茶园生态化建设模式,涵盖茶叶品种、栽培、土壤、生物、植保、肥料等领域。秉承以人类为中心的理性生态伦理学思想,为复兴茶产业而努力。
1合理的农业生产技术措施
由连作引起的土壤理化性质的改变和土壤中微生物养分及生存空间的破坏,可根据土壤条件进行合理施肥,来维持土壤理化性质、养分平衡和微生物的生存空间。在作物生长中,往往只注重氮、磷、钾肥的施用,从而破坏土壤的离子平衡,降低土壤pH,破坏养分的有效性,造成植物对钙、镁、硼等元素的缺乏,从而发生土传病害。
改变单一的化学肥料,根据作物所需向土壤中添加适量微量元素肥料来稳定土壤理化性质;有机肥富含有机酸和氮、磷、钾,肥效长,可提高有益菌群相对丰度,降低有害菌群相对丰度,改善土壤微生物群落组成;施用新型肥料,可提高肥料的利用率。
因此合理施肥能克服并缓解作物连作障碍,从而提高作物产量。耕作制度指一个地区根据当地自然条件所形成的作物种植方式,其中包括连作、轮作、间作、套作等方式,改变耕作制度是解决连作障碍最简单有效的方式。轮作可以协调作物之间的养分吸收,平衡连作造成的土壤养分比例失调,改变根系分泌物,减少自毒作用,改善根际微生物群落结构,提高土壤酶活性,有效减轻连作障碍。
间作与轮作不同,通过筛选合适搭配生长的植物进行共同种植,降解作物根系分泌物分泌的自毒物质,抑制病原菌的侵害,增加土壤中生物多样性,提高土壤中有机质含量和总孔隙度,增加土壤肥力,间作还可以有效抑制土传病害的发生,有效提高土地的利用率。
甘薯、花生、小麦3种作物轮作后,甘薯、花生轮作改变了菌群结构,使细菌、真菌和放线菌的数量增加,且改变了土壤养分,小麦田表现出细菌和真菌数量增加,而放线菌数量下降。通过对胡麻和小麦间作及轮作土壤性质及胡麻生长变化进行研究可知,间作和轮作在不同程度上都缓解了连作造成的土壤碱化问题,且都减少了作物中自毒物质的含量,有利于胡麻生长,且提高了胡麻产量及品质。
不同作物的抗性有很大差异,抗性品种的选育是缓解作物连作障碍最有效且最安全的防治措施,主要包括杂交育种、诱变育种、转基因、分子标记开发等育种方式,可防治土传病害。随着育种技术的发展,国内外已经培育出具有抗性的作物品种并且可以应用于生产。
研究表明,长期多茬栽培,会引发作物生长障碍,抗逆性减弱,西瓜蔓枯病是一种影响西瓜生产的真菌性病害,野生西瓜类型对连作障碍的耐受能力更强,并且育种研究者们已经通过分子标记出9个抗性相关位点。在甜瓜抗连作标记试验中,研究人员筛选出3个抗病株系,并表明该特异性标记可以用于甜瓜白粉病抗性育种。
2有效的理化改良措施
土壤灭菌消毒也是克服及缓解连作障碍的一个重要途径,连作产生的病原菌、线虫等主要存在于越冬的土壤或作物残茬中,通过土壤消毒可以杀灭隐藏在土壤中的病原菌、线虫、杂草和化感物质,减少其存活量。
目前,土壤灭菌消毒方式逐渐系统化、多样化,可改善土壤理化性质及增加土壤的通透性。土壤消毒分为物理消毒、化学熏蒸和生物熏蒸3种方式,其中物理消毒包括日光暴晒、蒸汽消毒、高温闷棚、电处理等方式。高温闷棚技术可以有效降低土壤中真菌的数量,从源头上控制病虫害的发生,有效减少化学农药的施用量,并且污染小、效果好。闷棚也可以通过在土壤上覆盖地膜及稻草秸秆等减少土壤水分蒸发和盐分挥发,既能保温保水,也能防止土壤盐渍化。
