设施蔬菜连作障碍影响及解决办法

姜红芝

摘    要：随着农业设施的不断更新，农民种植水平不断提高，设施农业在提高农民收入、增加土地产出效率的同时，也给设施农业生产本身带来一定的负面影响。连作障碍已成为当前设施农业生产不得不面临和解决的一大难题，文章调研和分析了连作障碍的影响，探讨了解决办法及改善对策，对宿迁市宿城区设施农业可持续发展具有重要意义，以期为相关人士提供参考。

关键词：设施农业;连作障碍;解决办法;可持续发展

文章编号：1005-2690（2022）01-0100-03       中国图书分类号：S626       文献标志码：B

宿迁市宿城区现有设施农业面积6 200 hm2，其中设施蔬菜面积3 533 hm2。由于设施蔬菜生产的特殊性，其复种指数高，复种系数可达2.5～3，设施基地年生产蔬菜量可达4 000～5 000 kg/667 m2。高产出意味着必须高投入，大肥大水是高产的必要条件，常年大量地施用化肥、农药，导致土壤板结严重，土壤中盐分含量逐年增加，因此土壤盐渍化越来越重[1-2]。

1 连作障碍发生机理

1.1 土壤次生盐渍化

土壤次生盐渍化即为土壤次生盐碱化，大多是由不合理人为施用肥料造成。传统的施肥模式重化肥、轻有机肥，追求作物快速生长效应。重施用氮肥，少施用复合肥，造成土壤盐分含量逐年增加，主要表现在土壤会变色。初期发白，土壤盐分较多，水分蒸发解析出盐分，土壤变白;中期发绿，土壤酸化，绿藻快速生长，土壤变绿;严重时土壤发红，当土壤盐分过高时藻类会死亡，铁离子含量较高，铁离子发生氧化现象，土壤变红。一旦土壤盐碱化，盐分升高，土壤中溶液中pH值发生变化，微生物环境受到威胁，活跃度下降。土壤团粒结构遭到破坏，保水透气性变差，土壤板结开裂。加之氮离子的转化速度减慢，植物吸收肥料养分能力受到影响，导致蔬菜产量和品质下降。

1.2 土壤养分失衡

首先，同一地块多年连续种植同种或同缘作物，一种作物會对某些养分吸收具有偏爱性，长期连续种植会对这种作物喜爱的养分连年吸收，必然导致被吸收的元素过度消耗，未被吸收的元素会一直累积增加，破坏土壤养分分布平衡。其次，不同作物根系分布深浅不同，长期单一连作，同一深层的根系吸收范围固定，从而造成一定土层营养成分的缺乏。再次，长期存在大量施肥的情况，种植作物单一导致无法充分吸收所需养分，自身抵抗力下降，抵御病虫害能力变差，其抗逆性会越来越弱，直接表现就是根系和植冠比例不对，植物生长失调。

1.3 土壤生物学环境恶化

土壤生物学环境主要是指土壤的微生态环境和作物根际环境。作物连作障碍的表现之一就是土壤微生态环境遭到破坏，平衡失调，无法为作物提供微生物降解环境。根际环境是近年来众多学者研究的主要课题之一。根际是指根系与土壤接触面及其周围土壤接触面，根系在这个环境中为作物生长吸收水分和养分[3]。根系从土壤中吸收营养，同时分泌物质反作用于土壤，这种分泌物消耗了土壤的抑菌功能，导致病原菌对土壤和作物的影响增加。大量病原菌的聚集导致发生病虫害，轻者作物长势较差，产量、品质下降，导致减产。严重会使病原菌到处扩散，丧失土壤抑菌能力，作物直接因为病虫害而死亡，颗粒无收，不产生任何经济效益，这就是根际微生态导致连作障碍的诱因之一。

