利用農(nóng)作物秸稈防控蔬菜土傳病害的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用農(nóng)作物秸稈防控蔬菜土傳病害的方法，其特征是：將農(nóng)作物秸稈施入田間后對土壤進(jìn)行淹水處理，具體步驟是：土壤溫度在20℃以上，將田塊中前茬作物殘?bào)w清除干凈，將田塊四周用土圍起約20厘米高的土壟，把粉碎至10-15厘米長度的農(nóng)作物秸稈均勻撒施到田間，然后將土壤犁耕18-20厘米深，用灌溉水對田塊進(jìn)行淹水處理5天，淹水期間田間水深保持在土層表面5厘米以上，5天后將土壤旋耕18-20厘米深，繼續(xù)保持淹水15天，在土壤氧化還原電位降低到0-40mv時(shí)結(jié)束淹水，待土壤自然晾干后施入化肥，再將土壤旋耕后栽植作物，化肥的施用量為：30-40公斤尿素和20-30公斤磷酸鉀肥料。
【專利說明】利用農(nóng)作物秸稈防控蔬菜土傳病害的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用農(nóng)作物秸桿防控蔬菜土傳病害的方法，具體是將農(nóng)作物秸桿適當(dāng)粉碎后均勻撒施到田間，將土壤翻耕后進(jìn)行淹水處理一定時(shí)間，然后排掉水，土壤自然晾干后栽植蔬菜，可以達(dá)到防控蔬菜土傳病害的效果。屬于利用農(nóng)業(yè)廢棄物對蔬菜病害進(jìn)行綜合防治領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)作物秸桿產(chǎn)量大、分布廣、種類多，長期以來一直是農(nóng)民生活和農(nóng)業(yè)發(fā)展的寶貴資源。近年來，隨著農(nóng)作物育種技術(shù)的快速發(fā)展，高產(chǎn)作物品種不斷更新再加上農(nóng)業(yè)種植水平的不斷提高，糧食和經(jīng)濟(jì)作物產(chǎn)量逐年攀升，農(nóng)作物秸桿(以下簡稱“秸桿”)的產(chǎn)生量也逐年增多，2010年全國秸桿理論資源量為8.4億噸，可收集資源量約為7億噸。秸桿品種以水稻、小麥、玉米等為主，其中，稻草約2.11億噸，麥秸約1.54億噸。秸桿主要成分是纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，在環(huán)境中自然降解速度緩慢，木質(zhì)化程度高的秸桿腐解難度更大；另外，目前尚缺乏經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上均可行、能夠大規(guī)模推廣的秸桿收集和儲運(yùn)技術(shù)，使得秸桿的隨意拋棄、焚燒現(xiàn)象嚴(yán)重，不僅造成資源浪費(fèi)還帶來一系列環(huán)境問題。因此，加快推進(jìn)秸桿利用，對于穩(wěn)定農(nóng)業(yè)生態(tài)平衡、緩解資源約束、減輕環(huán)境壓力都具有十分重要的意義。
[0003]2012年，我國以蔬菜為主體的設(shè)施栽培面積已突破420萬hm2，比上世紀(jì)末1999年的139.5萬hm2增加了近3倍，蔬菜種植已經(jīng)成為高效農(nóng)業(yè)中帶動農(nóng)民致富的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。但設(shè)施種植中長期的“四高”(高復(fù)種指數(shù)、高溫、高濕、高肥)和重茬使得土壤質(zhì)量不斷惡化，土壤鹽分積累、養(yǎng)分失調(diào)，微生物種群結(jié)構(gòu)失衡，病原菌大量滋生，土傳病害日趨加重。在設(shè)施栽培發(fā)展較早 的地區(qū)，每年由蔬菜土傳病害造成的經(jīng)濟(jì)損失約占蔬菜銷售收入的20-30%，土傳病害不但已經(jīng)成為制約設(shè)施蔬菜生產(chǎn)的瓶頸，而且將是設(shè)施栽培產(chǎn)業(yè)長期面臨而又亟待解決的問題。