化学熏蒸主要通过使用农药进行消毒,常见的土壤熏蒸剂有溴甲烷、多菌灵、氯化苦、棉隆等。利用氯化苦和棉隆熏蒸草莓土壤发现,在熏蒸前期均会抑制硝化作用,且显著降低土壤有效磷含量和pH,增加速效钾含量和电导率,降低细菌群落多样性,对镰刀菌属和疫菌属抑制率分别达到90%和80%以上。但长期使用土壤熏蒸剂会使病原菌产生耐药性,成本高、持续时间短,还会造成环境污染,且对人身健康产生毒害。
生物熏蒸主要通过秸秆、粪肥等材料对土壤进行消毒,且生物熏蒸具无污染、提高作物产量和改善土壤理化性质等优点。使用禽畜肥熏蒸可以提高土壤中速效氮、速效磷和速效钾的含量,且能形成良好的土壤团粒结构。研究表明,生物熏蒸可以提高土壤有益微生物的相对丰度,提高土壤酶活性,增加土壤有机质和速效养分的含量。孙迪等通过采用‘地隆1号’芥菜鲜物质进行熏蒸,发现其对烟草疫霉病生长发育的各阶段均有不同程度的抑制作用。
酸性土壤改良一直是国内外关注的热点。使用生石灰来改良土壤环境的酸碱性是最有效的方法,其用量的确定至关重要。通过研究生石灰用量对酸性土壤的降酸效果发现,生石灰施入土壤初期,明显提高了土壤pH,降低了土壤中交换性酸的总量,但是降酸效果随培养时间延长而降低。生石灰与过磷酸钙混合施用于土壤中,可提高土壤pH,降低土壤有害重金属含量,且土壤中细菌/真菌(B/F)值增加,土壤酶活性显著提高,从而促进作物幼苗生长。
编者按:茶园酸化严禁使用生石灰改良法!!!
3科学的生物改良措施
接种根际有益微生物及施用拮抗菌等生物防治,可以有效改善微生物多样性,减轻连作障碍。有益微生物主要生活在土壤及根际中,可以防治病原菌等引起的病害,从而促进作物的生长;拮抗菌可以通过调节土壤微生态环境,分泌抗生素或毒素等次生代谢物,抑制病原微生物的生长繁殖,促进有益微生物的生长繁殖,从而缓解连作障碍。
土壤中的荧光假单胞菌会分泌抗生素,与非致病菌协同作用,并且在根际形成一层保护层,从而防止病原菌侵染。铜绿假单胞菌ZM-1对黄瓜枯萎病菌及疫病菌的抑制率分别为62.80%和65.58%,且ZM-1拮抗菌对多种作物病原菌均有较强的拮抗性,其中对尖孢镰刀菌的抑菌率为56.20%。以腐皮镰刀菌为指示菌,从中筛选出3株具有较强拮抗作用的真菌,其中RF15的抑制效果最好,抑制率为32.81%;通过盆栽试验得出,该拮抗菌可以有效促进丹参幼苗生长。
随着对拮抗微生物缓解连作障碍的研究,将拮抗菌等有益微生物与适宜的有机肥或有机改良剂混合,经过二次发酵后,形成生物有机肥、微生物杀菌剂等制品,可改善微生物区系,促进作物生长,有效缓解连作障碍。在分析微生物菌肥减缓太子参连作中的作用发现,菌肥减少重茬根际土壤中致病真菌的丰度,提高重茬太子参总多糖、环肽B及氨基酸含量,有效改善重茬太子参药用效果及产量。在土壤中分别添加3种不同的微生物菌剂后,显著提高了土壤pH,提高酶活性,增加土壤养分,从而促进烟草生长,缓解连作障碍。
(安根团队摘自张胜男等:连作障碍土壤改良措施研究进展)
安根团队,20余位各领域农业专家,提供成熟的土壤恢复集成方案、生态修复集成方案、农残解决集成方案和生态农业社会化服务。