姜紅芝

摘 ? ?要：隨著農(nóng)業(yè)設(shè)施的不斷更新，農(nóng)民種植水平不斷提高，設(shè)施農(nóng)業(yè)在提高農(nóng)民收入、增加土地產(chǎn)出效率的同時(shí)，也給設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)本身帶來(lái)一定的負(fù)面影響。連作障礙已成為當(dāng)前設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不得不面臨和解決的一大難題，文章調(diào)研和分析了連作障礙的影響，探討了解決辦法及改善對(duì)策，對(duì)宿遷市宿城區(qū)設(shè)施農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義，以期為相關(guān)人士提供參考。

關(guān)鍵詞：設(shè)施農(nóng)業(yè);連作障礙;解決辦法;可持續(xù)發(fā)展

文章編號(hào)：1005-2690（2022）01-0100-03 ? ? ? 中國(guó)圖書(shū)分類(lèi)號(hào)：S626 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

宿遷市宿城區(qū)現(xiàn)有設(shè)施農(nóng)業(yè)面積6 200 hm2，其中設(shè)施蔬菜面積3 533 hm2。由于設(shè)施蔬菜生產(chǎn)的特殊性，其復(fù)種指數(shù)高，復(fù)種系數(shù)可達(dá)2.5～3，設(shè)施基地年生產(chǎn)蔬菜量可達(dá)4 000～5 000 kg/667 m2。高產(chǎn)出意味著必須高投入，大肥大水是高產(chǎn)的必要條件，常年大量地施用化肥、農(nóng)藥，導(dǎo)致土壤板結(jié)嚴(yán)重，土壤中鹽分含量逐年增加，因此土壤鹽漬化越來(lái)越重[1-2]。

1 連作障礙發(fā)生機(jī)理

1.1 土壤次生鹽漬化

土壤次生鹽漬化即為土壤次生鹽堿化，大多是由不合理人為施用肥料造成。傳統(tǒng)的施肥模式重化肥、輕有機(jī)肥，追求作物快速生長(zhǎng)效應(yīng)。重施用氮肥，少施用復(fù)合肥，造成土壤鹽分含量逐年增加，主要表現(xiàn)在土壤會(huì)變色。初期發(fā)白，土壤鹽分較多，水分蒸發(fā)解析出鹽分，土壤變白;中期發(fā)綠，土壤酸化，綠藻快速生長(zhǎng)，土壤變綠;嚴(yán)重時(shí)土壤發(fā)紅，當(dāng)土壤鹽分過(guò)高時(shí)藻類(lèi)會(huì)死亡，鐵離子含量較高，鐵離子發(fā)生氧化現(xiàn)象，土壤變紅。一旦土壤鹽堿化，鹽分升高，土壤中溶液中pH值發(fā)生變化，微生物環(huán)境受到威脅，活躍度下降。土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)遭到破壞，保水透氣性變差，土壤板結(jié)開(kāi)裂。加之氮離子的轉(zhuǎn)化速度減慢，植物吸收肥料養(yǎng)分能力受到影響，導(dǎo)致蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)下降。

1.2 土壤養(yǎng)分失衡

首先，同一地塊多年連續(xù)種植同種或同緣作物，一種作物會(huì)對(duì)某些養(yǎng)分吸收具有偏愛(ài)性，長(zhǎng)期連續(xù)種植會(huì)對(duì)這種作物喜愛(ài)的養(yǎng)分連年吸收，必然導(dǎo)致被吸收的元素過(guò)度消耗，未被吸收的元素會(huì)一直累積增加，破壞土壤養(yǎng)分分布平衡。其次，不同作物根系分布深淺不同，長(zhǎng)期單一連作，同一深層的根系吸收范圍固定，從而造成一定土層營(yíng)養(yǎng)成分的缺乏。再次，長(zhǎng)期存在大量施肥的情況，種植作物單一導(dǎo)致無(wú)法充分吸收所需養(yǎng)分，自身抵抗力下降，抵御病蟲(chóng)害能力變差，其抗逆性會(huì)越來(lái)越弱，直接表現(xiàn)就是根系和植冠比例不對(duì)，植物生長(zhǎng)失調(diào)。

