设施西瓜连作障碍发生机理及防治措施

南文卓 姬建新

摘 要：西瓜是重要園艺作物，连作障碍严重制约西瓜产业健康发展，本文从连作西瓜的土壤理化性质变化、土壤微生物环境及群落失去平衡和自毒作用等方面阐述目前西瓜连作障碍产生机理，提出了缓解西瓜连作障碍措施，并对西瓜连作障碍研究进行了展望，以期为西瓜可持续发展提供理论依据。

关键词：西瓜;连作障碍;发生机理;防治措施

所谓连作障碍是指同一土壤地块连续种植同种或同科作物，即使正常栽培管理条件下，也会不同程度影响作物生长[1]。西瓜作为重要的园艺作物，栽培中极易发生连作障碍，一般大棚西瓜连作最长3年期限，超过3年极易出现连作障碍，主要表现为土壤恶化，严重发生根结线虫、枯萎病等土传病害，导致产量下降、品质变差，生育迟缓，植株早衰甚至死亡[2]。随着设施农业大规模发展，耕地有限、设施西瓜栽培复种指数高等因素，西瓜连作问题日益突出，连作障碍严重制约着西瓜产业可持续发展。

近些年来，国内学者对西瓜连作障碍形成机理做了很多的研究，涉及土壤理化性质变化、土壤微生态失衡和自毒作用等方面内容，这些研究成果对土壤改良、提质增产、实现“农药化肥双减” 和促进我国西瓜产业健康可持续发展提供了理论依据。

1 西瓜连作障碍发生机理

1.1 土壤理化性质变化

土壤理化性质导致的连作障碍，主要体现在土壤有机质含量降低、土壤板结、酸化、养分失衡和土壤盐渍化等方面。研究表明，西瓜长期连作栽培会破坏土壤的团粒结构，导致土壤有机质下降，加剧土壤板结[3-5]。随着连作年限增加，土壤速效磷和速效钾含量不断下降[4]，土壤营养比例严重失衡，导致土壤酸化并伴随土壤盐渍化的发生[6-7]。

种植地土壤盐渍化是目前西瓜设施栽培中普遍存在的严重问题，茅国芳等[7]研究表明，上海设施西瓜土壤次生盐渍化的离子成分主要以Cl-、SO42-、NO3-、Ca2+、Na+和Mg2+为主，这些盐分多数为无机养分（化肥）副成分或转化物，且随着设施栽培年限的延长而增加，并具有由土壤底层逐步向耕作上层不断升高的特征。

茅国芳等[7]研究发现西瓜对盐害敏感期在苗期，一般移栽后1～2周内危害最为严重，并提出东部沿海地区设施西瓜正常苗、僵苗和死苗三个土壤临界盐分值分别为2.5～3.0克/千克、3.0～3.5克/千克和3.5克/千克。

1.2 土壤微生物环境及群落失去平衡

根际土壤的微生物群落包括真菌、细菌和放线菌，是反映土壤健康的一个重要指标。西瓜连作栽培使土壤的微生物环境及群落发生了变化，导致土壤中细菌和放线菌数量减少，真菌数量增加，加剧了枯萎病等土传病害发生，而枯萎病又是连作西瓜导致产量降低和品质下降的重要原因[8-9]。聂园军等[9]对西瓜连作与根际微生物群落演替变化之间的关系进行了研究，发现连续连作3年西瓜的产量降低了71%，枯萎病发病率达到61.3%;不同连作年限的根际微生物群落多样性存在显著差异。

1.3 自毒作用

自毒作用是植物根分泌和残茬降解时释放出的次生代谢物，残留在土壤中对植株的生长和发育具有抑制作用，自毒作用是引起植物连作障碍的重要原因之一[10]。对羟基苯甲酸、阿魏酸、香豆酸香草酸、丁香酸、香兰素等酚酸类物质是西瓜重要的化感物质，并且随着连作时间的增长，土壤中酚酸类物质的积累量越多，西甜瓜连作障碍发生程度越严重[10-11]。

