｃｌｅ；ｃａｕｓｅ；ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎａｎｄｃｕｒｅｓｔｅｐ 热带农业科学 ２００５年４月第２５卷第２期 ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＴＲＯＰＩＣＡＬＡＧＲＩＣＵＬＴＵＲＥＡｐｒ．２００５ Ｖｏｌ．２５9Ｎｏ．２ 随着我国人口的剧增和人民生活水平的提高，人们对粮食、蔬菜、水果等的需求量增加，但我国的可利用土地面积却日益减少。在这种背景下，提高土地的利用率和土地高度集约化经营已成为现代农业发展的一种趋势。但恰是由于现代农业具有复种指数高，作物种类单一的特点，随着栽培年限的增加，便出现了农业可持续发展中的一个亟待解决的瓶颈问题———作物连作障碍［１，２］。笔者根据近年来作物栽培连作障碍的研究进展，总结了作物连作障碍产生的原因及防治途径，以期为土地的可持续利用和作物栽培管理提供科学依据。１连作与连作障碍的概念１．１ 连作 狭义的连作是指在同一块地里连续种植同一种作物（或同一科作物）。广义的连作是指同一种作物或感染同一种病原菌或线虫的作物连续种植。１．２ 连作障碍 同一作物或近缘作物连作以后，即使在正常管理的情况下，也会产生产量降低、品质变劣、生育状况变差的现象。这一现象就是连作障碍。２ 连作障碍发生的原因 引起作物连作障碍的原因是复杂的，是作物和土壤２个系统内部诸多因素综合作用结果的体现。作物种类和栽培条件不同，其产生连作障碍的原因是不同的。１９８３年日本的泷岛将产生连作障碍的原因归纳为五大因子：①土壤养分亏缺；②土壤 ５８－－
简要分析作物连作障碍 一、连作障碍原因 1、作物自毒作用 作物可通过地上部淋溶、根系分泌和作物残茬腐解等途径释放一些对作物本身有害的物质，对同茬或下茬同种或同科作物生长发育产生抑制作用，这种现象叫自毒作用。多年连作，势必引起的自毒作用会越来越明显，连作障碍就会出现，连作时间越长，障碍越严重。 2、土壤有益微生物减少、有害微生物增加，导致土传病害加重（土壤有害微生物的积累是最主要的原因） 由于连作，形成了特殊的土壤环境，使固氮菌、根瘤菌、光合菌、放线菌、硝化细菌、氨化细菌、菌根真菌等有益微生物的生长繁殖受到抑制，而有害微生物大量滋生。特别是保护地蔬菜复种指数特别高，一年四季不歇地，病虫害不断积累，导致土传病害发生较重。 3、土壤性质变坏，次生盐渍化及土壤酸化严重 由于大量施入化学肥料和未经腐熟的粪肥等，土壤中盐分过量。但这些盐分不能被充分淋溶，所以大量积聚在土壤耕层中，就产生了土壤次生盐渍化及酸化，影响了土壤养分的有效性，引发生理性病害。
二、连作障碍的危害 1、病虫害加重 设施栽培中，由于其土壤理化性质以及光照、温湿度、气体的变化，一些有益微生物(铵化菌、硝化菌等)的生长受到抑制，而一些有害微生物迅速得到繁殖，土壤微生物的自然平衡遭到破坏，这样不仅导致肥料分解过程的障碍，而且病虫害发生多、蔓延快，且逐年加重，特别是一些常见的叶霉病、灰霉病、霜霉病、根腐病、枯萎病和白粉虱、蚜虫、斑潜蝇等基本无越冬现象，从而使生产者只能靠加大药量和频繁用药来控制，造成对环境和农产品的严重污染。 2、土壤恶化影响作物正常生长 设施栽培因其特定的环境，土壤长期得不到雨水充分淋浇；再加上温度较高、土壤水分蒸发量大，下层土壤中的肥料和其他盐分会随着蒸发，在土壤表面形成一层白色盐分，即土