1.3 土壤生物學(xué)環(huán)境惡化

土壤生物學(xué)環(huán)境主要是指土壤的微生態(tài)環(huán)境和作物根際環(huán)境。作物連作障礙的表現(xiàn)之一就是土壤微生態(tài)環(huán)境遭到破壞，平衡失調(diào)，無(wú)法為作物提供微生物降解環(huán)境。根際環(huán)境是近年來(lái)眾多學(xué)者研究的主要課題之一。根際是指根系與土壤接觸面及其周?chē)寥澜佑|面，根系在這個(gè)環(huán)境中為作物生長(zhǎng)吸收水分和養(yǎng)分[3]。根系從土壤中吸收營(yíng)養(yǎng)，同時(shí)分泌物質(zhì)反作用于土壤，這種分泌物消耗了土壤的抑菌功能，導(dǎo)致病原菌對(duì)土壤和作物的影響增加。大量病原菌的聚集導(dǎo)致發(fā)生病蟲(chóng)害，輕者作物長(zhǎng)勢(shì)較差，產(chǎn)量、品質(zhì)下降，導(dǎo)致減產(chǎn)。嚴(yán)重會(huì)使病原菌到處擴(kuò)散，喪失土壤抑菌能力，作物直接因?yàn)椴∠x(chóng)害而死亡，顆粒無(wú)收，不產(chǎn)生任何經(jīng)濟(jì)效益，這就是根際微生態(tài)導(dǎo)致連作障礙的誘因之一。

1.4 土壤酶活性變化

連作障礙導(dǎo)致土壤微生態(tài)被破壞，作為活躍度最強(qiáng)的土壤酶，能輔助土壤代謝，促進(jìn)土壤中養(yǎng)分的保存和釋放，是土壤質(zhì)量和肥力的基礎(chǔ)代表。土壤微生態(tài)的破壞更多的是連作障礙對(duì)土壤酶的破壞，即土壤酶活性的影響，連作障礙的持續(xù)，使土壤酸堿性發(fā)生變化，降低了有效土壤酶的活性，例如過(guò)氧化氫酶，連作障礙發(fā)生得越久，活性越強(qiáng)。種植年限越長(zhǎng)，脈酶、轉(zhuǎn)化酶、酸性磷酸酶的活性越小越弱。參與氮離子轉(zhuǎn)化的土壤蔗糖酶，當(dāng)有作物連作障礙發(fā)生時(shí)活性降低，影響作物對(duì)氮離子養(yǎng)分的吸收和有效利用[4]。

1.5 土壤微生物改變

土壤微生物主要有細(xì)菌、真菌和放線(xiàn)菌，協(xié)助降解殘?bào)w形成腐殖質(zhì)，對(duì)保持養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化和循環(huán)有重大意義。土壤病原菌與土壤微生物形成反比關(guān)系，當(dāng)土壤微生物多樣性較高時(shí)，病原菌難以生存，土壤的質(zhì)量和能力就較強(qiáng);反之，土壤質(zhì)量和能力就較弱。例如，土豆的輪作栽培會(huì)提高土壤中的碳氮比，細(xì)菌和真菌的比例減少，土壤微生物偏向真菌性。如果土豆連作種植繼續(xù)發(fā)生，將導(dǎo)致土壤中作物病蟲(chóng)害的鐮刀菌數(shù)量增加，這種真菌是常見(jiàn)的病原菌，能引起腐病，同時(shí)傳染病害。