1.4 土壤酶活性变化

连作障碍导致土壤微生态被破坏，作为活跃度最强的土壤酶，能辅助土壤代谢，促进土壤中养分的保存和释放，是土壤质量和肥力的基础代表。土壤微生态的破坏更多的是连作障碍对土壤酶的破坏，即土壤酶活性的影响，连作障碍的持续，使土壤酸碱性发生变化，降低了有效土壤酶的活性，例如过氧化氢酶，连作障碍发生得越久，活性越强。种植年限越长，脉酶、转化酶、酸性磷酸酶的活性越小越弱。参与氮离子转化的土壤蔗糖酶，当有作物连作障碍发生时活性降低，影响作物对氮离子养分的吸收和有效利用[4]。

1.5 土壤微生物改变

土壤微生物主要有细菌、真菌和放线菌，协助降解残体形成腐殖质，对保持养分的转化和循环有重大意义。土壤病原菌与土壤微生物形成反比关系，当土壤微生物多样性较高时，病原菌难以生存，土壤的质量和能力就较强;反之，土壤质量和能力就较弱。例如，土豆的轮作栽培会提高土壤中的碳氮比，细菌和真菌的比例减少，土壤微生物偏向真菌性。如果土豆连作种植继续发生，将导致土壤中作物病虫害的镰刀菌数量增加，这种真菌是常见的病原菌，能引起腐病，同时传染病害。

镰刀菌是世界性分布较广的真菌，也是引起作物病害最常见的一种病原菌，不但可以在土壤中不受季节温度影响，还会引起作物的根腐病、茎腐病及其他腐烂病症，造成作物死亡或减产。没有连作种植的设施农业用地，微生物则是以细菌为主，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，为土壤养分转移提供帮助。一旦土壤过度施肥或没有进行保护，发生作物连作，土壤微生物向真菌发展，养分和能量都会减少，连作障碍即出现。

1.6 光合作用下降

光合作用是绿色植物形成有机物、释放氧气的过程。植物通过光合作用，吸收养分保证生长需要，同时释放氧气，为维持大气的碳氧平衡作出贡献。种植作物发生连作时，容易导致自身叶绿素含量产生变化，影响光合作用率，加上土壤中根系能力受连作障碍影响，作物的代谢过程发生紊乱，导致有害自由基在作物中增加，作物的生长发育减缓或停止，导致减产或死亡。例如，大豆连作会导致叶绿素含量降低，继续连作种植会造成减产;花生连作会引起单叶光合作用率下降，减少叶面积。研究数据显示，正茬的土豆与连作4年的相比，光合速率高56%，蒸腾速率高25%。

2 连作障碍的危害

土壤经过连年耕作，尤其是设施农业种植，设施内的土壤缺乏雨水淋洗，长时期进行旱作，有机质补充不充分，有益微生物族群数量减少，导致作物连作障碍时有发生，多表现为植物生长发育不良，产量品质下降，严重则作物死亡，颗粒无收。连作障碍除了对植物本身产生危害，对种植土壤也产生较大影响，土壤中的有益微生物减少，增加了土传病害发生率，导致使用了药物也无法消灭病虫害情况的发生，特别是根系受损后，线虫大量增加，影响作物生长。土壤的性状发生改变，容易次生盐渍化和酸化，降低土壤pH值，影响土壤有益菌的活性和有效性，极易引发生理性病害。

3 连作障碍的防治途径

3.1 深耕并推行生物有机肥为主、化肥为辅的施肥技术体系

改善土壤的性状，可以通过深度耕耘和合理使用有机肥、平衡施用化肥。土壤环境优越，养分丰富，微生物活性高，能促进作物生长，使其更容易抵抗病虫害疾病的侵染。深耕土壤能使土壤深度匀和，改善土壤元素的不平衡，促进土壤中细菌的整体活跃度，保证植物根系的深扎和发达，从而改善植物的吸收代谢功能，促进快速健康生长。

种植之初，为了提高作物产量，在肥料种类相对较少的条件下，农民施用氮肥量往往超出作物需求量，土壤中养分累积浪费，导致盐分浓度增高，土壤次生盐渍化现象发生日益严重，病虫害也随之加重。应在深耕土壤后施用更为充分腐熟的有机肥料、秸秆生物，或动物粪便等堆肥，能有效改良土壤性状，提高土壤中有益菌含量，增加土壤有机质，提高土壤肥力和养分，促进植物养分吸收，改善植物生长环境，抑制土壤传染病害，增加土壤的抗病虫害能力，降低土传病害的发生概率。生物菌肥和有机肥的应用，在改良土壤的同时，既促进了作物的生长与增产，也降低了土传病害的侵害。同时，科学、合理、精准地对作物施加肥料，不仅能满足种植作物的生长需求，也不会破坏土壤的性状及微生态，减缓了连作障碍的发生频率。

