CN112586127A - 一种消除设施栽培农作物连作障碍的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种消除设施栽培农作物连作障碍的方法，涉及农业栽培技术领域，具体方案为：包括以下步骤：轮作：采用农作物—农作物轮作，农作物—蔬菜轮作，农作物—水果轮作；间作与伴生：扩大农作物间隔距离，在间隔区域种植不同种类农作物、蔬菜或水果，或在间隔区域平铺作物秸秆；水洗盐；增施生物菌肥；闷棚消毒：添加需要的肥料，加速有机物腐熟以增加低温，松土，灌水，覆地膜，封外膜。本发明能有效抑制土传病害，改善和维护设施栽培农田土壤微生态环境，促进土壤中难溶养分的分解转化。分解连作障碍土壤中植物分泌残留的化感物质和自毒物质，减少化感物质和自毒物质对连作蔬菜生长的不利影响，促进作物生长。

Description

一种消除设施栽培农作物连作障碍的方法

技术领域

本发明涉及农业栽培技术领域，更具体地说，它涉及一种消除设施栽培农作物连作障碍的方法。

背景技术

连作障碍，是指连续在同一土壤上栽培同种作物或近缘作物引起的作物生长发育异常。症状一般为生长发育不良，产量、品质下降，极端情况下，局部死苗，不发苗或发苗不旺；多数受害植物根系发生褐变、分支减少，活力低下，分布范围狭小，导致吸收水分、养分的能力下降。障碍一般以生长初期明显，后期常可不同程度地恢复。连作障碍在植物科属间存在显著的差异，易发生连作障碍的作物集中在茄科、豆科、十字花科、葫芦科和蔷薇科，而多种禾本科粮食作物如麦类、水稻和玉米，连作障碍不明显。连作障碍的发生有多种原因，包括养分过度消耗、土壤理化性质恶化、病虫害增加和有毒物质的累积等。它的发生受各种环境条件的影响，连作的次数(一般连作次数越多，年限越长，连作障碍越重)、土壤性质(通常黏土重于砂土，保护地栽培多于露地栽培)及后作水肥管理不当都会加重障碍。

目前生产上采取的防控方法主要有：土壤灭菌。土壤灭菌的主要目的是消除土壤中存在的有害微生物对设施作物生长的抑制作用，同时不影响土壤的物理化学性质。合理轮作、间作、套作。轮作有利于改善连作土壤中微生物结构，增强微生物活性和繁殖能力；增强土壤转化酶、脲酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性；提高土壤肥力，改善作物生长发育，提高产量和品质。抗连作品种的选用与嫁接栽培。不同作物或同类不同品种，其种植特性和抗病性有很大不同，选择抗(耐)品种也是解决或减轻连作障碍的重要途径。嫁接是防止土壤病害传播、克服连作障碍的重要栽培方法，广泛应用于黄瓜、西瓜、茄子等蔬菜作物。

发明内容

本发明的目的是提供一种消除设施栽培农作物连作障碍的方法，能够有效防止有害微生物积累剧增，土壤pH改变，理化性状改变，土表聚盐，土壤化感物质/自毒物质尤其酚酸类物质积累。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种消除设施栽培农作物连作障碍的方法，包括以下步骤：

