原霽虹，張尚智（甘肅定西師范高等專科學(xué)校，甘肅 743000）

設(shè)施農(nóng)業(yè)

馬鈴薯連作障礙的研究進(jìn)展

原霽虹，張尚智（甘肅定西師范高等專科學(xué)校，甘肅 743000）

本文采用文獻(xiàn)檢索、內(nèi)容歸類分析等方法，對(duì)連作后馬鈴薯形態(tài)與生理的變化、連作時(shí)間與土壤微生態(tài)結(jié)構(gòu)的變化、連作障礙發(fā)生的機(jī)理與調(diào)控措施等問題進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，連作可引起馬鈴薯形態(tài)與生理、土壤水分與養(yǎng)分、土壤酶、土壤微生物等因素發(fā)生顯著變化。綜上認(rèn)為，國內(nèi)馬鈴薯連作障礙的研究起步晚、成果少，起點(diǎn)高。目前的研究成果多屬于單因素試驗(yàn)，多因子特別是土壤微生態(tài)因子與連作障礙相關(guān)性的研究有待深入。

馬鈴薯；連作障礙；生理；機(jī)理；調(diào)控

連作是指在同一塊地里連續(xù)兩茬以上種植同種作物或同科作物。作物連作以后，即使在正常的栽培管理措施下，也會(huì)使植株長勢變?nèi)?、產(chǎn)量和品質(zhì)下降，這種現(xiàn)象被稱為連作障礙［1］。連作障礙在大豆、花生、水稻、玉米、小麥、高粱等等主要糧食作物，蔬菜、花卉、果樹等園藝作物中普遍存在，自上世紀(jì)20年代初國內(nèi)外學(xué)者就對(duì)其進(jìn)行大量的科學(xué)研究［2］。

據(jù)目前已有的研究文獻(xiàn)，國內(nèi)馬鈴薯連作障礙的研究起步晚（2009年始有文獻(xiàn)報(bào)道），研究成果少，但起點(diǎn)高，如基金論文特別是國家級(jí)、部級(jí)基金論文所占比例高。本研究以國內(nèi)現(xiàn)有的馬鈴薯主題研究文獻(xiàn)為樣本，對(duì)馬鈴薯連作障礙的研究現(xiàn)狀做一綜述，以期為后續(xù)研究提供參考。

據(jù)馬鈴薯以及相關(guān)作物研究中已取得的成果分析，目前，馬鈴薯連作障礙問題的研究主要是連作后馬鈴薯形態(tài)與生理的變化、連作時(shí)間與土壤微生態(tài)結(jié)構(gòu)（包括生物與非生物）變化及各內(nèi)部因素的相關(guān)性、連作障礙發(fā)生機(jī)理與調(diào)控措施等方面。

1　連作后馬鈴薯形態(tài)與生理的變化

1.1形態(tài)變化

研究表明，隨著馬鈴薯連作年限延長，馬鈴薯根、莖、葉器官的形態(tài)指標(biāo)均發(fā)生一定的變化，其中根系的總根長、根表面積、根尖數(shù)逐漸增加，而直徑和體積不變［3］；莖的高度呈降低趨勢、單株主莖數(shù)減少［4、5］、塊莖硬度降低［6］；葉面積呈減小趨勢［5］。

1.2生理變化

國內(nèi)對(duì)馬鈴薯連作生理的研究，還處在初始階段，雖然目前的研究已涉及根、莖、葉、物質(zhì)運(yùn)輸?shù)壬碜兓?0多個(gè)生理指標(biāo)，但大多數(shù)指標(biāo)的研究報(bào)道僅為單次試驗(yàn)結(jié)果，缺乏形成結(jié)論的充分證據(jù)。其中馬鈴薯凈光合速率（Pn）、馬鈴薯葉綠素含量、根系活力等生理研究報(bào)道較多，結(jié)論一致，即隨馬鈴薯連作年限的延長，均出現(xiàn)下降趨勢。具體結(jié)果見下表1。

2　連作后馬鈴薯土壤微生態(tài)結(jié)構(gòu)的變化

研究證明，連作主要從土壤水分、礦質(zhì)營養(yǎng)等理化性質(zhì)，土壤酶類型與活性、土壤微生物組成等方面影響馬鈴薯土壤的微生態(tài)結(jié)構(gòu)。

2.1土壤水和礦質(zhì)養(yǎng)分的變化

表2顯示，國內(nèi)有關(guān)連作對(duì)馬鈴薯礦質(zhì)營養(yǎng)影響的研究結(jié)果不盡相同，但總體趨勢是一致的，即隨連作時(shí)間延長，土壤中全N、全P、全K、速效N、速效P、速效K等均呈下降趨勢。