3.2 科学合理施用肥料抑制土传病害

提高优质有机肥的用量。使用堆积充分腐熟的作物秸秆、动物粪便等堆肥，堆肥里含有丰富的有机质，是土壤团粒结构的主要物质，保持土壤中团粒结构不减少可让土壤有持续的供肥、保水能力，同时注重使用微生物菌肥。土壤处理后要及时补充有益微生物，翻地时要普施生物菌肥，全面改善土壤微生物环境，提高土壤中有益的微生物、有益菌类数量，可穴施生物菌剂，缓解连作障碍的发生。这些有益菌和微生物，降解了自毒物质的存在，保护了土壤养分和肥力。推广使用微生物菌肥，扩大土壤中有益菌群，提高有益微生物的繁殖能力，改善土壤中有益菌与有害菌比例，减少了病原菌的存在和发生，降低病虫害的发生概率。

3.3 抗重茬茬口安排与抗重茬轮作倒茬技术

积极推广不同种作物进行轮作，利用不同种作物吸收不同的营养元素，充分发挥各种营养元素作用，比如“叶菜类+茄果类”“西瓜+水稻”水旱轮作模式，利用作物根系深浅的不同、作物对肥料喜好的不同，吸收土壤不同层次、肥料不同成分的营养元素，达到科学种植，不会产生连作障碍的影响。轮作种植避免了土壤元素的减少和流失，抵抗了传统的重茬影响。轮作种植前应研究分析轮作植物的特性，根据其生长规律、吸收特点确定合理的轮作模式，安排换茬轮作，茬口中间推荐种植短期植物，玉米、豆类等都是不错的茬口作物选择。

罗圩乡的“芹菜+茄子”模式得到较好推广，种植面积800 hm2，罗圩香茄于2020年获国家地理标志农产品。在春茬茄子和早秋芹菜生产期间，将春茬茄子去头留根进行夏茬茄子生产，年可增产2 000～2 500 kg。推行抗重茬轮作倒茬技术，不仅能保证土壤微生态的平衡，更能最大程度降低土传病害的发生概率，在促进作物生长的同时，提高作物的抗病能力和抗逆能力。

3.4 应用推广抗病性品种和嫁接苗等措施抗重茬

选用抗病、优质、高产的蔬菜品种，是提高作物抗病的有效手段，也是防治土传病害最经济实惠的措施。如土壤在积盐现象较严重时，可选耐盐性较强的蔬菜，如菠菜、芹菜、韭菜等;土壤为酸性时，可种植雍菜、芋头等。

作为常用且有效提高的防止连作障碍的措施，种苗嫁接是首推选择。主要原理就是通过种苗嫁接，提高了作物的抗逆能力和抗虫害能力。选择根部健壮和根系发达的嫁接砧木，改变根际环境，降解连作障碍的自毒物质，缓解连作障碍的发生。宿城区早春西瓜、茄子的年种植面积超2 000 hm2，由于设施农业用地有限，达不到轮茬或轮地的要求，嫁接苗成为菜农避免连作障碍的有效手段。

3.5 太阳能高温消毒和以水洗盐技术应用

太阳能土壤消毒是通过夏季高温休棚时期，用水浸透棚内土壤并保持水高地面约2 cm，将地面覆盖一层薄膜，然后将棚膜放下，用土压实四周，在7月底至8月初保持20 d左右，充分利用太阳能，棚内土壤温度可达80 ℃，有效杀死土壤的病原菌和有害生物。有研究表明，当土壤温度达到38～50 ℃，会杀死土壤中的水生藻类和线虫;当土壤温度达到70 ℃，会杀死大多数的植物病原菌和细菌;当土壤温度达到80 ℃，会杀死大多数杂草及病毒、所有植物病原细菌;当土壤温度达到93 ℃，会杀死耐热性的病毒、放线菌、杂草;当土壤温度达到100 ℃，会杀死所有病原微生物、杂草。