鐮刀菌是世界性分布較廣的真菌，也是引起作物病害最常見(jiàn)的一種病原菌，不但可以在土壤中不受季節(jié)溫度影響，還會(huì)引起作物的根腐病、莖腐病及其他腐爛病癥，造成作物死亡或減產(chǎn)。沒(méi)有連作種植的設(shè)施農(nóng)業(yè)用地，微生物則是以細(xì)菌為主，能利用光能能量等同化二氧化碳，而少量的真菌也是以腐生真菌形式存在，為土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)移提供幫助。一旦土壤過(guò)度施肥或沒(méi)有進(jìn)行保護(hù)，發(fā)生作物連作，土壤微生物向真菌發(fā)展，養(yǎng)分和能量都會(huì)減少，連作障礙即出現(xiàn)。

1.6 光合作用下降

光合作用是綠色植物形成有機(jī)物、釋放氧氣的過(guò)程。植物通過(guò)光合作用，吸收養(yǎng)分保證生長(zhǎng)需要，同時(shí)釋放氧氣，為維持大氣的碳氧平衡作出貢獻(xiàn)。種植作物發(fā)生連作時(shí)，容易導(dǎo)致自身葉綠素含量產(chǎn)生變化，影響光合作用率，加上土壤中根系能力受連作障礙影響，作物的代謝過(guò)程發(fā)生紊亂，導(dǎo)致有害自由基在作物中增加，作物的生長(zhǎng)發(fā)育減緩或停止，導(dǎo)致減產(chǎn)或死亡。例如，大豆連作會(huì)導(dǎo)致葉綠素含量降低，繼續(xù)連作種植會(huì)造成減產(chǎn);花生連作會(huì)引起單葉光合作用率下降，減少葉面積。研究數(shù)據(jù)顯示，正茬的土豆與連作4年的相比，光合速率高56%，蒸騰速率高25%。

2 連作障礙的危害

土壤經(jīng)過(guò)連年耕作，尤其是設(shè)施農(nóng)業(yè)種植，設(shè)施內(nèi)的土壤缺乏雨水淋洗，長(zhǎng)時(shí)期進(jìn)行旱作，有機(jī)質(zhì)補(bǔ)充不充分，有益微生物族群數(shù)量減少，導(dǎo)致作物連作障礙時(shí)有發(fā)生，多表現(xiàn)為植物生長(zhǎng)發(fā)育不良，產(chǎn)量品質(zhì)下降，嚴(yán)重則作物死亡，顆粒無(wú)收。連作障礙除了對(duì)植物本身產(chǎn)生危害，對(duì)種植土壤也產(chǎn)生較大影響，土壤中的有益微生物減少，增加了土傳病害發(fā)生率，導(dǎo)致使用了藥物也無(wú)法消滅病蟲(chóng)害情況的發(fā)生，特別是根系受損后，線(xiàn)蟲(chóng)大量增加，影響作物生長(zhǎng)。土壤的性狀發(fā)生改變，容易次生鹽漬化和酸化，降低土壤pH值，影響土壤有益菌的活性和有效性，極易引發(fā)生理性病害。

3 連作障礙的防治途徑

3.1 深耕并推行生物有機(jī)肥為主、化肥為輔的施肥技術(shù)體系

改善土壤的性狀，可以通過(guò)深度耕耘和合理使用有機(jī)肥、平衡施用化肥。土壤環(huán)境優(yōu)越，養(yǎng)分豐富，微生物活性高，能促進(jìn)作物生長(zhǎng)，使其更容易抵抗病蟲(chóng)害疾病的侵染。深耕土壤能使土壤深度勻和，改善土壤元素的不平衡，促進(jìn)土壤中細(xì)菌的整體活躍度，保證植物根系的深扎和發(fā)達(dá)，從而改善植物的吸收代謝功能，促進(jìn)快速健康生長(zhǎng)。