[0004]對于土傳病害的防治，主要有化學(xué)農(nóng)藥、輪作、嫁接、生物農(nóng)藥、土壤調(diào)控、無土栽培及土壤消毒等措施?；瘜W(xué)農(nóng)藥對地上部病害防治有較好的效果，但土壤復(fù)雜的性狀使得化學(xué)農(nóng)藥對土傳病害的防治效果大大降低，加大農(nóng)藥用量在帶來環(huán)境污染、農(nóng)產(chǎn)品安全風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)又造成病原菌產(chǎn)生抗藥性；輪作是一種較好的解決土傳病害的途徑，但考慮到蔬菜作物的區(qū)域特色、農(nóng)產(chǎn)品的銷售狀況及經(jīng)濟(jì)效益，在規(guī)?；氖卟松a(chǎn)基地，難以采用水旱輪作的手段，而且目前也缺乏規(guī)模條件下效果好、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)上可行的模式；嫁接主要是針對土傳病害問題，但砧木品種有限，且費(fèi)時(shí)費(fèi)力，砧木成本也較高，并且農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)顯著差于不嫁接的產(chǎn)品；生物農(nóng)藥在可控條件下對某些土傳病害有較好效果，但生防菌的土壤定殖能力受環(huán)境、地域、氣候等因子影響較大，防效不穩(wěn)定。無土栽培對栽培基質(zhì)原料和養(yǎng)分管理等栽培技術(shù)的要求較高，結(jié)合中國國情，未來較長時(shí)期內(nèi)，中國仍然是以土壤栽培為主導(dǎo)模式。以土壤消毒為主同時(shí)兼有土壤改良效果的土壤調(diào)控技術(shù)是防控土傳病害的有效途徑，但不同調(diào)控材料的作用機(jī)理不同，效果也有差異，因此有針對性的選擇土壤調(diào)控材料和方法至關(guān)重要。
[0005]國內(nèi)外大量的研究和應(yīng)用表明秸桿還田可以提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，增加土壤各種養(yǎng)分含量，全面提升土壤綜合性狀，培肥地力，提高養(yǎng)分利用率，促進(jìn)作物生長，提聞廣量并改善農(nóng)廣品品質(zhì)。
[0006]秸桿還田后的腐解產(chǎn)物種類很多，大部分腐解產(chǎn)物可以被農(nóng)作物作為養(yǎng)分吸收利用。其中引起大量研究和關(guān)注的主要是秸桿腐解產(chǎn)生的有機(jī)酸、酚酸類化感物質(zhì)，這兩類物質(zhì)在低濃度下促進(jìn)作物生長，高濃度下會對植物有一定毒害，影響植物正常的生長發(fā)育，也是秸桿還田過程要重點(diǎn)考慮并通過技術(shù)手段必須解決的問題；但同時(shí)，國內(nèi)外大量的研究和實(shí)踐應(yīng)用也表明這些化感物質(zhì)對許多植物病原菌和雜草有強(qiáng)烈的生長抑制甚至殺滅效果，可以用于防控多種作物的病蟲草害。另外，秸桿還田后的腐解速度及化感物質(zhì)的產(chǎn)生時(shí)間和產(chǎn)生量受秸桿用量及土壤水分含量的影響較大。旱作條件下秸桿腐解速度慢于淹水狀態(tài)下的腐解速度，因此，化感物質(zhì)釋放持續(xù)的時(shí)間長、濃度低。我們的研究顯示每畝還田400公斤小麥秸桿，在淹水狀態(tài)下腐解14天后栽植辣椒、番茄等蔬菜，對植物已經(jīng)沒有化感效應(yīng)，而在土壤常規(guī)保濕狀態(tài)下，秸桿腐解14天后對上述兩種蔬菜則有明顯的化感效應(yīng)。
[0007]淹水是一種古老的消除土壤病蟲、病菌等有害生物的處理方法。國內(nèi)外也不乏采用淹水防控作物土傳病害的報(bào)道。但許多研究也顯示，單獨(dú)淹水很難達(dá)到完全消除病原菌的效果。
