强还原土壤灭菌法防控瓜菜土壤连作障碍效果的影响因素

王广印，郭卫丽，陈碧华，潘飞飞，黄新琦，蔡祖聪，周建华，顾桂兰

（1.河南科技学院园艺园林学院·河南省园艺植物资源利用与种质创新工程研究中心 河南新乡 453003；2.南京师范大学地理科学学院 南京 210023； 3.云南丽然农业科技发展有限公司 云南红河 662200；4.郑州市蔬菜研究所 郑州 450015； 5.濮阳市农林科学院 河南濮阳 457000）

近些年来，研究者普遍认为设施蔬菜土壤连作障碍是自毒作用、土传病原菌积累、土壤微生物区系变化、土壤养分不平衡及土壤理化性状变化（包括土壤板结、次生盐渍化和酸化）等多因子综合作用的结果[1]。目前，在防控设施瓜菜连作障碍及土传病害方面，研究者及生产者曾采取了不少技术措施，主要有物理措施（轮作、高温闷棚等）[2-4]、化学措施[5-6]、生物措施（施有机肥、生物有机肥、拮抗菌等）[7-9]、抗性品种[10-11]及嫁接措施[12-13]等。但这些技术措施大多针对某一特定障碍因素，如抑制土传病原菌生长、降低土壤酸化程度和提高有机质含量等，也都具有一定的防控或缓解土壤连作障碍的效果[14-19]。由于这些技术措施作用比较单一，均有其局限性，因此并没有彻底改变土壤微生物的生长环境，未能从根本上修复退化的设施瓜菜土壤，也不能彻底解决诸多因素成因的土壤连作障碍问题[14-19]。

近10 年来，针对设施瓜菜土壤连作障碍防控效果不理想的状况，国内发展与研究了一种强还原土壤灭菌法（reductive soil disinfestation，RSD）[14-16，18，20]，经实践证明是目前防治土传病害和消除连作障碍的新方法，防控设施蔬菜及其他作物土壤连作障碍成效显著[14，17，21-27]。笔者在本文中重点概述RSD 防控瓜菜土壤连作障碍效果的影响因素，以期为RSD 应用提供理论依据与实践指导。

1 RSD的特点

RSD 是一种作物种植前的土壤处理方法[15，18，28]，即在发生连作障碍和土传病害的土壤中，添加大量的易分解有机物料，通过灌溉至土壤水分饱和、覆盖塑料薄膜或淹水阻隔与大气的气体交换，快速创造土壤强还原（厌氧）环境，短期内快速杀灭土传病原菌，并消减连作障碍的危害[14，29-30]。

RSD 处理的步骤[15，18，28]包括以下四步：第一步，向土壤中大量施用易降解有机物料，并将固体粉末状有机物料均匀翻耕入土，或采用灌溉设备将液体物料冲施到土壤中；第二步，淹水或灌溉至土壤水分饱和；第三步，地面覆盖农膜以隔绝土壤与大气的气体交换；第四步，到预定时间结束处理，并排水、撤膜和晾干土壤。

21 世纪初期，RSD 在日本、荷兰和美国等国家较早研究与推广应用[15，30]。我国科学工作者也在2010 年前后开始系统研究RSD 处理连作土壤，取得了杀菌和改良退化土壤的显著效果[14-16，20，30-34]。近年来，将RSD 成功应用于防控设施土壤连作障碍和瓜菜及其他作物土传病害中[14，16，21-27]，使RSD 发展为一种广谱、高效、环保和新型的连作土壤处理技术。RSD 不同于单纯土壤淹水、施用有机肥、秸秆还田和高温闷棚等常规防控措施，它是一种作物种植前的土壤处理方法[15，18]，具有速效、处理时间短、要求温度不高、有机物料来源广泛、环保无污染、作用广谱和高效等优点。因此，RSD 处理技术必将在快速、有效改良退化土壤[16]和克服连作障碍中发挥重要作用。

