400-626-6068

设施蔬菜连作障碍防控技术探讨

Study of Preventive Measures for Continuous CroppingObstacles in Vegetable Facility Gardening

发布时间: 2015-02-10 09:52浏览量:

焦自高,王克安,齐军山,杨凤娟

  Abstract: Focusing the continuous cropping obstacles in vegetable facility gardening, we summarize the resultsof study of the rootstocks and their grafting techniques, rotation methods, and the controlling of soilbornedisease such as root knot nematode disease, which provides the technical basis for overcoming continuouscropping obstacle.

  Keywords: Vegetable Facility Gardening; Continuous Cropping Obstacles; Preventive Measures

  摘要:本文针对设施蔬菜连作障碍问题,总结了包括砧木及嫁接技术、轮作方式、根结线虫等土传病害防治方面的研究结果,为克服连作障碍提供技术依据。

  关键词:设施蔬菜;连作障碍;防控技术

  1. 引言

  设施蔬菜是山东蔬菜的重点和特色,具有高投入、高产出的特点。但由于农民普遍采取同种蔬菜连茬种植,并过量使用化肥、农药,导致连作障碍日趋严重,严重制约了设施蔬菜产业的发展[1-6]。针对设施蔬菜连作障碍这一难题,我们开展了嫁接抗病砧木和嫁接技术研究,轮作模式效应及修复机理的研究,硝酸盐积累规律与氮肥施用研究,土传病害防治研究研究等,本文对研究结果进行了系统总结。

  2. 主要设施蔬菜抗土传病害嫁接砧木的筛选及嫁接技术研究

  嫁接栽培是克服设施蔬菜各种土传病害的重要途径之一[1,2,4,5]。随着设施蔬菜连作年限的增加,根结线虫病等土传病害发生逐渐加重,但生产上缺乏适用的抗土传病害(尤其是根结线虫病)和嫁接亲和性好的设施蔬菜连作障碍防控技术探讨砧木。嫁接砧木抗土传病害的原因是因为砧木生长势强,根系发达,植株根系生理代谢不易被病虫侵染。品种之间存在差异,所以要开展砧木的筛选。同时,抗病虫害的砧木还必须与相应的蔬菜(接穗)有良好的亲和性,才能在生产上应用。

  2.1砧木筛选与嫁接技术研究

  通过对番茄、茄子、辣椒、黄瓜等蔬菜苗期接种鉴定、田间抗病性鉴定、嫁接亲和性鉴定,以及砧木对接穗产量、品质影响的研究,筛选出了茄子抗根结线虫的嫁接砧木5 个,托鲁巴姆、托托斯加、粘毛茄、CRP、温棚茄砧;番茄抗根结线虫嫁接砧木6 个,坂砧 2 号、托鲁巴姆、JZM-1、粘毛茄、千禧、耐莫尼塔,见表1。黄瓜耐根结线虫嫁接砧木3 个,砧木1号、2 号和3 号,见表2。还筛选出了茄子抗黄萎病嫁接砧木2 个,托鲁巴姆、托托斯加;辣椒抗根腐病嫁接砧木4 个,布野丁、威壮贝尔、砧木1 号、砧木2 号。

  还研究完善了黄瓜、番茄、茄子、辣椒等主要设施蔬菜嫁接育苗技术。通过研究与示范证明,茄果类砧木宜采用劈接、靠接、斜接法嫁接,瓜类砧木采取插接或靠接法嫁接。选择合适的砧木和嫁接方法可以大幅度提高嫁接成苗率和壮苗率。抗土传病害的嫁接砧木筛选及设施蔬菜嫁接技

  Table 1. Resistance of the different grafted plants of tomatoes to root knot nematode disease

  表 1. 不同番茄嫁接苗对根结线虫病的抗性砧木Root stock接穗Scion供鉴株数Total plant number病情指数Disease index抗性评价Resistance evaluation砧木一号 HA-189 40 65.8 S砧木二号 HA-189 40 54.5 S坂砧 1 号HA-189 40 55.9 S坂砧 2 号HA-189 40 8.9 HRJZM-1 HA-189 40 9.2 HR托鲁巴姆 HA-189 40 5.8 HR兴津 BF-101 HA-189 40 46.3 MR粘毛茄 HA-189 40 7.6 HR千禧 HA-189 40 16.2 R耐莫尼塔 HA-189 40 18.1 R

