我國設施栽培連作障礙特征與成因及防治措施的研究進展①

盧維宏，張乃明，包 立，張 麗1,，秦太峰

(1 云南農(nóng)業(yè)大學植物保護學院，昆明 650201；2 云南省土壤培肥與污染修復工程實驗室，昆明 650201；3 河南心連心化學工業(yè)集團股份有限公司，河南新鄉(xiāng) 453700)

設施農(nóng)業(yè)是利用必要的設施和設備創(chuàng)造相對可控的環(huán)境條件，采用人為介入方式改變農(nóng)作物生長條件，使其在一定程度上擺脫季節(jié)、氣候等因素的限制，減少自然災害帶來的不良影響，實現(xiàn)高效、集約化、可持續(xù)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式[1-2]。我國設施農(nóng)業(yè)自20世紀80 年代發(fā)展以來，2008 年種植面積340 萬hm2[2-3]，2010 年達362 萬hm2[4]，目前栽培面積已經(jīng)超過400 萬hm2[5-6]，我國已經(jīng)發(fā)展成為設施栽培世界大國。但是，我國目前的設施栽培還是以土培為主，且高度集約化和長期單一化連作趨勢明顯，隨著栽培年限的延長，普遍出現(xiàn)了土壤質量退化(如酸化、鹽漬化、養(yǎng)分失衡、重金屬及其他有害物質積累)、土傳病害發(fā)生嚴重(土壤微生態(tài)環(huán)境破壞、根系自毒物質化感)等連作障礙問題，據(jù)統(tǒng)計，5 a 以上的大棚出現(xiàn)連作障礙的高達80% 以上，連作20 a 以上的幾乎達100%[7]，嚴重制約著我國設施農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。本文回顧了近40 a 來設施栽培連作障礙的特征及防治技術的研究進展，針對設施栽培連作中的土壤退化、土傳病害嚴重及防治技術提出了該領域的科學問題及未來重點方向，以期為我國設施栽培優(yōu)質、高產(chǎn)、環(huán)境友好發(fā)展提供理論及實踐依據(jù)。

1 設施栽培連作障礙特征與成因

1.1 土壤質量退化

1.1.1 土壤酸化 由于成土母質、氣候等原因，中國土壤具有典型的“南酸北堿”特征，但一旦進入設施栽培過程，其耕層土都出現(xiàn)了明顯的不同程度的酸化，且隨著連作年限的延長，具有明顯加重的趨勢。在陜西日光溫室連作后，平均耕層土pH 7.73，與對照相鄰菜田(pH 8.20)相比，降低了5.7%[8]；在沈陽不同連作年限日光溫室的132 個土壤樣品中，pH 最小值為4.94，最大值為6.68，與對照露天土壤相比，pH平均下降了1.05 個單位，酸化趨勢嚴重[9]。在南方區(qū)域，如安徽、云南、江西等地的設施連作中也普遍存在著類似的趨勢，安徽典型區(qū)域設施栽培連作10、15 a 的黃潮土pH 分別下降了0.55、0.89 個單位，每年約下降0.06 個單位，由堿性退化為中性；連作5、10、23 a 的黑姜土pH 分別下降了0.46、0.95、1.26個單位，約每年下降0.08 個單位，由中性退化為酸性[10]；在云南、江西等地的調查中，建棚前耕層土的pH 為7.19，連作13 a 后下降為6.47[11]，個別設施辣椒連作2 a 以下土壤pH 為5.85，連作2 a 以上的土壤pH 平均為4.95[12]。設施土壤的普遍酸化與過量使用氮肥(如尿素、硫酸銨、含硝態(tài)氮的高氮復合肥)、堆肥(如豬糞和牛糞等)、高溫高濕條件、土壤有機質分解、堿基離子(如Ca2+、Mg2+、K+等)被作物帶走等有關[13-14]。