王素娜[11]发现阿魏酸、苯甲酸和肉桂酸等3种酚酸对尖孢镰孢菌致病力具有一定的促进作用。王倩等[12]研究表明，苯甲酸和肉桂酸处理使西瓜幼苗根系POD活性下降，造成西瓜幼苗生长量下降，导致西瓜幼苗枯萎病严重发生。

2 西瓜连作障碍防治措施

2.1 嫁接育苗

西瓜采用嫁接育苗栽培可以提高对土传病害的抗性，一定程度上缓解西瓜连作障碍，目前我国西瓜设施栽培中嫁接育苗比例达到了50%。西瓜嫁接主要砧木有野生西瓜、黑籽南瓜、南瓜和葫芦，研究者对不同砧木在西瓜嫁接中的优势有不同的认识，这可能与西瓜品种有一点关系。黄远[13]等认为砧木特性会影响嫁接西瓜的品质，影响大小依次为：南瓜砧木>葫芦砧>野生西瓜砧木。孟佳丽等[8]等认为经过葫芦砧木嫁接后的植株比南瓜嫁接株受到连作的影响更小，具有更强的稳定性。蒋有条等[14]认为南瓜砧木比葫芦砧木在西瓜嫁接生产中应用的更广泛。

2.2 合理轮作

通过选择与亲缘关系较远、生长习性差别较大的作物进行轮作，能够有效调节土壤微生态环境，是解决连作障碍最为简单经济有效的防治方法[15]。

毛晓梅[5]认为水旱轮作应用模式最为经济有效，在天气较好和田间管理正常下，枯萎病防效可达到95%以上。王素娜[11]研究表明，甜瓜与茴香、洋葱、茼蒿进行轮作可减轻或消除甜瓜的自毒作用，可作为甜瓜的最优轮作类别。杨瑞平[16]发现大蒜与瓜类轮作能够明显减轻瓜类枯萎病的危害。

2.3 土壤改良

设施栽培中必须科学合理施肥，避免过多地施用化学肥料，通过增加有机肥，可以有效提高土壤有机质含量，改善土壤团粒结构[16-17];根据土壤的酸碱性合理增施土壤调理剂可以调节根际土壤pH值，常见的土壤调理剂有：硅钙钾镁肥、生石灰、硫磺、腐殖酸和聚丙烯酰胺PAM等。对于盐渍化严重的土壤，可以在夏季换茬进入休闲期，通过揭膜淋洗、垂直漫灌淋洗和减少化肥用量等方式快速降低表层土壤的盐分浓度，使耕层土壤盐分降低到障碍临界点以下[7]。

连作障碍与土壤中的微生物种群种类和数量有密切关系，将具有拮抗作用的细菌、芽孢杆菌和木霉菌等菌类引入土壤，或者利用这些菌类研发成微生物菌肥应用在西瓜上，能够使微生物群落结构由“真菌型”向“细菌型”转变，对于西瓜枯萎病的防治具有很好的效果[11，17-18]。

2.4 土壤殺菌消毒

生产上常用化学和物理方法对土壤进行杀菌消毒，可杀灭土壤中的病原菌，减少土传病害，降低连作障碍对西瓜生长的影响。

化学方法：在整地前可以采用棉隆[19]熏蒸土壤，在定植前后可以使用恶霉灵、苯并噻二唑、丙硫菌唑和甲基托布津等化学药剂进行灌根处理，对土传病害防治均有一定效果，但长期使用不仅会产生抗药性，降低防效，还会杀死土壤中有益生物，破坏土壤微生态平衡[1]。

物理方法：在温室夏季休闲期，采用高温闷棚和其它措施相结合的技术，能达到真菌致死温度，可以杀死土壤中的大部分病原菌，降低连作西瓜田土壤中的尖孢镰刀菌的数量[16，20-21]。

3 问题及展望

西瓜连作障碍发生机理相对复杂，是作物—土壤系统内部多种因素间综合作用的结果，各因素间之间相互影响，进一步加剧西瓜连作障碍的发生。针对西瓜连作障碍，目前还没有彻底的根治方法，解决连作障碍应坚持“预防为主，防治结合，综合防治”的原则。针对连作障碍发生程度，可以将嫁接、轮作、土壤消毒和土壤改良等技术措施结合起来，在生育期再通过栽培措施提高作物抗逆性来减轻对西瓜生长的影响，是目前缓解西瓜连作障碍的有效途径。

参考文献

[1] 喻景权，杜尧舜.蔬菜设施栽培可持续发展中的连作障碍问题[J].沈阳农业大学学报，2000（1）：124-126.

