综合调整土壤微生态环境,实现连作障碍

1、综合调整土壤微生态环境，实现连作障碍消减盛建维盛建维河北师大化学与材料科学学院农业项目组河北师大化学与材料科学学院农业项目158200067862016/4武汉武汉*2连作障碍危害与形成机制简述连作障碍危害与形成机制简述一连作障碍调控技术归类与分析连作障碍调控技术归类与分析二综合调整土壤微生态环境的方案综合调整土壤微生态环境的方案三四实例分享、展望与讨论实例分享、展望与讨论提提要要一、连作障碍危害与形成机制简述一、连作障碍危害与形成机制简述 连作障碍是指在同一块土壤上连续种植同种或同科作物时，即使在正常的栽培管理条件下，也会出现不同程度的生长缓慢、发育不良、长势变弱、

2、产量和品质降低以及病虫害等现象。难以根治的重茬病害田间发病情况田间发病情况番茄青枯病（左）番茄青枯病（左）番茄青枯病病株和菌脓（右）番茄青枯病病株和菌脓（右）番茄青枯病（常州市）江西南昌江西南昌茄子茄子青枯病田间药效青枯病田间药效2002年年8月月 作物的栽培品种较为单一，在连作情况下病虫害发生尤为严重，直接危害作物的生长发育，从而造成产量和品质下降，投入产出比升高，经济效益明显降低。连作危害又因作物生长发育时期、作物品种和连作年限不同而有差异。 连作障碍难以防治，造成农药的超量使用，化学农药每年100万吨以上，大量农药残留降低了作物品质，影响生活环境和人体健康。 如毒生姜等事件，直接关系到农

3、产品的安全。人类生存的人类生存的生态环境遭到严重破坏，食品安全出现问题，身体健康受生态环境遭到严重破坏，食品安全出现问题，身体健康受到严重威胁！到严重威胁！ 研究表明，土壤恶化会导致作物生长发育受阻，产量降低;研究表明，设施大棚中黄瓜产量和根系活力均随连作年限的增加而降低;对设施园艺中栽培的非洲菊进行研究，发现连作土壤中放射菌、脲酶、细菌和中性磷酸酶的活性明显降低，表现为明显的连作障碍。连作危害主要表现为作物长势缓慢、产量降低、品质下降，土壤理化性质遭到破坏、酸化和盐渍化较为严重、土壤养分单一性消耗、病原菌增多，有毒物质富集等。下图为连作障碍的产生机理图下图为连作障碍的产生机理图 归纳起来，连

4、作障碍的原因（产生机理）无外乎：归纳起来，连作障碍的原因（产生机理）无外乎：土壤理化性状的改变；土壤微生物的改变（土壤理化性状的改变；土壤微生物的改变（土壤土壤微生物数量及区系变化、生理类群变化、生物数微生物数量及区系变化、生理类群变化、生物数量及区系变化、病原微生物数量增加）量及区系变化、病原微生物数量增加）。两者是。两者是密切关联的，最后表现为土壤原有的微生物平衡密切关联的，最后表现为土壤原有的微生物平衡破坏而发病。破坏而发病。 连作障碍难以防治的原因：连作障碍难以防治的原因： A.A.传播途径隐蔽。病原菌在土壤的病残体上越冬传播途径隐蔽。病原菌在土壤的病残体上越冬或越夏，在适宜条件下直接

5、侵染作物，用化学农或越夏，在适宜条件下直接侵染作物，用化学农药进行浇灌或熏蒸均难以有效杀灭病原菌。药进行浇灌或熏蒸均难以有效杀灭病原菌。 B.B.潜伏期长且隐蔽性强。病原菌成功侵染后在植潜伏期长且隐蔽性强。病原菌成功侵染后在植株内潜伏，此阶段利用寄主的养分生长繁殖，当株内潜伏，此阶段利用寄主的养分生长繁殖，当病原菌累积到一定阈值且环境条件有利于发病时，病原菌累积到一定阈值且环境条件有利于发病时，病害集中爆发，短期内大面积流行。病害集中爆发，短期内大面积流行。 C.C.病原菌定植于作物体内，发病部位特殊，化学病原菌定植于作物体内，发病部位特殊，化学药剂难以达到较好的防治效果。药剂难以达到较好的防

