土壤連作障礙與生態(tài)改良

土壤連作障礙與生態(tài)改良

 王開運1，王紅艷1，于頎2，武玉國3，王開元3

（1.山東農(nóng)業(yè)大學植物保護學院；2.山東農(nóng)業(yè)大學馬克思主義學院；3.山東慧泰華生物技術(shù)有限公司）

摘要：本文分析了土壤連作障礙的原因，介紹了一些克服土壤連作障礙常用的方法，創(chuàng)造了施用豐田寶特色生物有機肥改良連作障礙土壤的方法，并在全國部分地區(qū)和代表性果園和大棚菜園推廣應(yīng)用，并取得了滿意的效果。

關(guān)鍵詞：土壤；連作障礙；生態(tài)改良；技術(shù)；效果

1 土壤連作障礙形成的原因

1.1 土傳病害引起的循環(huán)侵染

在農(nóng)田和大棚土壤中，連續(xù)種植同種或同類蔬菜、瓜果和農(nóng)作物，許多植物病害的病原菌可在土壤中存活、積累并侵染后茬作物，如枯萎病菌主要侵染茄科、葫蘆科、豆科等蔬菜，根腐病菌主要侵染黃瓜、番茄、茄子、辣椒、菜豆等，由腐霉菌、炭疽菌、腐皮鐮孢菌等多種病原體單獨或復(fù)合侵染蔬菜可產(chǎn)生莖基腐病。黃萎病菌主要侵染茄科蔬菜，菌核病菌主要侵染萵苣和芹菜等，疫霉菌主要侵染辣椒、番茄等，根腫病菌主要侵染十字花科蔬菜，青枯病菌主要侵染辣椒和番茄等，根結(jié)線蟲主要侵染茄科、葫蘆科、豆科等蔬菜。    

1.2 植物根系分泌有害物質(zhì)

植物在生長過程中，其根系會不斷分泌有害物質(zhì)（有機酸等），也稱為自然排毒現(xiàn)象，植物分泌的這些有害物質(zhì)在土壤中積累后會對后茬產(chǎn)生毒害作用。

1.3  土壤酸化

1.3.1 土壤酸化的原因

（1）化肥的酸根在土壤中積累：長期大量施用酸性化肥，如硫酸銨、硫酸鉀、硝酸鉀、氯化鉀等，殘留的酸根（NO₃^-、SO₄⁼、Cl^-）積累在土壤中，使土壤酸化逐年加重；（2）植物生長中根系產(chǎn)生的有機酸和植物的氣孔排放大量的CO₂，二氧化碳溶于水中，產(chǎn)生碳酸，也是提高土壤酸度的重要來源之一；（3）植物根系吸收氨離子并釋放出等量的氫離子，氫離子的積累又是土壤酸化來源；（4）板結(jié)的土壤微生物會把土壤中的硫轉(zhuǎn)化為硫酸，將土壤中的氯轉(zhuǎn)化為鹽酸，增加土壤的酸性；（5）土壤有機質(zhì)含量越低，土壤的緩沖能力越差，土壤酸化現(xiàn)象表現(xiàn)越重。

2017-2018年，用便攜式酸度計測定全國部分地區(qū)土壤酸度的結(jié)果見表1，從表1中看

出，這些土壤都處于酸性很高的狀態(tài)；表2為部分蔬菜和瓜果種植適合的土壤酸度，表明許多地方的土壤酸度普遍過高，非常不利于蔬菜、瓜果、作物的生長和農(nóng)產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。

表1       部分地區(qū)土壤酸度檢測結(jié)果

表2      部分蔬菜和瓜果種植適合的土壤酸度

1.3.2 土壤酸化的危害
（1）作物病害增加：土壤酸化，植物生長弱，真菌病害發(fā)生重，引起鈣、鎂、鋅、硼

鐵等鹽基離子流失，抗病能力降低；（2）土壤酸化可改變土壤中養(yǎng)分的形態(tài)，降低養(yǎng)分的有效性，促使游離的錳、鋁離子溶入土壤中，對作物產(chǎn)生毒害作用；（3）土壤酸化能破壞土壤團粒結(jié)構(gòu)，團粒結(jié)構(gòu)多的土壤疏松，透氣性好，保水和保肥能力強，有機養(yǎng)分充足，有利于土壤微生物的繁殖；團粒結(jié)構(gòu)少的土壤板結(jié)，作物吸肥能力下降。據(jù)報道土壤pH值由5.4下降至4.7時，油菜籽減產(chǎn)達40%，花生和芝麻的減產(chǎn)幅度為15%左右。在土壤嚴重酸化情況下（pH值＜4.0），農(nóng)作物甚至無法生長。

