伴生栽培种植是指同一地块上季节相近或相似的2种以上作物呈一定比例分行或分带种植,是精耕细作、集约多熟种植的一种传统技术(刘巽浩,1993),是一种特殊的间作模式。已有研究表明,伴生栽培模式可以合理利用时间、空间的相互影响,有效抑制土壤病原菌(韩哲,2012;吴凤芝等,2013),减少土壤中酚类物质积累(吴霞等,2019),提高作物产量(韩哲等,2012),改善土壤微生态环境(吴瑕等,2015)和土壤营养(赵晓翠,2016)等,保持生态平衡。伴生栽培模式充分发挥了作物之间的互作优势,在单位面积上获得更高经济价值的伴生栽培组合,是我国实现农业可持续发展的重要途径。分蘖洋葱伴生可抑制尖孢镰刀菌的生长和孢子萌发,进而有效减轻番茄黄萎病发病率(付学鹏,2016);伴生分蘖洋葱还能有效防治番茄根结线虫(白晶芝,2019);分蘖洋葱伴生促进了番茄地上和地下部分的生长,却抑制了分蘖洋葱地上和地下部分的生长(吴瑕等,2019)。
洋葱和番茄是元谋两大主导冬早蔬菜,经济价值高,且茬口相近,地上空间互补,避免植株竞争光热资源,地下浅根系与深根系互补,避免作物根系竞争水分、养分及空间,因此,洋葱伴生番茄是比较适宜元谋干热河谷的伴生栽培模式(图4-3),是实现番茄种植业节水减肥高效可持续发展的重要途径,主要可以采取垄上种植番茄、垄两侧种植洋葱的方式。
图4-3 洋葱伴生番茄
(2)番茄—水稻轮作(www.xing528.com)
元谋坝区早稻—晚稻双季稻种植制度历史悠久,但随着蔬菜产业的发展,晚稻逐步被冬早蔬菜取代。自1995年起早稻—晚稻双季稻种植制度均改成了早稻—冬早蔬菜或玉米—冬早蔬菜种植制度(张武,2007)。水旱轮作是元谋最为重要的农业耕作制度,是促进元谋冬早蔬菜可持续发展最关键的农业措施。水旱轮作能有效控制冬早蔬菜的线虫、枯萎病等,促进土壤养分平衡。
(3)番茄—甜玉米轮作
有研究表明,禾本科作物伴生番茄可以提高根区土壤酶活性,改善微生物结构,降低番茄根结线虫的发生(杨瑞娟等,2017)。随着元谋蔬菜产业的发展,禾本科作物甜玉米因其高温高光效优势以及改良土壤功能成为元谋坝区有效控制蔬菜(特别是番茄)连作障碍的轮作作物,番茄—甜玉米轮作模式逐渐兴起。
(4)综合防控技术
目前应对连作障碍的措施主要有土壤灭菌、作物间套作种植、微生物菌肥调控和生物炭改良等(孙琪然等,2017;达艳凤等,2020),但是每一种方法只对某一种特殊问题具有防治或缓解作用,并不能从根本上解决多因素造成的连作障碍。如土壤灭菌法只能杀死病原菌,并不能有效改善土壤理化性质,同时还杀死了有益微生物;轮作间作等农艺措施防控效果耗时比较长,往往需要数年时间;撒施石灰可以中和土壤酸性,提高土壤pH,但是不能有效控制土传病原菌数量。在实际生产中,长期使用一种方法效果不佳,采用多种技术组合的生态强化法修复土壤环境是防控复种连作障碍的重要措施(Pretty J,2018)。例如,焦艳阳等研究发现,单独淹水处理和单独微生物菌肥处理均未能显著消减太子参的连作障碍,但两者组合能产生“1+1>2”的强化效应(焦艳阳等,2021)。防控土壤连作障碍应针对所种植土壤理化性质和种植制度,明确导致连作障碍的主要因素,有针对性地选择一种或多种技术组合,是简单、有效、绿色、可持续的连作障碍防控方法。
结合本章第一节研究结果得出元谋干热河谷旱地番茄连作障碍防控集成技术:洋葱伴生番茄,合理灌溉(如调控农田土壤水分为18.24%~24.13%),合理施用有机肥和钙镁肥、平衡施用氮磷钾肥,能有效防治番茄根结线虫,抑制土壤病原菌,提高作物产量,预防土壤酸化,改良土壤结构,调节土壤盐分,平衡土壤养分,提升土壤质量,保持土壤生态平衡。
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