设施栽培蔬菜连作障碍成因分析及其防治措施

近年来,随着农业产业结构的调整,蔬菜生产发展迅速,尤其是设施蔬菜栽培面积迅猛扩大,成为促进农业稳定发展与农民持续增收的新亮点。但设施蔬菜栽培具有土壤频繁耕作、集约化程度高、复种指数高、施肥量大、种类单一以及人为控制生态环境等特点,普遍出现了土壤恶化、病虫害发生猖獗、养分分布失调、产量下降、品质降低等连作障碍现象,严重影响了蔬菜的生产和农民的收益,因此,连作障碍已成为目前蔬菜设施栽培上亟待解决的难题。土壤次生盐渍化造成作物根际的土壤溶液渗透势下降,从而使作物根系吸水、吸肥能力减弱,土壤微生物活动受到限制,影响作物抗逆性和土壤养分的有效性,从而导致植株生长发育不良。另外,因灌水较勤,导致土壤通气、透水性差,最终导致土壤板结及其物理性状不良。肥料的高投入是土壤中可溶性盐分增加的根本原因，调查研究表明:使用2~5年的蔬菜大棚,其土壤盐分比露地增加30%以上,使用8年以上的大棚,其土壤盐分含量比露地提高80%以上。土壤有害微生物增加,土传病虫害加重土传病虫害是引起连作障碍的最主要因子。有关连作障碍原因的调查结果表明,引起蔬菜连作障碍的70%左右的地块是由于土壤传染性病虫害所导致的由于设施栽培作物种类单一,形成了特殊的小环境,如硝化细菌、氨化细菌等有益微生物受到抑制,导致肥料分解困难,而一些对作物有害的病原微生物则大量发展,致使病虫害发生频繁、蔓延快,且逐年加重,特别是连作为根系病害提供了赖以生存的寄主和繁殖的场所,使得土壤病原菌数量不断增加,土传病害及地下害虫因多年连作而随之积累,如一些常见的叶霉病、灰霉病、霜霉病、枯萎病、白粉虱、蚜虫、斑潜蝇等。菜农只能靠加大用药量和用药次数进行控制,这将对生态环境和蔬菜产品质量安全造成严重的危害。土壤酸化,易引发生理性病害，设施蔬菜连作土壤的pH值随着设施种植年限的增加而呈逐年下降的趋势,而且随着种植年限的延长普遍发生酸化。土壤酸化的因素主要有以下2点:①由于长期过量施肥,尤其是不合理地施用酸性、生理酸性的化学肥料和没有腐熟完全的有机肥料,这些肥料中往往含Cl-和SO42-等强酸性离子,这些离子会随着KCl、NH4Cl、K2SO4、(NH4)2SO4、Ca(H2PO4)2等肥料的大量施用而进入土壤,它们中仅部分被作物吸收,而大部分则残留于土壤中,成为土壤次生盐渍化和土壤pH值下降的主要原因。②由于设施栽培中重施氮肥,以及土壤硝酸盐的大量累积。重施氮肥,特别是铵态氮肥的施用会导致土壤严重酸化。此外,由于强烈的硝化作用而引起土壤中H+含量增多也是导致土壤酸化的原因之一有研究表明,自毒作用是导致作物产生连作障碍的因素之一。试验表明,豌豆、番茄、黄瓜、西瓜和甜瓜的根系分泌物或残茬都会引起自毒作用;从中分离出的一部分自毒物质,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抑制作物生长。大量的试验表明,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。如黄瓜连续种植时,根系释放的酚类物质就会抑制下茬同类作物的生长。科学施肥合理施肥是无公害蔬菜生产中的一个重要环节,也是防治土壤养分不平衡,克服作物缺素症状的一项重要措施。因此,应针对目前蔬菜施肥过程中存在的主要问题,在设施蔬菜的施肥原则上,坚持以有机肥为主,化肥为辅,有机肥和化肥配合施用,推广测土配方施肥技术。