蔬菜連作障礙及土壤修復技術研究進展

樊平聲 陳罡 徐德利等

摘要首先，分析了造成蔬菜連作障礙的原因；然后，介紹了用于克服蔬菜連作障礙的土壤生態修復技術；最后，對土壤生態修復技術在克服蔬菜連作障礙中的應用效果進行分析。

關鍵詞蔬菜連作障礙；土壤生態修復技術；自毒物質；應用

中圖分類號S344.4文獻標識碼

A文章編號0517-6611（2015）31-070-01

蔬菜連作障礙是設施栽培生產中亟待解決的最主要的瓶頸問題之一，造成蔬菜病害嚴重、產量和質量降低，影響了蔬菜的產量和品質[1]。目前，國內外學者對蔬菜連作障礙做了大量研究。筆者從引起連作障礙的起因入手，以自毒物質和根際微生物群落為主線，對連作和自毒物質的生理生化反應，根際微生態特性、自毒效應的驗證進行研究，并在連云港等地試驗示范。

1引起蔬菜連作障礙的原因

1.1化感自毒物質的自毒作用

自毒物質是造成蔬菜連作障礙的主要成因之一。研究表明，造成黃瓜等蔬菜連作障礙的自毒物質主要是對羥基苯甲酸、阿魏酸、肉桂酸、苯甲酸等。自毒物質通過離子吸收、水分吸收、光合作用、蛋白質和 DNA 合成等多種途徑造，對蔬菜種子萌發、細胞分裂、植物生長產生巨大的影響[2-3]。自毒物質能夠抑制植物生長所必需的重要酶的活性，如自毒物質可以抑制根系結合ATP酶、根系脫氫酶、硝酸還原酶、超氧化物歧化酶的活性，可以抑制植物體內POD、CAT、SOD、ATP 水解酶等多種酶活性；自毒物質影響植物根系對水分和NO3-、K+等多種營養元素的吸收；自毒物質還影響蔬菜光合作用、蛋白質和DNA合成等，抑制植物生長發育，如苯甲酸、肉桂酸能降低蔬菜的凈光合速率、蒸騰速率、胞間CO2濃度和氣孔導度；自毒物質影響細胞膜透性，如苯丙烯酸、對羥基苯甲酸可以使植物葉綠體亞顯微結構發生明顯的改變（被膜溶解，基粒垛、基質片層減少，光合速率下降）；自毒物質干擾了生長素類物質的合成，使根、莖細胞的生長受到抑制。

1.2連作土壤病原菌基數上升，微生物種類、數量、群體結構及土壤酶活性變劣

[3-6]

蔬菜連作栽培中由于種植制度和管理方法的重復，經過連續多年種植和施肥栽培，蔬菜對特定營養元素的選擇性吸收，造成土壤養分不平衡、部分養分虧缺而土壤肥力下降，而有些養分富余。連作栽培影響著土壤及根際微生物的生長發育和繁殖，造成微生物種群多樣性降低和數量的改變，病原菌數量增加，有益微生物種群密度降低，土傳微生態結構發生變化，土壤酶活性變差，土壤微生物群落對外界的抵抗力下降。

1.3連作造成化肥使用量大由于連作造成植物生長代謝受到抑制，植物生長慢，為了促進植物生長，農民會增加化肥等投入品使用量，土壤化肥含量增加，設施栽培的相對高溫環境增加了土壤相對蒸發量，設施封閉環境又造成土壤未受到雨水充分淋洗，下層土壤中的肥料和其他鹽分會隨著深層土壤水分的蒸發通過土壤毛細管上升，造成土壤次生鹽漬化現象。

2克服連作障礙的土壤生態修復技術

2.1農業措施

2.1.1伴生（輪作、間套作）。在農業生產過程中，利用農藝措施，選擇適宜的作物，采用伴生（輪作、間套作）栽培，可顯著抑制蔬菜連作障礙，改善土壤微生態環境，控制病害的發生，提高蔬菜的光合色素含量和光合速率，促進蔬菜的生長。首先，伴生（輪作、間套作）栽培可以改善連作土壤的微生態環境。伴生（套作）作物的根系分泌物及根茬腐解物可以改善土壤微生態環境，增強土壤活性。研究表明，伴生（輪作、間套作）改善連作土壤物理性質，活化土壤營養成分，改善根際微環境。具體表現在土壤容重降低，孔隙度增加，有機質、速效P和速效K含量均有不同程度的提高，土壤微生物區系的比例發生改變。其次，伴生（輪作、間套作）栽培可以促進蔬菜作物的生長發育。研究表明，伴生栽培等措施可以促進作物根系生長，提高根系活性，促進根系對養分的吸收，提高蔬菜作物的品質。適宜的伴生（輪作、間套作）栽培可以顯著提高蔬菜果實維生素C和可溶性蛋白的含量，降低果實硝酸鹽含量。豆科輪作的作物殘茬、秸稈分解物、大蒜根系分泌物、苜蓿秸稈覆蓋對蔬菜的根長、地上部鮮質量及根鮮質量均有促進作用[1-4]。