1.1.2 次生鹽漬化 由于設施栽培中特殊的高肥、大水、高溫、高濕且少淋洗環(huán)境，致使大部分鹽分表聚化，且隨著連作年限的延長逐步從直筒型向倒錐型發(fā)展[15-16]。在云南不同種植年限的設施土樣中，2%的土樣達到強度鹽漬化，28% 的中度鹽漬化，54%的輕度鹽漬化，僅有16% 的為非鹽漬化，耕層土的鹽分含量平均達1.76 g/kg，1 ～ 3 a 連作大棚土壤鹽分增加了1 倍 ～ 2 倍，個別達2.5 倍[17]。在全國主要設施菜地的耕層土壤中，輕度鹽漬化的比例占38.2%，中度鹽漬化比例占4.7%，且主要的鹽分離子為NO和SO2-4，其次是Ca2+，分別占鹽分總量的27.9%、26.9% 和15.3%，設施菜地連作鹽漬化程度顯著重于露天菜地[18]。設施連作次生鹽漬化的發(fā)生與復種指數(shù)高、長期種植單一蔬菜種類有關，致使作物根系對偏嗜好離子的選擇性吸收，造成特定離子的過分富集或虧損。

1.1.3 土壤養(yǎng)分失衡 土壤養(yǎng)分失衡是設施連作土壤質量退化最嚴重的問題。在河南設施蔬菜連作障礙調查中發(fā)現(xiàn)，土壤養(yǎng)分失衡問題占比達65% 以上，居連作障礙問題之首[7]。研究表明，設施連作后整體表現(xiàn)為氮、磷、鉀、硫盈余，耕層土壤全氮、硝態(tài)氮、有效磷、速效鉀的含量分別是露地土壤的1.9 倍、21.2倍、5.4 倍和3.7 倍[19]。據(jù)統(tǒng)計，我國典型設施栽培生產(chǎn)基地，每年氮、磷、鉀養(yǎng)分的平均投入量為4 088、3 656 和3 438 kg/hm2，其中隨化肥投入的分別占各養(yǎng)分總量的63%、61% 和66%，且施肥比例(1∶0.9∶0.8)與作物需求比例(1∶0.3∶1.4)嚴重失衡，造成設施栽培中氮、磷、鉀的養(yǎng)分利用率非常低，分別為24%、8%、46%[20-21]。高強度種植、單一作物連作、養(yǎng)分管理不合理是設施連作土壤養(yǎng)分失衡的主要因素，其中單一作物連作、養(yǎng)分管理不合理表現(xiàn)的最為普遍和突出，單一作物連作造成特定養(yǎng)分掠奪性從土壤中輸出，再加上不合理的養(yǎng)分管理，造成了土壤-植物養(yǎng)分供需失衡。

1.1.4 自毒化感物質的脅迫 由于長期連作及偏高的復種指數(shù)，造成設施栽培土壤中過量的根系分泌物、植株殘體和殘茬腐解物等自毒物質(如醌類、苯甲酸及其衍生物、肉桂酸及其衍生物、香豆素類等)[22]的累積，加劇了連作障礙的形成。自毒物質不但具有種間抑制性，而且對作物自身的種子萌發(fā)、幼苗生長、根系養(yǎng)分吸收等也具有一定的抑制效果[23]。番茄連作12 a 時土壤自毒物質鄰苯二甲酸二甲酯能顯著增加土壤根結線蟲二齡幼蟲數(shù)量[24]；連作5 a 時茄子、辣椒產(chǎn)生的自毒物質香豆酸、肉桂酸、鄰苯二甲酸二丁酯能顯著降低土壤酶活性和加重根際酸化[25]；此外，在設施番茄[26-27]、黃瓜[28-29]、草莓[30]、西瓜[31]、蘿卜、生菜等連作中產(chǎn)生的酚酸類化合物(如苯甲酸、羥基苯甲酸、肉桂酸、阿魏酸、丙烯酸等)還能破壞細胞膜結構的功能，抑制作物的抗性酶活[32]，表現(xiàn)長勢較弱、抗性下降、產(chǎn)量降低，引發(fā)連作障礙。