6、治效果。70% = Neutral15% = Negative15% = PositiveIn the 1 g soil around plant root; more than 108 bacteria and many othersRhizosphere: How much do we know?有害菌有害菌有益有益菌菌中性菌中性菌每克根际土壤，细菌数每克根际土壤，细菌数菌数以亿以上计数菌数以亿以上计数Plant Growth-Promoting Rhizobacteria (PGPR):Naturally-occurring, root-colonizing bacteria that

7、benefit plants by growth promotion and biocontrol.PGPR treated15% = Positive 根际促生菌：来自自然，促进根际促生菌：来自自然，促进植物生长植物生长15% = NegativeRhizosphere is a front line against soil-borne pathogens! 根际土壤是土传病害的前沿根际土壤是土传病害的前沿显然，连作障碍对作物生长的显然，连作障碍对作物生长的限制因子不外乎物理、化学和限制因子不外乎物理、化学和生物生物 的的3 3个方面，实际上是连个方面，实际上是连作地的土壤被有害微生物和化

8、作地的土壤被有害微生物和化学物质污染而退化是根本。退学物质污染而退化是根本。退化的本质是微生物原有的平衡化的本质是微生物原有的平衡被破坏，微生态环境恶化。被破坏，微生态环境恶化。物理物理化学化学生物生物二、连作障碍调控技术归类与分析二、连作障碍调控技术归类与分析 1. 1.土壤灭菌土壤灭菌 从生态健康和可持续农业理念出发，化学灭菌方法有带来从生态健康和可持续农业理念出发，化学灭菌方法有带来环境风险的致命弱点，而物理方法既能消除土壤有害生物，环境风险的致命弱点，而物理方法既能消除土壤有害生物，又不至于引起土壤污染，大体有：又不至于引起土壤污染，大体有：热力消毒灭菌法、光照辐射灭菌法、电离辐射灭菌

9、法、微波消毒灭菌法等 应是生产应是生产 中宜于采用的较为理想的土壤灭菌方法。但因中宜于采用的较为理想的土壤灭菌方法。但因效果问题仅是有光照辐射灭菌法在生产中应用。效果问题仅是有光照辐射灭菌法在生产中应用。2.2.施用土壤改良剂施用土壤改良剂 施用土壤改良剂施用土壤改良剂 能够有效缓解土壤盐渍化以及酸化程度，能够有效缓解土壤盐渍化以及酸化程度，能够显著能够显著 增加土壤有机质含量，均衡土壤各种营养元素，增加土壤有机质含量，均衡土壤各种营养元素，改善改善 施用肥料过多而导致的营养元素富集现象，可以非施用肥料过多而导致的营养元素富集现象，可以非 常明显的改良土壤的理化性质。常明显的改良土壤的理化性质

10、。 3.3.合理增施有机肥与微生物肥料合理增施有机肥与微生物肥料 长期适时适量的施用有机肥有助于提长期适时适量的施用有机肥有助于提高土壤中有效微量元素含量与有机质高土壤中有效微量元素含量与有机质含量的提高连作和轮作条件下施用有含量的提高连作和轮作条件下施用有机肥其增产率分别为和机肥其增产率分别为和。表明有机肥对缓解连作障碍有一。表明有机肥对缓解连作障碍有一定的作用，是减轻连作障碍的有效措定的作用，是减轻连作障碍的有效措施之一。施之一。 4.4.无土栽培无土栽培 凡是不用天然土壤，使用或不使用基质，利用营凡是不用天然土壤，使用或不使用基质，利用营 养液来提供植物生长所需的养分、水分、氧气来养液来

