設(shè)施西瓜連作障礙發(fā)生機(jī)理及防治措施

南文卓 姬建新

摘 要：西瓜是重要園藝作物，連作障礙嚴(yán)重制約西瓜產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，本文從連作西瓜的土壤理化性質(zhì)變化、土壤微生物環(huán)境及群落失去平衡和自毒作用等方面闡述目前西瓜連作障礙產(chǎn)生機(jī)理，提出了緩解西瓜連作障礙措施，并對西瓜連作障礙研究進(jìn)行了展望，以期為西瓜可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：西瓜;連作障礙;發(fā)生機(jī)理;防治措施

所謂連作障礙是指同一土壤地塊連續(xù)種植同種或同科作物，即使正常栽培管理?xiàng)l件下，也會不同程度影響作物生長[1]。西瓜作為重要的園藝作物，栽培中極易發(fā)生連作障礙，一般大棚西瓜連作最長3年期限，超過3年極易出現(xiàn)連作障礙，主要表現(xiàn)為土壤惡化，嚴(yán)重發(fā)生根結(jié)線蟲、枯萎病等土傳病害，導(dǎo)致產(chǎn)量下降、品質(zhì)變差，生育遲緩，植株早衰甚至死亡[2]。隨著設(shè)施農(nóng)業(yè)大規(guī)模發(fā)展，耕地有限、設(shè)施西瓜栽培復(fù)種指數(shù)高等因素，西瓜連作問題日益突出，連作障礙嚴(yán)重制約著西瓜產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

近些年來，國內(nèi)學(xué)者對西瓜連作障礙形成機(jī)理做了很多的研究，涉及土壤理化性質(zhì)變化、土壤微生態(tài)失衡和自毒作用等方面內(nèi)容，這些研究成果對土壤改良、提質(zhì)增產(chǎn)、實(shí)現(xiàn)“農(nóng)藥化肥雙減” 和促進(jìn)我國西瓜產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展提供了理論依據(jù)。

1 西瓜連作障礙發(fā)生機(jī)理

1.1 土壤理化性質(zhì)變化

土壤理化性質(zhì)導(dǎo)致的連作障礙，主要體現(xiàn)在土壤有機(jī)質(zhì)含量降低、土壤板結(jié)、酸化、養(yǎng)分失衡和土壤鹽漬化等方面。研究表明，西瓜長期連作栽培會破壞土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)下降，加劇土壤板結(jié)[3-5]。隨著連作年限增加，土壤速效磷和速效鉀含量不斷下降[4]，土壤營養(yǎng)比例嚴(yán)重失衡，導(dǎo)致土壤酸化并伴隨土壤鹽漬化的發(fā)生[6-7]。

種植地土壤鹽漬化是目前西瓜設(shè)施栽培中普遍存在的嚴(yán)重問題，茅國芳等[7]研究表明，上海設(shè)施西瓜土壤次生鹽漬化的離子成分主要以Cl-、SO42-、NO3-、Ca2+、Na+和Mg2+為主，這些鹽分多數(shù)為無機(jī)養(yǎng)分（化肥）副成分或轉(zhuǎn)化物，且隨著設(shè)施栽培年限的延長而增加，并具有由土壤底層逐步向耕作上層不斷升高的特征。

茅國芳等[7]研究發(fā)現(xiàn)西瓜對鹽害敏感期在苗期，一般移栽后1～2周內(nèi)危害最為嚴(yán)重，并提出東部沿海地區(qū)設(shè)施西瓜正常苗、僵苗和死苗三個土壤臨界鹽分值分別為2.5～3.0克/千克、3.0～3.5克/千克和3.5克/千克。

1.2 土壤微生物環(huán)境及群落失去平衡

根際土壤的微生物群落包括真菌、細(xì)菌和放線菌，是反映土壤健康的一個重要指標(biāo)。西瓜連作栽培使土壤的微生物環(huán)境及群落發(fā)生了變化，導(dǎo)致土壤中細(xì)菌和放線菌數(shù)量減少，真菌數(shù)量增加，加劇了枯萎病等土傳病害發(fā)生，而枯萎病又是連作西瓜導(dǎo)致產(chǎn)量降低和品質(zhì)下降的重要原因[8-9]。聶園軍等[9]對西瓜連作與根際微生物群落演替變化之間的關(guān)系進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)連續(xù)連作3年西瓜的產(chǎn)量降低了71%，枯萎病發(fā)病率達(dá)到61.3%;不同連作年限的根際微生物群落多樣性存在顯著差異。

1.3 自毒作用

自毒作用是植物根分泌和殘茬降解時(shí)釋放出的次生代謝物，殘留在土壤中對植株的生長和發(fā)育具有抑制作用，自毒作用是引起植物連作障礙的重要原因之一[10]。對羥基苯甲酸、阿魏酸、香豆酸香草酸、丁香酸、香蘭素等酚酸類物質(zhì)是西瓜重要的化感物質(zhì)，并且隨著連作時(shí)間的增長，土壤中酚酸類物質(zhì)的積累量越多，西甜瓜連作障礙發(fā)生程度越嚴(yán)重[10-11]。

