设施蔬菜连作障碍防控技术探讨 Study of Preventive Measures for Continuous Cropping Obstacles in Vegetable Facility Gardening

doi:10.12677/HJAS.2014.41002

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Hans Journal of Agricultur al Sciences 农业科学, 2014, 4, 4-10

http://dx.doi.org/10.12677/hjas.2014.41002 Published Online February 2014 (http://www.hanspub.org/journal/hjas.html)

OPEN ACCESS

Study of Preventive Measures for Continuous Cropping

Obstacles in Vegetable Facility Gardening

Zigao Jiao1, Ke’an Wang1, Junshan Qi2, Fengjuan Yang3, Shufen Wang1, Xuhua Li3, Ning Yang1

1Institute of Vegetable Research, Shandong Academy of Agricultural Sciences, Jinan

2Institute of Pant Protection, Shandong Academy of Agricultural Sciences, Jinan

3Shandong Agricultural University, Taian

Email: zigaojiao5@163.com

Received: Nov. 7th, 2013; revised: Nov. 20th, 2013; accepted: Dec. 2nd, 2013

permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. In accordance of the

Abstract: Focusing the continuous cropping obstacles in vegetable facility gardening, we summarize the re-

sults of study of the rootstocks and their grafting techniques, rotation methods, and the controlling of soil-

borne disease such as root knot nematode disease, which provides the technical basis for overcoming conti-

nuous cro p ping obstac l e .

Keywords: Vegetable Facility Gardening; Con tinuo us Cropping Obstacles; Preventive Measures

设施蔬菜连作障碍防控技术探讨

焦自高 1，王克安 1，齐军山 2，杨凤娟 3，王淑芬 1，李絮花 3，杨宁1

1山东省农业科学院蔬菜研究所，济南

2山东省农业科学院植物保护研究所，济南

3山东农业大学，泰安

Email: zigaojiao5@163.com

收稿日期：2013年11月7日；修回日期：2013年11 月20 日；录用日期：2013年12 月2日

摘要：本文针对设施蔬菜连作障碍问题，总结了包括砧木及嫁接技术、轮作方式、根结线虫等土传

病害防治方面的研究结果，为克服连作障碍提供技术依据。

关键词：设施蔬菜；连作障碍；防控技术

1. 引言

设施蔬菜是山东蔬菜的重点和特色，具有高投入、

高产出的特点。但由于农民普遍采取同种蔬菜连茬种

植，并过量使用化肥、农药，导致连作障碍日趋严重，

严重制约了设施蔬菜产业的发展[1-6]。针对设施蔬菜连

作障碍这一难题，我们开展了嫁接抗病砧木和嫁接技

术研究，轮作模式效应及修复机理的研究，硝酸盐积

累规律与氮肥施用研究，土传病害防治研究研究等，

本文对研究结果进行了系统总结。

2. 主要设施蔬菜抗土传病害嫁接砧木的

筛选及嫁接技术研究

嫁接栽培是克服设施蔬菜各种土传病害的重要

途径之一[1,2,4,5]。随着设施蔬菜连作年限的增加，根结

线虫病等土传病害发生逐渐加重，但生产上缺乏适用

的抗土传病害(尤其是根结线虫病)和嫁接亲和性好的

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砧木。嫁接砧木抗土传病害的原因是因为砧木生长势

强，根系发达，植株根系生理代谢不易被病虫侵染。

品种之间存在差异，所以要开展砧木的筛选。同时，

抗病虫害的砧木还必须与相应的蔬菜(接穗)有良好的

亲和性，才能在生产上应用。

砧木筛选与嫁接技术研究

通过对番茄、茄子、辣椒、黄瓜等蔬菜苗期接种

鉴定、田间抗病性鉴定、嫁接亲和性鉴定，以及砧木

对接穗产量、品质影响的研究，筛选出了茄子抗根结

线虫的嫁接砧木 5个，托鲁巴姆、托托斯加、粘毛茄、

CRP、温棚茄砧；番茄抗根结线虫嫁接砧木 6个，坂

砧2号、托鲁巴姆、JZM-1、粘毛茄、千禧、耐莫尼

塔，见表 1。黄瓜耐根结线虫嫁接砧木 3个，砧木 1

号、2号和 3号，见表 2。还筛选出了茄子抗黄萎病

嫁接砧木 2个，托鲁巴姆、托托斯加；辣椒抗根腐病

嫁接砧木 4个，布野丁、威壮贝尔、砧木 1号、砧木

2号。

还研究完善了黄瓜、番茄、茄子、辣椒等主要设

施蔬菜嫁接育苗技术。通过研究与示范证明，茄果类

砧木宜采用劈接、靠接、斜接法嫁接，瓜类砧木采取

插接或靠接法嫁接。选择合适的砧木和嫁接方法可以

大幅度提高嫁接成苗率和壮苗率。

抗土传病害的嫁接砧木筛选及设施蔬菜嫁接技

Table 1. Resistance of the different grafted plants of tomatoes to root knot nematode disease