種植之初，為了提高作物產(chǎn)量，在肥料種類(lèi)相對(duì)較少的條件下，農(nóng)民施用氮肥量往往超出作物需求量，土壤中養(yǎng)分累積浪費(fèi)，導(dǎo)致鹽分濃度增高，土壤次生鹽漬化現(xiàn)象發(fā)生日益嚴(yán)重，病蟲(chóng)害也隨之加重。應(yīng)在深耕土壤后施用更為充分腐熟的有機(jī)肥料、秸稈生物，或動(dòng)物糞便等堆肥，能有效改良土壤性狀，提高土壤中有益菌含量，增加土壤有機(jī)質(zhì)，提高土壤肥力和養(yǎng)分，促進(jìn)植物養(yǎng)分吸收，改善植物生長(zhǎng)環(huán)境，抑制土壤傳染病害，增加土壤的抗病蟲(chóng)害能力，降低土傳病害的發(fā)生概率。生物菌肥和有機(jī)肥的應(yīng)用，在改良土壤的同時(shí)，既促進(jìn)了作物的生長(zhǎng)與增產(chǎn)，也降低了土傳病害的侵害。同時(shí)，科學(xué)、合理、精準(zhǔn)地對(duì)作物施加肥料，不僅能滿(mǎn)足種植作物的生長(zhǎng)需求，也不會(huì)破壞土壤的性狀及微生態(tài)，減緩了連作障礙的發(fā)生頻率。

3.2 科學(xué)合理施用肥料抑制土傳病害

提高優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥的用量。使用堆積充分腐熟的作物秸稈、動(dòng)物糞便等堆肥，堆肥里含有豐富的有機(jī)質(zhì)，是土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的主要物質(zhì)，保持土壤中團(tuán)粒結(jié)構(gòu)不減少可讓土壤有持續(xù)的供肥、保水能力，同時(shí)注重使用微生物菌肥。土壤處理后要及時(shí)補(bǔ)充有益微生物，翻地時(shí)要普施生物菌肥，全面改善土壤微生物環(huán)境，提高土壤中有益的微生物、有益菌類(lèi)數(shù)量，可穴施生物菌劑，緩解連作障礙的發(fā)生。這些有益菌和微生物，降解了自毒物質(zhì)的存在，保護(hù)了土壤養(yǎng)分和肥力。推廣使用微生物菌肥，擴(kuò)大土壤中有益菌群，提高有益微生物的繁殖能力，改善土壤中有益菌與有害菌比例，減少了病原菌的存在和發(fā)生，降低病蟲(chóng)害的發(fā)生概率。

3.3 抗重茬茬口安排與抗重茬輪作倒茬技術(shù)

積極推廣不同種作物進(jìn)行輪作，利用不同種作物吸收不同的營(yíng)養(yǎng)元素，充分發(fā)揮各種營(yíng)養(yǎng)元素作用，比如“葉菜類(lèi)+茄果類(lèi)”“西瓜+水稻”水旱輪作模式，利用作物根系深淺的不同、作物對(duì)肥料喜好的不同，吸收土壤不同層次、肥料不同成分的營(yíng)養(yǎng)元素，達(dá)到科學(xué)種植，不會(huì)產(chǎn)生連作障礙的影響。輪作種植避免了土壤元素的減少和流失，抵抗了傳統(tǒng)的重茬影響。輪作種植前應(yīng)研究分析輪作植物的特性，根據(jù)其生長(zhǎng)規(guī)律、吸收特點(diǎn)確定合理的輪作模式，安排換茬輪作，茬口中間推薦種植短期植物，玉米、豆類(lèi)等都是不錯(cuò)的茬口作物選擇。

羅圩鄉(xiāng)的“芹菜+茄子”模式得到較好推廣，種植面積800 hm2，羅圩香茄于2020年獲國(guó)家地理標(biāo)志農(nóng)產(chǎn)品。在春茬茄子和早秋芹菜生產(chǎn)期間，將春茬茄子去頭留根進(jìn)行夏茬茄子生產(chǎn)，年可增產(chǎn)2 000～2 500 kg。推行抗重茬輪作倒茬技術(shù)，不僅能保證土壤微生態(tài)的平衡，更能最大程度降低土傳病害的發(fā)生概率，在促進(jìn)作物生長(zhǎng)的同時(shí)，提高作物的抗病能力和抗逆能力。