轮作：采用农作物—农作物轮作，农作物—蔬菜轮作，农作物—水果轮作；

间作与伴生：扩大农作物间隔距离，在间隔区域种植不同种类农作物、蔬菜或水果，或在间隔区域平铺作物秸秆；

水洗盐：使用淡水对土壤进行清洗；

增施生物菌肥：降低土壤中病原菌密度，抑制病原菌活动；

闷棚消毒：添加需要的肥料，加速有机物腐熟以增加低温，松土，灌水，覆地膜，封外膜。

作为一种优选方案，所述间作过程中，在间作作物成熟采摘后，继续种植相同或其他种类的蔬菜或水果。

包括农作物、蔬菜、水果间作不同品种的同种类作物，或不同种类的作物。

作为一种优选方案，农作物采用错行栽植。

作为一种优选方案，闷棚消毒过程中，选用气温较高的7月至8月。

7月或8月天气稳定，气温高。

作为一种优选方案，水洗盐过程中，盐分含量高的土壤的洗盐频率为一年一次，盐分含量低的土壤的洗盐频率为两年或三年一次。

作为一种优选方案，在闷棚消毒完成，揭开地膜和外膜后，再进行水洗盐过程。

作为一种优选方案，在施用有机肥过程中，徐进行高温堆制处理，完全腐熟后再施用。

作为一种优选方案，消毒方法也可采用化学物理消毒法：施用化学药剂或热水消毒。

作为一种优选方案，轮作过程中，采用水旱轮作。

作为一种优选方案，闷棚消毒过程中，采用生物肥、有机肥和土壤活化剂，定植前10—15天整地，施加腐熟好的有机肥，然后将一定量的生物肥和复合肥撒在地面，再使用土壤活化剂稀释，在7月或8月浇足水分，最后覆盖地膜和外膜，持续时间7—15天。

容器箱体底部依次排列空气过滤器、空气压缩机、干燥器、分子筛制氧机、高压放电臭氧机、气液混合泵等；各器件之间采用管道连接，高压放电臭氧机出气管道通过三通阀与气液混合泵相连，三通阀另一端与进水管相连；整个系统通过交流电源供电，电源采用市电，电源旁连接PLC可编程控制器，调控整个系统，旁边连接变频器和升压变压器，用以改变交流电频率和电压，控制臭氧产出速度，最后的混合泵输出的是含有臭氧和自由基的特种功能水；

将上述各单元器件组装成土壤连作障碍治疗仪后，接通电源，开动空气压缩机和分子筛制氧机，空气经过过滤器过滤后滤除空气中的颗粒物杂质，进入空气压缩机，产生高压压缩空气流，经过干燥器干燥脱去水分，干净且干燥的压缩空气进入制氧机，经过分子筛吸附分离，将干燥空气中的氧气和氮气等分离，并且将氧气富集浓缩，进入高压放电臭氧机，产生高浓度臭氧，通过三通阀与气液混合泵连接，开动气液混合泵，同时将三通阀另一端管道插入水中，这样纯净的臭氧和水在混合泵中混合，变成臭氧水，并经混合泵出水口抽出；

然后通过调节控制面板中的可编程控制器实现自动控制，通过变频器改变交流电频率，从50Hz升高到1000Hz，提高臭氧的产率，通过变压器改变交流电压，将电压从220V升高到12000V，提高高压电极臭氧放电频率和效率，提高臭氧产率和效果。经过整个流程后，上述出水中含有臭氧、羟基自由基等活性氧，灌溉到连作障碍土壤中，可以快速把连作障碍土壤中的病菌杀死，病菌不会产生抗性，将连作障碍土壤中的小分子有机化感物质和有机自毒物质彻底氧化成水和二氧化碳，同时把土壤中残留的有机农药、抗生素等有机毒物彻底分解成水和二氧化碳，同时，浇灌的臭氧水把连作障碍土壤表层的可溶性盐分溶解并淋洗返回至土壤深层和地下水中，从而真正去除设施栽培连作障碍土壤中的三个关键障碍因子：病菌、有机化感物质和自毒物质、可溶性盐分；在开始浇灌前将连作障碍土壤深耕翻土30cm左右，持续浇灌连作障碍土壤，使得土壤表面大量积水并将土壤完全浸泡，积水层10cm以上，灌满臭氧水后立即覆盖塑料薄膜，密封20天后，设施栽培西瓜连作障碍土壤中枯萎病菌尖孢镰刀菌西瓜转化型、腐霉得到有效控制，尖孢镰刀菌减少84％，腐霉减少88％，小分子有机化感物质和自毒物质阿魏酸下降91％，香豆素下降86％，土壤表层可溶性硫酸钠含量下降86％。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