表1. 不同番茄嫁接苗对根结线虫病的抗性

砧木

Root stock

接穗

Scion

供鉴株数

Total plant number

病情指数

Disease index

抗性评价

Resistance evaluation

砧木一号 HA-189 40 65.8 S

砧木二号 HA-189 40 54.5 S

坂砧 1号 HA-189 40 55.9 S

坂砧 2号 HA-189 40 8.9 HR

JZM-1 HA-189 40 9.2 HR

托鲁巴姆 HA-189 40 5.8 HR

兴津 BF-101 HA-189 40 46.3 MR

粘毛茄 HA-189 40 7.6 HR

千禧 HA-189 40 16.2 R

耐莫尼塔 HA-189 40 18.1 R

Table 2. Incidence of root knot nematode disease and resistance of the different grafted cucumber plants to the disease

表2. 不同黄瓜嫁接苗发病率和对根结线虫病抗性

砧木

Root stock

接穗

Scion

发病率

(%)

Incidence

病情指数

Disease index

抗性评价

Resistance evaluation

圣砧一号冬美 205 100 4.75 HS

博大嫁接王冬美 205 100 4.73 HS

砧木 1号冬美 205 100 3.17 S

砧木 2号冬美 205 100 3.43 S

砧木 3号冬美 205 100 3.56 S

砧木 5号冬美 205 100 4.71 HS

强力绿光冬美 205 100 3.67 S

黑籽南瓜冬美 205 100 5.12 HS

掘金龙冬美 205 100 5.32 HS

全能铁甲冬美 205 100 5.22 HS

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术研究，为设施蔬菜嫁接栽培提供了技术支撑，筛选

出的嫁接砧木成为目前设施蔬菜嫁接育苗工厂应用

的主要砧木，番茄、茄子砧木生产的嫁接苗占目前我

省设施蔬菜嫁接苗的 50%以上。

结合砧木和嫁接技术研究，制定了《番茄集约化

嫁接育苗技术规程》和《甜(辣)椒集约化嫁接育苗技

术规程》，两个规程均已作为山东省地方标准发布实

施。

3. 轮作克服土壤连作障碍的效应及其机理

研究

3.1. 轮作降低设施土壤硝酸盐积累的效果

为提高日光温室氮素利用率，减少硝态氮累积，

在黄瓜、番茄等拔秧后的夏季休闲期种植玉米、水稻，

研究了玉米、水稻对日光温室土壤残留硝态氮素的影

响。分两种轮作模式，即日光温室黄瓜 + 玉米轮作、

日光温室黄瓜 + 水稻轮作，以常规休闲为对照。两

种模式的日光温室黄瓜已分别连续种植 5年和 6年。

夏季休闲期不施肥，其它管理按常规方法管理。夏季

种植轮作作物前、收获后，分 3个土层(0~20 cm、20~40

cm、40~60 cm)取土样测定其硝酸盐含量。试验结果

表明(表3)，经玉米、水稻轮作后显著降低了土壤硝酸

盐含量，且在 0~20 cm 土层降低效果最为明显，比轮

作前分别降低了 69.7%和70.9%。因此，种植玉米、

水稻大大降低了硝酸盐积累、淋失和污染地下水的风

险，而且可在日光温室休闲期内获得一茬粮食收入，

示范区种植一茬夏玉米亩产量达到 600 千克以上，种

植一茬水稻的亩产量达到 500 千克以上。

3.2. 轮作克服土壤连作障碍的机理研究

在寿光市对连作 8年黄瓜的日光温室，开展了不

同轮作模式对连作土壤修复机理的研究。设玉米–黄

瓜、大葱–黄瓜两种轮作模式，以休闲–黄瓜为对照

(ck)，连续轮作 4年，在轮作第 5年研究比较了 3个

处理(休闲–黄瓜、玉米–黄瓜和大葱–黄瓜)的土壤

理化性状、根结线虫、土壤微生物和土壤酶活性等情

况，探讨了轮作和休闲对连作土壤的修复作用。

试验结果(表4)：一是土壤容重降低：夏季轮作玉

Table 3. The changes of the soil nutrients after rotations of rice and maize

表3. 水稻、玉米轮作后土壤养分变化

作物

crop

水稻

Rice

玉米

Maize

土层

Soil thickness (cm) 0~20 20~40 40~60 0~20 20~40 40~60

硝酸盐

(mg/kg)