1.4  土壤鹽漬化

1.4.1 土壤鹽漬化的原因

在保護地蔬菜生產(chǎn)中，土壤鹽分過高表層土壤析出泛“白霜”，即鹽霜；進一步鹽漬化加重時土壤表面變“綠”色，即土壤出現(xiàn)銅青綠色斑紋斑點，綠色是長綠苔，綠苔是一種藻類，在土壤鹽堿超標高溫髙濕下綠苔長勢茂盛；土壤鹽漬化嚴重時表面出現(xiàn)“紫球藻”棕褐色“紅”土現(xiàn)象，紫球藻這是一種鹽堿的指示植物。

土壤表面白、綠、紅現(xiàn)象的出現(xiàn)，表明土壤中施用化學肥料嚴重過剩，或施用了過多的鹽分過高的動物糞便。長期大量施用化肥，土壤中化肥中的酸根NO₃^-、SO₄⁼、Cl^-等和土壤中的Na⁺、K⁺、 Ca²⁺、Mg²⁺等離子結(jié)合成鹽，不斷增加了土壤鹽分含量。 

1.4.2 土壤鹽漬化的危害

（1）鹽漬化可引起植物的生理干旱：過多的可溶性鹽類可提高土壤溶液的滲透壓，引起植物的干旱；（2）危害植物組織：干旱季節(jié)，表土層鹽分過量積累，在高pH值下，還會導(dǎo)致-OH對植物的直接毒害，使原生質(zhì)受害，蛋白質(zhì)合成受阻，含氮的中間代謝產(chǎn)物積累可造成細胞中毒；（3）影響植物正常營養(yǎng)吸收：由于交換性Na+的競爭，使植物對磷、鉀和其他營養(yǎng)元素的吸收減少，磷的轉(zhuǎn)移也會受到抑制；（4）影響植物的氣孔開閉：在高濃度的鹽類作用下，植物氣孔保衛(wèi)細胞內(nèi)的淀粉形成受到阻礙，使細胞不能關(guān)閉，植物容易干旱枯萎。土壤鹽漬化對作物生長的影響見表3。

表3      土壤鹽漬化對作物生長的影響

1.5 土壤質(zhì)地退化

長期大量施用化肥和農(nóng)藥的土壤，有機質(zhì)含量低，板結(jié)，土壤中有益微生物群落降低，

土壤生態(tài)環(huán)境惡化，肥力和活性變差。

2 克服土壤連作障礙的方法

目前，克服土壤連作障礙，特別針對設(shè)施蔬菜栽培條件的土壤，大都采用幾種單一措施組合使用，通常采用的方法有如下7種。

2.1 土壤消毒

2.1.1 翻耕曬墑  大棚換茬期，清除棚內(nèi)植株、雜草和地膜，用旋耕機翻地曬墑，可使土壤中的有機酸等物質(zhì)揮發(fā)，陽光和高溫也能殺死部分病原菌。

2.1.2 藥劑消毒  針對土壤中殘留的病原菌或根結(jié)線蟲，選用高效低毒環(huán)境友好殺菌劑如乙蒜素等或殺線蟲劑阿維菌素等消毒。

2.1.3 高溫悶棚  高溫悶棚一般在7月中旬至8月下旬進行，悶棚前清除棚內(nèi)植株和雜草，帶出棚外集中進行無害化處理。利用夏季高溫和強光對大棚內(nèi)土壤增溫，能殺滅土壤中部分病原菌。

2.2  輪作

長期種植黃瓜的大棚，可輪作種植番茄、辣椒或豆類，輪作有利于改善連作土壤中微生物結(jié)構(gòu), 提高微生物活性和繁殖能力，增強土壤轉(zhuǎn)化酶、脲酶、過氧化氫酶和多酚氧化酶活性，增加土壤肥力。

2.3  選用抗病品種或嫁接苗

選擇抗病品種也是解決或減輕連作障礙的重要途徑；嫁接是提高植株抗病性、降低病害發(fā)病率，克服連作障礙的重要栽培方法,嫁接技術(shù)已廣泛應(yīng)用于黃瓜、西瓜、茄子等蔬菜和瓜果抗病育苗種植中。