1.1.5 重金屬的累積 設施連作單一的種植結構也會導致相對單一的施肥和用藥結構，以致土壤重金屬的累積表現(xiàn)出區(qū)域化，且累積程度隨著連作年限的延長呈加重趨勢[33]。過量的氮、磷投入[19,34]和部分有機肥是設施土壤重金屬的一項重要來源，如：磷肥中含有較多的Hg、Cd、As、Zn、Pb，氮肥中含Pb 量較高，畜禽糞便堆肥則含有較高的Cu、Zn、Cr、Ni[35]。同時大量施用含Cu、As 的殺菌劑也會加重設施土壤重金屬的累積程度。從重金屬累積的整體分布空間來看，我國南部地區(qū)設施土壤以Cd、Pb 和Hg 含量最高，北部以As、Cu、Zn 和Cr 含量最高，西北部則Ni 含量最高，總體來說Cd 超標最為嚴重，在南部、北部、西北部地區(qū)的超標率分別為41.7%、54.5%、11.1%，其次是Pb，超標率分別為33.3%、18.2% 和0[36]，這些特征與成土母質、氣候等也有一定的關系。

1.1.6 有機污染物使用 農(nóng)膜覆蓋和過量的化學殺蟲、殺菌劑農(nóng)藥使用是設施栽培生產(chǎn)過程中的普遍現(xiàn)象，這給農(nóng)業(yè)增產(chǎn)和農(nóng)民增收提供了便利條件，同時農(nóng)膜和農(nóng)藥的殘留也成為設施土壤質量退化的成因。農(nóng)膜殘留導致大量的酞酸酯類化合物(如鄰苯二甲酸酯類PAEs、雙-2-乙基己基酯DEHP、二正丁酯DnBP、鄰苯二甲酸二正辛酯DnOP)釋放到土壤中，在設施土壤中累積[37-39]，并最終在設施蔬菜中富集(如葉菜類、果菜類、根莖類等)[37,40]；另外，濫用有機磷、擬除蟲菊酯類、氨基甲酸酯類等殺蟲劑和殺菌劑農(nóng)藥也是設施栽培中一個重要的有機污染源[41-42]。隨著設施栽培的延長，有機質污染物的富集降低了土壤微生物群落數(shù)量，減緩了土壤腐殖質形成，破壞了土壤團粒結構，惡化了土壤環(huán)境[43]。

1.2 土傳病害發(fā)生

1.2.1 土壤微生物結構破壞 設施連作障礙發(fā)生的原因很多，但最根本的原因是土壤微生物區(qū)系和多樣性的失調，有益微生物減少，病原微生物富集，進而引發(fā)植物的各種土傳性病害[44]。單一作物連續(xù)種植會形成特殊的土壤環(huán)境(如根系分泌物、植株殘體腐解物等)，使某些微生物(特別是病原微生物)富集，真菌的種類和數(shù)量增多，細菌和放線菌等有益菌減少[45-46]。周德平等[47]研究了設施蘆筍種植1、3、5、8、11 a 大棚土壤微生物群落結構及功能多樣性，結果表明土壤細菌種群數(shù)量減少，真菌數(shù)量增加，細菌與真菌數(shù)量比(B/F 值)降低，隨著年限增加，土壤微生物代謝活性下降，土壤微生物代謝類群多樣性減少，連作5 a 和8 a 大棚土壤微生物豐富度指數(shù)均僅為對照1 a 大棚的72%。在溫室土壤中，真菌的數(shù)量雖然不占主導地位，但對土壤肥力水平卻能產(chǎn)生較大的影響，隨著連作年限延長，設施土壤微生物從細菌型逐步向真菌型轉化，導致地力衰竭，真菌數(shù)量越多土壤肥力越差[48-50]，作物病害加重。

