酵素菌对设施土壤连作障碍的控制效果

设施栽培是指玻璃温室、日光温室、塑料大棚等保护地栽培的总称。设施栽培的特点是通过人工措施改变局部生态环境，充分利用日光能和热能，满足蔬菜反季节栽培，延长蔬菜生长时间，提高蔬菜产量，保证蔬菜品种间的均衡上市。

目前，我国已成为世界上最大的设施蔬菜生产基地之一。随着各地农业产业结构调整和土地流转步伐的加快，设施蔬菜面积仍将不断扩大。与此同时，设施土壤连作障碍的问题也越来越突出。只有深入研究，找出问题所在，并适时拿出对策，才能保证设施蔬菜产业持续健康发展，才能避免“一哄而上”“一哄而下”的现象发生。

农业集约化程度在带来农产品产量显著提高和经济效益明显提高的同时，由于过分依赖化肥和农药的作用，土壤板结、土壤盐渍化、作物重茬连坐障碍等问题越来越凸显，越来越成为制约其生物学产量提高和品质改善的限制因子。长期以来，大量以工农业废弃物、未经充分发酵处理的畜禽粪便的过量施用，造成土壤的重金属污染。

高亮等人针对土壤连作问题开展了广泛的调查，研究了土壤连作障碍的特征特性、蔬菜的为害症状、土壤理化性状以及土壤微生物的影响等，探索了不同地区、不同蔬菜利用酵素菌综合治理土壤连作障碍的试验，为设施蔬菜科学施肥提供了一定的指导作用。

在等价格施肥情况下，施用酵素菌肥，土壤有机质含量增加5%～15%，理化性状改善，土壤容重减低6%～8%，田间持水量增加5%～7.2%，土壤中芽孢杆菌和放线菌数量增加120%～500%，土壤肥力显著提高；植株抗病、抗旱、抗寒性提高，蔬菜增产7%～12.5%，水果增产6%～15%，产品外观商品性状和内在品质显著改善，蔬菜、水果的畸形率明显降低，口感好，风味佳，维生素C、糖分明显提高，硝酸盐、重金属含量大幅度减少。

凡是施用酵素菌肥的地温比常规种植升高1～3℃，黄瓜、番茄、辣椒、西葫芦等蔬菜未出现低温冻害，尽管生长缓慢，但未停止发育，早期产量增加35%以上，增产、增收效果显著。

1、保护地连作障碍的调查情况

高亮等人对山西省阳高县、怀仁县、大同县、晋中市榆次区、太谷县、新绛县、长子县等25个县120处乡镇280多个村进行土壤连作障碍情况调查，取得了第一手数据。调查中发现，在设施条件下，连作2年以上的蔬菜，均表现出不同程度的连作障碍，主要表现为蔬菜侵染性病害加重、生理病害显现、根系生长障碍、产品畸形率增加以及土壤板结、理化性状恶化、土壤酸化、土壤次生盐渍化等。调查中同时发现，耕作层土壤破坏，未充分腐熟有机肥（主要是畜禽粪便）的超量使用，单一化肥及含植物生长调节剂（植物激素）肥料、农药的不合理使用，不合理灌溉，植株调整不当等原因加剧了土壤连作障碍的为害。

（1）土壤有害生物

土传病虫害是土壤连作障碍中最主要的因子。土壤中有害生物主要包括根结线虫和病原微生物。设施栽培发病严重的主要原因是在同一地块多年重复种植同一种或同一类蔬菜，致使土壤中病原菌大量积累，主要病原菌有腐霉菌(Pythium sp.)、疫霉菌(Phytophthora  sp.)、 丝核菌（Rhizoctonia sp.）、镰刀菌(Fusarium sp.)、核盘菌（Sclerotinia  sp.）等。主要病虫害主要有黄萎病（Verticillium sp.）、枯萎病（Fusarium sp.）、立枯病（Rhizoctonia solani）、青枯病（Ralstonia  solanacearum）、黑胫病（Erwiniacarotovora）、炭疽病（Colletotrichum sp.）、根肿病（Plasmodiophorasp.）、根结线虫（Meloidogyne sp.）等。染病植株生长势弱，产量降低，有的甚至绝产。研究发现，番茄连作易发生病毒病、枯萎病、黄萎病和根结线虫病等。以病毒病为例，为害番茄的主要病毒种类主要有TMV、CMV、番茄环斑病毒（TomRSV）和番茄黄化曲叶病毒病（TYLCV，或TY病毒），除CMV主要由蚜虫传播外，其余病毒都是由土壤传染的或至少土壤是重要的传播途径之一。病毒病与土壤作用后，可能会使土壤中的微生物数量减少、活性降低，从而使根际土壤中脲酶、转化酶活性降低, 多酚氧化酶活性升高，土壤腐殖化程度下降，吸收能力下降。

