马铃薯连作障碍的研究进展

原霁虹，张尚智（甘肃定西师范高等专科学校，甘肃 743000）

设施农业

马铃薯连作障碍的研究进展

原霁虹，张尚智（甘肃定西师范高等专科学校，甘肃 743000）

本文采用文献检索、内容归类分析等方法，对连作后马铃薯形态与生理的变化、连作时间与土壤微生态结构的变化、连作障碍发生的机理与调控措施等问题进行了研究。结果表明，连作可引起马铃薯形态与生理、土壤水分与养分、土壤酶、土壤微生物等因素发生显著变化。综上认为，国内马铃薯连作障碍的研究起步晚、成果少，起点高。目前的研究成果多属于单因素试验，多因子特别是土壤微生态因子与连作障碍相关性的研究有待深入。

马铃薯；连作障碍；生理；机理；调控

连作是指在同一块地里连续两茬以上种植同种作物或同科作物。作物连作以后，即使在正常的栽培管理措施下，也会使植株长势变弱、产量和品质下降，这种现象被称为连作障碍［1］。连作障碍在大豆、花生、水稻、玉米、小麦、高粱等等主要粮食作物，蔬菜、花卉、果树等园艺作物中普遍存在，自上世纪20年代初国内外学者就对其进行大量的科学研究［2］。

据目前已有的研究文献，国内马铃薯连作障碍的研究起步晚（2009年始有文献报道），研究成果少，但起点高，如基金论文特别是国家级、部级基金论文所占比例高。本研究以国内现有的马铃薯主题研究文献为样本，对马铃薯连作障碍的研究现状做一综述，以期为后续研究提供参考。

据马铃薯以及相关作物研究中已取得的成果分析，目前，马铃薯连作障碍问题的研究主要是连作后马铃薯形态与生理的变化、连作时间与土壤微生态结构（包括生物与非生物）变化及各内部因素的相关性、连作障碍发生机理与调控措施等方面。

1　连作后马铃薯形态与生理的变化

1.1形态变化

研究表明，随着马铃薯连作年限延长，马铃薯根、茎、叶器官的形态指标均发生一定的变化，其中根系的总根长、根表面积、根尖数逐渐增加，而直径和体积不变［3］；茎的高度呈降低趋势、单株主茎数减少［4、5］、块茎硬度降低［6］；叶面积呈减小趋势［5］。

1.2生理变化

国内对马铃薯连作生理的研究，还处在初始阶段，虽然目前的研究已涉及根、茎、叶、物质运输等生理变化的20多个生理指标，但大多数指标的研究报道仅为单次试验结果，缺乏形成结论的充分证据。其中马铃薯净光合速率（Pn）、马铃薯叶绿素含量、根系活力等生理研究报道较多，结论一致，即随马铃薯连作年限的延长，均出现下降趋势。具体结果见下表1。

2　连作后马铃薯土壤微生态结构的变化

研究证明，连作主要从土壤水分、矿质营养等理化性质，土壤酶类型与活性、土壤微生物组成等方面影响马铃薯土壤的微生态结构。

2.1土壤水和矿质养分的变化

表2显示，国内有关连作对马铃薯矿质营养影响的研究结果不尽相同，但总体趋势是一致的，即随连作时间延长，土壤中全N、全P、全K、速效N、速效P、速效K等均呈下降趋势。

表1　连作年限延长对马铃薯生理的影响

表2　连作年限延长对马铃薯土壤水分和矿质营养的影响

2.2土壤酶的变化

已有研究证明，土壤蔗糖酶、土壤中性磷酸酶、土壤脲酶、过氧化氢酶分别是影响土壤碳代谢、土壤磷素转化、土壤氮素转化、表征土壤生化活性的关键酶［18］。因此，马铃薯连作土壤酶的研究主要集中在蔗糖酶、过氧化氢酶、脲酶和磷酸酶等酶的研究上。表3中显示研究结果不尽一致，但就证据数量而言，随着连作年限的延长，土壤蔗糖酶、脲酶呈下降、而中性磷酸酶、过氧化氢酶呈上升的趋势比较明显。

表3　连作年限延长对马铃薯土壤酶的影响

2.3土壤微生物的变化

表4显示，连作对马铃薯土壤微生物的影响情况比较复杂，总体趋势是微生物总均数呈下降，细菌数减少，真菌数增加。细菌中固氮菌总数减少、亚硝化细菌总数和氨化细菌总数增加，趋势明显。而好气性纤维素分解细菌和放线菌的数量变化因素复杂，尚难一概而论。就微生物类型而言，细菌主要以变形菌门为主、真菌主要以茄病镰刀菌（子囊菌门）为主。

此外，马铃薯连作使根际土壤pH升高的趋势，有一致的结论［15、22、19］。

3　马铃薯连作障碍的机理与调控措施

3.1连作障碍的机理

回振龙（2013）认为：马铃薯连作至一定年限时会导致土壤生物和非生物环境因子的恶化，从而改变土壤理化性状、微生物菌群结构组成及土壤酶活性，致使土壤孔隙度减小，容重和盐渍化程度增大，酚酸类化感物质累积，马铃薯的生长发育受到明显抑制，连作障碍显著［8］。

表4　连作年限延长对马铃薯土壤微生物的影响

综合分析国内研究成果，马铃薯连作障碍的原因主要是：连作导致土壤养分缺乏或失衡［15、36、42、43］，土壤酶［8、15、43］、土壤微生物［8、15、30］、土壤理化性状［8、9、15、30］等发生变化，植株产生化感自毒作用［8、30、41］、光合生理及抗氧化生理系统发生了改变［10］等。

3.2连作障碍的调控措施

研究成果表明，国内从种薯选育、土壤处理与改良、科学施肥、优化栽培技术等方面，对马铃薯连作障碍进行了调控，并取得了明显的效果。

通过一系列诸如物理、拮抗菌［30］、微生物菌剂［31］、重茬药剂（CBT重茬剂和重茬一号）［34］、外源水杨酸［6］、“宝大森”药剂拌种［29］等处理措施，改变土壤有益微生物组成，达到减轻连作障碍发生之目的。

通过科学合理配施EM菌发酵过的马粪及其和秸秆的混合物肥［33］、沼渣肥和钾肥［29、35］、腐植酸铵、微生物（含UF菌群）有机肥［37、10］、微肥、有机全营养肥、测土配方施肥［28、30、32、36］等措施，丰富土壤养分，减轻连作障碍发生。

通过与天蓝苜蓿、陇东苜蓿和箭筈豌豆等豆科植物轮作［13、39］，玉米、蚕豆和荞麦间作［19、38、40］、深耕［32］等，优化栽培技术，减轻连作障碍发生。

4　结论与讨论

国内马铃薯连作障碍的研究起步晚、成果少，近年来，逐渐引起国内科研机构，特别是甘肃农业大学、宁夏大学等单位的重视。

马铃薯连作障碍的发生由多因素相互综合作用，目前的研究成果多属于单因素试验，多因子特别是土壤微生态因子与连作障碍相关性的研究有待深入。

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S435.32

B

1002-0659（2015）01-0019-04

2014-11-17

定西市科学技术攻关计划项目（ 2005-1-15）；甘肃省高等学校研究生导师项目（121901）

主要作者简介：原霁虹 （1977-），女，讲师。研究方向：马铃薯栽培技术。E-mail：953570266@qq.com