3.4 應(yīng)用推廣抗病性品種和嫁接苗等措施抗重茬

選用抗病、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的蔬菜品種，是提高作物抗病的有效手段，也是防治土傳病害最經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的措施。如土壤在積鹽現(xiàn)象較嚴(yán)重時(shí)，可選耐鹽性較強(qiáng)的蔬菜，如菠菜、芹菜、韭菜等;土壤為酸性時(shí)，可種植雍菜、芋頭等。

作為常用且有效提高的防止連作障礙的措施，種苗嫁接是首推選擇。主要原理就是通過(guò)種苗嫁接，提高了作物的抗逆能力和抗蟲(chóng)害能力。選擇根部健壯和根系發(fā)達(dá)的嫁接砧木，改變根際環(huán)境，降解連作障礙的自毒物質(zhì)，緩解連作障礙的發(fā)生。宿城區(qū)早春西瓜、茄子的年種植面積超2 000 hm2，由于設(shè)施農(nóng)業(yè)用地有限，達(dá)不到輪茬或輪地的要求，嫁接苗成為菜農(nóng)避免連作障礙的有效手段。

3.5 太陽(yáng)能高溫消毒和以水洗鹽技術(shù)應(yīng)用

太陽(yáng)能土壤消毒是通過(guò)夏季高溫休棚時(shí)期，用水浸透棚內(nèi)土壤并保持水高地面約2 cm，將地面覆蓋一層薄膜，然后將棚膜放下，用土壓實(shí)四周，在7月底至8月初保持20 d左右，充分利用太陽(yáng)能，棚內(nèi)土壤溫度可達(dá)80 ℃，有效殺死土壤的病原菌和有害生物。有研究表明，當(dāng)土壤溫度達(dá)到38～50 ℃，會(huì)殺死土壤中的水生藻類(lèi)和線(xiàn)蟲(chóng);當(dāng)土壤溫度達(dá)到70 ℃，會(huì)殺死大多數(shù)的植物病原菌和細(xì)菌;當(dāng)土壤溫度達(dá)到80 ℃，會(huì)殺死大多數(shù)雜草及病毒、所有植物病原細(xì)菌;當(dāng)土壤溫度達(dá)到93 ℃，會(huì)殺死耐熱性的病毒、放線(xiàn)菌、雜草;當(dāng)土壤溫度達(dá)到100 ℃，會(huì)殺死所有病原微生物、雜草。

悶棚后，掀起棚模，利用夏季雨水充分淋洗或灌溉土壤，使土壤中的鹽分充分溶解，通過(guò)滲透作用把可溶性的鹽堿排到深層土壤或淋洗，降低土壤中鹽分含量，達(dá)到以水洗鹽的目的。同時(shí)配合生物有機(jī)肥、秸稈等的合理施用，提高土壤中有益菌含量，促進(jìn)植物養(yǎng)分吸收，改善植物生長(zhǎng)環(huán)境，抑制土壤傳染病害，增強(qiáng)土壤的抗病蟲(chóng)害能力，減輕土傳病害的發(fā)生。生物菌肥和有機(jī)肥的應(yīng)用，在改良土壤的同時(shí)，既促進(jìn)了作物的生長(zhǎng)與增產(chǎn)，也降低了土傳病害的侵害。

