草莓连作障碍综述.doc

学号MZ11172环境科学与技术发展论文有关草莓连作障碍产生原因和研究趋势的探讨姓名：高亚娟 学号：MZ11172 专业：环境工程2012年10月8日有关草莓连作障碍产生原因和研究趋势的探讨一、连作障碍现象的普遍性草莓果实营养丰富，富含多种维生素而被誉为水果皇后。以其栽培周期短、见效快、经济效益高、适于设施栽培等优势成为各国农业种植的热点。目前全球共有62个国家生产草莓，世界草莓年生产总量已超过300万吨，栽培面积超过20万hm2。在我国草莓种植成为许多地区农村经济发展的支柱产业。草莓种植效益大于其它种植业、市场需求大于生产量的形势仍然未变，为了适应市场的供求，大棚草莓日益兴起，给农民带来了巨大的经济效益。但是，随着连作年限的增加，草莓连作障碍变的愈加明显。设施草莓连作障碍主要表现为：株高下降、叶片数减少、生物量下降、生育期延迟、受到不良气候条件，死苗率上升，导致草莓产量受到严重影响。连作障碍已经成为限制我国草莓规模化生产（尤其是保护地）的主要原因之一1。二、引起连作障碍的原因分析引起作物连作障碍的原因是复杂的，是作物和土壤2 个系统内部诸多因素综合作用结果的体现。作物种类和栽培条件不同，其产生连作障碍的原因是不同的。1983 年日本的泷岛将产生连作障碍的原因归纳为五大因子： 土壤养分亏缺； 土壤反应异常； 土壤理化性状恶化； 来自植物的有害物质； 土壤微生物变化2。综合国内外学者的研究成果，将作物连作障碍发生的主要原因概述如下：2.1土壤次生盐渍化土壤盐分积累是设施栽培突出的问题，在设施栽培中，盐渍化是引起连作障碍一个很大的原因。经调查，设施栽培土壤盐渍化现象比较普遍，且日趋严重。露地含盐量一般在0. 06%0. 09%，设施栽培土壤含盐量一般是露地的26倍，可达露地土壤的10倍以上，一般情况下，大棚连作3年就明显表现出土壤次生盐渍化。土壤含盐量与大棚使用年限、化肥施用量基本呈正相关，即大棚使用年限长，一般土壤含盐量高，化肥施用量多，土壤含盐量也高3。造成设施土壤盐类积聚的主要原因有2个：一是盲目大量施肥。设施栽培的作物由于生长速度快、产量高、茬数多、效益好，草莓种植户每年每茬都要施用大量化肥，施肥量往往比露地菜田多出12倍，甚至更多，绝大多数氮肥远远超过了蔬菜作物本身的吸肥量。因此，过量施用肥料特别是超量使用化肥和偏施氮肥是引起设施土壤盐类积聚的直接原因。二是缺少雨水淋洗。由于降雨对棚室土壤的自然淋洗作用显著降低，而土壤蒸发却比露地明显增强，因而引起盐分在表土层的积累，加之棚室土温较高，土壤的风化作用明显加剧。土壤矿物分解的离子和人为施入的肥料结合起来而使土壤盐分浓度很快增加。因此，缺少雨水淋洗和土壤高矿化度是引起盐类积聚的另一主要原因4。2.2土壤生物学特性发生变化由于栽培作物种类单一，形成了特殊的环境，使硝化细菌、氨化细菌等有益微生物受到抑制，而有害微生物大量发生，土壤的微生物区系发生了很大变化，土壤微生物和无机成分的自然平衡受到破坏，导致了肥料分解过程障碍，土壤病菌蔓延。殷永娴等研究表明，温室大棚土壤中亚硝酸细菌和硝酸细菌数量高于露地土壤，其硝化活性也较强，表现为累积的硝态氮含量高，且随温度的上升呈逐渐增多的趋势。随保护地种植年限的增加，土壤有害真菌的种类和数量明显增加。病害在所有连作障碍原因中占85 %左右，特别是土传病害是连作障碍的主要因子，而且有些从未发现具有危害性的菌类也会对作物根系产生不良影响5。2.3土壤酸化板结由于复种指数高，引起土壤酸化的原因主要有： 过多施用酸性或生理酸性肥料，如氯化钾、过磷酸钙、硝酸铵等； 大量施用氮肥，旱作条件下过量施用氮肥，在作物不能充分吸收利用而发生积累时，大量氮素转化为硝态氮，硝酸根离子(NO3-)与等当量的钙离子(Ca2+)结合而随水流失，使H+相对过剩，导致土壤有机质含量下降，缓冲性能降低，土壤酸化pH低，往往伴随着NO3-含量高、盐类浓度高及营养失衡等问题。