  Table 2. Incidence of root knot nematode disease and resistance of the different grafted cucumber plants to the disease

  表 2. 不同黄瓜嫁接苗发病率和对根结线虫病抗性砧木Root stock接穗Scion发病率(%)Incidence病情指数Disease index抗性评价Resistance evaluation圣砧一号 冬美 205 100 4.75 HS博大嫁接王 冬美 205 100 4.73 HS砧木 1 号冬美 205 100 3.17 S砧木 2 号冬美 205 100 3.43 S砧木 3 号冬美 205 100 3.56 S砧木 5 号冬美 205 100 4.71 HS强力绿光冬美 205 100 3.67 S黑籽南瓜 冬美 205 100 5.12 HS掘金龙 冬美 205 100 5.32 HS全能铁甲 冬美 205 100 5.22 HS

  术研究,为设施蔬菜嫁接栽培提供了技术支撑,筛选出的嫁接砧木成为目前设施蔬菜嫁接育苗工厂应用的主要砧木,番茄、茄子砧木生产的嫁接苗占目前我省设施蔬菜嫁接苗的50%以上。

  结合砧木和嫁接技术研究,制定了《番茄集约化嫁接育苗技术规程》和《甜(辣)椒集约化嫁接育苗技术规程》,两个规程均已作为山东省地方标准发布实施。

  3. 轮作克服土壤连作障碍的效应及其机理研究

  3.1. 轮作降低设施土壤硝酸盐积累的效果

  为提高日光温室氮素利用率,减少硝态氮累积,在黄瓜、番茄等拔秧后的夏季休闲期种植玉米、水稻,研究了玉米、水稻对日光温室土壤残留硝态氮素的影响。分两种轮作模式,即日光温室黄瓜+ 玉米轮作、日光温室黄瓜+ 水稻轮作,以常规休闲为对照。两种模式的日光温室黄瓜已分别连续种植5 年和6 年。夏季休闲期不施肥,其它管理按常规方法管理。夏季种植轮作作物前、收获后,分3 个土层(0~20 cm、20~40cm、40~60 cm)取土样测定其硝酸盐含量。试验结果表明(表3),经玉米、水稻轮作后显著降低了土壤硝酸盐含量,且在0~20 cm 土层降低效果最为明显,比轮作前分别降低了69.7%和70.9%。因此,种植玉米、水稻大大降低了硝酸盐积累、淋失和污染地下水的风险,而且可在日光温室休闲期内获得一茬粮食收入,示范区种植一茬夏玉米亩产量达到600 千克以上,种植一茬水稻的亩产量达到500 千克以上。

  3.2. 轮作克服土壤连作障碍的机理研究

  在寿光市对连作8 年黄瓜的日光温室,开展了不同轮作模式对连作土壤修复机理的研究。设玉米–黄瓜、大葱–黄瓜两种轮作模式,以休闲–黄瓜为对照(ck),连续轮作4 年,在轮作第5 年研究比较了3 个处理(休闲–黄瓜、玉米–黄瓜和大葱–黄瓜)的土壤理化性状、根结线虫、土壤微生物和土壤酶活性等情况,探讨了轮作和休闲对连作土壤的修复作用。

  试验结果(表4):一是土壤容重降低:夏季轮作玉

  Table 3. The changes of the soil nutrients after rotations of rice and maize

  表 3. 水稻、玉米轮作后土壤养分变化作物 crop 水稻 Rice 玉米 Maize土层 Soil thickness (cm) 0~20 20~40 40~60 0~20 20~40 40~60硝酸盐(mg/kg)种前 207.5 153.2 81.2 270.7 162.6 100.9空闲 190.3 148.0 81.6 262.5 157.9 96.4种后 62.84 67.4 34.8 78.66 51.47 33.8

  Table 4. Effects of rotation on the changes of the physics and chemistry characters, microbial communities and root knot nematodes