1.2.2 土壤酶活性降低 土壤酶參與各種元素的生物循環(huán)、有機質的轉化、腐殖質和有機無機膠體的形成，其活性反映了土壤中進行的各種生物化學過程的動向和強度，盡管數(shù)量微小，但是作用頗大，是土壤健康狀況的重要指標。研究表明，過氧化氫酶、脲酶、轉化酶、多酚氧化酶可以作為設施菜地敏感的土壤酶學指標[51]，而長期單施化肥(尤其是氮肥)[52-53]、鹽分脅迫[54]、設施連作[51]、再生水灌溉[53]等均會顯著影響土壤酶的活性，設施土壤酶活性降低，必然會引發(fā)土壤養(yǎng)分利用率低、根系毒害(如過氧化氫)等連作障礙的發(fā)生。

1.2.3 作物抗性下降 連作不僅惡化作物生長的土壤環(huán)境，還會降低設施作物的自身抗性。過氧化物酶、過氧化氫酶、多酚氧化酶是作物防御體系中的重要抗逆酶類。研究表明，連作產(chǎn)生的自毒物質不同濃度外源添加均促進了黃瓜、番茄幼苗根系中丙二醛(MDA)的合成，對根系活力和細胞質膜具有破壞作用，作物對病原菌的抵抗力有明顯的下降，對細胞膜、葉綠素、線粒體都具有明顯的破壞作用[55-56]。隨著連作年限的增加，作物MDA 含量在整個生育期內(nèi)總體呈上升趨勢，連作馬鈴薯葉片MDA 含量增加會導致保護酶系統(tǒng)破壞[57]，最終誘發(fā)作物的系統(tǒng)抗性降低[58]。

2 設施土壤連作障礙的削減防治技術

2.1 農(nóng)藝調控技術

2.1.1 種植模式 輪作、套作是區(qū)別于連作的有效緩解設施連作障礙的種植模式。在夏季溫室休閑期種植大蒜、菠菜及白菜可以顯著降低土壤鹽分累積，增加土壤微生物數(shù)量，抑制鐮刀菌的增殖[59]。在連作草莓5 a 的大棚土壤上輪作水生蔬菜(水芹和蕹菜)，表層土壤有效磷和有機質顯著增加，提高了土壤腐殖化程度和有機氮素礦化能力[60]。以西蘭花、青刀豆和糯玉米設置不同的套作模式，有效提高了土壤有機質含量、氮素利用率、土壤脲酶活性、蔬菜產(chǎn)量，降低了土壤無機氮含量[61]。在連作障礙發(fā)生的設施栽培中，開展合理的輪作、間作、套作模式，均能有效改善土壤環(huán)境，提高養(yǎng)分利用率，減輕土壤鹽漬化及酚酸類物質的自毒作用。

2.1.2 平衡施肥 合理的養(yǎng)分管理是我國設施栽培中亟待解決的科學和技術問題。一方面需要加強對設施栽培中土壤養(yǎng)分轉化和作物吸收規(guī)律的基礎研究[62]，另一方面要高度重視平衡施肥技術的應用，即根據(jù)作物需肥規(guī)律及土壤供肥能力(尤其是堿解氮、有效磷、速效鉀和有機質4 個指標)來確定肥料的種類和數(shù)量，也可根據(jù)特定需求采取針對性的化驗，施肥中結合作物特定生長階段來調整施肥配方和施肥次數(shù)，做到“控氮、穩(wěn)磷、增鉀、補微”。研究顯示，優(yōu)化施肥配方、增施有機肥可降低土壤容重3.73% ～ 14.93%，增加土壤總孔度4.18% ～ 15.79%，提高根區(qū)土壤呼吸強度23.4% ～ 34.6%，改善土壤結構，增加土壤有機質，提高作物的抗病性[63-64]。