[2] 丁金城，喻衣蓉，居玉铃，等.西瓜连作障碍及其对策的初步研究[J].华北农学报，1989（4）：82-87.

[3] 柯用春，王爽，任红，等.强化还原处理对海南西瓜连作障碍土壤性质的影响[J].生态学杂志，2014，33（4）：880-884.

[4] 王占军，蒋齐，何建龙，等.宁夏环香山地区压砂地土壤肥力特征分析[J].水土保持学报，2010，24（2）：201-204.

[5] 毛晓梅.设施西瓜连作障碍缓解技术研究[D].北京：中国农业科学院硕士学位论文，2013.

[6] 童有为，陈淡飞.温室土壤次生盐渍化的形成和治理途径研究[J].园艺学报，1991，18（2）：159-162.

[7] 茅国芳，陆利民，杨晓华，等.沪郊西瓜甜瓜设施栽培土壤次生盐渍化的基本特性与防治技术研究[J].上海农业学报，2005，21（1）：58-66.

[8] 孟佳丽，吴绍军，余翔，等.不同类型砧木对西瓜连作障碍消减的影响[J].西北农业学报，2019，28（7）：1110-1118.

[9] 聂园军，李瑞珍，赵佳，等.西瓜连作对根际微生物群落的影响[J].中国瓜菜，2019，32（1）：6-11.

[10] 张璐.甜瓜连作土壤中化感物质的分析鉴定[A].中国植物保护学会.植保科技创新与农业精准扶贫——中国植物保护学会2016年学术年会论文集[C].中国植物保护学会，2016：1.

[11] 王素娜.轮作缓解甜瓜连作障碍的机理研究[D].沈阳：沈阳农业大学博士学位论文，2017.

[12] 王倩，李晓林.苯甲酸和肉桂酸对西瓜幼苗生长及枯萎病发生的作用[J].中国农业大学学报，2003，8（1）：83-86.

[13] 黄远，别之龙，孔秋生，等.嫁接对西瓜和甜瓜果实品质影响的研究进展[J].中国蔬菜，2012（4）：10-18.

[14] 蒋有条，张明方，孙利样.我国瓜类嫁接栽培进展及展望[J].长江蔬菜，1998（6）：1-4，39.

[15] 吴凤芝，周新刚.不同作物间作对黄瓜病害及土壤微生物群落多样性的影响[J].土壤学报，2009，899-906.

[16] 杨瑞平.西瓜连作障碍缓解技术及其机理研究[D].杨凌：西北农林科技大学博士学位论文，2016.

[17] 马二磊，黄芸萍，臧全宇，等.4种微生物菌剂对多年连作甜瓜土壤理化性质的影响[J].浙江农业科学，2021，62（6）：1129-1132.

[18] 宋顺华，吴萍，邢宝田，等.多粘类芽胞杆菌WY110对西瓜枯萎病的控制作用[J].植物保护学报，2011，38（6）：571-572.

[19] 王缓.棉隆和次氯酸钠土壤处理对设施连作西瓜生长发育及土壤微生物区系的影响[D].杨凌：西北农林科技大学硕士学位论文，2014.

[20] 徐明喜，马明，黄忠阳，等.高温闷棚下不同处理防控甜瓜连作障碍效果研究[J].长江蔬菜，2018，18（11）：27-30.

[21] 顾和平，袁星星，陈新，等.高温浸泡土壤对连作大棚土体修复和病害防治的效果[J].江苏农业科学，2013，41（7）：348-351.