最后，伴生（輪作、間套作）栽培可以減輕連作土壤蔬菜病害[5]。間作套種可以減輕蔬菜病害的發生，解決部分連作障礙。采用小麥、燕麥、毛蔥、大蒜、芹菜等與蔬菜輪作間套作，可以顯著降低霜霉病、角斑病和白粉病等病蟲害的發病率和病情指數，蔬菜產量顯著提高。伴生（輪作、間套作）栽培等農藝措施能夠顯著控制蔬菜病害，目前已經被廣大生產者所接受并廣泛應用。

2.1.2土壤太陽能消毒技術。

設施大棚采用太陽能消毒，可以殺死土壤病原菌，改善土壤微生態環境，減輕下茬作物病蟲害發生，促進作物生長。實際操作中，可以使用石灰氮、碳銨等肥料，這些肥料在土壤中產生的氨氣滲透到土壤殺死

病原菌和雜草種子。具體做法是：在夏季溫室大棚清潔后，施用固體石灰氮或碳銨1 050～1 200 kg/hm2，均勻混合后撒施于土壤表面，結合使用有機肥旋耕混合均勻深翻入土，用透明薄膜將土壤表面完全封閉，以迅速提高土壤積溫。再從薄膜下往畦間灌滿水，密封溫室，利用太陽能日光照射，使20～30 cm土溫能較長時間保持在40～50 ℃（持續20～30 d），即可有效殺滅土壤中病原菌和雜草種子。然后揭膜晾棚，翻耕土壤，大約7 d后再種植蔬菜作物。試驗結果表明，土壤消毒是解決連作病蟲害的有效辦法。

2.2土壤有益微生物增殖技術

高溫悶棚后，土壤微生物種群數量大幅度減少，為了維持土壤微生物良性平衡，改良土壤和改善作物品質，可以推廣使用微生物肥料，包括推廣細菌肥料、真菌類肥、生物菌肥等有機肥料。加速作物秸稈的腐熟，促進有機養分的發酵、凈化土壤環境、維護土壤生物種群的多樣性，促進農作物的生長，增強農作物抗病、抗旱能力。

2.3土壤有機養分緩釋平衡技術

推廣土壤有機養分緩釋平衡技術，合理增施有機肥。有機肥能改善土壤團粒結構，保持土壤疏松，平衡養分；改善土壤保肥、保水、調溫和透氣的功能；增加土壤微量元素含量，提高土壤肥力，提高土壤蓄肥性能，增強土壤對酸堿的緩沖能力。研究表明，該技術可以促進作物生長，增加作物抗病和抗逆能力，改善作物商品品質，提高產量，增加效益。

3應用及展望

通過試驗示范，在江蘇不同地區建立示范棚，制定了相應的技術規程和規范。通過技術培訓，示范推廣，取得了較大成效，緩解了蔬菜連作障礙，促進蔬菜產業發展，取得了較好的經濟、社會和生態效益。

參考文獻

[1] ZHANG S P，MIAO H，YANG Y H，et al. A major quantitative trait locus conferring resistance to fusarium wilt was detected in cucumber by using recombinant inbred lines[J].Mol Breeding，2014，34：1805-1815.

[2] FANG S Z，LIU D，TIAN Y，et al. Tree species composition influences enzyme activities and microbial biomass in the rhizosphere： A rhizobox approach [J].PloS ONE，2013，8： 614-617.

[3] WANG Z，JIA C H， LI J Y，et al.Activation of salicylic acid metabolism and signal transduction can enhance resistance to Fusarium wilt in banana （Musa acuminata L. AAA group，cv. Cavendish） [J]. Funct Integr Genomics，2015，15：47-62.

[4] ZHAO S，LIU D Y， LING N，et al. Bioorganic fertilizer application significantly reduces the Fusarium oxysporum population and alters the composition of fungi communities of watermelon Fusarium wilt rhizosphere soil [J]. Biol Fertil Soils，2014，50：765-774.

[5] 雷娟麗.蔬菜土壤生態系統微生物分子生態學研究[D].杭州：浙江大學， 2006.

[6] 武春成， 李琛 ，魏明亮，等. 連作土壤浸提液對黃瓜種子發芽及幼苗生長的影響[J].