11、提供植物生长所需的养分、水分、氧气来种植种植 植物的栽培技术，或用其他施肥方式来种植植物的栽培技术，或用其他施肥方式来种植作物的作物的 方法统称为无土栽培。农作物土壤栽培的方法统称为无土栽培。农作物土壤栽培的一个一个 缺点是经过多次种植之后，土壤肥力下降，缺点是经过多次种植之后，土壤肥力下降，需要大面需要大面 积采用轮作的方式才能恢复。而无土栽积采用轮作的方式才能恢复。而无土栽培中，可更培中，可更 换栽培基质或进行消毒处理，没有受换栽培基质或进行消毒处理，没有受到外部雨水的到外部雨水的 影响，很容易保持营养液的原状，影响，很容易保持营养液的原状，种植设施也易于清种植设施也易于清 洗和消毒，能够

12、克服土壤栽培洗和消毒，能够克服土壤栽培中连续生产导致土地中连续生产导致土地 肥力下降的劣势，有效提高肥力下降的劣势，有效提高了作物的连续生产能力了作物的连续生产能力 以及大规模种植能力。以及大规模种植能力。 5.5.实施轮作与间套作实施轮作与间套作 轮作可使病菌失去寄主或改变其生活环境，因轮作可使病菌失去寄主或改变其生活环境，因 而可以减轻或消灭病虫害，同时也可以改善土壤理而可以减轻或消灭病虫害，同时也可以改善土壤理 化性化性状，有利于充分利用土壤养分。研究表明，花生与小麦轮状，有利于充分利用土壤养分。研究表明，花生与小麦轮作后，生物产量和荚果产量较对照分别增产作后，生物产量和荚果产量较对照分

13、别增产. .和和. .，与水萝卜轮作后，生物产量和荚果产量，与水萝卜轮作后，生物产量和荚果产量分别增产分别增产. .和和. .。三、综合调整土壤微生态环境的方案三、综合调整土壤微生态环境的方案 1.方案指导思想 从土壤微生态环境入手，将上述单个措施加以创新，符合作物不同的生长需要，“团队”作战，提前做好预防避免连作障碍发生。农作物连作障碍的研究，是现代农业可持续发 展的热门研究课题之一。据已有的资料显示，大多 数研究人员的研究方向都主要集中在农作物连作障 碍产生后的解决方式上面，而有关连作障碍发生前 预防措施的相关研究鲜有报道。连作障碍的防范措施，应该首先从最基本的步骤 开始，即从一开始在种植

14、农作物之前就应该有意识 的预防连作障碍，趁其还未发生前就做好相应的预 防措施，而重点可以考虑从作物根际土壤的变化下 手，为减缓或者控制连作障碍的发生做好实践准备。 近几年我们与山东侨昌农化集团合作，取得了一些成绩，下面做一介绍。从土壤物理肥力与微生物肥力入手，提出了从土壤物理肥力与微生物肥力入手，提出了“修复修复土壤、药治菌补、基质置换、改善微生态环境、土壤、药治菌补、基质置换、改善微生态环境、全程防控全程防控”的新思路并进行了尝试，取得的新思路并进行了尝试，取得了较好了较好的结果，土传病害的防效在的结果，土传病害的防效在95%95%以上，增产幅度以上，增产幅度为为20%20%以上。以上。为蔬

15、菜生产农药化肥零增长提供了为蔬菜生产农药化肥零增长提供了一种新模式，实现了真正改良、培肥土壤之目的。一种新模式，实现了真正改良、培肥土壤之目的。土壤消毒土壤消毒PH值调节值调节提高透气提高透气基质置换基质置换补充微生物补充微生物有机质有机质定植进行种苗处理定植进行种苗处理健康的土壤健康的土壤+合理的肥水管理合理的肥水管理健康土壤健康土壤12345提高、激活、作物免疫能力，达到抗病、抗逆目的连作障碍消减实施步骤连作障碍消减实施步骤土壤消毒PH值调节基质置换补充有机质补充微生物第一步第二步第三步第四步第五步二氧化氯土壤调理剂有机肥生防菌栽培基质连作障碍消减方案主要构成物质简介连作障碍消减方案主要构