2.1.3 優(yōu)化耕作方式 眾所周知，土壤耕作可以產(chǎn)生更大的曝氣，將作物殘茬和肥料混合到土壤中，刺激微生物活動和纖維素分解。土壤深耕能夠打破犁底層、改變土壤理化性質、提高土壤透氣性、降低土壤容重、提高土壤微生物及脲酶活性、促進作物根系下扎等[65]，同時在耕作過程中適度采用控制交通耕作(controlled traffic farming, CTF)方式，對降低土壤容重、植物水分傳導吸收具有明顯改善作用[66-67]。

2.1.4 嫁接技術 嫁接是近些年來在提高作物抗性、緩解設施連作障礙方面廣泛應用、效果顯著的綠色調控技術。研究表明，嫁接可誘導茄子質膜P-H+-ATPase、P-Ca2+-ATPase 和液泡膜V-H+-ATPase、V-Ca2+-ATPase 及質膜氧化還原酶的活性提高，使茄子適應連作障礙下肉桂酸、香草醛的化感脅迫，增強了細菌和放線菌的根際效應，減弱了真菌根際效應，提高了土壤酶(脲酶、磷酸酶、蔗糖酶)的活性，有效緩解了茄子連作障礙的發(fā)生[68]；同時嫁接的葫蘆科、茄科植物對設施栽培過程中的凍害、高溫、干旱、淹水和有機污染(如艾氏劑、狄氏劑、異狄氏劑等有機農(nóng)藥)等非生物逆境脅迫也非常有效[69]，提高作物對土壤鹽漬化[70]、土壤酸堿度、養(yǎng)分失衡和重金屬毒性[71]等環(huán)境因子脅迫的耐受性。

2.1.5 科學灌溉控鹽技術 灌溉排鹽技術采用的是以水洗鹽、鹽隨水走的方法將設施土壤表層的鹽分帶走，降低土壤鹽分累積濃度。生產(chǎn)實踐中，采用挖溝排水、灌溉洗鹽等措施，在作物生長季節(jié)，用縮短畦頭、高畦深溝、接通大明溝等方式使地表水順利排出；在休閑期大量灌水，每畝(1 畝=667m2)地至少灌水100 m3，進行2 ～ 3 次，以使鹽分隨灌溉水流出土體，達到洗鹽的目的[72]。另外，采用工程措施鋪設暗管進行地下水排鹽也是最常用的一種修復技術，即采用雙層波紋有孔塑料暗管排水洗鹽，淺層暗管管頂距土表30 ～ 40 cm，灌水洗鹽時耕層鹽分隨水由此排出；深層暗管管頂距土表60 ～ 80 cm，隨水下滲底層土壤積鹽由此排出，此法對設施土壤次生鹽漬化修復效果更徹底[73]。

2.1.6 抗(耐)性品種選育 通過現(xiàn)代生物學技術手段(如序列標簽位點STS、簡單序列重復標記SSR、單核苷酸多態(tài)性SNP 等)定向篩選抗(耐)性基因，被認為是選育設施專用抗(耐)性品種最經(jīng)濟有效的技術途徑。目前研究在抗逆強、成活率高、品質好、產(chǎn)量高等方面都取得了較好進展，如：設施番茄的砧木雙抗(抗根結線蟲、抗枯萎病)品種[74]、茄子抗青枯病品種[75]、黃瓜耐鹽抗病品種[76]等，在設施生產(chǎn)實踐過程中已經(jīng)廣泛應用。

