利用农作物秸秆防控蔬菜土传病害的方法
【专利摘要】本发明涉及一种利用农作物秸秆防控蔬菜土传病害的方法，其特征是：将农作物秸秆施入田间后对土壤进行淹水处理，具体步骤是：土壤温度在20℃以上，将田块中前茬作物残体清除干净，将田块四周用土围起约20厘米高的土垄，把粉碎至10-15厘米长度的农作物秸秆均匀撒施到田间，然后将土壤犁耕18-20厘米深，用灌溉水对田块进行淹水处理5天，淹水期间田间水深保持在土层表面5厘米以上，5天后将土壤旋耕18-20厘米深，继续保持淹水15天，在土壤氧化还原电位降低到0-40mv时结束淹水，待土壤自然晾干后施入化肥，再将土壤旋耕后栽植作物，化肥的施用量为：30-40公斤尿素和20-30公斤磷酸钾肥料。
【专利说明】利用农作物秸秆防控蔬菜土传病害的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用农作物秸杆防控蔬菜土传病害的方法，具体是将农作物秸杆适当粉碎后均匀撒施到田间，将土壤翻耕后进行淹水处理一定时间，然后排掉水，土壤自然晾干后栽植蔬菜，可以达到防控蔬菜土传病害的效果。属于利用农业废弃物对蔬菜病害进行综合防治领域。
【背景技术】
[0002]我国是农业大国，农作物秸杆产量大、分布广、种类多，长期以来一直是农民生活和农业发展的宝贵资源。近年来，随着农作物育种技术的快速发展，高产作物品种不断更新再加上农业种植水平的不断提高，粮食和经济作物产量逐年攀升，农作物秸杆(以下简称“秸杆”)的产生量也逐年增多，2010年全国秸杆理论资源量为8.4亿吨，可收集资源量约为7亿吨。秸杆品种以水稻、小麦、玉米等为主，其中，稻草约2.11亿吨，麦秸约1.54亿吨。秸杆主要成分是纤维素、半纤维素和木质素，在环境中自然降解速度缓慢，木质化程度高的秸杆腐解难度更大；另外，目前尚缺乏经济和技术上均可行、能够大规模推广的秸杆收集和储运技术，使得秸杆的随意抛弃、焚烧现象严重，不仅造成资源浪费还带来一系列环境问题。因此，加快推进秸杆利用，对于稳定农业生态平衡、缓解资源约束、减轻环境压力都具有十分重要的意义。
[0003]2012年，我国以蔬菜为主体的设施栽培面积已突破420万hm2，比上世纪末1999年的139.5万hm2增加了近3倍，蔬菜种植已经成为高效农业中带动农民致富的主导产业。但设施种植中长期的“四高”(高复种指数、高温、高湿、高肥)和重茬使得土壤质量不断恶化，土壤盐分积累、养分失调，微生物种群结构失衡，病原菌大量滋生，土传病害日趋加重。在设施栽培发展较早 的地区，每年由蔬菜土传病害造成的经济损失约占蔬菜销售收入的20-30%，土传病害不但已经成为制约设施蔬菜生产的瓶颈，而且将是设施栽培产业长期面临而又亟待解决的问题。
[0004]对于土传病害的防治，主要有化学农药、轮作、嫁接、生物农药、土壤调控、无土栽培及土壤消毒等措施。化学农药对地上部病害防治有较好的效果，但土壤复杂的性状使得化学农药对土传病害的防治效果大大降低，加大农药用量在带来环境污染、农产品安全风险的同时又造成病原菌产生抗药性；轮作是一种较好的解决土传病害的途径，但考虑到蔬菜作物的区域特色、农产品的销售状况及经济效益，在规模化的蔬菜生产基地，难以采用水旱轮作的手段，而且目前也缺乏规模条件下效果好、经济、技术上可行的模式；嫁接主要是针对土传病害问题，但砧木品种有限，且费时费力，砧木成本也较高，并且农产品品质显著差于不嫁接的产品；生物农药在可控条件下对某些土传病害有较好效果，但生防菌的土壤定殖能力受环境、地域、气候等因子影响较大，防效不稳定。无土栽培对栽培基质原料和养分管理等栽培技术的要求较高，结合中国国情，未来较长时期内，中国仍然是以土壤栽培为主导模式。以土壤消毒为主同时兼有土壤改良效果的土壤调控技术是防控土传病害的有效途径，但不同调控材料的作用机理不同，效果也有差异，因此有针对性的选择土壤调控材料和方法至关重要。