表1　連作年限延長對(duì)馬鈴薯生理的影響

表2　連作年限延長對(duì)馬鈴薯土壤水分和礦質(zhì)營養(yǎng)的影響

2.2土壤酶的變化

已有研究證明，土壤蔗糖酶、土壤中性磷酸酶、土壤脲酶、過氧化氫酶分別是影響土壤碳代謝、土壤磷素轉(zhuǎn)化、土壤氮素轉(zhuǎn)化、表征土壤生化活性的關(guān)鍵酶［18］。因此，馬鈴薯連作土壤酶的研究主要集中在蔗糖酶、過氧化氫酶、脲酶和磷酸酶等酶的研究上。表3中顯示研究結(jié)果不盡一致，但就證據(jù)數(shù)量而言，隨著連作年限的延長，土壤蔗糖酶、脲酶呈下降、而中性磷酸酶、過氧化氫酶呈上升的趨勢比較明顯。

表3　連作年限延長對(duì)馬鈴薯土壤酶的影響

2.3土壤微生物的變化

表4顯示，連作對(duì)馬鈴薯土壤微生物的影響情況比較復(fù)雜，總體趨勢是微生物總均數(shù)呈下降，細(xì)菌數(shù)減少，真菌數(shù)增加。細(xì)菌中固氮菌總數(shù)減少、亞硝化細(xì)菌總數(shù)和氨化細(xì)菌總數(shù)增加，趨勢明顯。而好氣性纖維素分解細(xì)菌和放線菌的數(shù)量變化因素復(fù)雜，尚難一概而論。就微生物類型而言，細(xì)菌主要以變形菌門為主、真菌主要以茄病鐮刀菌（子囊菌門）為主。

此外，馬鈴薯連作使根際土壤pH升高的趨勢，有一致的結(jié)論［15、22、19］。

3　馬鈴薯連作障礙的機(jī)理與調(diào)控措施

3.1連作障礙的機(jī)理

回振龍（2013）認(rèn)為：馬鈴薯連作至一定年限時(shí)會(huì)導(dǎo)致土壤生物和非生物環(huán)境因子的惡化，從而改變土壤理化性狀、微生物菌群結(jié)構(gòu)組成及土壤酶活性，致使土壤孔隙度減小，容重和鹽漬化程度增大，酚酸類化感物質(zhì)累積，馬鈴薯的生長發(fā)育受到明顯抑制，連作障礙顯著［8］。

表4　連作年限延長對(duì)馬鈴薯土壤微生物的影響

綜合分析國內(nèi)研究成果，馬鈴薯連作障礙的原因主要是：連作導(dǎo)致土壤養(yǎng)分缺乏或失衡［15、36、42、43］，土壤酶［8、15、43］、土壤微生物［8、15、30］、土壤理化性狀［8、9、15、30］等發(fā)生變化，植株產(chǎn)生化感自毒作用［8、30、41］、光合生理及抗氧化生理系統(tǒng)發(fā)生了改變［10］等。

3.2連作障礙的調(diào)控措施

研究成果表明，國內(nèi)從種薯選育、土壤處理與改良、科學(xué)施肥、優(yōu)化栽培技術(shù)等方面，對(duì)馬鈴薯連作障礙進(jìn)行了調(diào)控，并取得了明顯的效果。

通過一系列諸如物理、拮抗菌［30］、微生物菌劑［31］、重茬藥劑（CBT重茬劑和重茬一號(hào)）［34］、外源水楊酸［6］、“寶大森”藥劑拌種［29］等處理措施，改變土壤有益微生物組成，達(dá)到減輕連作障礙發(fā)生之目的。

通過科學(xué)合理配施EM菌發(fā)酵過的馬糞及其和秸稈的混合物肥［33］、沼渣肥和鉀肥［29、35］、腐植酸銨、微生物（含UF菌群）有機(jī)肥［37、10］、微肥、有機(jī)全營養(yǎng)肥、測土配方施肥［28、30、32、36］等措施，豐富土壤養(yǎng)分，減輕連作障礙發(fā)生。

通過與天藍(lán)苜蓿、隴東苜蓿和箭筈豌豆等豆科植物輪作［13、39］，玉米、蠶豆和蕎麥間作［19、38、40］、深耕［32］等，優(yōu)化栽培技術(shù)，減輕連作障礙發(fā)生。

4　結(jié)論與討論

國內(nèi)馬鈴薯連作障礙的研究起步晚、成果少，近年來，逐漸引起國內(nèi)科研機(jī)構(gòu)，特別是甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)、寧夏大學(xué)等單位的重視。

馬鈴薯連作障礙的發(fā)生由多因素相互綜合作用，目前的研究成果多屬于單因素試驗(yàn)，多因子特別是土壤微生態(tài)因子與連作障礙相關(guān)性的研究有待深入。

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S435.32

B

1002-0659（2015）01-0019-04

2014-11-17

定西市科學(xué)技術(shù)攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目（ 2005-1-15）；甘肅省高等學(xué)校研究生導(dǎo)師項(xiàng)目（121901）

主要作者簡介：原霽虹 （1977-），女，講師。研究方向：馬鈴薯栽培技術(shù)。E-mail：953570266@qq.com