（2）土壤次生盐渍化和酸化

盲目过量施肥是造成设施土壤次生盐渍化的重要原因之一。调查中发现，菜农对粪肥（主要是鸡粪、猪粪、牛粪等）和化肥（主要是复混肥料、复合肥料、磷酸二铵、尿素、过磷酸钙等）的用量分别是露地蔬菜的5～10倍和3～6倍，超过蔬菜的正常需要量的5～8倍。大量剩余肥料及其副成分在土壤中积累，一方面提高了土壤溶液浓度，另一方面降低了土壤pH值，使土壤变酸，Fe²⁺、Mg²⁺、Al³⁺等离子溶解度增加，进一步增加了土壤溶液浓度，加剧了土壤盐渍化程度。同时，设施内温度高，原生矿物的风化分解速度加快，盐基离子释放增多。加上土壤水分的蒸发量和作物的蒸腾量加大，下层土壤中的盐分向地表移动，积聚在土壤表层，从而导致设施土壤次生盐渍化。

另外，蔬菜根系一般分布较浅，土壤盐分积累后，会造成土壤溶液浓度增加，土壤溶液渗透势加大，导致种子发芽困难、根系吸水吸肥不良。土壤溶液浓度过高，营养元素之间的拮抗作用加剧，蔬菜易出现缺素症状，导致生长生育受阻，产量和品质下降。

（3）蔬菜的自毒作用

自毒作用就是指植物通过释放出的一些物质对同茬或下茬同种或同科植物的生长产生抑制作用的现象。这些物质通过地上部淋溶、根系分泌、植物残体在土壤中分解等途径释放出来，它们对光合作用和养分吸收产生重要影响。这些有害物质大多通过根系排泄到土壤中，且极不易被分解。随着连作次数的增加，有害物质在土壤中积累量也越来越多，抑制植物生长发育，表现为生长势衰弱、抗性下降、早衰、产量降低等。

调查中发现，在同一地块上连续种植6～8年的番茄，在肥水充足无病虫害的情况下，只能收获6～8穗果后植株即衰老死亡；黄瓜、西葫芦、草莓在5年连作的产量只相当于新地块的60%～80%；辣椒、茄子﹑西瓜、荷兰豆等表现出类似的情况。调查中同时发现，黄瓜和番茄之间存在着相互影响的现象，产量同比降低10%～30%。

深入研究发现，自毒物质主要包括苯甲酸、苯丙烯酸、对羟基甲酸、肉桂酸等，通过抑制蔬菜对水分和NO^-、SO₄^2-、Ca²⁺、K⁺等的吸收，影响光合作用，影响蛋白质和DNA合成等多种途径影响正常的生长发育。

（4）连作对土壤的影响

研究中发现，随着设施蔬菜种植年限的延长，土壤理化性状发生变化，表现为有机质提高，土壤容重减低，pH降低，全氮、碱解氮、全磷、有效磷、速效钾含量普遍增加，但氮磷钾比例失调。突出表现为高氮高磷低钾，或高氮低磷低钾。

多年连作破坏了土壤的团粒结构，影响了土壤孔隙度、土壤容重、和保水保肥能力。同时，根系分泌物中的有机酸如甲酸、乙酸、草酸、苹果酸、丙酮酸等释放出的H⁺，使pH值降低。根系分泌的酸性物质和胶粘物质与Fe²⁺、Mn²⁺、Mg²⁺等离子形成络合物和配位化合物，严重影响了根系对矿质离子的吸收。

（5）连作对蔬菜的影响

不同的栽培方式，连作蔬菜的植物学形状差异很大。相同栽培方式，连作年限对植物学形状影响差异较大。研究中发现，随着连作年限的延长，番茄、茄子、辣椒等茄果类蔬菜植株生长势下降，叶片大而薄，叶片卷曲下垂，节间增长，畸形花增多，叶上着生花序或花序上着生叶片等“返祖”现象增多，果实外观变差，畸形果增多，结果后期植株衰老迅速。黄瓜、西葫芦等瓜类表现为叶片宽大，叶柄增长，叶片下垂，雌花增多，瓜条短粗，尖头瓜、大肚瓜、细腰瓜明显增多，生长后期产量下降明显。

