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土壤连作障碍的成因及防治
2024-01-17   来源:   

我国人地矛盾突出及片面追求经济效益的最大化,迫使我国难以参考发达国家采用的合理轮作及休耕制度养护我国有限的耕地。因此我国农田,尤其是设施栽培多采取连作种植模式。狭义的连作是指在同一块地里连续种植同种作物(或同科作物),而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。同种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。土传病害是土壤连作障碍中目前发生最为严重、形势最为严峻的表现形式,例如粮油作物中的花生,果蔬中的黄瓜、番茄、西瓜,中药材三七、地黄等因土传病害的发生导致其产量下降甚至绝收,成为农民增产增收的重要限制因子。

一、土壤连作障碍的成因

五壤连作障碍产生的原因有很多,例如土壤理化性状的恶化、土壤次生盐渍化、作物自毒作用、土壤生物活性下降或区系平衡被打破等,目前未能清晰表述出连作障碍的单一原因,因作物及土壤不同,各种主要影响因素有所区别。

1.土壤理化性状的恶化

连作过程会逐渐导致土壤孔隙度降低、容重增大、透气性降低、板结等问题,进而影响植株生长。另外,同种作物或类似作物的养分吸收规律类似,连作作物对某些养分有着特殊需求,易造成土壤养分不均衡,从而致使作物体内各种养分比例失调而出现生理和功能性障碍。

2.土壤次生盐渍化

土壤内可溶性盐类随水向土壤表层(0~20cm)运移并积累,会导致土壤盐分含量过高,这是土壤盐渍化过程,其严重影响作物根系生长、作物产量及品质,导致土壤连作障碍发生。

3.作物自毒作用

化感作用是指植物或微生物向其周围的环境中释放化学物质,造成周围植物或微生物表现出促进或抑制效应,而自毒作用是化感作用的一种特殊表现形式。自毒作用是作物自身产生的物质抑制自身或同科植物的正常生长发育,主要包括作物残体腐解产生的有毒害作用的物质、根系分泌物等。自毒作用可能是造成土壤连作障碍的重要因素。

4.土壤生物活性下降或区系平衡被打破

栖居在土壤中的有机活体主要可分为微生物及土壤动物。土壤微生物又包含细菌、真菌、原生动物、藻类等类群,而土壤动物包含无脊椎动物等。土壤微生物及动物不仅参与土壤养分循环,还对土壤健康起决定性的作用。随着连作障碍程度的增加,土壤生物种群组成平衡被打破,细菌与真菌间的互作关系趋于减弱,从而造成有害生物,尤其是土传病原菌逐渐积累,最终导致土壤连作障碍的发生。

土壤连作障碍的防治措施目前主要有物理防治措施、化学防治措施、生物防治措施及综合防治措施:

一、物理防治措施

物理防治措施有客土法、隔地栽培、深翻、日晒、淹水等。客土法是指利用新土置换连作表土,从而达到缓解连作障碍的目的。但客土法需要消耗大量的资源,而且此法并未从根本上解决连作障碍,达到生态可持续的目的。隔地栽培是针对土壤连作障碍,采用塑料薄膜隔绝根系与外界土壤间的联系,使用园土或园土基质的混合物为栽培介质,从而克服土壤连作障碍的技术。深翻可以加厚土层,疏松土质,从而有利于土壤熟化,增加土壤肥力,同时还可增加土层通气性和透水性,升高土壤温度,提高土壤微生物的活力,克服土壤连作障碍。日晒法是指利用太阳能闷棚暴晒土壤以减少土传病原微生物的数量而达到缓解土壤连作障碍的目的。此外,使连作土壤处于淹水状态,并添加有机物料,使其处于强还原状态,也是有效防控连作障碍的物理措施之一,物理防治措施较少单独使用,常配合其他措施进行综合防洽。

土壤连作障碍的成因及防治

二、化学防治

化学防治措施是指施用化学药剂处理土壤。在连作障碍严重发生的土壤上,使用咪鲜胺、丙环唑、多菌灵、甲基托布津、五氯硝基苯、普克、敌克松等化学杀菌剂可有效杀灭病原微生物或降低土壤中病原微生物的种群数量,从而缓解土壤连作障碍。此外,针对连作障碍发生较重的土壤,还可采取土壤熏蒸的防治技术。常用的土壤熏蒸剂有澳甲烷及其衍生替代品、棉隆、石灰氮、高氮化肥及有机物料、氯化苦等。然而澳甲烷、氯化苦等高毒性物质因其破坏环境已被禁止使用或限制使用。此外,化学防治措施易造成土壤生物活性的下降,熏蒸后如不注意调理土壤,防控效果存在一定的风险。化学防治措施虽见效快,但是毒性强、破坏环境,仍需研发低毒、高效、绿色环保的化学药剂。

三、生物防治

措施生物防治措施有选育抗性品种、轮作、间套作、施用生物防治菌剂及生物有机肥等。针对以土传病害为主要形式的连作障碍,抗性品种选育是效果较好的防治措施,其不仅可通过抗性基因的表达缓解连作障碍,还可招募特定的微生物种群在其根际定殖,构成抵御病原菌侵染的“前沿”阵地。轮作及间套作可以通过根系分泌物改善连作作物根际土壤微生态环境,优化微生物的种类及数量,减轻连作危害,促进植物生长,已证明是缓解连作障碍的有效模式之一。向连作土壤中直接使用生物防治菌剂(例如芽孢杆菌、假单胞菌、放线菌、黄杆菌、木霉及复合生物防治菌剂等),已成为生物防治连作障碍的常见措施。然而直接施用生物防治菌剂,常因与土著微生物存在营养竞争、生态位竞争等问题,生物防治菌剂在土壤中的存活受限,进而影响防治效果。由根际促生菌或生物防治菌剂与氨基酸有机肥二次发酵而成的生物有机肥,可通过降低土壤病原微生物数量、刺激土著有益微生物的生长、修复菌群之间的互作关系,进而调控土壤微生物区系,最终缓解土壤连作障碍。施用生物有机肥调控土壤微生物区系已成为现代农业防控土传病害最为重要的手段之一。

四、综合防治

措施综合防治,即不同方法结合使用,以达到缓解土壤连作障碍的目的。例如土壤熏蒸联合施用生物有机肥、轮作及间套作时施用生物有机肥、利用秸杆及淹水使土壤发生强还原后施生物有机肥等,可增加土壤连作障碍的防治效果。

土壤肥力衰迟主要是指土壤养分贫瘠化。为了维持绿色植物生产,土壤就必须年复一年地消耗它有限的物质储库,特别是作物所需的那些必要的营养元素,一旦土壤中营养元素被耗竭,土壤就不能满足作物生长。

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标签:土壤 防治 连作

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