2.4 合理施肥

土壤氮素不足會降低作物產(chǎn)量, 但過量使用氮肥不僅會導(dǎo)致作物碳代謝失調(diào), 還會降低氮肥的利用率,增加對周邊地表水和地下水污染。

2.5  微生物改良

微生物具有活化土壤和促進植物對養(yǎng)分的吸收能力，將有機肥與生防菌和促生菌等相結(jié)合制成微生物菌劑施用,也可以在一定程度上減輕作物連作障礙的問題。如復(fù)合菌劑，可優(yōu)化土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，增加益生菌數(shù)量；芽孢桿菌中的拮抗菌，可抑制多種病原菌；木霉菌可產(chǎn)生代謝產(chǎn)物，有抑制病原菌和促進生長的作用；菌根菌為真菌的一種，有拮抗和抑菌作用；酵母菌可降解土壤中的有害物質(zhì)；EM菌主要由光合細菌、乳酸菌和芽孢菌群組成，可抑制許多病原菌。

2.6 施用“土壤改良劑”

目前商品化的“土壤改良劑”品種類繁多，如松土劑、固沙劑、增肥劑、降酸堿劑、土壤調(diào)節(jié)劑、土壤調(diào)理劑。在治理土壤連作障礙中，主要推行的是降酸堿劑，如施用過磷酸鈣有降低土壤堿性的作用；施用石灰和草木灰有降低土壤酸性的作用。但是，施入這類物質(zhì)，盡管土壤酸堿性得到緩解，但土壤易板結(jié)。增施天然腐殖酸和海藻類“土壤改良劑”也可緩解土壤酸堿性，且土壤不板結(jié)。

2.7 土壤生態(tài)改良

土壤生態(tài)改良是一種綠色綜合性改良措施，主要包括土壤翻耕曬墑，紫外線和高溫可加速有機酸類揮發(fā)和病原菌喪失致病力；選用抗病品種或嫁接苗提高抗病性；施用豐田寶生物有機肥替代化肥改良土壤，提高植物抗病性，優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。

3  施用豐田寶生物有機肥改良連作障礙土壤的方法與效果

3.1 豐田寶生物有機肥的性能特點

3.1.1 國際發(fā)明專利（荷蘭）

一種為植物提供全營養(yǎng)元素的天然生物有機肥及其應(yīng)用（專利號：2032080），是豐田寶生物有機肥的核心技術(shù)。豐田寶生物有機肥中的所含的超高效固氮菌是由天然固氮菌經(jīng)多年創(chuàng)新選育而成，其固氮水平是原始天然固氮菌的67倍；所含解磷菌是用降解有機磷農(nóng)藥的天然菌株選育而成，既能從含磷礦粉載體和土壤富含不溶磷中解離出速效磷，還能降解土壤中的農(nóng)藥殘留；所含解鉀菌是用降解多種農(nóng)藥的天然菌株選育而成，不僅能從含鉀礦粉載體和土壤富含不溶鉀中解離出速效鉀，還能降解土壤中的多種農(nóng)藥殘留。解磷菌和解鉀菌還能活化含腐殖酸載體和土壤中的多種中、微量元素，提高植物對多種元素的吸收率，使農(nóng)產(chǎn)品中富含較多維持人們健康的天然生命元素。豐田寶特色生物有機肥的精準施用，不僅增加根系中局部土壤有機質(zhì)含量，改善土壤團粒結(jié)構(gòu)，增加益生菌數(shù)量，優(yōu)化土壤微生態(tài)環(huán)境；還在改良土壤、降解農(nóng)藥殘留、調(diào)節(jié)土壤酸堿性和克服連作障礙等方面效果十分突出。該肥料中還含有抗菌活性高、作用廣譜的高效能拮抗菌株，能抑制土傳病害的侵染，提高植物抗病性，實現(xiàn)植物健壯栽培。

3.1.2 豐田寶生物有機肥的特點

該肥料中四大功能菌群可根據(jù)植物對氮、磷、鉀等養(yǎng)分需求，通過超高效固氮菌從大氣中獲得氮素；從礦質(zhì)載體和土壤中解離出速效磷、速效鉀和各種中微量元素；載體中的腐殖酸既可活化土壤、調(diào)節(jié)土壤酸堿性、提高有機質(zhì)的含量，又為四大功能菌群生存和繁殖提供營養(yǎng)。四大功能菌群吸附于有機載體中，施入土壤后可快速建立優(yōu)勢功能菌群，為植物不斷提供所需營養(yǎng)元素，肥效持久、對根系十分安全，優(yōu)化土壤生態(tài)，節(jié)能減排，環(huán)境友好。“鑫豐田寶牌”特色生物有機肥2017年7月獲得國家綠色食品生產(chǎn)資料認證，產(chǎn)品編號：LSSZ-01-1707150021；2021年5月豐田寶生物有機肥獲得國際有機認證（編號：IP-0109-973-3376），十分適合有機、綠色水果和蔬菜等農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)。