1.1强化有机肥的施用由于有机肥料养分全、肥效持续时间长,不仅可以缓解化肥氮磷钾比例失调及化肥总量不足的矛盾,还可以培肥地力,提高肥料利用率,为蔬菜生长提供全面营养,增强土壤养分的缓冲能力,防止盐分聚集,延缓土壤盐渍化过程,这对提高蔬菜品质与产量具有一定的作用。在蔬菜生产中,要选用充分腐熟的猪、鸡粪混合肥,最好是沼渣,也可以选用蔬菜有机、无机复混肥。避免过多地使用化肥,要改偏施氮、磷为减氮、稳磷、补充微肥的施肥习惯。1.2开展测土配方施肥因各种蔬菜产量水平、需肥规律及土壤供肥能力的不同,应针对所缺养分,确定肥料种类、数量,及时给予补充,做到有的放矢,平衡施肥。氮、磷、钾肥及微量元素的配合施用,既可协调土壤养分平衡,又可减缓土壤盐渍化和酸化。生产上应积极推广化肥深施,追施蔬菜叶面肥,有针对性地施用蔬菜专用肥。严格控制化肥的用量和品种,钾肥应选择硫酸钾,不能施用氯化钾;氮肥要施用铵态氮或酰铵态肥料,严禁施用硝态氮肥料。提倡根外追肥或使用长效或缓效性肥料,可避免速性肥料因短期内浓度急剧升高的弊病,对防治盐害有一定作用,而且又能为蔬菜生长提供养分。3.1.3增施生物肥料增施生物活性肥料,有利于增加土壤有机质的矿化与腐殖化作用,充分提高有效养分的利用率,从而提高蔬菜的产量。如在瓜、茄、果的显蕾期、幼果期、膨果期各叶面喷施1次生物肥,可增产20%以上。施用时应分次适量追施,做到“少量多次”。3.2减少盐分积累,改善土壤理化性状3.2.1改善排灌系统,降低地下水位在大棚四周和棚室内部建立完善的排灌系统,尤其是每个棚的四周要有50~60cm深的围沟,以降低地下水位,及时排除雨水,减轻盐分积累,有条件的最好配合喷灌、滴灌或地下渗灌等现代栽培设施。由于次生盐渍土具有0~25cm土层盐分比较集中,而25~50cm土层含盐量低、变化小的特点,童有为[13]提出埋设双层波纹有孔塑料暗管,以实施工程措施脱盐,该方法具有洗盐率高,脱盐土层深和耗水少等优点。3.2.2适时提早揭膜,自然雨水淋盐在夏、秋气温较高、雨水较多的季节,当季蔬菜采收结束后,应该及时揭去设施栽培棚上的塑料薄膜,及时清洁田园,并利用夏、秋多雨季节揭膜,把浮在水面上的枯枝残叶、落果杂草等集中并晒干烧毁,以降低盐分浓度,减少病虫残留。让雨水自然淋洗棚内土壤表层的盐分,经水平泾流和垂直下渗而排盐,从而减少盐分在土壤表土层的积累。3.2.3翻土灌水洗盐深翻土壤25cm左右,将上下土壤对换,这样可使盐分广泛地分散到土壤中,减少表土层的盐分浓度,并在四周筑埂,向棚内灌淡水4~6cm深,保持水层5~7d,让水分渗透到深层,然后排掉,反复灌排2~3次,晒田后耕翻耙平即可种植。这种方法可快速、有效地降低土壤盐分。在地下水位不同的情况下,灌溉量直接影响到耕层土壤盐分含量。地下水位较浅的地区,大水灌溉可以使地下水随着土壤毛细管作用而上升,水中盐分也随之上升到土壤耕作层;在地下水水位较深的地区,大水灌溉可以起到淋洗盐分的作用。因此,地下水位浅的地方可小水灌溉,而地下水位深的地方可用大水灌溉。3.2.4种植耐盐植物,进行生物洗盐选择种植耐盐作物及耐盐品种,进行生物洗盐,是一种较为理想的生物除盐措施。由于作物种类和生理特性的不同,其耐盐性强弱也不一样。可选择耐盐性强的蔬菜栽培,一般蔬菜耐盐性从强到弱的顺序是:青花菜>花椰菜>结球生菜>番茄>茄子>芹菜>辣椒>黄瓜>草莓[14]。依盐分浓度情况选择适宜的蔬菜种植。盛夏大棚轮闲时种植能大量吸收盐分的植物,如盐蒿、苏丹草等,这些植物吸肥力强,生长迅速,有一定的除盐效果[14~22]。