设施农业连作障碍产生原因浅析

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摘要：青城镇依托其特殊的自然优势发展设施农业，目前已形成了特色产业基地。但是连作栽培导致土壤环境恶化，蔬菜病虫害为害严重，增加了菜农的劳动强度和生产成本，也严重影响了青城镇设施农产品的产量和质量。文章通过调查青城镇设施农业存在的问题并查阅大量文献资料，从设施蔬菜发生连作障碍后的表现、原因及综合防治方面进行分析，旨在为相关研究人员和当地农户提供一定的参考和借鉴。

关键词：设施农业；连作障碍；原因；综合防治措施

青城镇人多地少，960hm2耕地养活2万老百姓，人均耕地不超过533m2；属典型的黄河谷地，平均海拔1450m，年平均气温10.2℃，土地肥沃，气候温和，光照充足，水资源丰富，发展高效设施蔬菜具有得天独厚的优势。目前设施蔬菜生产已成为支柱产业，但设施栽培集约化生产、种植品种单一，造成设施蔬菜复种指数高，土壤连作障碍严重，对当地农业可持续发展、农产品质量安全及生态环境带来了一定的负面影响。

1设施蔬菜连作障碍的表现

1.1土壤板结

土壤板结是导致蔬菜根系生长不良、生理问题增多、抗性下降的主要原因之一。因土壤本身黏粒含量高、有机质补充不足、长期或单一地偏施化学肥料、农户地膜清理不干净、长期采用大水漫灌、翻耕过于精细等，导致土壤耕作层缺乏有机质，结构不良，干燥后受内聚力的作用使土面出现变硬现象[1]。

1.2土壤盐渍化和酸化

土壤盐渍化是青城镇目前设施栽培过程中普遍存在的现象，在种植过程中土壤会出现青、红、白霜。相关资料显示，青霜是由于土壤含氮量过高，红霜是由于土壤中磷、铁含量高，白霜也俗称“返白碱”，是土壤中钾钠钙镁与氯离子、硫酸根离子、碳酸根离子等发生化学反应形成的化合物析出结晶[2]，盐分浓度过大严重影响了设施蔬菜的正常生长发育，导致植株矮小、果实僵化等现象发生，严重时甚至出现绝收，使得青城镇设施蔬菜的产量和品质大幅度降低。在设施栽培过程中，肥料投入量大，而大部分营养元素无法完全被植株利用、菜农忽略微量元素的投入，氮磷钾大量元素超常规施入，但施入的肥料中只有少量氮、磷元素被作物吸收，大量的氮、磷元素残留在土壤中形成硝酸根离子和硫酸根离子，从而加速了土壤的酸化。同时，氮元素大量消耗，但碳元素含量增加，土壤中有机质用量少、土壤有机质含量较低也在一定程度上加速了土壤的酸化，土壤pH值和全盐含量随种植年限的变化呈现出相反的趋势[3]。

1.3蔬菜病虫害严重

土传病虫害是作物连作障碍最突出的表现。有调查结果表明，存在作物连作障碍的地块，其中有70％左右连作障碍是由土壤传染性病虫害引起的[4]，设施蔬菜周年生产，病虫害没有越冬时间，适宜蔬菜生长的高温高湿也为病虫害生长繁殖提供了有利条件。另外同一作物或近缘作物连续种植后，同种病害有了生存的寄主和繁殖场所，在土壤中大量繁殖，导致病原菌的数量不断增加，加上菜农盲目追求产量和眼前利益大量地喷施农药和化肥，使得病害产生了耐药性，土壤中病原的拮抗菌减少，更加重了土传病虫害的产生。

1.4土壤环境恶化

大量研究发现，在经济利益的驱使下，超量和不平衡使用化肥加剧了温室土壤养分失衡。设施栽培蔬菜生长速度快，需肥水量比较大，菜农在蔬菜种植过程中，没有经过科学的测土配方，而是为了产量盲目地使用氮、磷肥来促进作物生长，从而导致土壤中氮、磷元素超标。磷元素超标产生的磷酸根离子与土壤中的阳离子生产难溶性的磷酸盐导致土壤板结，氮元素的超标加剧土壤酸化。加上设施栽培中雨水对土壤的淋溶作用降低，造成土壤板结或者团粒结构破坏。重茬现象普遍，导致土壤内养分分布平衡失调，某一种类蔬菜对营养元素的吸收具有一定的偏爱性，长期连续种植同一种类的蔬菜必然会导致土壤中某些养分缺失[5]。还有土壤中离子间的拮抗作用、土壤生物群落的变化、植物的自毒作用等，使土壤养分失调、不平衡，从而使得土壤环境恶化。

2设施蔬菜连作障碍产生的原因

2.1长期覆盖

设施蔬菜种植几乎常年覆盖，长期无法得到雨水的淋溶，农户超标施入的肥料富集成矿物质元素而无法随雨水流到土壤深层，设施大棚内温度高，按照“盐随水来”的规律，在水分蒸发的过程中，土壤中的矿物质随水分蒸发到地表，土壤的矿化作用明显加剧，更加快了土壤表层盐分浓度的升高。