3.2  豐田寶生物有機肥的使用方法與改良連作障礙土壤的效果

3.2.1 施用方法

（1）大棚番茄、黃瓜茄子、辣椒、西葫蘆等設(shè)施蔬菜：在幼苗移栽時，用豐田寶600-1000公斤/畝，穴施，將根部直接埋入肥料中，蓋土壓實，澆透水。生長期保持土壤濕潤，不再補施任何肥料，一次施肥，全季養(yǎng)分供應(yīng)充足。（2）露地葉菜類蔬菜：用豐田寶200-300公斤/畝，穴施、溝施、撒施均可，常規(guī)栽培，勤澆水保持土壤濕潤。（3）水果：柑橘、葡萄、蘋果、梨、桃、獼猴桃等，用豐田寶300-400 公斤/畝，或預(yù)計產(chǎn)量的10%，分散穴施或溝施，澆透水即可。（4）盆栽花卉：每盆用豐田寶200克，定時澆水即可。（5）有機水稻和蓮藕：用豐田寶300 公斤/畝，均勻撒施。（6）改良土壤、克服連作障礙和化肥減量施用：各種蔬菜、果樹和農(nóng)作物種植時，用豐田寶50-200 公斤/畝，穴施或種肥同播，替代底肥和部分化肥，中期再追施適量化肥。

3.2.2 應(yīng)用效果

（1）優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)：與傳統(tǒng)施肥對比，產(chǎn)量提高10-30%，瓜果外表光亮品，大小整齊，口感佳，貨架期長。（2）產(chǎn)品符合綠色標準：豐田寶能快速降解土壤中殘留的農(nóng)藥，植株生長健壯，不易發(fā)病，殺菌劑用量減少50%以上，健康植株細胞降解農(nóng)藥速度快，采收的產(chǎn)品經(jīng)權(quán)威單位檢驗，均低于綠色食品的農(nóng)藥殘留限量要求。（3）改良土壤的效果極其顯著：2013-2022年在山東省泰安房村鎮(zhèn)東良甫村番茄大棚上連續(xù)用豐田寶生物有機肥10年，已種植收獲了20茬番茄，每茬施用800- 1000 公斤 / 畝，產(chǎn)量平均11000-12000 公斤/畝，較常規(guī)施肥增產(chǎn)15-30%。檢測結(jié)果表明，該大棚土壤有機質(zhì)提高1 倍以上，土質(zhì)疏松，pH 值6.8，鹽分0.15%，平均每株根系中蚯蚓2 頭，較常規(guī)施肥區(qū)芽孢桿菌等有益菌量提高87.6%，土傳病菌量降低97.8%，土壤微生態(tài)狀況優(yōu)良。

豐田寶生物有機肥在全國不少地區(qū)和多種水果和蔬菜上的應(yīng)用效果表明，當土壤pH值3-5度時，在根系中溝施或分散穴施該肥料，如浙江省嘉興市陽關(guān)玫瑰葡萄園、梨園和象山紅美人柑橘園，江蘇省南京市的大棚葡萄和番茄園，云南省昭通市的枇杷園，四川省眉山市的柑橘和沃柑園，重慶市江津區(qū)的長葉香橙園等，施用該肥料當年可使土壤pH值調(diào)節(jié)到5-6度，第二年土壤pH值可恢復(fù)到正常。在山東東營和江蘇鹽城的鹽堿土壤條件下，土壤pH值8-9度，鹽分0.5-1.0%，在根系中施用豐田寶生物有機肥，當年可使根系中土壤pH值調(diào)節(jié)到7.5度左右，鹽分＜0.4%，第二年種植壟蔬菜根系土壤pH值和鹽分可基本達到正常生長要求。在廣東省廣州市土壤酸化較嚴重的甘蔗田，每畝施用100 公斤豐田寶生物有機肥，甘蔗播種時溝施，出苗率可達100%，且苗齊又壯，生產(chǎn)的鮮食甘蔗口感好，優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，用戶收益更高。