由于复种指数高，踩踏镇压频繁，pH过低，土壤有机质降低，从而导致土壤团粒结构减少，呈分散状态的砂粒和粉砂粒容易沉降而使土壤板结2。2.4草莓根系分泌的自毒物质的残害产生连作障碍的原因很多，其中前茬作物根系分泌的化感物质对土壤中某些有害生物生长和繁殖的刺激，导致土壤微生态失衡，是产生连作障碍的关键原因，因此，有效降解植物根系化感物质，修复土壤微生物区系，对缓解连作障碍有重要意义。关于连作障碍的防治，前期研究主要是围绕单纯依靠拮抗微生物控制病害，但很多拮抗菌十分专一，这种特点对于控制一些由多种病原菌共同引起的作物再植病害却十分不利，所以目前借助多种因素创造有利于寄主、不利于病原菌的生物环境，即施用微生物土壤添加物来防治植物连作障碍成为1个新的研究方向，逐渐受到人们的重视6。三、目前克服草莓连作障碍的研究现状根据资料显示，目前克服连作障碍的方法很多，大致可以归纳为以下几种：3.1水旱轮作换地轮作是一种最直接最有效的克服连作障碍的方式。在有条件的地方，可选择另一田土搭架盖棚轮流种植草莓，并与其它农作物合理地安排茬口，倒茬栽植，能有效地避免土壤中有害物质的积累，土传病菌的传播，不影响草莓的正常生长，达到高产稳产的目的7。3.2 调整栽培制度，合理轮作不同作物间轮作是连作障碍的最常见的一种防范措施。连作同一作物或同源作物会使特定的病原菌繁殖，而轮作可以断绝病原菌的营养源，减轻病害的发生。将草莓和一些蔬菜作物轮作，效果十分显著。此外，若能根据不同蔬菜的特性，制定合理的轮作制度，也能有效防止草莓连作障碍的发生。不同作物之间的轮作既能吸收土壤中不同的养分，又可通过换茬减轻土传病害的发生，提高单位面积产量和产值。但在很多情况下，为了提高经济效益，不得不进行草莓的连作，所以，还必须采取其他措施来防止或减轻连作障碍的发生5。3.3 施用有机改良剂 用几丁质粉末、植物残体、蚓粪、绿肥、饼肥、稻草、堆肥和粪肥、蚯蚓粪等有机改良剂处理土壤后，能改良土壤结构，改善土壤微生物的营养条件，提高土壤微生物多样性，降解产生挥发性物质，从而抑制病原菌的生长8。还可以添加一些辅助物质，如酸碱缓冲试剂，一方面可以缓和土壤酸化的情况，另一方面土壤的pH偏高可以抑制根系自毒物质的活性，有效降低有害物质的毒害。3.4 传统方法进行土壤的消毒灭菌一般采用的方法有太阳能高温闷棚、施用石灰氮、敞雨淋棚等方法。利用太阳能高温消毒在日本已应用多年，是生产无公害蔬菜的重要措施。王素素等人为探讨草莓连作障碍机理，模拟太阳能消毒设置5 个连作土壤高温灭菌处理，研究不同处理对草莓根系呼吸代谢及植株生长发育的影响。结果表明，结果表明，连作土壤经高温灭菌后，各处理土壤中细菌和真菌数量都显著降低，经70 高温连续20 d 处理的土壤中真菌甚至消失，且对草莓根系呼吸代谢及植株发育的促进效果最明显9。石灰氮(CaCN2)作为土壤消毒剂，对土传性病虫害有很好的防治效果，并能有效减少农药化肥的使用量。施用要在播种定植前20 d以上进行。宜选择夏秋高温季节，大棚蔬菜收获清园后，结合土壤翻耕、基肥使用、高温闷棚消毒进行，一般用量5070 kg(总氮含量17%)。利用夏季雨水充沛的特点，进行敞棚淋雨，实践表明，揭棚降低棚内温度，控制土壤水分蒸发，使盐分表聚现象减弱，同时棚内土壤接受降水淋洗有利于降低表层盐分含量，促进作物生长，增加产量。3.5 接种有益微生物抑制型土壤中可能存在对病原菌产生拮抗作用的土壤微生物种群，也可能存在一些具有分解自毒物质能力的微生物。葛会波等人采用AS818菌剂，实验表明，该菌剂能显著增加草莓的叶绿素含量，促进草莓的生长发育，提高草莓的生物量； 同时，使超氧化物歧化酶( SOD)活性上升，丙二醛(MDA )含量下降，细胞膜相对透性降低，根系活力增强，表明AS818菌剂能显著增强草莓的抗连作障碍能力10。高志华等人利用丛枝菌根接种于大棚连作草莓，分析了丛枝菌根菌对连作草莓营养生长、产量及重茬病的影响。