蔬菜连作障碍成因分析和防止技术初探

2017-12-18陈名蔚王峰韩益飞潘国云王玲玉李长铭黄雪云

南方农业·下旬 2017年10期

关键词：连作障碍成因分析蔬菜

陈名蔚+王峰+韩益飞+潘国云+王玲玉+李长铭+黄雪云

摘要连作障碍已成为蔬菜产业化发展的瓶颈，基于此，从连作障碍的成因分析入手，结合设施栽培的特点和各类蔬菜的生长规律，有针对性地提出综合防止技术。

关键词蔬菜；连作障碍；成因分析；防止技术

中图分类号：S626 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2017.30.002

1 连作障碍的定义

连作障碍是指同一作物或近源作物（如辣椒、茄子、番茄等茄科作物）连年种植后，即使在正常管理的情况下，也会出现生长发育不良、产量降低、品质变差、病虫害严重等现象。

2 连作障碍的表现

2.1 蔬菜生长势变弱、产量下降

尉辉等研究发现，随连作年限的增加，大蒜株高、假茎的粗和长、叶面积呈现出先增后降的趋势，鳞茎数量减少[1]。

2.2 病虫害严重，品质下降

研究发现，随连作年限的增加，各刀次的韭菜VC含量、粗纤维含量、可溶性糖含量及叶绿素含量等均呈下降趋势[1]；马铃薯植株高度、叶面积和日净光合速率均逐年降低[2]；黄瓜主要病虫害发生程度逐年增加[3]。

3 连作障碍的成因

3.1 化感作用

作物（供体）向环境释放某些化学物质，影响其他有机体（受体）的生长发育，称为化感作用，包括促进和抑制两方面作用[4]。杨雨华等通过盆栽方式研究发现，不同蔬菜水浸液对4种蔬菜种子萌发、幼苗生长、根系发育等产生不同的影响，且不同蔬菜作物的化感作用程度有异，从强到弱的顺序为：白菜>黄瓜>辣椒>番茄[5]。

根系分泌和枝叶残体分解的毒素是影响蔬菜连作障碍的重要因素。作物通过淋溶、残体分解、根系分泌向环境中释放化学物质，这些化学物质会对作物自身产生直接或间接的伤害，这种现象被称为自毒作用[6]。自毒作用是受体与供体属于同一种植物的特殊化感作用。

根系分泌物中，对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。根系分泌物会抑制土壤硝化过程，影响氮素形态的转化；抑制根系对土壤养分的吸收；抑制过氧化氢酶和过氧化物酶的活性，破坏细胞的完整性；减少光合产物，降低叶绿素含量。吕卫光等研究发现，苯丙烯酸毒性较强，50 mg/kg苯丙烯酸就可以使黄瓜根系脱氢酶活性、ATP酶活性明显降低，明显抑制土壤微生物活性，从而影响黄瓜长势及根系对养分的吸收[7]。

3.2 土壤养分失衡

同种蔬菜的根系分布范围及深浅一致，对土壤中各种养分的吸收比例也一致，连作后易引起土壤中某种养分缺乏，有些营养元素过剩，土壤养分就会失衡。例如，氮多易引发缺镁，黄瓜缺镁后叶肉褪绿，辣椒缺镁叶尖黄化；磷多诱发缺硼，叶肉变暗，叶脉变黄；缺钾使叶脉间失绿，影响光合作用；西红柿缺钾果实着色不均。

封胜海等研究发现，花生能够自行固氮，但连作打破了原有的土壤养分平衡，显著降低花生所需的磷、钾、铜、锌、铁等养分含量，引起根茎发育不良，开花结实数减少，进而影响产量[8]。

3.3 土壤盐渍化和酸化

近年来，各种设施（地膜、大中小棚、智能温室等）栽培增加，土壤盐分含量一般是露地土壤的2～13倍，且随着棚龄的增加，盐渍化有增加的趋势。棚内土壤得不到雨水淋洗，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沿土壤毛细管上升，在土壤表面形成一薄层白色盐分，即土壤次生盐渍化现象。

蔬菜的施肥量大于其他大宗作物，特别是化肥的大量施用本身就会加剧土壤盐渍化[9]。土壤中盐分积累造成土壤溶液浓度增加、渗透势加大，引起蔬菜根系吸水、吸肥能力减弱。土壤溶液浓度增加，还会使得营养元素之间拮抗作用突出从而影响作物对某些元素的吸收，从而出现缺素症，使生育受阻、产量和品质下降。