3.2.5地膜覆盖土表,减轻盐分积聚利用透明、黑色或银灰色地膜等覆盖,或用稻(麦)草覆盖土表,以减少土面蒸发,延缓土层内水分上升,不仅可有效抑制土表盐渍化,而且还有保温、保肥和驱虫等作用。3.3综合防治,减轻土传病虫害,避免自毒作用与地上部病虫害不同,根系病虫害一旦发生,一般很难控制。由于目前没有合适的农药供生产上使用。因此,减少栽培时的病原菌数量和提高植株抗病性是当前采用的主要防治策略。3.3.1轮作和间套作合理轮作是解决连作障碍的最为简单、有效的方法之一,通过与病原菌非寄主植物的轮作,土壤中的病原菌数显著降低。①水旱轮作:水旱轮作既可防治土壤病害和草害,也可防治土壤酸化、盐渍化和自毒作用。如冬春季种蔬菜,夏秋季种水稻,即大棚茄子—杂水稻水旱轮作。由于土壤经长期淹水,既可使土壤病害及草害得到有效控制,还可以淡水洗酸、淋盐,以水调节微生物群落,防治土壤酸化和盐渍化,同时可有效地避免自毒作用的发生。因为时间长,残留在土壤中的有毒物质可能挥发、分解或被土壤吸附固定,而使其浓度降低到临界浓度以下,从而不足以对作物自身产生毒害作用。近几年来,盐城市盐都区积极并发展了番茄—水稻轮作[23]、马铃薯—早稻—茨菇轮作的栽培制度,有效地减少了病源,控制了病虫害,该地区番茄类的叶霉病、灰霉病、蚜虫等的发生率明显低于其他蔬菜产区。②旱地轮作,即与对抗植物(具有通过释放抗菌物质来抑制病原菌功能的植物)和净化植物(具有吸收土壤中过剩的盐分功能的植物)等的轮作[11]。旱地轮作可以防治或减轻作物的病虫为害。轮作可使病源菌失去寄主或改变其生存环境,达到减轻或消除病虫害的目的,同时可以改善土壤结构,充分利用土壤养分。3.3.2土壤消毒灭菌采用土壤消毒,可有效抑制土壤有害微生物、害虫、残茬及根系分泌物的毒害作用,主要包括化学药剂消毒灭菌;采用蒸汽或太阳能等物理方法提高土壤温度从而起到灭菌作用,这也是国外经常采用的方法,如覆膜太阳能法也十分适合我国现阶段的蔬菜生产,值得进一步研究和推广。目前,生产上用得最多的化学药剂是多菌灵、五代合剂、绿亨一号和土菌消。3.3.3生物防治和有机生物菌肥法生物防治法是利用一些有益菌对土壤中特定病原菌的寄生产生有害物质,或通过竞争营养和空间等途径来减少病原菌的数量和根系的感染,从而减少病害发生的一种防治方法。它包括通过大量使用有机质来增加土壤微生物总数从而减少病害发生,或利用其对特定病原菌具有拮抗作用的特定微生物以减少病害发生的方法。因此,生物防治成为了近年来国内外的研究热点之一。3.3.4利用抗病品种和嫁接技术随着现代育种技术的发展,国内外相继育成了一批抗病蔬菜新品种,因此,可选用抗病、优质、高产的蔬菜品种,以提高其抗病能力。同时,也可利用嫁接技术以防治根系病害,如采用幼苗嫁接换根栽培技术,目前黄瓜、西瓜、茄子嫁接技术证明,嫁接是防治土传病害,提高产量最为经济有效的措施之一。嫁接技术通常采用顶插接和靠接法,其中以顶插接最为简单,易于推广应用。3.4调节pH值,防止土壤酸化根据土壤pH值的不同,采取相应的调整措施,使其逐步达到或接近多数蔬菜所适宜的中性或偏酸性的范围。pH值≤6的土壤,可施用碱性肥料如草木灰、钙镁磷肥等加以调节。pH值≤5.5的土壤,施生石灰750kg/hm2中和酸性,并控制氮肥用量,降低土壤中硝态氮含量。少数pH值≥7.5的碱性土壤,可适量施用酸性肥料,使其接近或达到中性范围。对于中性及微酸性土壤,为了防止土壤继续酸化,应该有针对性地适当施用碱性物质,如石灰等,并减少酸性及生理酸性肥料的施用。