结果表明：在甲醛与高锰酸钾混合消毒和在太阳热消毒土壤中，丛枝菌根菌均可显著增加连作草莓叶绿素含量，促进草莓营养生长，提高单株产量；显著提高SOD酶活性，降低MDA含量，增加细胞膜相对透性，增强根系活力，大大降低了连作草莓的植株死亡率，提高了相对防效11。薛清等人研究发现，微生物制剂对草莓连作病害有较好防效，其中生防放线菌Act 12 制剂对镰刀菌等4 种草莓土传病害病原菌有专性抑制作用，能显著促进草莓根系发育及茎叶生长，并使草莓产生诱导抗性。试验研究放线菌Act 12 制剂接种对温室连作草莓开花及结果的影响，旨在为草莓连作障碍微生物修复提供科学依据12。四、克服草莓连作障碍的发展趋势根据资料，目前生产中解决草莓连作障碍的趋势主要有以下几个方向：4.1 施肥通过引进高有机质含量的外源有机物，如腐熟好的各种厩肥或堆肥、使用土壤酸碱性调理剂、施用长效可控尿素，减少氮在土壤中的积累等措施控制土壤环境。将施加的各部分物质找到合适的配比，进行盆栽试验，复配优化，找出最适合克服草莓连作障碍的配方。4.2 拮抗菌种的添加通过土壤根际微生物分离得到病原菌和病原菌的拮抗菌，加工成含有病原菌拮抗菌的生物制剂防止连作障碍的发生。这种方法是现在研究的热点，找出最能抵抗病原菌的微生物，并能适应保护地原来的生长环境。这样既能杀死残留在土壤中的病原菌，还能带入对草莓有益的微生物，从而从根本上客服连作障碍的发生。4.3 抑制自毒物质抑制根系自毒物质的分泌和活性也是当前克服连作障碍一个研究方向。草莓根系分泌物中某些化感物质具有自毒作用，抑制根系活性，导致根系抗病力下降，根部病害加重。其中，对羟基苯甲酸在草莓根系分泌物中含量高、自毒作用最强。如能加速连作土壤中草莓根系自毒物质的降解，将有利于效控制草莓连作障碍的发生，或者使土壤中自毒物质的活性降低，也能有效减少连作障碍的发生13。4.4 选育抗性品种从草莓品种的角度出发，培育出更加具有抗性的品种。用遗传学的原理方法，杂交出更具哟哟连作抗性的草莓品种；或者找出抗性基因，用转基因的方法进行育种，使草莓品种都具有抗性基因，从而克服连作障碍的发生。但是这涉及到转基因食品的安全性，因此这种方法没有很大的发展。五、存在的不足目前国内外虽然对连作障碍的研究较多，提出了如轮作倒茬、应用抗性品种、土壤消毒、合理施肥等防治措施，但对连作障碍的机理仍不十分清楚，特别是土壤理化性状和土壤微生物环境(包括微生物种群) 的相互作用还知之甚少，有待深入研究。连作障碍的防治除一些常规方法外，根际自生细菌的应用已成为一个新的研究方向，目前正处于采用转基因技术改造根际自生细菌，以改变土壤微生物结构，消除连作造成的微生物结构的破坏，有效防治土传病虫害发生的阶段。在对改良剂的实验配比方面研究的人群较少，可以从造成连作障碍的几个原因入手，分别找到解决问题的方式和物质，最后可以综合这些方法和物质，配制综合改良剂，通过实验确定改良剂的配比。随着科学技术的发展和农业栽培管理体系的不断完善，作物连作障碍问题必将得到解决，从而实现经济效益、生态效益和社会效益的和谐统一。参考文献1.程建国，陕西草莓设施栽培关键技术研究，2008，西北农林科技大学.2.郑良永等，作物连作障碍的产生及防治. 热带农业科学，2005(2)： 第58-62页.3.杨祥田，周翠与何贤彪，设施栽培土壤连作障碍与调控技术. 中国园艺文摘，2011(1)： 第129-130页.4.钟修洪与叶剑波，设施连作障碍产生的原因及其防治措施. 现代园艺，2011(1)： 第46-47页.5.高群，孟宪志与于洪飞，连作障碍原因分析及防治途径研究. 山东农业科学，2006(3)： 第60-63页.6.高峰等，以自毒物质高效降解菌B3512为功能菌的土壤添加物防治草莓连作障碍的研究. 河北农业科学，2009(9)： 第20-22页.7.钟霈霖，乔荣与王天文，克服草莓连作障碍对策. 耕作与栽培，2003(2)： 第48页.8.罗军等，大棚草莓连作障碍克服方法初探. 安徽农学通报，2006(13)： 第143-144页.9.王素素，杜国栋与吕德国，土壤高