16、成物质简介二氧化氯二氧化氯 生防菌生防菌基质基质连作消减方案主要连作消减方案主要由二氧化氯（土壤消毒由二氧化氯（土壤消毒剂）、生防菌为主的复剂）、生防菌为主的复合菌剂和基质合菌剂和基质。土壤消毒的化学药剂主要有两种：有机薰蒸消毒剂，如甲基溴和氯土壤消毒的化学药剂主要有两种：有机薰蒸消毒剂，如甲基溴和氯化苦等；无机化学药剂，如过硫酸钠、高锰酸钾等。在实际生产中化苦等；无机化学药剂，如过硫酸钠、高锰酸钾等。在实际生产中用得最多的还是前者。有机消毒剂中，甲基溴被认为是最好的土壤用得最多的还是前者。有机消毒剂中，甲基溴被认为是最好的土壤薰蒸消毒剂，但价格高，对空气中臭氧层有极大的破坏性，从而有薰蒸消毒

17、剂，但价格高，对空气中臭氧层有极大的破坏性，从而有被淘汰之虞；氯化苦消毒效果也好，被淘汰之虞；氯化苦消毒效果也好， 且价格较甲基溴低，且价格较甲基溴低， 但在使用但在使用时仍利用薰蒸法，对人体有强烈的刺激和催泪作用，使人不适。因时仍利用薰蒸法，对人体有强烈的刺激和催泪作用，使人不适。因此开发价格低廉、性能更好的土壤消毒剂非常重要。此开发价格低廉、性能更好的土壤消毒剂非常重要。二氧化氯（粉剂）在土壤消毒上也是一种很好的药剂，其特点是无二氧化氯（粉剂）在土壤消毒上也是一种很好的药剂，其特点是无残留、补菌间隔期短、对化感自毒物质、田间有机残留物（含抗生残留、补菌间隔期短、对化感自毒物质、田间有机残留

18、物（含抗生素、苯酚类物质）、重金属变价钝化起到良好的作用。此外，在作素、苯酚类物质）、重金属变价钝化起到良好的作用。此外，在作物生长期控制好浓度，对作物进行土壤消毒，是熏蒸剂望尘莫及！物生长期控制好浓度，对作物进行土壤消毒，是熏蒸剂望尘莫及！土壤消毒剂的选择土壤消毒剂的选择新型土壤消毒剂二氧化氯（粉剂）二氧化氯作为一种强氧化剂，能够有效的灭菌、灭病毒，还能与许多无机物和有机物发生较强的氧化还原反应。二氧化氯对酚类化合物都有比较好的去除效果。例如当二氧化氯的投量为 5.0mg/L 时，它对间苯二酚、简苯三酚的去除率都在 90% 以上；而当氯的投加量和二氧化氯相同时，它的去除率只有 60% 左右。

19、 二氧化氯对间甲酚的去除率为 50% 以上；而氯对它的去除率只有 30% 左右。 因为二氧化氯与酚类化合物的反应是氧化还原反应，所以不会形成氯代酚；而氯与酚类化合物所产生的是 “ 取代反应 ” ，所以会形成氯代酚。中国农科院的两个试验报告摘录试验地点：北京市通州区大运河蔬菜基地。作物：黄瓜 土壤理化性质分析结果见表1。表表 1 1 土壤理化性质分析结果土壤理化性质分析结果 中国农业科学院植物保护研究所 2012年5月8日中国农科院的两个试验报告摘录处理后土壤中的镰刀菌（Fusarium spp.）、疫霉菌（phytophthora spp.）分离结果见表2表 2 土壤微生物分析结果表2结果可见

20、，二氧化氯处理和溴甲烷处理对镰刀菌和疫霉菌均有较好的防治效果，二氧化氯对镰刀菌的防治效果为82.15%、疫霉菌为94.12%，溴甲烷处理后对镰刀菌的防治效果为100%、疫霉菌为99.61%。试验地点：山东省安丘市凌河镇西儒林村。作物：生姜 土壤理化性质分析结果见表1。表表1 1 土壤理化性质分析结果土壤理化性质分析结果处理后土壤中的镰刀菌（Fusarium spp.）、疫霉菌（phytophthora）分离结果见表22表2 土壤微生物分析结果通过表2可以看出，二氧化氯处理和溴甲烷处理对镰刀菌和疫霉菌均有较好的防治效果，二氧化氯对镰刀菌的防治效果为91.73%、疫霉菌为89.87%，溴甲烷处理后