  表 4. 轮作对土壤理化性质、微生物种群和根结线虫的影响取样时间Date ofsampling模式(夏茬–越冬茬)Mode(summer-winter)容重Volume weight(g穋m−3)pH EC(ms穋m−1)过氧化氢酶活性Catalase (0.1mol稬−1 KMnO4ml穏-1 dry soil)细菌数量Number ofbacteria (?106穏−1dry soil)放线菌数量Number ofactinomycetes(?105穏−1 drysoil)真菌数量Number of fungi(104穏−1 drysoil)根结线虫数量Numbe of rootknot nematodes(Head?100 cm−3)前茬黄瓜拉秧后休闲–黄瓜1.28 7.43 0.39 0.22 6.59 4.51 1.65 176玉米–黄瓜1.28 7.47 0.31 0.22 3.04 4.13 1.59 159大葱–黄瓜1.29 7.49 0.32 0.29 5.69 4.28 1.67 172夏茬作物拉秧后休闲–黄瓜1.28 7.65 0.25 0.37 1.45 1.17 0.29 96玉米–黄瓜1.23 7.69 0.20 0.35 1.92 1.35 0.22 88大葱–黄瓜1.25 7.75 0.20 0.37 2.45 1.82 0.12 86后茬黄瓜拉秧后休闲–黄瓜1.27 7.44 0.30 0.59 4.09 3.32 0.59 156玉米–黄瓜1.18 7.51 0.29 0.65 4.49 3.55 0.57 148大葱–黄瓜1.19 7.60 0.28 0.73 4.75 3.88 0.18 126米和大葱能降低土壤容重,增加土壤孔隙度,其中以轮作玉米的效果最显著;二是土壤pH 升高和EC 值下降:轮作和休闲期结束后各处理土壤pH 值均比轮作前显著升高。经过作物吸收和夏季雨水淋洗,休闲期结束后土壤EC 值比轮作前显著降低,其中以轮作玉米降低幅度最大,比对照降低20.7%;三是改善了土壤微生物组成:在各处理中,由于未施肥,再加上雨水淋洗和作物吸收,使土壤养分含量降低,土壤中细菌、真菌及放线菌数量均比轮作前显著降低。但与休闲相比,温室夏季休闲期轮作玉米和大葱均能提高土壤细菌数量,降低土壤真菌数量,改善了土壤微生物组成。四是土壤中根结线虫数量降低:休闲及轮作均能降低土壤线虫数量,轮作大葱、玉米分别比轮作前降低49.7%、44.1%。在后茬黄瓜各生育期,均以轮作大葱处理土壤线虫数量最少,休闲处理土壤线虫数量最多;五是土壤酶活性提高:轮作和休闲还提高了土壤过氧化氢酶、转化酶等的活性,其中以轮作大葱的过氧化氢酶活性最高。

  4. 日光温室蔬菜连作土壤和果实硝酸盐积累规律研究

  4.1. 连作土壤硝酸盐积累规律研究

  选择连作蔬菜年限分别为1~3 年、4~6 年和7~10年的日光温室,分0~20 cm、20~40 cm 和40~60 cm 3个土层深度采集土壤样品,研究了土壤硝酸盐的剖面分布特征和硝酸盐积累特点。结果表明(图1),土层硝酸盐含量差异表现为0~20 cm > 20~40 cm > 40~60 cm,表层硝酸盐集聚明显。随着连作年限的延长,各土层土壤硝酸盐含量均有增加,以连作1~3 年的日光温室土壤硝酸盐含量最低,7~10 年的含量最高。

  4.2. 氮肥形态和用量与土壤和果实设施蔬菜果实硝酸盐积累的关系研究

  以三种形态的氮肥,即硝态氮肥(硝酸钙)、铵态氮肥(硫酸铵)和酰胺态氮肥(尿素),设置5 个氮肥用量,即每kg 土施用氮肥分别为0.20 g、0.40 g、0.60 g、0.80g、1.00 g,研究了氮肥形态和用量对设施土壤及黄瓜果实硝酸盐积累的影响。结果表明(图2),土壤及黄瓜果实的硝酸盐含量均是随着三种形态氮肥施用量的增加而增加。在施氮量相同的情况下,施用硝态氮肥的处理黄瓜果实硝酸盐含量最高,其次是酰胺态氮肥,最低的是铵态氮肥。而在氮肥适量的前提下,施用硝态氮肥的黄瓜产量最高,但果实中Vc 含量最低;施用铵态氮肥的黄瓜果实中Vc 含量最高。随施氮量增加,施用各形态氮素处理的黄瓜果实中Vc 含量均逐渐降低,所以生产上要合理使用氮素肥料,以兼顾产量和品质。