本发明能有效抑制土传病害，改善和维护设施栽培农田土壤微生态环境，促进土壤中难溶养分的分解转化。分解连作障碍土壤中植物分泌残留的化感物质和自毒物质，减少化感物质和自毒物质对连作蔬菜生长的不利影响，促进作物生长。除了能解决农作物秸秆的环境污染外，还提高土壤有机质和土壤肥力和有机质，改良土壤团粒结构，有利于农业可持续发展，同时增加农民收入。

具体实施方式

以下结合本发明作进一步详细说明。

本发明中提出的农作物，主要是指水稻、大豆、大蒜等区分于水果和蔬菜的农作物，也同样适用于水果和蔬菜的种植栽培。在权利要求书中，所有步骤没有先后顺序，以农作物不同时期进行相应的处理。

在实验过程中，发现以下轮作方式相对于连作具有很好的效果：

水稻和蔬菜轮作，玉米和蔬菜轮作，如在种植两年茄果类蔬菜后种植一季大蒜，再继续种植茄果类蔬菜，其黄萎病的发病率有效得到降低；而不进行大蒜轮作的茄果类蔬菜在使用药物防治的情况下，其发病率也只能控制在20％左右。

在间作过程中，早春大棚西瓜在种植前种植大蒜，然后再将1m左右的大蒜作青蒜采收，留出的空地整地施肥后种植西瓜，剩余大蒜在成熟后再收获；上述方式与不间作大蒜的早春西瓜相比，土壤中细菌数量增加，真菌数量减少，放线菌数量增加，镰刀菌数量减少，西瓜枯萎病发病率降低。

在草莓中间间作大葱，草莓根腐病发病率得到有效降低，蚜虫发生量明显减轻。西瓜等瓜类水果行距栽培种，第二季瓜类水果与上一季瓜类水果错行栽植能有效减轻连作障碍，降低西瓜死苗率。

在辣椒、番茄生产中，行间铺设麦草、操作等方式能够有效减轻蔬菜连作障碍，可增加蔬菜土壤腐殖质，使得土壤质地松软，土壤能够得到更好的透气性，处理后的蔬菜生长健壮，抗性强，病害发生率明显降低。

选取7月或8月，其气温较高，且能够有效规避雨水的侵蚀，在光照充足、气温较高的7月上旬至8月下旬，输入农作物需要的肥料、动物粪便等，加快有机物腐熟，增加低温；然后翻地增加土壤透气性，灌足水后平铺、盖严地膜，封好棚室外膜，在晴好天气下闷棚20—30天。

在施用化学肥料为主，以及大量施用含盐量高的禽畜粪便类有机肥的蔬菜，土壤终年不接受降雨，设施棚室内温度高，在地面水分蒸发和植物蒸腾作用下，水中的盐分在涂层表面累计形成次生盐渍化，农作物难以立苗。这种情况下，在高温闷棚后要及时揭开地膜和外膜，利用雨水进行洗盐，在雨水不足的情况下可使用河水进行洗盐。盐分含量高的土壤的洗盐频率为一年一次，盐分含量低的土壤的洗盐频率为两年或三年一次。该洗盐过程中，需要将盐分从土壤中进行分离，避免盐分在土壤底部富集；或种植耐盐植物，利用该植物对盐分进行吸收，通过收获该植物将盐分移出；或施用高碳有机物如稻草等，转化多余的土壤氮素并逐渐释放。

在添加拮抗微生物可有效降低土壤中的病原菌密度，抑制病原菌活动，土壤中接种有益微生物能分解连作产生的有害物质或与特定病原菌竞争营养和空间，减少病原菌数量和避免作物根系感染病害。一些有益微生物还具有固氮或联合固氮，分解磷、钾等矿质元素供蔬菜吸收，分泌生长激素刺激蔬菜生长等作用。