3.6 政府正確引導(dǎo)，開(kāi)展土壤改良

隨著人們生活水平的提高，對(duì)農(nóng)產(chǎn)品需求多樣化水平不斷提升，設(shè)施農(nóng)業(yè)面積將不斷增加，連作障礙的發(fā)生不容忽視。目前，雖然在羅圩片區(qū)、蔡集鎮(zhèn)等蔬菜基地施用微生物菌肥和復(fù)混肥進(jìn)行土壤試驗(yàn)性改良并取得了一定成效，但對(duì)全區(qū)廣大設(shè)施農(nóng)業(yè)基地來(lái)說(shuō)仍是杯水車(chē)薪，不能從根本上解決問(wèn)題。因此建議政府首先要加大宣傳力度，利用廣播、電視、網(wǎng)絡(luò)等媒體，大力宣傳綠色生產(chǎn)和科學(xué)施肥，增強(qiáng)農(nóng)戶(hù)科學(xué)施肥的意識(shí)，改變農(nóng)戶(hù)施肥觀(guān)念。大力推廣商品有機(jī)肥，特別改變“糞即是肥”的錯(cuò)誤觀(guān)念，減少使用未經(jīng)過(guò)腐熟的有機(jī)肥，合理使用化學(xué)肥料。同時(shí)開(kāi)展形式多樣的培訓(xùn)活動(dòng)，邀請(qǐng)科研專(zhuān)家對(duì)基層農(nóng)戶(hù)、種植大戶(hù)進(jìn)行科學(xué)施肥和田間管理指導(dǎo)，引導(dǎo)農(nóng)戶(hù)從單純追求產(chǎn)量的觀(guān)念轉(zhuǎn)向追求綠色、有機(jī)農(nóng)產(chǎn)品理念。與此同時(shí)，拿出專(zhuān)項(xiàng)資金用于土壤改良試點(diǎn)，通過(guò)不同技術(shù)模式、不同品種、不同區(qū)域試驗(yàn)，選擇適宜宿城區(qū)大面積推廣的能克服連作障礙的技術(shù)模式。

3.7 換土法和推廣基質(zhì)栽培技術(shù)

針對(duì)土壤鹽漬化特別嚴(yán)重的地塊，推薦換土法來(lái)改善土壤。將表面含有鹽分的土壤移除，補(bǔ)充沒(méi)有鹽害的客土并進(jìn)行覆蓋，也可以通過(guò)加深耕耘的深度，將含鹽分高的表層土壤翻入下層，分散鹽分濃度，讓水分更容易滲入下層土壤?；|(zhì)栽培也是解決土壤鹽漬化特別嚴(yán)重的地塊的有效措施之一，是無(wú)土栽培的一種形式。

蔬菜基質(zhì)栽培具有省工、省水、省肥、優(yōu)質(zhì)、高效等特點(diǎn)。其技術(shù)要點(diǎn)主要是在設(shè)施內(nèi)開(kāi)挖栽培槽，在栽培槽內(nèi)覆蓋薄膜與土壤隔離開(kāi)，栽培槽內(nèi)放基質(zhì)，將作物定植于基質(zhì)內(nèi)。利用水肥一體化灌溉系統(tǒng)，將水分、肥料均勻輸送到作物根部基質(zhì)，滿(mǎn)足作物生長(zhǎng)所需的養(yǎng)分，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)施肥、用水，提高肥料利用率，減少鹽分積累造成的生理障礙，有效防止連作障礙。

4 結(jié)束語(yǔ)

農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展需要不斷提高專(zhuān)業(yè)技術(shù)，提升種植意識(shí)，針對(duì)作物連作障礙的現(xiàn)狀，通過(guò)分析連作障礙的發(fā)生原因，探討新技術(shù)的原理及使用狀況，提出解決和防止連作障礙的具體對(duì)策，對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了科學(xué)參考。解決連作障礙，需要從作物品種、農(nóng)事管理和土壤管理等多方面入手，選用抗性品種，改變傳統(tǒng)的施肥模式、運(yùn)用科學(xué)水肥管理方法，不改變土壤中原有的微生態(tài)環(huán)境，增強(qiáng)土壤的養(yǎng)分和肥力，為作物增產(chǎn)增收提供保障。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和種植技術(shù)的不斷更新，相信作物連作障礙問(wèn)題的解決會(huì)有更多、更好的方式為農(nóng)業(yè)發(fā)展提供動(dòng)力，為實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

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