[0005]国内外大量的研究和应用表明秸杆还田可以提高土壤有机质含量，改善土壤团粒结构，增加土壤各种养分含量，全面提升土壤综合性状，培肥地力，提高养分利用率，促进作物生长，提闻广量并改善农广品品质。
[0006]秸杆还田后的腐解产物种类很多，大部分腐解产物可以被农作物作为养分吸收利用。其中引起大量研究和关注的主要是秸杆腐解产生的有机酸、酚酸类化感物质，这两类物质在低浓度下促进作物生长，高浓度下会对植物有一定毒害，影响植物正常的生长发育，也是秸杆还田过程要重点考虑并通过技术手段必须解决的问题；但同时，国内外大量的研究和实践应用也表明这些化感物质对许多植物病原菌和杂草有强烈的生长抑制甚至杀灭效果，可以用于防控多种作物的病虫草害。另外，秸杆还田后的腐解速度及化感物质的产生时间和产生量受秸杆用量及土壤水分含量的影响较大。旱作条件下秸杆腐解速度慢于淹水状态下的腐解速度，因此，化感物质释放持续的时间长、浓度低。我们的研究显示每亩还田400公斤小麦秸杆，在淹水状态下腐解14天后栽植辣椒、番茄等蔬菜，对植物已经没有化感效应，而在土壤常规保湿状态下，秸杆腐解14天后对上述两种蔬菜则有明显的化感效应。
[0007]淹水是一种古老的消除土壤病虫、病菌等有害生物的处理方法。国内外也不乏采用淹水防控作物土传病害的报道。但许多研究也显示，单独淹水很难达到完全消除病原菌的效果。
[0008]国内外有许多关于秸杆腐解产物对多种土传病原菌有生长抑制甚至杀灭效果的文献报道，认为秸杆降解产生的有机酸、酚酸等化感物质将直接杀死或抑制病原菌；同时秸杆其他腐解产物还能为那些对化感物质不敏感的土壤微生物(特别是细菌)提供丰富营养源，显著增加土壤微生物的数量和多样性，增强土壤生物活性，提高养分利用率，促进作物生长并增强抗病性能，但这些报道都是在室内模拟旱作条件下，采用秸杆覆盖或将秸杆均匀拌入到土壤中保湿培养一定时间后，收集秸杆腐解液在离体、纯培养状态下测定对目标病原菌的生长抑制作用，与实际的田间土壤环境相差较大。而将病原菌直接接种到含有秸杆的土壤中，在持续淹水条件下，原位研究秸杆腐解产物对土壤中病原菌的抑制作用和对蔬菜土传病害防控效果的公开报道至今未见。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于:一方面，针对我国农作物秸杆产生量大，缺乏高效、经济、可操作性强的利用技术的生产实际；另一方面，高效农业迅猛发展，设施种植业土传病害急剧发生且逐年加重，目前仍没有经济、高效可以大面积推广的防控措施的现状，提出一种利用农作物秸杆防控蔬菜土传病害的方法。
[0010]本发明的目的是这样实现的:一种利用农作物秸杆防控设施蔬菜土传病害的方法，其特征在于:将农作物秸杆施入田间后对土壤进行淹水处理，具体步骤是:土壤温度在20°C以上，将田块中前茬作物残体清除干净，将田块四周用土围起约20厘米高的土垄，把粉碎至10-15厘米长度的农作物秸杆均匀撒施到田间，然后将土壤犁耕18-20厘米深，用灌溉水对田块进行淹水处理5天， 淹水期间田间水深保持在土层表面5厘米以上，5天后将土壤旋耕18-20厘米深，继续保持淹水15天，在土壤氧化还原电位降低到0-40mv时结束淹水，待土壤自然晾干后施入化肥，将土壤旋耕后栽植作物，化肥的施用量为:30-40公斤尿素和20-30公斤磷酸钾肥料。