[0008]國內(nèi)外有許多關(guān)于秸桿腐解產(chǎn)物對多種土傳病原菌有生長抑制甚至殺滅效果的文獻(xiàn)報(bào)道，認(rèn)為秸桿降解產(chǎn)生的有機(jī)酸、酚酸等化感物質(zhì)將直接殺死或抑制病原菌；同時(shí)秸桿其他腐解產(chǎn)物還能為那些對化感物質(zhì)不敏感的土壤微生物(特別是細(xì)菌)提供豐富營養(yǎng)源，顯著增加土壤微生物的數(shù)量和多樣性，增強(qiáng)土壤生物活性，提高養(yǎng)分利用率，促進(jìn)作物生長并增強(qiáng)抗病性能，但這些報(bào)道都是在室內(nèi)模擬旱作條件下，采用秸桿覆蓋或?qū)⒔諚U均勻拌入到土壤中保濕培養(yǎng)一定時(shí)間后，收集秸桿腐解液在離體、純培養(yǎng)狀態(tài)下測定對目標(biāo)病原菌的生長抑制作用，與實(shí)際的田間土壤環(huán)境相差較大。而將病原菌直接接種到含有秸桿的土壤中，在持續(xù)淹水條件下，原位研究秸桿腐解產(chǎn)物對土壤中病原菌的抑制作用和對蔬菜土傳病害防控效果的公開報(bào)道至今未見。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于:一方面，針對我國農(nóng)作物秸桿產(chǎn)生量大，缺乏高效、經(jīng)濟(jì)、可操作性強(qiáng)的利用技術(shù)的生產(chǎn)實(shí)際；另一方面，高效農(nóng)業(yè)迅猛發(fā)展，設(shè)施種植業(yè)土傳病害急劇發(fā)生且逐年加重，目前仍沒有經(jīng)濟(jì)、高效可以大面積推廣的防控措施的現(xiàn)狀，提出一種利用農(nóng)作物秸桿防控蔬菜土傳病害的方法。
[0010]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種利用農(nóng)作物秸桿防控設(shè)施蔬菜土傳病害的方法，其特征在于:將農(nóng)作物秸桿施入田間后對土壤進(jìn)行淹水處理，具體步驟是:土壤溫度在20°C以上，將田塊中前茬作物殘?bào)w清除干凈，將田塊四周用土圍起約20厘米高的土壟，把粉碎至10-15厘米長度的農(nóng)作物秸桿均勻撒施到田間，然后將土壤犁耕18-20厘米深，用灌溉水對田塊進(jìn)行淹水處理5天， 淹水期間田間水深保持在土層表面5厘米以上，5天后將土壤旋耕18-20厘米深，繼續(xù)保持淹水15天，在土壤氧化還原電位降低到0-40mv時(shí)結(jié)束淹水，待土壤自然晾干后施入化肥，將土壤旋耕后栽植作物，化肥的施用量為:30-40公斤尿素和20-30公斤磷酸鉀肥料。
[0011]在本發(fā)明中，所述的農(nóng)作物秸桿指小麥、水稻或玉米秸桿，用量為每畝400-600公斤，稻桿水分含量12-14%。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:首先，秸桿原料來源豐富而且廉價(jià)易得，秸桿回田作為肥料施用減輕環(huán)境污染壓力，對改良土壤和對作物生長的好處已經(jīng)被廣泛認(rèn)可；其次，淹水對土壤性狀的改良效果已經(jīng)得到長久的驗(yàn)證和充分肯定，秸桿還田后配合淹水處理可以加速秸桿在土壤中的腐解速度，并使得有機(jī)酸和酚酸等物質(zhì)在短時(shí)間內(nèi)集中大量釋放，達(dá)到殺滅或抑制病原菌的效果。該發(fā)明投入成本低，整個施用過程簡單，易于操作，為土傳病害防治和秸桿的高效利用開辟新的途徑。