2.2化肥使用超标

菜农大多文化层次较低，种植全凭经验，在设施蔬菜种植过程中过量施入化肥，导致大部分矿物质离子无法被作物吸收而富集，离子间的拮抗作用使其他植物所需营养也无法被作物吸收，从而土壤养分储存量大幅度上升[6]，导致土壤盐渍化严重，团粒结构被破坏，造成土壤板结。比如氮肥施入过量会消耗大量的有机肥，从而影响土壤的团粒结构，改变土壤性状；磷肥过量时，产生的磷酸根离子和土壤中的阳离子结合产生难溶盐造成土壤板结。

2.3土壤中养分不均衡

不同种类的蔬菜吸收土壤中营养元素的种类、数量及比例不同[7]，再加上菜农种植过程中施肥不均衡，普遍存在重施氮﹑磷肥现象，这些主、客观因素导致土壤中养分不均衡，部分离子大量存在但不被作物吸收，部分作物需要的元素又得不到补充，比如钙、镁、硼、锌等微量元素不足。土壤养分的不均衡加速土壤酸化，导致土壤板结加重。

2.4有机肥施用方法不合理

目前粪肥已成为大棚蔬菜生产的主要基肥之一，菜农为了使用方便，经常将人和动物的粪便晒干或者未经腐熟直接施入土壤中，使杂草滋生，带入大量的病菌、虫卵。长期大量施用未腐熟的有机肥同样会影响土壤的理化性质，导致土壤盐分积累，影响作物生长等。也有资料显示，有机肥在分解腐熟的过程中会形成大量的有机酸（草酸等）和二氧化碳，致使土壤进一步酸化。

2.5灌溉技术不合理

由于水质及种植成本等多种因素，本地设施蔬菜种植基本没有采用滴灌等精准灌溉方式，菜农大部分采用开沟灌溉法，这种粗放式的灌溉方法，加上设施温度较高，土壤表面的水分蒸发量大，盐分随土壤集聚到土表，导致土壤次生盐渍化加重。

2.6耕作层过浅

在设施栽培过程中，由于设施的限制，大型旋根机无法入内，再加上近年来劳动力成本上涨，大部分农户采用小型旋耕机对设施土壤进行翻耕操作，导致设施土壤的耕作层变浅，土壤深层的养分得不到补充，长期浅耕会使土壤理化性状改变，团粒结构被破坏。

2.7植物本身的自毒

土壤中残留的蔬菜根系、枯枝残叶的分泌物及腐解物为有害菌提供了充足的营养和寄主，同时对同种或者同科植物产生抑制作用，下一茬栽培同一种作物时，病原菌会迅速侵染作物并大量繁殖，从而使得土传病害增加。

3综合防治措施

3.1选用抗病品种

不同作物或同种作物的不同品种耐连作障碍的能力有所不同，生产中通过抗性筛选选择抗性较强、耐连作栽培的品种来栽培，易于提高作物抗病能力。

3.2采用嫁接技术

采用与种植品种亲和力高、抗逆性强的植物作为砧木来减轻或避免土传病害，减缓连作障碍。以茄子为例，嫁接茄根系分泌物与自根茄相比，促进了茄子种子的萌发和幼苗生长，在生长后期嫁接茄的根系分泌物对种子萌发的促进作用小于前中期，而自根茄抑制作用增强。因此，生产中使用嫁接技术能提高蔬菜的抗逆性以及克服自毒，是缓解连作障碍的有效方法之一。

3.3合理轮作和间作

合理轮作和间作可以改善土壤的生物群落结构，上茬植物根系分泌物能为土壤提供营养源，并且通过轮作，使上茬作物的有害病菌找不到寄主无法存活，可减轻土传病害对设施蔬菜的为害。

3.4深翻土壤

深翻可以增加土壤耕作层，破除土壤板结，提高土壤通透性，改善土壤理化性状，消除土壤连作障碍。但由于设施种植本身的局限性，菜农基本使用小型旋耕机进行土壤翻耕，多数小型旋耕机土壤翻耕深度浅，上下土层翻动也较少，长期使用导致耕作层变浅，每年使用的粪肥、各类化肥大部分聚集在地表下10cm内，从而加重了土壤盐渍化，并随着耕作层变浅根系分布也变浅，根系易受伤、老化，出现早衰现象。通过对部分大棚土壤测算发现，每增加3cm活土层，每公顷可增加1050～1125m3的蓄水量，并可使当季蔬菜增产10％左右。在生产中菜农用深翻和浅耕相结合、机械和人工相结合的方法深翻土壤，克服土壤连作障碍。

3.5调节土壤pH值

化肥的大量施入是导致土壤pH值降低的重要因素，每年对设施内的土壤进行pH值检测。当土壤pH值不适合蔬菜生长时，要根据土壤酸化程度施入一定量的石灰或者结合高温闷棚使用石灰氮，这样不但可以提高pH值，而且对土壤病原菌有灭杀作用。大量施入腐熟农家肥或者秸秆、泥炭土都能有效改善土壤酸碱度，改善土壤板结。

