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什么是连作障碍,又有哪些危害?

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  第一个问题,什么是连作障碍?搞清楚这个之前,我们先来重新认识一下什么是连作。
根据度娘的解释,连作可以分为狭义和广义两种解释,分别为:
狭义的连作是指在同一块地里连续种植同一种作物(或同一科作物);
广义的连作是指同一种作物或感染同一种病原菌或线虫的作物连续种植。
顾名思义,同一作物或近缘作物连作以后,即使在正常管理的情况下,也会产生产量降低、品质变劣、生育状况变差的现象,这就是连作障碍,更直观的体现就是死棵烂苗。
今天我要给大家介绍的就是连作障碍的成因及其危害。
首先,我们先看一副图

图1 我国蔬菜作物种植面积快速增长



通过这个图标我们分析得出目前我国蔬菜作物种植面积正在逐年增长,并且,从2000年开始,呈现一个爆发式的增长。

那么除此之外,我们也发现我国的蔬菜复种指数具全球最高,平均一年种植2-4季的作物,有的甚至一年到头都是种植同一种作物,比如小青菜、番茄、黄瓜、草莓、芹菜等。相对应的,问题也就渐渐显现出来:



图2、连作障碍发生的普遍性

可发生连作障碍的作物种类较多,玉米、小麦、大豆、棉花、甘蔗、烟草、中药材、蔬菜、瓜果、花卉等均会发生连作障碍。目前,中国危害程度高的连作地块面积大于10%,其中规模化种植区发生面积一般超过20%;连作障碍导致当季作物损失巨大,占20-80%,严重的几乎绝产,每年造成的经济损失可达数百亿元;同时还降低了农产品的安全性和市场竞争力。因此,克服作物连作障碍是农业可持续发展的当务之急。



图3、连作障碍四大特征体现

以下是对图3的具体阐述:

  
1、病虫危害加重
病虫害在连作障碍的发生原因中约占85%左右,尽管在不同的地区,不同的温室条件下这个比例还存在着差异,但是把它作为首要的影响因素很肯定的。这是因为某种病虫害只寄生在一种或几种作物上,对它们产生危害,而对其他作物没有影响。大棚作物的连作给这些病虫害提供了耐以生存和繁殖的场所,温室大棚的土传病虫害就是很好的例子。常见的瓜类枯萎病、番茄青枯病、根结线虫病等病害都是主要通过侵染蔬菜的根系,受害后,作物测根膨大形成根结,须根增多,破坏了根组织的正常分化和生理活动,使水分和养分运输不足,最终导致蔬菜地上部分生长瘦弱,叶片黄化,开花延迟,结果减少,在干旱条件下,甚至会萎蔫死亡。
2、土壤盐渍化、酸化和板结
目前,大棚土壤盐分含量一般是陆地土壤含量2-13倍,并有随着棚领的增加而增加的趋势。为什么会产生这样的现象呢?我们都知道土壤得不到雨水的淋洗,再加上棚内温度较高,土壤水分蒸发量大,下层土壤中的肥料和其他养分随着深层土壤水分蒸发向土壤表面迁移,从而在土表产生盐分的大量积累,在土壤表面形成这样一层薄薄的白色盐渍。另外,在大棚中,一般耕层都比较浅,化肥常施用于土壤表层,这也加重了土壤的盐渍化程度。土壤中盐分的积累造成了土壤表层溶液浓度增加,土壤的渗透势加大使得植物根系吸水吸肥能力减弱,从而导致植物生长发育不良。再有就是长期施用化学肥料和有机肥,尤其是酸性肥料和没有完全腐熟的有机肥料会导致大棚蔬菜地土壤的酸化和板结,也不利于大棚蔬菜的生长。



  
3、土壤养分分布不均
另外,连作还会引起土壤养分分布不均,因为一种作物总是对某种营养元素需求较多,连作多年后就会使土壤中某些元素缺乏,而某些营养元素又过剩,导致土壤中营养成分的不均衡。为什么会出现这样的情况呢?我们来对作物的根系做一下分析就清楚了。作物的根系分为四个区域,自根尖开始向上依次是根冠、分生区、延长区和成熟区,其中成熟区是吸收养分、水分最活跃的区域。一般情况下同一种蔬菜的根系分布范围及深浅一致,因此多年的连作又会使土壤固定区域内某种营养成分严重匮乏,从而导致了连作障碍。
4、化感作用
植物化感作用是指植物(含微生物)通过释放化学物质到环境中而产生的对其他植物(含微生物)直接或间接的作用。现在的研究表明,化感物质作用的对象不仅仅是其他植物,有时甚至是同种植物。而化感作用的结果不仅包括有害的,也包括一些相互促进的效果。而在这里我们特指一些作物或与其相关的微生物释放出来的一类有害物质,这类物质中某些会对同茬或下茬,同种或同科植物生长产生抑制作用,我们称为自毒物质;某些又能够吸引特定的病原微生物的迁移,我们把它称为特异性诱导物质。这些有害物质大部分通过根系或微生物排到土壤中,而且非常不容易分解。随着连作次数的增加,这些有害物质在土壤中的积累也越来越多,最后就会严重影响作物自身的生长。

可能还是比较抽象,那么我们用一幅图来具体描述下,以土传病原菌为例:

图4 种植强度和种植方式与病原菌生长的关系



我们知道实验室要培育菌种,需要添加培养基作为各种微生物的养分来源,其实土壤就是最大的培养基,正是靠着土壤里面源源不断的养分供给,土壤里面的微生物才能不断的生长繁殖,理想化的土壤条件中有益及有害的微生物是各占优势,相互之前形成一种良性的竞争关系的,但假如在一块土壤连续多年种植同种作物的时候,土壤里面与之对应的有害病原菌就会逐年增加。

以图4为例,传统种植(轮作)条件下,对作物有害的土传病原菌在种植作物的开始至结束,土传病原菌逐渐上升,作物采收后种植其他作物,与之对应的有害土传病原菌又会下降,这样就使得有害病原菌在土壤里面无法无限制的增长,始终保持在良性的基础上;

如果集约化种植,那么土传病原菌会在上一年的基础上再次增长,那么就会存在超过临界值的情况(我们要知道病原菌在土壤里面会存活至少3年以上,有的甚至长达15年之久),那么直观的表现就是当季的病害加重,已经影响了产量;

又如果中间没有间隔,接着种植同一种作物,那么情况还会更严重,就像绿色线标注的变化规律一样,土壤病原菌就会在原来峰值的基础上快速增长,长则3-5年,短则1-2年,棚里就会出现严重的减产现象,以西瓜及热带水果最甚。

其他危害如线虫、自毒物质和土壤酸化、板结的变化规律和土传病原菌的变化情况类似,不同之处在于线虫对各种作物都有危害,且

很难杀灭;自毒物质看不见摸不着,一筹莫展;土壤酸化、板结很难治理,总之一句话,土壤里的连作障碍一旦发生严重,除非换地,其实很难找到有效的办法去进行防治与处理。

以上就是连作障碍的浅析及具体危害,其中自毒物质如三七皂苷没有具体阐述,因为目前对这块全球都没有过多的深入研究,线虫、土壤酸化、板结等大家都很熟悉,也不过多介绍,如果大家感兴趣我也会在接下来的帖子中另行介绍。

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