丁 亮，董建斌

（1.張掖市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局, 甘肅 張掖 734000；2.張掖市肅南縣馬蹄鄉(xiāng)畜牧獸醫(yī)工作站, 甘肅 張掖 734000）

連作障礙是導(dǎo)致作物生長(zhǎng)發(fā)育異常、品質(zhì)和產(chǎn)量下降以及土壤地力衰退的重要原因之一[1]。高粱(Sorghum bicolor)是我國(guó)重要的釀造、糧食和飼料作物。然而，高粱是一種極不耐連作的作物，即使在正常的水肥管理下，連作種植也會(huì)出現(xiàn)生長(zhǎng)適應(yīng)性變差、土壤環(huán)境惡化，發(fā)生連作障礙問(wèn)題[2-3]。因此，研究連作障礙對(duì)高粱生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量形成、種子品質(zhì)及土壤生態(tài)環(huán)境造成的不良影響，對(duì)于闡明高粱連作障礙形成的原因、發(fā)生機(jī)理以及科學(xué)指導(dǎo)高粱栽培等具有極其重要的實(shí)踐意義。目前，關(guān)于高粱連作障礙的研究主要集中于連作對(duì)高粱生長(zhǎng)和土壤環(huán)境(理化性質(zhì)、養(yǎng)分、微生物和酶活性等)、根系分泌物組成和化感物質(zhì)等的影響[3-7]，輪作對(duì)連作高粱生長(zhǎng)及其根際土壤環(huán)境的影響[8]，施肥對(duì)連作高粱生長(zhǎng)規(guī)律、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[9-10]，高粱自毒物質(zhì)降解細(xì)菌的篩選[11]，以及調(diào)控措施對(duì)連作高粱生長(zhǎng)及土壤微環(huán)境的影響[12]等方面。

‘近甜1 號(hào)’(BJ0601)高粱是中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所通過(guò)重離子輻射誘變技術(shù)培育的，非常適合在我國(guó)西北干旱荒漠區(qū)沙荒地和鹽堿地等土壤中大面積栽培，并且能獲得優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)(鮮產(chǎn)量達(dá)75～105 t·hm-2，莖稈可溶性糖25%～30%)的飼用兼糖用型新品種(認(rèn)定編號(hào)：甘認(rèn)粱2013001)。該優(yōu)良品種表現(xiàn)出生物鮮產(chǎn)量極高，可溶性糖含量高，抗旱、抗寒、耐澇、耐鹽堿性強(qiáng)，適應(yīng)性廣等顯著特征，作為重要的能源、糖料和飼料作物在河西走廊地區(qū)廣泛引種栽植[2]。研究表明，在生態(tài)環(huán)境惡劣、水資源短缺的河西走廊荒漠綠洲區(qū)，‘BJ0601’高粱在綠洲沙荒地種植中生長(zhǎng)適應(yīng)性良好，生物產(chǎn)量大且營(yíng)養(yǎng)豐富，每年可收獲2～3 茬，而且生產(chǎn)力和含糖量均顯著高于種植玉米(Zea mays)；尤其是在目前我國(guó)玉米種植面積大范圍縮減的情況下，綠洲農(nóng)田以種植玉米為主要產(chǎn)業(yè)，種植結(jié)構(gòu)單一且粗放、經(jīng)濟(jì)效益差、連年種植造成連作障礙等傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)面對(duì)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整時(shí)，采用種植部分‘BJ0601’代替玉米成為綠洲種植結(jié)構(gòu)調(diào)整的方向[13]。然而，目前有關(guān)‘BJ0601’的研究主要集中在綠洲灌區(qū)不同土地類型、干旱脅迫下的光合特性和水分利用效率[14-15]，以及水肥配置及其適應(yīng)栽培模式[13]等方面?！瓸J0601’能否連作？連作后其生長(zhǎng)適應(yīng)性如何？連作后土壤地力如何變化？這些問(wèn)題尚不清楚。