[0013]我們采集江蘇省多個蔬菜種植基地土傳病害發(fā)生嚴(yán)重的土壤進(jìn)行水稻桿淹水20天處理，結(jié)果顯示，與普通淹水相比較，在理化性質(zhì)方面，秸桿處理土壤有機(jī)質(zhì)含量明顯提高、土壤有機(jī)酸、總酚酸含量顯著增加，而土壤的電導(dǎo)率、氧化還原電位和銨態(tài)氮含量則顯著下降。在生物學(xué)性質(zhì)上，秸桿淹水處理中，土壤多酚氧化酶活、纖維素酶活顯著高于對照，秸桿淹水極顯著增加土壤細(xì)菌數(shù)量。對病原菌辣椒疫霉進(jìn)行定量PCR檢測結(jié)果表明，常規(guī)淹水也能減少辣椒疫霉數(shù)量，但不顯著，而秸桿淹水則顯著減少辣椒疫霉數(shù)量。常規(guī)淹水20天，辣椒病發(fā)病率為50%,淹水35天以上發(fā)病率在10%以下，而水稻稻桿淹水20天發(fā)病率就為O。此技術(shù)不但縮短了淹水時(shí)間而且明顯提高防病效果，對設(shè)施栽培土壤性狀改良、土傳病害防控及設(shè)施土壤的可持續(xù)利用和設(shè)施農(nóng)業(yè)的持續(xù)發(fā)展具有重大意義。
[0014]本發(fā)明所用的原料廉價(jià)易得，操作方法簡易，投入成本低，效果顯著持久。
[0015] 申請人:通過前期的研究發(fā)現(xiàn)，由于在土壤中施入一定量有機(jī)物料后再進(jìn)行淹水處理，淹水期間有機(jī)物料分解引起土壤發(fā)生一系列物理化學(xué)和生物反應(yīng)，最終造成不利于病原菌生長繁殖的土壤環(huán)境。如果每畝施用600公斤水稻秸桿，持續(xù)淹水20天，對土壤中辣椒疫霉病菌的消除率達(dá)到95%以上，對辣椒疫病的防控效果為100%，而普通淹水對病原菌的消除率僅為60-65%，對病害防`控效果為65%左右；每畝施用400公斤小麥秸桿，淹水處理14天的秸桿腐解液對西瓜枯萎病菌孢子萌發(fā)的抑制率為100%，而普通淹水對病原菌孢子萌發(fā)抑制率為20-30%。秸桿還田后淹水同時(shí)還能顯著增加土壤有機(jī)質(zhì)含量、生物多樣性和生物活性，持續(xù)抑制土傳病害的發(fā)生，有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是稻秸淹水對土壤氧化還原電位的影響。
[0017]圖2是稻秸淹水對土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響。
[0018]圖3是稻秸淹水對土壤有機(jī)酸含量的影響。
[0019]圖4是稻秸淹水對土壤酚酸含量的影響。
[0020]圖5是稻秸淹水對辣椒疫病發(fā)病率的影響。
[0021]圖6是稻秸淹水對土壤中和辣椒根際辣椒疫霉數(shù)量的影響。
[0022]圖7是小麥秸桿腐解液對西瓜枯萎病菌分生孢子萌發(fā)的抑制作用，其中:A圖是清水對照的效果，B圖是添加麥秸腐解液的效果。
[0023]圖中涉及的CK為空白組；F為常規(guī)淹水組；FS為稻桿淹水組。【具體實(shí)施方式】
[0024]實(shí)施例1
稻秸淹水對土壤理化性狀的影響
試驗(yàn)土壤取自淮安高溝鎮(zhèn)辣椒生產(chǎn)大棚，稻秸取自江蘇省農(nóng)科院水稻田，病原菌為辣椒疫霉病菌iPhytophthora capsici ),可從中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)微生物菌種保藏中心獲得。供試?yán)苯菲贩N為洛椒5號。將辣椒疫霉孢子液均勻加入試驗(yàn)土壤中，使得土壤疫霉孢子濃度為200疫霉孢子/克干土。試驗(yàn)設(shè)3個處理:⑴對照(CK):土壤接種辣椒疫霉后保持土壤水分含量在16-18%，自然放置。⑵常規(guī)淹水(flooding，F(xiàn)):土壤接種辣椒疫霉后進(jìn)行淹水處理。⑶稻稻淹水(flooding with straw,FS):土壤接種辣椒疫霉后再加入1% (ff/W)的秸桿,然后進(jìn)行淹水處理。常規(guī)淹水和稻秸淹水中的淹水處理都是在塑料桶(底徑X口徑X高=25cmX34cmX30cm)中進(jìn)行，每桶14kg鮮土，每處理重復(fù)兩次。淹水期間土壤表面保持IOcm水層。將塑料桶置于室溫為28°C左右的環(huán)境下，淹水處理時(shí)間14天。淹水結(jié)束后，排干表面水，然后將土壤攤開置于陰暗通風(fēng)處晾干至含水量為20%左右，測定土壤理化性狀。[0025]1.1稻秸淹水對氧化還原電位的影響