  在试验研究的基础上,结合生产实践,制定了设施蔬菜合理施肥技术方案,此方案在主要设施蔬菜上应用,在产量基本一致的前提下,平均每亩减低化肥施用量20%,投入减少400 多元。

  5. 设施蔬菜根结线虫病等土传病害防控技术研究

  5.1. 土壤消毒对根结线虫防控效果研究

  土壤熏蒸是防治土传病害有效的措施之一[2,5]。课

  Figure 1. The nitrate accumulation in the different soil thickness and different years of continuous cropping in solar greenhouse

  图 1. 不同连作年限日光温室不同土层硝酸盐积累规律0501001502002503001-3年4-6年7-10年硝酸盐含量( mg/kg)0-20 20-40 40-60题组在临沂市河东区选取连作5 年且土传病害严重的黄瓜日光温室,开展了不同消毒剂(氯化苦、威百亩、硫酰氟、阿维菌素等)土壤处理防治根结线虫病的试验。调查结果表明(表5),各处理根结线虫病病指和防效与未用药(ck)相比,威百亩、硫酰氟和氯化苦熏蒸区发病显著降低,防效分别达到100%、99.70%、97.37%,且威百亩、硫酰氟和氯化苦熏蒸区的增产效果都在200%以上。阿维菌素在施用初期效果较好,到后期防效有较大幅度的下降,但是增产效果仍然较为显著。综上研究结果,硫酰氟防效好,但是成本较高,施用较麻烦;氯化苦消毒处理需要专用机械和设备。比较而言,威百亩防效好,施用简便,成本较低,建议推广应用。

  5.2. 杀菌植物筛选

  杂草在长期的进化过程中形成了一套抵御病原菌的机制,可能通过体内合成的次生代谢产物来抑制病原菌的活性。从自然界中广泛存在的杂草中筛选对植物病原真菌有抑制活性的植物种类,进而分离其活性成分加以利用或改造,是植物病害的生物防防治的重要途径之一。

  课题组应用抑制菌丝生长速率法对19 个科的40种杂草丙酮提取液对蔬菜主要土传病菌瓜果腐霉(Pythium aphanidermatum)、辣椒疫霉(Phytophthoracapsici)、尖镰孢菌(Fusarium oxysporium)、茄镰孢菌(Fusarium solani)的杀菌活性进行了研究。筛选出7 种抑菌效果较好的杂草,即黄花蒿、苍耳、荔枝草、鳢肠、车前、泽漆、夏至草(表6)。

  6. 小结

  1) 本研究通过对番茄、茄子、辣椒、黄瓜等田间抗病性鉴定、嫁接亲和性鉴定,以及砧木对接穗产量、品质影响的研究,筛选出了抗根结线虫的嫁接砧木,可在蔬菜嫁接中选用。

  2) 日光温室蔬菜与玉米、水稻、大葱轮作证明,轮作可以降低土壤中硝酸盐积累,土壤理化性质改善,A:硝态氮肥nitrate B:酰胺态氮肥amide nitrogen C:铵态氮肥ammonium

  Figure 2. The nitrate accumulation in cucumber fruits with applying different form of nitrogen fertilizers图 2. 不同形态氮肥对黄瓜果实中硝酸盐含量的影响

  Table 5. The comparison of the disease index, preventive effect and yield among the different treatment for root knot nematode disease

  表 5. 各处理根结线虫病病指、防效和产量比较处理Treatment病株率Disease incidence (%)病情指数Disease index防治效果Preventive effect (%)产量Yield (kg/667 m2)增产Increased yield (%)氯化苦 5.01 2.12 97.37 a 11190.00 204.16 a威百亩 0.00 0.00 100.00 a 11201.50 204.47 a硫酰氟 1.67 0.24 99.70 a 11209.50 204.69 a阿维菌素 68.75 41.67 48.22 b 10030.50 172.64 b未用药(ck) 100.00 85.24 - 3679.00 -注:同列中有相同字母者表示差异不显著。050100150200250300CK A1 A2 A3 A4 A5 B1 B2 B3 B4 B5 C1 C2 C3 C4 C5黄瓜果实硝酸盐含量mg/kg2008年4月28日2008年5月27日2008年6月23日设施蔬菜连作障碍防控技术探讨OPEN ACCESS 9