因此，本研究以康建軍等[13]確定的‘BJ0601’頭茬種植最佳水肥耦合條件(灌溉量7 800 t·hm-2；施肥量600 kg·hm-2)為依據(jù)，對(duì)河西走廊綠洲區(qū)連續(xù)種植3 年的‘BJ0601’生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量、糖含量、種子產(chǎn)量和質(zhì)量等及土壤養(yǎng)分(有機(jī)碳、礦質(zhì)養(yǎng)分)變化進(jìn)行分析，旨在明確連作障礙對(duì)‘BJ0601’生長(zhǎng)適應(yīng)性、糖含量及土壤地力產(chǎn)生的影響，為我國(guó)西北干旱荒漠綠洲灌區(qū)‘BJ0601’高粱的科學(xué)化、規(guī)范化栽培提供理論依據(jù)和實(shí)踐參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)地位于甘肅省張掖市綠洲農(nóng)業(yè)試驗(yàn)示范園區(qū)( 100°29′11.5″ E，38°52′11.2″ N，海拔1 356 m)，地處河西走廊中部、黑河流域中游，屬溫帶大陸性干旱氣候，年均氣溫7 ℃，無(wú)霜期156 d，年均降水量118 mm，年均蒸發(fā)量高達(dá)2 390 mm。土壤為砂質(zhì)土，土壤容重為1.51 g·cm-3；肥力低下，0－20 cm 土層土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氫、速效磷和速效鉀含量分別為14、26.3、32.8 和134.5 mg·kg-1，土壤pH 7.6。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

頭茬于2018 年4 月15 日在2017 年種植過(guò)玉米、地勢(shì)平坦、肥力中低下、pH 7.5～8.1 的沙荒地種植；輪作于2019 年4 月15 日在2018 年種植過(guò)黃豆(Glycine max)的沙荒地(灌溉施肥量與甜高粱相同)；連作在頭茬種植的基礎(chǔ)上，繼續(xù)在2019 年和2020 年連續(xù)種植兩年。播種前淺翻地(深20 cm)、地面平整后用農(nóng)業(yè)覆膜機(jī)覆黑膜(寬幅60 cm，厚0.01 mm)，之后用碾壓設(shè)備壓實(shí)、壓緊膜兩側(cè)覆蓋的土壤，然后在膜面處每間隔一段距離(2 m 左右)壓土腰帶。播種前灌水(600 t·hm-2) 一次，待表層土壤露白后于4 月20 日左右使用穴播機(jī)精量播種，雙行株距 × 行距：23 cm × 40 cm (每穴2～3 粒種子)，播種 深 度2.0～3.0 cm 左 右，播 種 量13～16 kg·hm-2。試驗(yàn)所采用的小區(qū)為油氈、聚乙烯棚膜、磚及水泥砌成的防側(cè)滲無(wú)底池(長(zhǎng) × 寬 × 深為4 m × 4 m × 1.5 m)。播種后形成的播種孔用細(xì)沙土封嚴(yán)或者用圓柱形設(shè)施碾壓。種子發(fā)芽出苗后釋放壓膜下幼苗，用細(xì)沙土封嚴(yán)播種孔，降低土壤水分和熱量的散失，悶殺膜下雜草。待‘BJ0601’出苗10 d 后，測(cè)定出苗數(shù)；待6 月上旬各處理植株生長(zhǎng)至3 片真葉時(shí)，間苗，同時(shí)掰盡分蘗株后，統(tǒng)計(jì)成苗率、株高、葉片數(shù)、葉長(zhǎng)及葉寬等；同時(shí)對(duì)各處理植株進(jìn)行第1 次施肥(尿素：150 kg·hm-2)和灌水(1 200 kg·hm-2)。待植株生長(zhǎng)至6 片真葉時(shí)進(jìn)行水肥(復(fù)合肥)耦合處理，采用完全隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)設(shè)置兩個(gè)水分梯度和3 個(gè)施肥水平(N-P2O5-K2O，N ： P ： K=15% ： 15% ：15%)，每個(gè)處理重復(fù)4 次，整個(gè)生育期分別灌溉6 次[1 200 t·(hm2·times)-1]和7 次；灌水次數(shù)、每公頃灌水總量以及施肥處理如表1 所列，并根據(jù)降水情況、土壤墑情和植株長(zhǎng)勢(shì)，適時(shí)定量灌溉。待植株進(jìn)入拔節(jié)期后，結(jié)合灌水第2 次追肥(施復(fù)合肥量：112.5、225 和337.5 kg·hm-2)，當(dāng)植株進(jìn)入抽穗期時(shí)，結(jié)合灌水第3 次施肥(施復(fù)合肥量同第2 次施肥)。7 月初到8 月中旬，此時(shí)期‘BJ0601’需水量較大，可適當(dāng)增加灌水次數(shù)，其余月份適當(dāng)減少灌水次數(shù)。10 月初，待‘BJ0601’高粱生育期完成后觀測(cè)植株生長(zhǎng)發(fā)育、莖稈鮮生物產(chǎn)量形成、莖稈可溶性糖積累變化、種子品質(zhì)等指標(biāo)以及栽培土壤中有機(jī)碳、N、P 和K 等土壤養(yǎng)分的變化。