21、对镰刀菌的防治效果为97.48%、疫霉菌为92.19%。传统土壤消毒剂消毒办法1、操作麻烦，需要穿戴专业防毒服、防毒面具2、对土壤墒情要求严格3、毒性高、对干活的人危害大。4、覆盖较厚的薄膜5、需要专业设备6、3-5人才能完成操作7、周期长，存在风险8、对环境破坏极大。9、残留大、毒性高严重可引起人员死亡。采用机动注射器或手动注射器注射施药后应立即覆膜防止药剂挥发散失熏蒸23周后，可揭膜，敞气散气15天以上。配置母液 静置15-20分钟 随水冲施漫灌或喷灌侨信地康侨信地康- -个人轻松简单完成土壤消毒，间隔个人轻松简单完成土壤消毒，间隔2424小时即可补菌种植小时即可补菌种植传统消毒二氧化氯消

22、毒PKPK生防菌之一HY9622简介 室内测定了拮抗菌株 HY9622 对番茄青枯病病原菌 Nb21 的毒力 。 平板培养法和双层培养基法结果表明 ,HY9622 对 Nb21 具有较好的拮抗作用 ,其抑制率分别为 20.11 %和 24.17 %。 通过温室盆栽 ,确定了 HY9622 发酵液及其制成的生防制剂 对番茄青枯病的最佳防治方法为浸根法 。 番茄苗浸 1 105cfu/ ml 的 HY9622 发酵液 015h ,栽入灭菌土后浇入该 HY9622 发酵液 100ml ,处理后 30d 防效仍高达 69.17 %。 温室防治试验结果表明 ,采用浸根法 HY9622 发酵液施用后 21

23、d 对番茄青枯病防效可达 77.18 %。 生防制剂 稀释 100 倍施用后 20d 防效可达81.15 %。 大田防治试验结果表明 ,生防制剂 稀释 100 倍后使用 ,在番茄整个生育期对番茄青枯病都具有很好的防效 ,在收获末期的防效仍可达 81.8%。 长期肥药的不合理施用，破坏了土壤的物理、元长期肥药的不合理施用，破坏了土壤的物理、元素和生物肥力，恢复土壤微生态环境非一日之功！素和生物肥力，恢复土壤微生态环境非一日之功！ 基质置换是连作障碍消减的一个实用的方法。简基质置换是连作障碍消减的一个实用的方法。简单说：单说：在种植行的土壤上施上一层基质（生物炭在种植行的土壤上施上一层基质（生物炭

24、与生物菌与生物菌+海洋生物物质），局部改善作物的根际海洋生物物质），局部改善作物的根际周区微生态环境，形成一个特殊的隔离层为苗期周区微生态环境，形成一个特殊的隔离层为苗期生长打好基础。生长打好基础。加上作物的全程解决方案，是实加上作物的全程解决方案，是实现连作障碍消减行之有效的方法。现连作障碍消减行之有效的方法。基质置换简介基质置换简介四、实例分享、展望与讨论四、实例分享、展望与讨论 我们与侨昌农化集团，几年来以山东为重点，开我们与侨昌农化集团，几年来以山东为重点，开展了试验跟踪活动，在侨昌各销售分公司支持下，展了试验跟踪活动，在侨昌各销售分公司支持下，分别选择了生姜、番茄、草莓、山药、土豆、枸分别选择了生姜、番茄、草莓、山药、土豆、枸杞等作物，试用方案取得了可喜的成绩，下面略杞等作物，试用方案取得了可喜的成绩，下面略举几例，分享几个试验档案。举几例，分享几个试验档案。生物炭检测数据地点：单县姓名：张传杰作物：山药病害：“黑皮”病（防治效果98%）2015年4月11日在单县朱集镇小花园村张传杰家空白地处理，此地块去年种植山药，山药黑皮病发生比较普遍，严重影响山药品质以及出售价格。