王素娜[11]發(fā)現(xiàn)阿魏酸、苯甲酸和肉桂酸等3種酚酸對尖孢鐮孢菌致病力具有一定的促進(jìn)作用。王倩等[12]研究表明，苯甲酸和肉桂酸處理使西瓜幼苗根系POD活性下降，造成西瓜幼苗生長量下降，導(dǎo)致西瓜幼苗枯萎病嚴(yán)重發(fā)生。

2 西瓜連作障礙防治措施

2.1 嫁接育苗

西瓜采用嫁接育苗栽培可以提高對土傳病害的抗性，一定程度上緩解西瓜連作障礙，目前我國西瓜設(shè)施栽培中嫁接育苗比例達(dá)到了50%。西瓜嫁接主要砧木有野生西瓜、黑籽南瓜、南瓜和葫蘆，研究者對不同砧木在西瓜嫁接中的優(yōu)勢有不同的認(rèn)識，這可能與西瓜品種有一點(diǎn)關(guān)系。黃遠(yuǎn)[13]等認(rèn)為砧木特性會影響嫁接西瓜的品質(zhì)，影響大小依次為：南瓜砧木>葫蘆砧>野生西瓜砧木。孟佳麗等[8]等認(rèn)為經(jīng)過葫蘆砧木嫁接后的植株比南瓜嫁接株受到連作的影響更小，具有更強(qiáng)的穩(wěn)定性。蔣有條等[14]認(rèn)為南瓜砧木比葫蘆砧木在西瓜嫁接生產(chǎn)中應(yīng)用的更廣泛。

2.2 合理輪作

通過選擇與親緣關(guān)系較遠(yuǎn)、生長習(xí)性差別較大的作物進(jìn)行輪作，能夠有效調(diào)節(jié)土壤微生態(tài)環(huán)境，是解決連作障礙最為簡單經(jīng)濟(jì)有效的防治方法[15]。

毛曉梅[5]認(rèn)為水旱輪作應(yīng)用模式最為經(jīng)濟(jì)有效，在天氣較好和田間管理正常下，枯萎病防效可達(dá)到95%以上。王素娜[11]研究表明，甜瓜與茴香、洋蔥、茼蒿進(jìn)行輪作可減輕或消除甜瓜的自毒作用，可作為甜瓜的最優(yōu)輪作類別。楊瑞平[16]發(fā)現(xiàn)大蒜與瓜類輪作能夠明顯減輕瓜類枯萎病的危害。

2.3 土壤改良

設(shè)施栽培中必須科學(xué)合理施肥，避免過多地施用化學(xué)肥料，通過增加有機(jī)肥，可以有效提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)[16-17];根據(jù)土壤的酸堿性合理增施土壤調(diào)理劑可以調(diào)節(jié)根際土壤pH值，常見的土壤調(diào)理劑有：硅鈣鉀鎂肥、生石灰、硫磺、腐殖酸和聚丙烯酰胺PAM等。對于鹽漬化嚴(yán)重的土壤，可以在夏季換茬進(jìn)入休閑期，通過揭膜淋洗、垂直漫灌淋洗和減少化肥用量等方式快速降低表層土壤的鹽分濃度，使耕層土壤鹽分降低到障礙臨界點(diǎn)以下[7]。

連作障礙與土壤中的微生物種群種類和數(shù)量有密切關(guān)系，將具有拮抗作用的細(xì)菌、芽孢桿菌和木霉菌等菌類引入土壤，或者利用這些菌類研發(fā)成微生物菌肥應(yīng)用在西瓜上，能夠使微生物群落結(jié)構(gòu)由“真菌型”向“細(xì)菌型”轉(zhuǎn)變，對于西瓜枯萎病的防治具有很好的效果[11，17-18]。

2.4 土壤殺菌消毒

生產(chǎn)上常用化學(xué)和物理方法對土壤進(jìn)行殺菌消毒，可殺滅土壤中的病原菌，減少土傳病害，降低連作障礙對西瓜生長的影響。

化學(xué)方法：在整地前可以采用棉隆[19]熏蒸土壤，在定植前后可以使用惡霉靈、苯并噻二唑、丙硫菌唑和甲基托布津等化學(xué)藥劑進(jìn)行灌根處理，對土傳病害防治均有一定效果，但長期使用不僅會產(chǎn)生抗藥性，降低防效，還會殺死土壤中有益生物，破壞土壤微生態(tài)平衡[1]。

物理方法：在溫室夏季休閑期，采用高溫悶棚和其它措施相結(jié)合的技術(shù)，能達(dá)到真菌致死溫度，可以殺死土壤中的大部分病原菌，降低連作西瓜田土壤中的尖孢鐮刀菌的數(shù)量[16，20-21]。

3 問題及展望

西瓜連作障礙發(fā)生機(jī)理相對復(fù)雜，是作物—土壤系統(tǒng)內(nèi)部多種因素間綜合作用的結(jié)果，各因素間之間相互影響，進(jìn)一步加劇西瓜連作障礙的發(fā)生。針對西瓜連作障礙，目前還沒有徹底的根治方法，解決連作障礙應(yīng)堅(jiān)持“預(yù)防為主，防治結(jié)合，綜合防治”的原則。針對連作障礙發(fā)生程度，可以將嫁接、輪作、土壤消毒和土壤改良等技術(shù)措施結(jié)合起來，在生育期再通過栽培措施提高作物抗逆性來減輕對西瓜生長的影響，是目前緩解西瓜連作障礙的有效途徑。

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