3.4 根系微生物变化

日本学者泷岛认为，土壤微生物变化与连作障碍关系最为密切。土壤中所进行的一切生化反应过程都要由微生物和酶作用才能完成。同种作物连作，可是土壤中某些特定微生物群富集，特别是植物病原真菌，会促使根部病害发生，使产量逐年降低[10]。刘素慧等发现，大蒜连作10年后，土壤中氨化细菌、硝化细菌和芳香族化合物降解菌等数量逐年急剧下降，真菌数量却在逐年增加[11]。

4 连作障碍的防止方法

4.1 合理选择耕作土壤

土壤质地有黏质土、壤质土和砂质土三种。在同等水肥管理条件下，黏质土通气和透水性差，化感物质在土壤中积累对作物生长会有较强的抑制作用。砂质土中的有毒物质易流失，但保肥力低。因此，蔬菜耕作更建议选取肥力较高、排水良好的砂壤土。

4.2 土壤改良

对于设施栽培土壤改良，可以选择换土法，即用大田优质肥沃土壤更换棚内30～40 cm的土层；也可以选用合适的基质进行无土栽培，在提高作物产量和品质的同时，能够有效避免连作障碍和土传病害、减少用药量，节约水肥、人工成本，同时这种方式也可以在非耕地上进行蔬菜生产。

在换茬农闲时，也有部分地区是采取灌水洗盐的方法改善土壤盐渍化和酸化。灌水并保持5～10 cm的水层

5 d以上，期间换一两次水，排水后待土壤湿度适宜翻耕整地。也有地区在空茬期揭去棚膜，利用自然降雨淋溶洗盐。但灌水洗盐易造成土壤養分流失，硝态氮为主的盐分易随水分进入地下水，造成污染。

蔬菜生长较为适宜的pH值为中性或偏酸性，对于pH值小于5.5的土壤，用生石灰中和酸性，并降低土壤中硝态氮的含量；对于pH值在5.5～6.0的土壤，施用草木灰等碱性肥料即可；对于pH值大于7.5的土壤，适量施用酸性肥料。

为达到土壤消毒的目的，生产中可采用药物消毒、高温闷棚及冬季冻棚等方法，防止土传病害、地下虫害。

4.3 选择抗性品种或应用嫁接技术endprint

选育抗（耐）重茬的品种是解决连作障碍的一个重要途径，种子质量应符合GB/16725.3-2010的规定。苏北地区引进推广了西瓜抗重茬品种苏蜜5号、西农8号等，增产效果达15%～20%[13]。

嫁接能改善植株根系吸收特性、改变内源激素含量，增强植株光合能力，提高保护酶活性，从而达到抗病增产的目的。瓜类、茄果类蔬菜抗病砧木在生产上应用得越来越多。在日本，黄瓜栽培全部采用嫁接技术，番茄嫁接栽培比例也达50%左右。苏北地区嫁接技术应用过程中，紫茄选用日本赤穗茄为砧木，增产效果达10%～15%[12]。

4.4 合理轮作

轮作并非简单的品种更换，设施蔬菜栽培过程中遵循一定的轮作规律有助于加快恢复土壤肥力、减轻病虫害、增加产量、提高品质。

叶菜类蔬菜需氮肥较多，茄果类需磷肥较多，而根茎类则需钾肥较多；茄果类、瓜类根系较深，叶菜类根系则较浅。将这些不同品种轮作可以充分利用不同层次土壤中的各种养分。

有些蔬菜种植后，土壤pH值会发生改变，如种植甘蓝后会增加土壤酸性，种植南瓜能中和酸性，将洋葱（对酸敏感）作为南瓜后茬会增产，作为甘蓝后茬会减产。

4.5 合理施肥

长期单纯施用化肥会使土壤板结，透气性、透水性及供肥能力变差。尤其是氮肥用量过高，会增加土壤中可溶性盐和硝酸盐的含量，促进病虫害的发生。张爱君等研究认为合理施肥具有明显缓解连作障碍的作用[13]。

目前生产中推广的很多生物有机肥具有低成本、安全、有效等特点，能够减轻和防御土壤盐分表聚，改善土壤物理结构，提升土壤中微生物的活性，保持土壤肥力，一定程度上减轻农药残留和重金属污染，在增加蔬菜产量的同时，提升蔬菜的品质。

5 展望

通过对土壤、水肥、品种等多因素综合考量，连作障碍并非不能延缓或者不可避免。最大程度降低连作障碍产生的负面影响，实现蔬菜产业可持续发展，将是农业产业化结构调整中必不可少的一环。

参考文献

[1]徐伟慧，王志刚，郭天文.大棚连作对韭菜综合性状的影响[J].北方园艺，2010（12）：53-56.

[2]张庆霞，宋乃平，王磊，等.马铃薯连作栽培的土壤水分效应研究[J].中国生态农业学报，2010，18（6）：1212-1217.