生产上还可以利用嫁接技术防控茄果类和瓜类蔬菜连作障碍，利用化学措施有效杀灭地下害虫、根结线虫、杂草等，还能有效杀灭青枯病、立枯病、根肿病等病原菌。

在高温闷棚过程中，可使用鸡粪和土壤活化剂，鸡粪和土壤活化剂的比例为10:1至5:1，在放入该有机肥和土壤活化剂后，翻耕土壤进行覆盖，在浇水后进行覆膜。利用鸡粪发酵产生的热量，温度可达到60℃—80℃高温，以杀死病菌，持续时间上根据天气情况为20—30天。或直接使用阳光杀菌法，利用7月或8月的温室大棚闲置期，浇足水分的情况下，覆盖地膜和外膜，连续晒7—10天，土壤中温度能达到50℃左右，能够杀死大部分病菌，以减轻土壤传病害的危害。

在高温期易发生的病害有枯萎病、青枯病、蔓枯病、苗立枯病等，在栽培上需要错开高温期，或在高温前采取预防措施，以减轻障碍的发生。

一种栽培基质的处理方式：首先，将待处理的连作栽培基质平面平铺于平面上，利用紫外线照射平铺于平面上的栽培基质，紫外线的照射时间；然后，将经过紫外线照射的栽培基质装入密闭的消毒箱中，用通气管向消毒箱中通入蒸汽，对消毒箱中的栽培基质进行蒸汽消毒；再将经过蒸汽消毒的栽培基质的温度冷却至70℃，在栽培基质表面喷洒70℃的蒸馏水，使栽培基质的含水率达到75％，在冷却后的栽培基质上包覆塑料薄膜；再揭开栽培基质上包覆的塑料薄膜，使栽培基质通风透气；再将糖蜜与蒸馏水按照1:40的体积比混合，制成糖蜜扩大液；将制得的糖蜜扩大液与S4中经过通风透气的栽培基质按照质量比1:15混合；再将EM与蒸馏水按照1:40的体积比混合，制成EM扩大液；将制得的EM扩大液与基质按照质量比1:15混合，从而完成连作栽培基质的处理。

针对不同的实施例，可对土壤做如下处理：

水井开挖；在设施栽培连作障碍发生的土壤上，在设施大棚的合适地方开挖1口地下水井，根据当地地下水埋深，选择地下水井深度2米，水井直径30cm；利用水泵抽取地下水；地下水抽出后先进入一个多功能水塔储存，平衡地下水和大气温度，静置沉淀部分颗粒物，储存水分备用；

离子交换树脂制备∶在搪瓷(或搪玻璃或不锈钢)反应缶中加入聚苯乙烯粒径单分散微球50千克及邻苯二甲酸酐粉末30千克、二氯甲烷5千克，加入催化剂AlCl32千克，开动搅拌器，转速30转/分，再加入一定量的硝基苯，然后夹套加热，在45℃温度下搅拌反应，待反应结束后用20目滤网过滤，将过滤反应物缓慢倾入150升冷的稀盐酸，体积(盐酸)∶体积(蒸馏水)＝3∶100溶液中终止反应，再完全转移到砂芯漏斗中，用蒸馏水洗涤过滤物，洗滤至硝酸银检测滤液中无氯离子为止，再用20升四氢呋喃溶液洗滤，除去未反应的邻苯二甲酸酐，并用紫外分光光度法检测滤液中无邻苯二甲酸酐吸光值为止，最后用甲醇洗滤3-5次，真空干燥至恒重，保存备用；

装柱固定：在圆柱内分别加入10千克的阳离子交换树脂和10千克的阴离子交换树脂，将阴阳离子树脂柱用塑料软管串联起来，根据需要可以串联10组阴阳离子交换树脂柱，离子交换树脂柱固定在金属架或木架上；在离子交换树脂柱后面连接一个储存水容器，该容器中盛放经过离子交换树脂柱脱毒、脱盐、除菌后的干净水，储水容器中放置一个或多个水泵，后面可以连接若干根软管，进行滴灌或喷灌，将干净水喷入大棚内的植物和土壤上；