結(jié)果見附圖1。稻秸淹水和常規(guī)淹水處理在淹水期間土壤的Eh值逐漸下降，稻秸淹水組下降幅度顯著大于常規(guī)淹水組。淹水結(jié)束時(shí)，常規(guī)淹水組和稻秸淹水組的Eh值分別為112和-116mv，加入秸桿后淹水顯著降低了土壤氧化還原電位。秸桿是有機(jī)物料,淹水狀況下分解需消耗氧氣，使得土壤Eh值顯著降低，加速病原菌的死亡或抑制病原菌的生長繁殖，降低病害發(fā)生幾率。
[0026]1.2稻秸淹水對土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響
結(jié)果見附圖2。淹水期間稻秸淹水組土壤有機(jī)質(zhì)含量由1.05%逐漸上升至2.32%，而對照組和常規(guī)淹水組變化較小。土壤有機(jī)質(zhì)含量是土壤肥力特性的重要指標(biāo)，土壤進(jìn)行稻秸淹水處理有利于增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，提高土壤保水、保肥和緩沖作用。
[0027]1.3稻秸淹水對土壤有機(jī)酸和酚酸含量的影響
由附圖3和附圖4可見，在淹水期間對照組和常規(guī)淹水組有機(jī)酸和酚酸含量變化不顯著，而稻秸淹水組有機(jī)酸、酚酸含量迅速上升。淹水結(jié)束時(shí)，稻秸淹水的土壤有機(jī)酸和酚酸含量分別是淹水組的4.41和3.73倍，已有的文獻(xiàn)表明這些酚酸對辣椒疫霉和其他植物土傳病原菌有強(qiáng)烈的生長抑制效果。
[0028]實(shí)施例2 稻秸淹水對土壤纖維素酶活性的影響
采集實(shí)施例1淹水處理晾干后的土壤，測定土壤纖維素酶活性。
[0029]由表1可見，稻秸淹水的土壤纖維素酶活性均高于對照和常規(guī)淹水。土壤酶活是土壤生物學(xué)性狀的一個重要指標(biāo)，一般情況下，健康土壤具有較高的土壤纖維素酶活。另外，辣椒疫霉菌細(xì)胞壁的主要成分是纖維素，土壤中纖維素酶活性提高可以抑制辣椒疫霉病菌的生長或者降解該病菌，降低辣椒疫病發(fā)生幾率。
[0030]表1稻秸淹水對土壤纖維素酶活性的影響
【權(quán)利要求】
1.一種利用農(nóng)作物稻桿防控蔬菜土傳病害的方法，其特征在于:將農(nóng)作物稻桿施入田間后對土壤進(jìn)行淹水處理，具體步驟是:土壤溫度在20°c以上，將田塊中前茬作物殘?bào)w清除干凈，將田塊四周用土圍起約20厘米高的土壟，把粉碎至10-15厘米長度的農(nóng)作物秸桿均勻撒施到田間，然后將土壤犁耕18-20厘米深，用灌溉水對田塊進(jìn)行淹水處理5天，淹水期間田間水深保持在土層表面5厘米以上，5天后將土壤旋耕18-20厘米深，繼續(xù)保持淹水15天，在土壤氧化還原電位降低到0-40mv時(shí)結(jié)束淹水，待土壤自然晾干后施入化肥，再將土壤旋耕后栽植作物，化肥的施用量為:30-40公斤尿素和20-30公斤磷酸鉀肥料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用農(nóng)作物秸桿防控蔬菜土傳病害的方法，其特征在于:所述的農(nóng)作物秸桿指小麥、水稻或玉米秸桿，用量為每畝400-600公斤，秸桿水分含量12-14%。
【文檔編號】A01B79/02GK103477748SQ201310401977
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月6日
【發(fā)明者】馬艷, 王光飛, 顧志光, 徐躍定, 張建英 申請人:江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院