[0011]在本发明中，所述的农作物秸杆指小麦、水稻或玉米秸杆，用量为每亩400-600公斤，稻杆水分含量12-14%。
[0012]本发明的优点在于:首先，秸杆原料来源丰富而且廉价易得，秸杆回田作为肥料施用减轻环境污染压力，对改良土壤和对作物生长的好处已经被广泛认可；其次，淹水对土壤性状的改良效果已经得到长久的验证和充分肯定，秸杆还田后配合淹水处理可以加速秸杆在土壤中的腐解速度，并使得有机酸和酚酸等物质在短时间内集中大量释放，达到杀灭或抑制病原菌的效果。该发明投入成本低，整个施用过程简单，易于操作，为土传病害防治和秸杆的高效利用开辟新的途径。
[0013]我们采集江苏省多个蔬菜种植基地土传病害发生严重的土壤进行水稻杆淹水20天处理，结果显示，与普通淹水相比较，在理化性质方面，秸杆处理土壤有机质含量明显提高、土壤有机酸、总酚酸含量显著增加，而土壤的电导率、氧化还原电位和铵态氮含量则显著下降。在生物学性质上，秸杆淹水处理中，土壤多酚氧化酶活、纤维素酶活显著高于对照，秸杆淹水极显著增加土壤细菌数量。对病原菌辣椒疫霉进行定量PCR检测结果表明，常规淹水也能减少辣椒疫霉数量，但不显著，而秸杆淹水则显著减少辣椒疫霉数量。常规淹水20天，辣椒病发病率为50%,淹水35天以上发病率在10%以下，而水稻稻杆淹水20天发病率就为O。此技术不但缩短了淹水时间而且明显提高防病效果，对设施栽培土壤性状改良、土传病害防控及设施土壤的可持续利用和设施农业的持续发展具有重大意义。
[0014]本发明所用的原料廉价易得，操作方法简易，投入成本低，效果显著持久。
[0015] 申请人:通过前期的研究发现，由于在土壤中施入一定量有机物料后再进行淹水处理，淹水期间有机物料分解引起土壤发生一系列物理化学和生物反应，最终造成不利于病原菌生长繁殖的土壤环境。如果每亩施用600公斤水稻秸杆，持续淹水20天，对土壤中辣椒疫霉病菌的消除率达到95%以上，对辣椒疫病的防控效果为100%，而普通淹水对病原菌的消除率仅为60-65%，对病害防`控效果为65%左右；每亩施用400公斤小麦秸杆，淹水处理14天的秸杆腐解液对西瓜枯萎病菌孢子萌发的抑制率为100%，而普通淹水对病原菌孢子萌发抑制率为20-30%。秸杆还田后淹水同时还能显著增加土壤有机质含量、生物多样性和生物活性，持续抑制土传病害的发生，有广阔的应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是稻秸淹水对土壤氧化还原电位的影响。
[0017]图2是稻秸淹水对土壤有机质含量的影响。
[0018]图3是稻秸淹水对土壤有机酸含量的影响。
[0019]图4是稻秸淹水对土壤酚酸含量的影响。
[0020]图5是稻秸淹水对辣椒疫病发病率的影响。
[0021]图6是稻秸淹水对土壤中和辣椒根际辣椒疫霉数量的影响。
[0022]图7是小麦秸杆腐解液对西瓜枯萎病菌分生孢子萌发的抑制作用，其中:A图是清水对照的效果，B图是添加麦秸腐解液的效果。
[0023]图中涉及的CK为空白组；F为常规淹水组；FS为稻杆淹水组。【具体实施方式】
[0024]实施例1
稻秸淹水对土壤理化性状的影响