不同栽培方式，土壤连作障碍发生和为害具有一定差异。单斜面节能日光温室发生土壤连作障碍严重于圆拱式塑料大棚，而下凹式节能日光温室又严重于平地式节能日光温室。随着栽培年限延长，不同栽培方式的设施蔬菜土壤连作障碍为害症状呈现加剧的趋势，但不同蔬菜的表现症状存在显著差异。不同管理技术措施对土壤连作障碍的影响差异显著，不同肥料品种、不同施肥方法对土壤连作障碍影响较大。

2、酵素菌对设施蔬菜连作障碍的控制效果

在等价格施肥条件下，施用酵素菌肥的土壤pH值提高0.31～0.37，土壤溶液浓度下降15.28％～23.14％，电导率降低1.26～2.15西门子/米，土壤全氮增加0.40～0.34 克/千克，有效磷增加0.01～5.46毫克/千克，速效钾增加1.33～27.84 毫克/千克，土壤盐分下降15.26％～32.17％，土壤有机质增加0.22%～0.47%。土壤中细菌数增加2.19×10⁷ ～8.66×10⁷ cfu/克，放线菌数增加3.84×10⁷～8.81×10⁷cfu/克，真菌数增加4.12×10⁵～2.76×10⁶cfu/克。土壤微生物数量的增加，改善了土壤微生态环境，加速了物质转化，提高了土壤肥力。土壤生物量碳提高13.64%～23.19%，土壤呼吸强度提高16.34%～27.66%，土壤过氧化氢酶活性提高25.14%～37.23%，土壤脲酶活性降低19.42%～23.12%。

施用酵素菌肥的黄瓜、西葫芦、番茄、辣椒、茄子等的植物学性状均有所改善。番茄株高增加26.5～68.7厘米，中部茎粗增加3.3～5.6毫米，单株果穗数增加2.3～5.2穗，单果重增加12.6～22.7克。植株生长健壮，叶色浓绿，生长发育正常。蔬菜产量提高2.65％～22.7％，畸形果率下降16.5％～28.3％，发病率降低21.5％～26.7％。

施用酵素菌肥对于改良土壤连作障碍效果优于常规施肥，可改善土壤团粒结构，增强保肥、保水、供肥、透气、调温功能，增加土壤有机质、氮、磷、钾及微量元素含量，提高土壤肥力效能和土壤蓄肥性能，减少养分流失，增强土壤对酸碱的缓冲能力，提高难溶性磷酸盐和微量元素的有效性，还可消除农药残毒和重金属污染，促进光合作用，提高蔬菜品质。还能有效地降低根系分泌物对蔬菜根的毒素伤害。当酚酸类化合物浓度小于0.5毫摩尔/升时，易被土壤微生物俘获，作为碳源使用，对细菌和真菌繁育有利，可增加其数量，能提高蔬菜的抗病性和土壤肥力。酵素菌肥中的微生物能有效地分解毒素，降低酚酸，如阿魏酸、香草酸、对羟基苯甲酸等的作用浓度，减轻酚酸对作物的毒害，改变了根际微生态环境，使放线菌数增加，抗生素增多，抗性增强；使细菌数量增多，土壤肥力提高、活性增强，提高根系养分的活性和根的吸收能力，促进蔬菜健壮生长。

试验表明，施用酵素菌肥后，黄瓜根系脱氢酶和ATP酶活性增强，黄瓜根系吸收氮、磷、钾和中微量元素明显增加，增强了对逆境胁迫的抵抗能力，黄瓜生长健壮，连作障碍减轻。番茄、辣椒、茄子、芸豆等果菜，施用不同配比下的酵素菌肥后，土壤连作障碍症状不同程度减轻，表现为产量提高、品质改善、抗性增强。

生产上，根据设施类型、蔬菜种类和连作年限的不同，在连作障碍综合治理上存在差异。对于连作年限较短、土壤轻度盐渍化的温室主要采取施用酵素菌高温堆肥、土壤酵母，配方施肥，嫁接栽培，以生态控制和生物防治为主的病虫害综合防治技术；对于连作年限较长、土壤严重盐渍化的温室主要采取酵素菌肥、无土基质栽培以及生态控制和生物防治为主的病虫害综合防治技术。