种前 207.5 153.2 81.2 270.7 162.6 100.9

空闲 190.3 148.0 81.6 262.5 157.9 96.4

种后 62.84 67.4 34.8 78.66 51.47 33.8

Table 4. Effects of rotation on the changes of the physics and chemistry characters, microbial communities and root knot nematodes

表4. 轮作对土壤理化性质、微生物种群和根结线虫的影响

取样时间

Date of

sampling

模式

(

夏茬

–

越冬茬)

Mode

(summer-

winter)

容重

Volume weight

(g·cm−3) pH EC

(ms·cm−1)

过氧化氢酶活性

Catalase (0.1

mol·L−1 KMnO4

ml·g-1 dry soil)

细菌数量

Number of

bacteria

(×106·g−

dry soil)

放线菌数量

Number of

actinomycetes

(×105·g−1 dry

soil)

真菌数量

Number of fungi

(×104·g−1 dry

soil)

根结线虫数量

Numbe of root

knot nematodes

(Head·100 cm−3)

前茬黄瓜

拉秧后

休闲–黄瓜 1.28 7.43 0.39 0.22 6.59 4.51 1.65 176

玉米–黄瓜 1.28 7.47 0.31 0.22 3.04 4.13 1.59 159

大葱–黄瓜 1.29 7.49 0.32 0.29 5.69 4.28 1.67 172

夏茬作物

拉秧后

休闲–黄瓜 1.28 7.65 0.25 0.37 1.45 1.17 0.29 96

玉米–黄瓜 1.23 7.69 0.20 0.35 1.92 1.35 0.22 88

大葱–黄瓜 1.25 7.75 0.20 0.37 2.45 1.82 0.12 86

后茬黄瓜

拉秧后

休闲–黄瓜 1.27 7.44 0.30 0.59 4.09 3.32 0.59 156

玉米–黄瓜 1.18 7.51 0.29 0.65 4.49 3.55 0.57 148

大葱–黄瓜 1.19 7.60 0.28 0.73 4.75 3.88 0.18 126

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米和大葱能降低土壤容重，增加土壤孔隙度，其中以

轮作玉米的效果最显著；二是土壤 pH 升高和 EC 值

下降：轮作和休闲期结束后各处理土壤 pH 值均比轮

作前显著升高。经过作物吸收和夏季雨水淋洗，休闲

期结束后土壤EC 值比轮作前显著降低，其中以轮作

玉米降低幅度最大，比对照降低20.7%；三是改善了

土壤微生物组成：在各处理中，由于未施肥，再加上

雨水淋洗和作物吸收，使土壤养分含量降低，土壤中

细菌、真菌及放线菌数量均比轮作前显著降低。但与

休闲相比，温室夏季休闲期轮作玉米和大葱均能提高

土壤细菌数量，降低土壤真菌数量，改善了土壤微生

物组成。四是土壤中根结线虫数量降低：休闲及轮作

均能降低土壤线虫数量，轮作大葱、玉米分别比轮作

前降低 49.7%、44.1%。在后茬黄瓜各生育期，均以轮

作大葱处理土壤线虫数量最少，休闲处理土壤线虫数

量最多；五是土壤酶活性提高：轮作和休闲还提高了

土壤过氧化氢酶、转化酶等的活性，其中以轮作大葱

的过氧化氢酶活性最高。

4. 日光温室蔬菜连作土壤和果实硝酸盐

积累规律研究

4.1. 连作土壤硝酸盐积累规律研究

选择连作蔬菜年限分别为 1~3 年、4~6 年和 7~10

年的日光温室，分 0~20 cm、20~40 cm 和40~60 cm 3

个土层深度采集土壤样品，研究了土壤硝酸盐的剖面

分布特征和硝酸盐积累特点。结果表明(图1)，土层硝

酸盐含量差异表现为 0~20 cm > 20~40 cm > 40~60 cm，

表层硝酸盐集聚明显。随着连作年限的延长，各土层

土壤硝酸盐含量均有增加，以连作 1~3 年的日光温室

土壤硝酸盐含量最低，7~10 年的含量最高。

4.2. 氮肥形态和用量与土壤和果实设施蔬菜

果实硝酸盐积累的关系研究

以三种形态的氮肥，即硝态氮肥(硝酸钙)、铵态

氮肥(硫酸铵)和酰胺态氮肥(尿素)，设置5个氮肥用量，

即每 kg 土施用氮肥分别为0.20 g、0.40 g、0.60 g、0.80

