马铃薯连作障碍研究

李昊骏 石铭福

摘要：马铃薯在全国各地均有栽培，分布极广。但大规模和持续种植引发的连作障碍，导致块茎产量和品质下降，这已成为制约马铃薯产业发展的突出问题。本文概述了马铃薯连作障碍的产生的主要原因，旨在为研究马铃薯连作障碍机理提供理论依据。

关键词：马铃薯;连作障碍

马铃薯产业已成为带动当地农业和农村经济发展、促进农民增收的主导产业。但受土地面积的限制，连作现象普遍。马铃薯是一种十分敏感的作物， 对连作的反应较大，随之产生的连作障碍导致其植株生长发育不良，抗病能力低，块茎产量及品质下降。本文就马铃薯连作障碍形成原因进行了系统阐述。

1 产生连作障碍的原因

连作有狭义和广义之分。狭义的连作是指在同一块土地上连续种植同一种作物两次或两次以上，如连续在同一块地种植马铃薯，或者马铃薯与番茄、烟草、辣椒等轮流种植;广义的连作是指同一种作物或易感染同一种病原菌或线虫的作物连续种植。连作障碍是指同一作物或近缘作物（通常指同科或同属的作物，如马铃薯、茄子、辣椒及番茄等）即使在正常管理的情况下，也会出现产量降低、品质变差、生长发育不良，而种植其他作物时却不会出现类似现象[1，2]。

1.1 土壤

1.1.1养分失衡

长期单作马铃薯会改变土壤生态系统，影响作物产量和品质[2]。长期连续种植，马铃薯选择性吸收土壤中此类某些营养元素，导致土壤中元素缺乏。如不能及时补充，则会引起缺素症，削弱其抗逆性，导致产量和品质下降，而但未吸收的元素会积累，导致单盐毒害[3]。不合理单一施肥导致作物被动吸收， 致使植株体内各种养分比例失调， 植物抗逆性下降。

1.1.2物理性状恶化

马铃薯连作能够显著影响土壤物理结构，土壤团聚体直径和稳定性下降，抗侵蚀能力减弱，土壤比重、容重增加，孔隙度降低，物理性状恶化。根系对水分和肥料的吸收利用效率显著下降，导致马铃薯生长发育不良，块茎产量和品质下降[4-6]。

1.1.3化学性状恶化

土壤中一切生化反应都是在酶参与下进行，土壤酶在土壤生态系统物质循环和能量交换中起着重要作用[7，8]。研究表明，随着马铃薯连作年限增加，土壤脲酶、蔗糖酶、磷酸酶、氧化还原酶、过氧化氢酶、转化酶、多酚氧化酶和蛋白酶活性显著降低[9-12]，因此，连作会改变土壤的酶活性，影响土壤营养物质形成。

1.1.4土传病虫害严重

土传病虫害是引起马铃薯连作障碍最主要的因子。70%左右的连作障碍是由土壤傳染性病虫害引起[9]。马铃薯干腐病主要是镰刀菌大量繁殖造成的，随连作年限增加，有害真菌（病原菌）种类和数量增加。连作提供了根系病害赖以生存的寄主和繁殖场所，使土壤中病原菌和根结线虫等的数量不断增加。另外，过量施用化肥使土壤中病原的拮抗菌减少，加剧土传病虫害的发生。

1.1.4 土壤微生物变化

土壤微生物群落变化被认为是影响连作障碍的重要因素 [10]。马铃薯连作后根际土壤中某些微生物数量、功能多样性等均发生变化。连作栽培显著提高了土壤微生物量碳氮比，并且严重影响了在植物生长期降解氨基酸， 糖类和羧酸类碳源的微生物群落[11]。随着连作年限增加，有益菌属数量减少，根际有害菌属数量显著增加[12]，马铃薯干腐病、枯萎病、黄萎病和根腐病等病害患病风险升高，影响马铃薯产量及品质[13-15]。

1.2 植物的自毒作用

自毒作用又称自身化感作用，是植株通过淋溶、残体分解、根系分泌向环境中释放化某些学物质，对自身产生直接或间接毒害作用的现象[16]，连作后，植物存在着明显的自毒现象，植物根系活力降低，土壤病原菌增加，植株生长发育不良[17]。大部分化感自毒物质都能引起连作障碍，例如类固醇、类黄酮、生物碱和酚酸类化合物。酚酸类化合物是造成连作障碍的主要物质，对植株生长发育影响主要表现为抑制种子萌发，破坏根系或其他分生组织，从而抑制幼苗的生长[18]。

马铃薯根系分泌物主要包括烷烃类、醇类、酯类、胺类、酸类和生物碱等化合物，学者[19]研究表明，马铃薯根系分泌物中的棕榈酸和邻苯二甲酸二丁酯会明显抑制马铃薯生长。这说明多年连作土壤微生物群落动态变化与根系分泌物密切相关。还有研究发现，及时从土壤中去除植物残体可以缓解化感自毒物质的积累[20]。

2总结

马铃薯是我国重要的粮食作物，目前连作现象普遍，严重影响了马铃薯的产量和品质。马铃薯连作障碍发生的原因复杂多样，不仅与土壤理化性状劣变和化感自毒作用有关，还与土壤微生物环境的相互作用有关。现阶段对连作障碍的研究主要集中在土壤理化性质及化感自毒作用、根际微生物群落的变化等单一因素的研究，并没有将这些因素综合分析。

因此，研究马铃薯连作障碍机理很有必要。随着测序技术日趋成熟，利用土壤宏基因组测序手段系统分析马铃薯根际微生物的群落变化规律，从植物、土壤和根际微生物的相互作用方面展开深入研究，是今后研究的重点。

参考文献：

[1]Qin S，Yeboah S，Xu X X，et al. Analysis on fungal diversity in rhizosphere soil of continuous cropping potato subjected to different furrow-ridge mulching managements. Frontiers in Microbiology

[2]Ma K，Zhang L，Du Q，et al. Effect of potato continuous cropping on soil microorganism community structure and function. Soil Water Conserve[3] 吴凤芝， 赵凤艳， 刘元英.设施蔬菜连作障碍原因综合分析与防治措施[J].东北农业大学报

[4] 原霁虹， 张尚智.马铃薯连作障碍的研究进展[J].天津农林科技

[5] 刘星， 邱慧珍， 王蒂， 等.甘肃省中部沿黄灌区轮作和连作马铃薯根际土壤真菌群落的结构性差异评估[J].生态学报

[9]喻景权， 札尧舜.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 （自然科学版）

[16]尹琪淋，谢越.酚酸类物质导致植物连作障碍的研究进展. 安徽农业科学

[17]胡元森，吴坤，李翠香. 酚酸物质对黄瓜幼苗及枯萎病菌菌丝生长的影响. 生态学报

李昊骏 男 甘肃天水 硕士研究生 助理农艺师 蔬菜生理与栽培技术