3.6推广平衡施肥技术

合理施肥是缓解连作障碍的有效方法。在设施种植过程中要加大菜农的培训力度，改变老百姓认为大量施肥就会有好收成的错误观点，做到精准施肥、平衡施肥、配方施肥来有效解决过量施肥和施肥比例不合理而造成的连作障碍。多年种植的老棚，矿物养分含量大多会超标，在施用基肥时要选择有机肥为主或者纯施用有机肥，使用有机质含量高、营养更全面饼肥效果更好；追肥时尽量采用新型水溶性肥料吸收利用率会更好，残留更少。

3.7使用微生物肥料

微生物肥料是由一种或数种有益微生物、培养基质和添加物（载体）培制而成的生物性肥料，通称菌肥或菌剂，是一种间接性肥料。菌肥中微生物的某些代谢过程或代谢产物可以增加土壤中的氮元素、某些植物生长素以及抗生素的含量，或促进土壤中一些营养性物质的转化，并兼有刺激植物的生育进程及防治病虫害的作用。向土壤中施入微生物肥料，微生物的分泌物能溶解土壤中的磷酸盐，将磷素释放出来，同时，也将钾及微量元素阳离子释放出来，以键桥形式恢复团粒结构，消除土壤板结。

3.8增施腐熟的有机肥

增施有机肥可改善土壤根系生长状况，提高土壤速效养分含量，增加根际土壤微生物含量，改善土壤微生物区系，减轻根结线虫为害，提高作物抗性。菜农通常使用通过堆沤腐熟的有机肥，或者通过高温闷棚的方法让有机肥得到有效腐熟。

3.9秸秆还田的综合利用

综合利用废弃秸秆堆肥还田，一方面可以补充土壤中的有机质，改善土壤团粒结构，提高土壤生产潜力；另一方面可以降低化学肥科施用量，促进无公害化生产，节支增效，同时还能改善农村人居环境，提高生活品质[8]。3.9.1高温闷棚法。高温闷棚法主要利用太阳、生物、化学所产生的三大热能有效杀灭治病微生物及部分地下害虫，促使有机肥腐熟、杀死土传病害从而克服连作障碍。主要做法是在夏季换茬季节，大约7月下旬，大棚蔬菜拉秧后，拔除植株残体（挖出植物根系），保持棚架完好、棚膜完整，对大棚进行太阳消毒后，均匀撒入作物秸秆（玉米秸、稻壳等）1t左右、有机肥料（鸡粪、牛粪、羊粪等）3～5t、石灰氮施用量为0.9～1.2t/hm2，人工或机械混翻两遍，深度25～30cm，让石灰氮和土壤充分结合。覆盖地膜，四周压土密闭（一定要密闭薄膜搭接处），膜下灌水至饱和，密封整个大棚至少15d，让有机物充分腐熟并杀死连作障碍引起的土传病害。3.9.2堆沤腐熟。施入堆沤腐熟的秸秆可改善土壤团粒结构，增加C/N比，有效克服连作障碍。将玉米、小麦、水稻等作物的秸秆切碎后加水湿润，使秸秆含水量达到用手能拧出水来为宜，在地上铺上防渗布或者塑料，然后铺1层40cm左右的秸秆，压实，撒1层速腐剂和尿素，每40cm撒1层速腐剂和尿素，1t秸秆使用速腐剂1kg和尿素5kg，并用泥将堆密封，堆沤大约25d后翻堆1次，之后重新用塑料或者泥密封好，再经过15～20d，秸秆基本腐烂成高效有机肥[9]。

3.10拉秧后进行土壤处理减轻连作障碍

3.10.1灌溉洗盐法。设施土壤积聚的盐分过多会引起土壤酸化、板结，使植物生长受到抑制，蔬菜的产量和品质下降。因此，当地菜农在设施休闲季节通过大水灌溉，将土壤集聚的盐分有效地稀释下淋，从而减轻土壤表层积盐，改善土壤的生态环境。3.10.2太阳能消毒法当地农户清园之后在地面喷洒杀虫杀菌剂，在喷洒杀虫杀菌剂时加入一定量的纯酒精，同时覆盖地膜，酒精在高温的条件下分解，会消耗完薄膜底下的氧气，更好地杀死病菌，7～10d后打开上下通风口，揭开地膜，再结合使用有机肥、秸秆、土壤处理剂的方法进行高温闷棚。

4结束语

无公害农产品生产已成为现代农业发展方向，这对克服连作障碍提出了更高的要求，但受农民种植习惯、利益驱使及土地限制，在当地设施蔬菜种植过程中，通过推行轮作和间作种植模式来克服土壤连作障碍还存在很大困难，只能采取科学的土壤管理办法，促进当地设施农业可持续发展。

作者:李荫萍 单位:榆中县青城镇人民政府