g、1.00 g，研究了氮肥形态和用量对设施土壤及黄瓜

果实硝酸盐积累的影响。结果表明(图2)，土壤及黄瓜

果实的硝酸盐含量均是随着三种形态氮肥施用量的

增加而增加。在施氮量相同的情况下，施用硝态氮肥

的处理黄瓜果实硝酸盐含量最高，其次是酰胺态氮肥，

最低的是铵态氮肥。而在氮肥适量的前提下，施用硝

态氮肥的黄瓜产量最高，但果实中 Vc 含量最低；施

用铵态氮肥的黄瓜果实中 Vc 含量最高。随施氮量增

加，施用各形态氮素处理的黄瓜果实中Vc 含量均逐

渐降低，所以生产上要合理使用氮素肥料，以兼顾产

量和品质。

在试验研究的基础上，结合生产实践，制定了设

施蔬菜合理施肥技术方案，此方案在主要设施蔬菜上

应用，在产量基本一致的前提下，平均每亩减低化肥

施用量 20%，投入减少 400 多元。

5. 设施蔬菜根结线虫病等土传病害防控技

术研究

5.1. 土壤消毒对根结线虫防控效果研究

土壤熏蒸是防治土传病害有效的措施之一[2,5]。课

Figure 1. The nitrate accumulation in the different soil thickness and different years of continuous cropping in solar greenhouse

图1. 不同连作年限日光温室不同土层硝酸盐积累规律

100

150

200

250

300

1-3年4-6年 7-10年

硝酸盐含量（ mg/kg)

0-20 20-40 40-60

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题组在临沂市河东区选取连作5年且土传病害严重的

黄瓜日光温室，开展了不同消毒剂(氯化苦、威百亩、

硫酰氟、阿维菌素等)土壤处理防治根结线虫病的试验。

调查结果表明(表5)，各处理根结线虫病病指和防效与

未用药(ck)相比，威百亩、硫酰氟和氯化苦熏蒸区发

病显著降低，防效分别达到 100%、99.70%、97.37%，

且威百亩、硫酰氟和氯化苦熏蒸区的增产效果都在

200%以上。阿维菌素在施用初期效果较好，到后期防

效有较大幅度的下降，但是增产效果仍然较为显著。

综上研究结果，硫酰氟防效好，但是成本较高，施用

较麻烦；氯化苦消毒处理需要专用机械和设备。比较

而言，威百亩防效好，施用简便，成本较低，建议推

广应用。

5.2. 杀菌植物筛选

杂草在长期的进化过程中形成了一套抵御病原

菌的机制，可能通过体内合成的次生代谢产物来抑制

病原菌的活性。从自然界中广泛存在的杂草中筛选对

植物病原真菌有抑制活性的植物种类，进而分离其活

性成分加以利用或改造，是植物病害的生物防防治的

重要途径之一。

课题组应用抑制菌丝生长速率法对19个科的 40

种杂草丙酮提取液对蔬菜主要土传病菌瓜果腐霉

(Pythium aphanidermatum)、辣椒疫霉(Phytophthora

capsici)、尖镰孢菌(Fusarium oxysporium)、茄镰孢菌

(Fusarium solani)的杀菌活性进行了研究。筛选出7种

抑菌效果较好的杂草，即黄花蒿、苍耳、荔枝草、鳢

肠、车前、泽漆、夏至草(表6)。

6. 小结

1) 本研究通过对番茄、茄子、辣椒、黄瓜等田间

抗病性鉴定、嫁接亲和性鉴定，以及砧木对接穗产量、

品质影响的研究，筛选出了抗根结线虫的嫁接砧木，

可在蔬菜嫁接中选用。

2) 日光温室蔬菜与玉米、水稻、大葱轮作证明，

轮作可以降低土壤中硝酸盐积累，土壤理化性质改善，

A：硝态氮肥 nitrate B：酰胺态氮肥amide nitrogen C：铵态氮肥 ammonium

Figure 2. The nitrate accumulation in cucumber fruits with applying different form of nitrogen fertilizers

图2. 不同形态氮肥对黄瓜果实中硝酸盐含量的影响

Table 5. The comparison of the disease index, preventive effect and yield among the different treatment for root knot nematode disease

表5. 各处理根结线虫病病指、防效和产量比较

处理

Treatment

病株率

Disease incidence (

％

)

病情指数

Disease index

防治效果

Preventive effect (%)

产量

Yield (kg/667 m2)

增产

Increased yield (%)