地下水脱盐脱毒除菌：在正式处理前，先对设施土壤四周筑埂20cm高，然后灌溉河水或自来水或者脱毒水，淹没全部连作土壤，并使得土壤表面积水20cm左右，覆盖薄膜，保持15天左右，然后从上述1处理后的地下水井中抽取地下水，进入处理3中的串联阴阳离子交换树脂柱，根据水质状况和树脂交换能力，控制出水速度，让地下水和交换树脂充分接触吸附，脱去地下水中钠盐和重金属离子等对植物生长有害元素，脱去土壤中植物根系分泌的有毒的化感物质/自毒物质，尤其是小分子的酚酸类物质及有机农药如有机磷、有机氯、菊酯类农药等，并脱除土壤中的病原菌如尖孢镰刀菌等；

经过上述处理过程后的地下水成为脱毒的干净水，绝大部分钠离子及可能的重金属有害离子、小分子有机酚酸阴离子和带负电的病原微生物被阴阳离子交换树脂分别吸附而除去，注入一个较大的储水容器中，然后灌溉大棚蔬菜水果和土壤，根据需要，可以在干净的水中添加一定量的植物养分元素溶解后，进行喷灌、滴灌植物根部或者叶片上，同时供应植物的养分和水分。任一所述一种设施栽培土壤连作障碍树脂工程化防控方法在设施栽培农业、生态农业和连作障碍修复及土壤污染修复上的应用。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种消除设施栽培农作物连作障碍的方法，其特征在于，包括以下步骤：

轮作：采用农作物—农作物轮作，农作物—蔬菜轮作，农作物—水果轮作；

间作与伴生：扩大农作物间隔距离，在间隔区域种植不同种类农作物、蔬菜或水果，或在间隔区域平铺作物秸秆；

水洗盐：使用淡水对土壤进行清洗；

增施生物菌肥：降低土壤中病原菌密度，抑制病原菌活动；

闷棚消毒：添加需要的肥料，加速有机物腐熟以增加低温，松土，灌水，覆地膜，封外膜。

2.根据权利要求1所述的消除设施栽培农作物连作障碍的方法，其特征在于，所述间作过程中，在间作作物成熟采摘后，继续种植相同或其他种类的蔬菜或水果。

3.根据权利要求1所述的消除设施栽培农作物连作障碍的方法，其特征在于，农作物采用错行栽植。

4.根据权利要求1所述的消除设施栽培农作物连作障碍的方法，其特征在于，所述闷棚消毒过程中，选用气温较高的7月至8月。

5.根据权利要求1所述的消除设施栽培农作物连作障碍的方法，其特征在于，水洗盐过程中，盐分含量高的土壤的洗盐频率为一年一次，盐分含量低的土壤的洗盐频率为两年或三年一次。

6.根据权利要求1所述的消除设施栽培农作物连作障碍的方法，其特征在于，在闷棚消毒完成，揭开地膜和外膜后，再进行水洗盐过程。

7.根据权利要求1所述的消除设施栽培农作物连作障碍的方法，其特征在于，在施用有机肥过程中，徐进行高温堆制处理，完全腐熟后再施用。

8.根据权利要求1所述的消除设施栽培农作物连作障碍的方法，其特征在于，消毒方法也可采用化学物理消毒法：施用化学药剂或热水消毒。

9.根据权利要求1所述的消除设施栽培农作物连作障碍的方法，其特征在于，所述轮作过程中，采用水旱轮作。

10.根据权利要求1所述的消除设施栽培农作物连作障碍的方法，其特征在于，所述闷棚消毒过程中，采用生物肥、有机肥和土壤活化剂，定植前10—15天整地，施加腐熟好的有机肥，然后将一定量的生物肥和复合肥撒在地面，再使用土壤活化剂稀释，在7月或8月浇足水分，最后覆盖地膜和外膜，持续时间7—15天。