2 RSD 防控瓜菜土壤连作障碍的基本机制

2.1 RSD 处理可有效杀灭土壤中的多种土传病原菌

土传病害是公认的作物连作障碍的主要因子[1，29，35]。对RSD 的杀菌作用，国内学者[15，20，29-31，36-37]进行了深入探讨，主要有以下几个方面。

2.1.1 厌氧环境抑菌 在RSD 处理时添加有机物料、覆膜和淹水，形成土壤的厌氧环境，不但能杀灭好氧病原菌，而且土壤中的许多厌氧微生物还能分解有机质，并产生大量对病原菌具有毒害作用的代谢产物，如氨、甲烷、有机酸和硫化氢等[34]。Fusarium oxysporum（尖孢镰刀菌）是连作障碍的主要致病菌，RSD 处理形成的厌氧还原环境对F.oxysporum具有很强的抑制效果[38]。

2.1.2 土壤高pH值抑菌 在RSD 处理中添加大量易分解有机物料和淹水，创造了剧烈的土壤强还原条件，提高了土壤pH 值[37，39]。由于土壤pH 值与尖孢镰刀菌数量呈显著负相关[37-38]，因此土壤pH 值的提高即可抑制该病原菌[29]。

2.1.3 有机酸对土传病原菌的抑制作用 在RSD

处理过程中，缺氧或厌氧条件能使微生物分解有机物料产生挥发性有机酸，尤其是乙酸和丁酸等，对于杀菌有重要的作用[20，39-41]。

2.1.4 有害气体对土传病原菌的抑制作用 在RSD 处理土壤过程中，土壤中的NH4+大量增加，且土壤中的SO42-（硫酸根）和NO3－（硝态氮）也被强还原，从而使土壤中挥发出的NH3（氨气）、H2S（硫化氢）和N2O（氧化亚氮）等气体大量增加[37]，而这些气体对土传病原菌（如尖孢镰刀菌等）具有明显的毒害（杀菌、抑制）作用[15，18，20，40，42]。

2.1.5 Fe2+抑制病原菌的增殖 研究表明，强还原和淹水处理均有效提高了地黄连作土壤中的Fe2+和有机酸含量[43]，而土壤中Fe2+和有机酸含量的提升能够有效抑制病原菌的增殖[44-45]。可见，土壤Fe2+和有机酸含量的提升消减了尖孢镰刀菌导致的地黄连作障碍。

2.1.6 土壤微生物群落结构改变的抑菌作用 短时间和强烈的还原环境对土壤微生物群落结构的影响是RSD 处理防控土传病害的可能机制之一[15]。RSD 处理能够在高效杀灭土传病原真菌的同时，还能维持或刺激土壤中其他真菌类群的存活与增殖，从而通过加剧其他真菌类群与病原菌在养分和生态位上的竞争，以增强RSD 处理后土壤微生物的整体抑菌（病）能力[29]。

2.2 RSD处理使土壤理化性质发生变化

RSD 处理能显著提高酸化土壤的pH值[14，16-17，26-29，32，40，46-50]，降低土壤电导率（EC）[14，17，28，32，40，46]，这都表明RSD 处理可降低土壤酸化和盐渍化程度。RSD 处理还可使土壤氧化还原电位（Eh）迅速下降至0 mV 以下[14，16，46]，而土壤Eh 的显著下降[51]创造了土壤的厌氧还原条件，土壤反硝化作用增强，使NO3-浓度迅速降低，这对于酸性土壤的改良具有显著的效果[34]。

RSD 处理能快速有效消减土壤所积累的致酸离子NO3-[16-17，25-26，29，39-40，49]和降低SO42-离子[16-17，49]。RSD 处理也能增加土壤NH4+含量[14，29，39，46，49]，这有利于土壤中挥发出NH3，其对土壤病原菌具有毒杀作用。

RSD 处理能显著增加土壤中有机质[

提醒您：因为《强还原土壤灭菌法防控瓜菜土壤连作障碍效果的影响因素》一文较长还有下一页，点击下面数字可以进行阅读！

《强还原土壤灭菌法防控瓜菜土壤连作障碍效果的影响因素》在线阅读地址：强还原土壤灭菌法防控瓜菜土壤连作障碍效果的影响因素