氯化苦 5.01 2.12 97. 37 a 11190.00 204.16 a

威百亩 0.00 0.00 100.00 a 11201.50 204.47 a

硫酰氟 1.67 0.24 99. 70 a 11209.50 204.69 a

阿维菌素 68.75 41.67 48.22 b 10030.50 172.64 b

未用药(ck) 100.00 85.24 - 3679.00 -

注：同列中有相同字母者表示差异不显著。

100

150

200

250

300

CK A1 A2 A3 A4 A5 B1 B2 B3 B4 B5 C1 C2 C3 C4 C5

黄瓜果实硝酸盐含量mg/kg

2008年4月28日2008年5月27日2008年6月23日

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Table 6. Inhibition rate of acetone extracts from weeds against four phytopathogenic fungi

表6. 杂草丙酮提取物对4种植物病原菌的活性抑制率(%)

植物

Weeds

辣椒疫霉

Phytophth ora capsic i

瓜果腐霉

Pythium aphanidermatum

尖镰孢菌

Fusarium oxysporium

茄镰孢菌

Fusarium so l ani

苦菜

25.26 14.17 4.84 14.51

野塘蒿

7.71 50.14 20.52 24.35

艾蒿

20.53 40.33 15.03 21.24

小飞蓬

18.41 82.52 18.88 38.60

苣荬菜

19.47 97.28 45.01 38.99

鳢肠

82.89 88.17 61.87 47.85

刺儿菜

0.00 20.34 11.11 19.88

黄花蒿

75.53 100 80.80 72.66

苍耳

82.11 100.00 82.32 88.60

荠菜

−2.63 28.88 24.49 8.03

播娘蒿

23.68 69.21 21.43 28.76

小花糖芥

−2.83 15.19 16.92 23.32

野燕麦

−2.83 39.54 6.14 11.40

早熟禾

−4.37 20.63 22.98 21.44

看麦娘

−3.34 6.30 5.05 24.15

鹅观草

0.00 32.66 7.32 17.72

齿果酸模

6.94 71.35 27.02 38.85

酸模叶蓼

1.00 31.23 26.01 30.45

萹蓄

−3.34 27.79 6.82 27.35

蓼 40.10 85.67 15.4 37.27

附地菜

33.42 29.70 59.90 28.76

麦家公

0.00 11.46 8.08 25.82

车前

−3.34 37.82 37.41 20.57

大车前

−2.31 58.74 8.55 28.61

荔枝草

72.11 100.00 67.86 58.03

夏至草

15.79 66.67 58.33 21.77

曼陀罗

−2.63 45.88 13.61 12.06

龙葵

0.00 25.79 33.87 56.69

牛繁缕

−2.89 6.09 8.69 17.97

藜

6.32 22.22 13.78 25.32

玄参科

地黄 24.74 67.30 10.59 60.51

猪殃殃

1.32 −9.54 4.05 12.95

苘麻

−4.21 23.30 18.55 31.65

打碗花

−2.89 −0.72 15.43 14.94

马齿苋

−1.80 36.68 38.52 33.61

泽漆

9.20 14.33 34.37 26.33

水芹

11.94 51.00 24.24 33.86

朝天委陵菜

0.00 1.43 6.57 30.71

葎草

−1.80 34.67 33.86 29.8

乌蔹莓

17.46 −31.54 44.62 33.16

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如土壤容重降低，土壤孔隙度增加，pH 升高和 EC 值

下降，根结线虫数量降低，因此轮作对连作土壤有很

好的修复作用。

3) 通过不同轮作年限及不同土层深度硝酸盐含

量测定证明，硝酸盐在表层硝酸盐集聚明显，随着连

作年限的延长，各土层硝酸盐含量均有增加。

4) 设施土壤及黄瓜果实硝酸盐积累受氮肥形态

和用量影响显著，随着硝态氮肥(硝酸钙)、铵态氮肥

(硫酸铵)和酰胺态氮肥(尿素)施用量的增加而增加。在

施氮量相同的情况下，施用硝态氮肥的处理黄瓜果实

硝酸盐含量最高，其次是酰胺态氮肥。

5) 通过土壤熏蒸药剂筛选证明，威百亩防效好，

施用简便，成本较低，建议推广应用。

6) 杂草提取物对瓜果腐霉、辣椒疫霉、尖镰孢菌、

茄镰孢菌等的抑菌效果实验表明，黄花蒿、苍耳、荔

枝草、鳢肠、车前、泽漆、夏至草等 7种杂草提取物

抑菌效果好，可进一步开发制成产品用于病虫害防治。

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