2.2 生物調控技術

通過向土壤中引入有益微生物，使其與病原微生物競爭生存空間和營養(yǎng)物質，或拮抗有害病原生長，或分泌某些物質而形成根際生物屏障，減輕病原微生物危害，控制土傳性病害(尤其是根結線蟲)的發(fā)生[77-79]。在抑制設施栽培土傳病害上，主要的生防真菌有木霉屬(Trichodermaspp.)、淡紫擬青霉(Paecilomyces lilacinus)、鏈霉菌(Streptomycesspp.)、叢枝菌根(arbuscular mycorrhiza，AM)等，生防細菌有芽孢桿菌類(Bacillusspp.)、熒光假單胞菌(Pseudomonasspp.)等[80]。研究表明，由短短芽孢桿菌、淡紫擬青霉等組成的復合生防菌肥對設施黃瓜根結線蟲病防治效果達57.9%，與化學農(nóng)藥噻唑膦基本持平[81]；解淀粉芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、蘇云金芽孢桿菌對番茄、黃瓜根結線蟲的2 齡幼蟲和卵孵化具有明顯致死作用[82-84]。

向土壤引入外源固氮微生物、根際促生菌(plant growth-promoting rhizobacteria，PGPR)，可以溶磷溶鉀，促進作物生長，改善根系對養(yǎng)分的吸收，提高養(yǎng)分利用率，延緩鹽堿等逆境脅迫[85-88]。外源引入?yún)仓婢?AMF)，其與多數(shù)設施作物根系能形成共生關系，除可增加養(yǎng)分吸收、刺激作物生長外，還可形成隔離帶使作物免受重金屬的毒害，AMF 通過向根際土壤分泌有機物(如：球囊霉素)來螯合重金屬離子，以減輕植物對重金屬的吸收[89-90]，尤其可以降低作物對土壤重金屬Cd 的吸收，減輕Cd 的毒害[91]；另外復合微生物菌劑對改善土壤理化性質也具有一定的效果。

2.3 化學調控技術

施用土壤改良劑對緩解土壤鹽漬化、酸化、板結程度，提高土壤有機質，均衡土壤各種營養(yǎng)元素，改善設施土壤養(yǎng)分富集具有明顯的作用。研究表明，牡蠣類土壤調理劑可以改善設施土壤酸化，促進番茄生長，提高單果重及果實品質，實現(xiàn)增產(chǎn)16.54%[92]。在低溫高鹽情況下，腐植酸鉀提高番茄根系活力4.2%，提高葉片光合效率、改善體內(nèi)Na+、K+分布，提高過氧化物歧化酶和過氧化氫酶活性，緩解鹽脅迫效應[93]；用生物質炭處理連作6 a(11 茬)的日光溫室營養(yǎng)基質，其過氧化物酶活性提高至第1 茬時的水平，基質內(nèi)細菌群落多樣性、蔗糖酶和脲酶活性都獲得了明顯的改善[94]，同時對改善設施栽培作物長勢、提高肥料利用率等具有良好的效果[95]。另外，在設施栽培過程中，選用50% 甲基硫菌靈、50% 多菌靈、40% 五氯硝基苯、15% 惡毒靈或其他的低毒化學藥劑也可對土傳病害發(fā)生較多的設施土壤進行消毒處理[96]，起到很好的防治效果。

2.4 物理調控技術

電消毒法是一種常見的設施土壤物理消毒技術。以直流電土壤消毒原理、土壤微水分點處理原理和脈沖電解原理集成的土壤電化學消毒技術，可平衡土壤酸堿性、恢復土壤透氣性、殺滅土傳病害的病原微生物，特別是對線蟲、韭蛆等頑固性害蟲具有良好的殺滅效果，在短時間內(nèi)可有效解決土壤連作過程中的諸多問題[97-98]。郭修武等[99]對葡萄連作土壤進行蒸汽滅菌，結果發(fā)現(xiàn)滅菌可改變根系分泌物的成分及含量，促進植株的生長，減輕了葡萄的連作障礙。通過施用化學試劑消毒、土壤蒸氣消毒和日曬消毒等方法來控制黃瓜、茄子、草莓、大豆、果樹等的連作障礙也有一定的效果[100]。