闷棚后，掀起棚模，利用夏季雨水充分淋洗或灌溉土壤，使土壤中的盐分充分溶解，通过渗透作用把可溶性的盐碱排到深层土壤或淋洗，降低土壤中盐分含量，达到以水洗盐的目的。同时配合生物有机肥、秸秆等的合理施用，提高土壤中有益菌含量，促进植物养分吸收，改善植物生长环境，抑制土壤传染病害，增强土壤的抗病虫害能力，减轻土传病害的发生。生物菌肥和有机肥的应用，在改良土壤的同时，既促进了作物的生长与增产，也降低了土传病害的侵害。

3.6 政府正确引导，开展土壤改良

随着人们生活水平的提高，对农产品需求多样化水平不断提升，设施农业面积将不断增加，连作障碍的发生不容忽视。目前，虽然在罗圩片区、蔡集镇等蔬菜基地施用微生物菌肥和复混肥进行土壤试验性改良并取得了一定成效，但对全区广大设施农业基地来说仍是杯水车薪，不能从根本上解决问题。因此建议政府首先要加大宣传力度，利用广播、电视、网络等媒体，大力宣传绿色生产和科学施肥，增强农户科学施肥的意识，改变农户施肥观念。大力推广商品有机肥，特别改变“粪即是肥”的错误观念，减少使用未经过腐熟的有机肥，合理使用化学肥料。同时开展形式多样的培训活动，邀请科研专家对基层农户、种植大户进行科学施肥和田间管理指导，引导农户从单纯追求产量的观念转向追求绿色、有机农产品理念。与此同时，拿出专项资金用于土壤改良试点，通过不同技术模式、不同品种、不同区域试验，选择适宜宿城区大面积推广的能克服连作障碍的技术模式。

3.7 换土法和推广基质栽培技术

针对土壤盐渍化特别严重的地块，推荐换土法来改善土壤。将表面含有盐分的土壤移除，补充没有盐害的客土并进行覆盖，也可以通过加深耕耘的深度，将含盐分高的表层土壤翻入下层，分散盐分浓度，让水分更容易渗入下层土壤。基质栽培也是解决土壤盐渍化特别严重的地块的有效措施之一，是无土栽培的一种形式。

蔬菜基质栽培具有省工、省水、省肥、优质、高效等特点。其技术要点主要是在设施内开挖栽培槽，在栽培槽内覆盖薄膜与土壤隔离开，栽培槽内放基质，将作物定植于基质内。利用水肥一体化灌溉系统，将水分、肥料均匀输送到作物根部基质，满足作物生长所需的养分，实现精准施肥、用水，提高肥料利用率，减少盐分积累造成的生理障碍，有效防止连作障碍。

4 结束语

农业的可持续发展需要不断提高专业技术，提升种植意识，针对作物连作障碍的现状，通过分析连作障碍的发生原因，探讨新技术的原理及使用状况，提出解决和防止连作障碍的具体对策，对设施农业生产提供了科学参考。解决连作障碍，需要从作物品种、农事管理和土壤管理等多方面入手，选用抗性品种，改变传统的施肥模式、运用科学水肥管理方法，不改变土壤中原有的微生态环境，增强土壤的养分和肥力，为作物增产增收提供保障。随着科学技术的不断进步和种植技术的不断更新，相信作物连作障碍问题的解决会有更多、更好的方式为农业发展提供动力，为实现农业可持续发展贡献力量。

参考文献：

[1]于祥，陈倬.作物连作障碍形成原因及其改良措施[J].新农业，2021（15）：50.

[2]梁农贵.园艺经济作物中沃柑的连作障碍防治研究[J].新农业，2021（13）：27-28.

[3]王力.设施蔬菜连作障碍原因综合分析與防治措施[J].农业开发与装备，2021（6）：179-180.

[4]刘任源.设施蔬菜连作障碍机理及防治[J].现代农村科技，2021（6）：51-52.