试验土壤取自淮安高沟镇辣椒生产大棚，稻秸取自江苏省农科院水稻田，病原菌为辣椒疫霉病菌iPhytophthora capsici ),可从中国农业科学院农业微生物菌种保藏中心获得。供试辣椒品种为洛椒5号。将辣椒疫霉孢子液均匀加入试验土壤中，使得土壤疫霉孢子浓度为200疫霉孢子/克干土。试验设3个处理:⑴对照(CK):土壤接种辣椒疫霉后保持土壤水分含量在16-18%，自然放置。⑵常规淹水(flooding，F):土壤接种辣椒疫霉后进行淹水处理。⑶稻稻淹水(flooding with straw,FS):土壤接种辣椒疫霉后再加入1% (ff/W)的秸杆,然后进行淹水处理。常规淹水和稻秸淹水中的淹水处理都是在塑料桶(底径X口径X高=25cmX34cmX30cm)中进行，每桶14kg鲜土，每处理重复两次。淹水期间土壤表面保持IOcm水层。将塑料桶置于室温为28°C左右的环境下，淹水处理时间14天。淹水结束后，排干表面水，然后将土壤摊开置于阴暗通风处晾干至含水量为20%左右，测定土壤理化性状。[0025]1.1稻秸淹水对氧化还原电位的影响
结果见附图1。稻秸淹水和常规淹水处理在淹水期间土壤的Eh值逐渐下降，稻秸淹水组下降幅度显著大于常规淹水组。淹水结束时，常规淹水组和稻秸淹水组的Eh值分别为112和-116mv，加入秸杆后淹水显著降低了土壤氧化还原电位。秸杆是有机物料,淹水状况下分解需消耗氧气，使得土壤Eh值显著降低，加速病原菌的死亡或抑制病原菌的生长繁殖，降低病害发生几率。
[0026]1.2稻秸淹水对土壤有机质含量的影响
结果见附图2。淹水期间稻秸淹水组土壤有机质含量由1.05%逐渐上升至2.32%，而对照组和常规淹水组变化较小。土壤有机质含量是土壤肥力特性的重要指标，土壤进行稻秸淹水处理有利于增加土壤有机质含量，提高土壤保水、保肥和缓冲作用。
[0027]1.3稻秸淹水对土壤有机酸和酚酸含量的影响
由附图3和附图4可见，在淹水期间对照组和常规淹水组有机酸和酚酸含量变化不显著，而稻秸淹水组有机酸、酚酸含量迅速上升。淹水结束时，稻秸淹水的土壤有机酸和酚酸含量分别是淹水组的4.41和3.73倍，已有的文献表明这些酚酸对辣椒疫霉和其他植物土传病原菌有强烈的生长抑制效果。
[0028]实施例2 稻秸淹水对土壤纤维素酶活性的影响
采集实施例1淹水处理晾干后的土壤，测定土壤纤维素酶活性。
[0029]由表1可见，稻秸淹水的土壤纤维素酶活性均高于对照和常规淹水。土壤酶活是土壤生物学性状的一个重要指标，一般情况下，健康土壤具有较高的土壤纤维素酶活。另外，辣椒疫霉菌细胞壁的主要成分是纤维素，土壤中纤维素酶活性提高可以抑制辣椒疫霉病菌的生长或者降解该病菌，降低辣椒疫病发生几率。
[0030]表1稻秸淹水对土壤纤维素酶活性的影响
【权利要求】
1.一种利用农作物稻杆防控蔬菜土传病害的方法，其特征在于:将农作物稻杆施入田间后对土壤进行淹水处理，具体步骤是:土壤温度在20°c以上，将田块中前茬作物残体清除干净，将田块四周用土围起约20厘米高的土垄，把粉碎至10-15厘米长度的农作物秸杆均匀撒施到田间，然后将土壤犁耕18-20厘米深，用灌溉水对田块进行淹水处理5天，淹水期间田间水深保持在土层表面5厘米以上，5天后将土壤旋耕18-20厘米深，继续保持淹水15天，在土壤氧化还原电位降低到0-40mv时结束淹水，待土壤自然晾干后施入化肥，再将土壤旋耕后栽植作物，化肥的施用量为:30-40公斤尿素和20-30公斤磷酸钾肥料。
2.根据权利要求1所述的利用农作物秸杆防控蔬菜土传病害的方法，其特征在于:所述的农作物秸杆指小麦、水稻或玉米秸杆，用量为每亩400-600公斤，秸杆水分含量12-14%。
【文档编号】A01B79/02GK103477748SQ201310401977
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月6日 优先权日:2013年9月6日
【发明者】马艳, 王光飞, 顾志光, 徐跃定, 张建英 申请人:江苏省农业科学院