3 存在問題及未來研究趨勢

3.1 存在問題

針對設施連作障礙及防治技術，國內(nèi)學者已經(jīng)開展了大量的研究，但隨著我國設施農(nóng)業(yè)的集約化和自動化程度的日趨提升，現(xiàn)有技術仍然不能滿足生產(chǎn)實際需求，存在的問題如：

1) 我國設施農(nóng)業(yè)起步晚，面積增長快，但質量水平較低，實際應用中出現(xiàn)了諸多不同于露地常規(guī)栽培的生產(chǎn)問題，如設施栽培施肥、用藥和管理技術的差異。不合理的施肥/藥所產(chǎn)生的土壤質量惡化嚴重，目前的研究主要集中在土壤質量惡化后的修復技術上，而關于連作障礙發(fā)生前的預防措施鮮有報道。

2) 在設施連作障礙的防治技術方面，單項技術的研究居多，綜合措施的研究較少，與實際生產(chǎn)中常見的多因素誘發(fā)設施土壤退化或連作障礙存在偏差。

3) 設施連作障礙發(fā)生發(fā)展的系統(tǒng)性研究不足?，F(xiàn)有研究多是以已產(chǎn)生連作障礙的設施農(nóng)業(yè)為研究對象，而缺乏從建棚開始持續(xù)對其管理措施、土壤特征變化進行定位和系統(tǒng)研究。

4) 有益微生物對緩解土壤退化和連作障礙方面具有較好的作用，但經(jīng)常存在田間實際應用效果不穩(wěn)定、作用機理(如營養(yǎng)元素磷的增溶效果與植物對增溶磷的吸收關系)不清楚等問題[101]。

5) 調控產(chǎn)品和技術標準不完善。目前，市場上的土壤改良劑層出不窮，種類更是琳瑯滿目，但是在指標標識、作用機理、使用方法等方面不規(guī)范，用沒有進行規(guī)范預處理的原料生產(chǎn)有機肥，會造成土壤中抗生素、重金屬、鹽分及病原菌污染的風險。

3.2 未來研究趨勢

近年來，設施農(nóng)業(yè)逐步被技術型農(nóng)民所青睞，面積更是持續(xù)穩(wěn)步攀升，解決設施連作障礙問題必將成為趨勢。未來應把設施連作障礙及防治技術的研究重點放在以下幾個方面：

1) 構建國內(nèi)設施栽培質量控制標準系統(tǒng)，提前預防設施連作障礙及后期規(guī)范調控；建立中國設施農(nóng)業(yè)研究網(wǎng)絡平臺和專家體系，實現(xiàn)資源共享和在線答疑。

2) 在我國典型的設施栽培集中區(qū)域，對設施栽培進行長期定位研究，如開展設施土壤微生物普查、根際微生態(tài)系統(tǒng)[102]、測土施肥/藥、基因沉默技術(或RNA 沉默，RNAi)、強還原土壤消毒法(reductive soil disinfestation, RSD)等新興調控技術[103-104]的系統(tǒng)研究，側重連作障礙機理和復合型防治技術的研究。

3) 加大對土壤修復技術及連作障礙防治產(chǎn)品的推廣，做好產(chǎn)品指標及市場準入制度，尤其是在指標標識、作用機理、使用方法以及風險控制方面，堅決杜絕土壤二次污染。

4) 深入研究設施栽培養(yǎng)分投入產(chǎn)出平衡、肥料利用率、科學施肥制度、不同栽培管理模式[105]等，提前預測設施土壤肥力的發(fā)展方向和可能產(chǎn)生的環(huán)境影響，為實現(xiàn)設施栽培規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供依據(jù)。

5) 加大對新型設施栽培模式的研究，如水肥一體化、無土栽培等，逐步降低設施栽培對土壤的依賴程度，緩解未來不斷增長的人口數(shù)量與耕地面積日益銳減的矛盾，著力發(fā)展環(huán)境友好、資源利用程度高、土壤依賴程度低的新型設施栽培模式。