  Table 6. Inhibition rate of acetone extracts from weeds against four phytopathogenic fungi

  表 6. 杂草丙酮提取物对4 种植物病原菌的活性抑制率(%)

  植物Weeds辣椒疫霉Phytophthora capsici瓜果腐霉Pythium aphanidermatum尖镰孢菌Fusarium oxysporium茄镰孢菌Fusarium solani苦菜 25.26 14.17 4.84 14.51野塘蒿 7.71 50.14 20.52 24.35艾蒿 20.53 40.33 15.03 21.24小飞蓬 18.41 82.52 18.88 38.60苣荬菜 19.47 97.28 45.01 38.99鳢肠 82.89 88.17 61.87 47.85刺儿菜 0.00 20.34 11.11 19.88黄花蒿 75.53 100 80.80 72.66苍耳 82.11 100.00 82.32 88.60荠菜 −2.63 28.88 24.49 8.03播娘蒿 23.68 69.21 21.43 28.76小花糖芥 −2.83 15.19 16.92 23.32野燕麦 −2.83 39.54 6.14 11.40早熟禾 −4.37 20.63 22.98 21.44看麦娘 −3.34 6.30 5.05 24.15鹅观草 0.00 32.66 7.32 17.72齿果酸模 6.94 71.35 27.02 38.85酸模叶蓼 1.00 31.23 26.01 30.45萹蓄 −3.34 27.79 6.82 27.35蓼 40.10 85.67 15.4 37.27附地菜 33.42 29.70 59.90 28.76麦家公 0.00 11.46 8.08 25.82车前 −3.34 37.82 37.41 20.57大车前 −2.31 58.74 8.55 28.61荔枝草 72.11 100.00 67.86 58.03夏至草 15.79 66.67 58.33 21.77曼陀罗 −2.63 45.88 13.61 12.06龙葵 0.00 25.79 33.87 56.69牛繁缕 −2.89 6.09 8.69 17.97藜 6.32 22.22 13.78 25.32玄参科地黄 24.74 67.30 10.59 60.51猪殃殃 1.32 −9.54 4.05 12.95苘麻 −4.21 23.30 18.55 31.65打碗花 −2.89 −0.72 15.43 14.94马齿苋 −1.80 36.68 38.52 33.61泽漆 9.20 14.33 34.37 26.33水芹 11.94 51.00 24.24 33.86朝天委陵菜 0.00 1.43 6.57 30.71葎草 −1.80 34.67 33.86 29.8乌蔹莓 17.46 −31.54 44.62 33.16如土壤容重降低,土壤孔隙度增加,pH 升高和EC 值下降,根结线虫数量降低,因此轮作对连作土壤有很好的修复作用。

  3) 通过不同轮作年限及不同土层深度硝酸盐含量测定证明,硝酸盐在表层硝酸盐集聚明显,随着连作年限的延长,各土层硝酸盐含量均有增加。

  4) 设施土壤及黄瓜果实硝酸盐积累受氮肥形态和用量影响显著,随着硝态氮肥(硝酸钙)、铵态氮肥(硫酸铵)和酰胺态氮肥(尿素)施用量的增加而增加。在施氮量相同的情况下,施用硝态氮肥的处理黄瓜果实硝酸盐含量最高,其次是酰胺态氮肥。

  5) 通过土壤熏蒸药剂筛选证明,威百亩防效好,施用简便,成本较低,建议推广应用。

  6) 杂草提取物对瓜果腐霉、辣椒疫霉、尖镰孢菌、茄镰孢菌等的抑菌效果实验表明,黄花蒿、苍耳、荔枝草、鳢肠、车前、泽漆、夏至草等7 种杂草提取物抑菌效果好,可进一步开发制成产品用于病虫害防治。

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