表1 不同耕作方式下‘BJ0601’灌水次數(shù)、相應(yīng)的灌溉量及施肥處理Table 1 Irrigation timing, amount, and fertilization treatment of ‘BJ0601’under different tillage methods

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

生長(zhǎng)指標(biāo)。選取4 個(gè)1 m × 1 m 的樣方，用計(jì)數(shù)法記錄不同處理小區(qū)成苗數(shù)，同時(shí)計(jì)算成苗率：成苗率 = (成苗數(shù)/播種粒數(shù)) × 100%；并在每個(gè)樣方內(nèi)選取10 株代表性植株測(cè)定株高、葉片數(shù)、葉長(zhǎng)(寬)；在生育期結(jié)束，各處理分別選取10 株代表性植株測(cè)量植株高度。

生物產(chǎn)量。生育期結(jié)束后，在選取的代表性小區(qū)樣方內(nèi)測(cè)定地上部鮮生物產(chǎn)量，然后在105 ℃烘箱中殺青10 min，并在80 ℃條件下烘干，直至重量恒重，稱量干物質(zhì)積累量，統(tǒng)計(jì)單位面積鮮(干)物質(zhì)產(chǎn)量。

可溶性糖含量。不同處理選擇15 株代表性植株掛牌標(biāo)記，收獲期完整挖出整株植株，分成葉、莖稈和根系(用水清洗干凈)。烘干的各部位樣品經(jīng)粉碎、研磨后，均勻混合過(guò)2 mm 篩，采用蒽酮法測(cè)定各組織中可溶糖含量。

種子產(chǎn)量和質(zhì)量。生育期結(jié)束后，在選取的代表性小區(qū)樣方內(nèi)收獲種子，經(jīng)脫粒、晾曬至標(biāo)準(zhǔn)水分后，去除雜物稱其重量，測(cè)定種子產(chǎn)量。采用百粒法統(tǒng)計(jì)種子千粒重；采用烘干法測(cè)定種子水分含量；種子含水量 = (烘前重 - 烘后重)/烘前重 × 100%；種子發(fā)芽數(shù)占種子總數(shù)百分比計(jì)算種子發(fā)芽率。

土壤養(yǎng)分含量。采用四分法收集各處理不同深度(0－10、10－20、20－40、40－60 cm)土壤樣品，陰涼處晾干后過(guò)0.5 cm 篩后，供不同土層土壤有機(jī)碳、氮、磷和鉀含量測(cè)試分析。重鉻酸鉀氧化－分光光度法測(cè)定有機(jī)碳含量，堿解擴(kuò)散法測(cè)定堿解氮含量，碳酸氫鈉浸提－鉬銻抗比色法測(cè)定速效磷含量，醋酸銨浸提－火焰光度法速效鉀含量。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)的方差分析 (one-way ANOVA)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，各試驗(yàn)處理間的多重比較采用最小顯著極差法(LSD 法)。利用SPSS 15.0 軟件分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并用Excel 軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 連作兩年對(duì)‘BJ0601’生長(zhǎng)適應(yīng)性的影響

2.1.1 對(duì)生長(zhǎng)發(fā)育的影響

在灌水總 量7 800 t·hm-2和 施肥量600 kg·hm-2耦合下，與頭茬和輪作相比，連作兩年對(duì)‘BJ0601’幼苗的生長(zhǎng)產(chǎn)生一定的抑制作用(表2)；與頭茬相比，‘BJ0601’苗期單位面積內(nèi)株高、葉片數(shù)、葉長(zhǎng)和葉寬分別顯著降低41.6%、25.0%、27.5%和35.2%(P< 0.05)，但是出苗數(shù)、成苗率差異不顯著。與輪作種植相比，連作兩年‘BJ0601’除株高顯著降低(17.7%)外，其他各指標(biāo)差異不顯著(P> 0.05)。

表2 連作種植兩年‘BJ0601’苗期生長(zhǎng)發(fā)育變化Table 2 Changes in growth and development of ‘BJ0601’at seedling stage after two years of continuous cropping

2.1.2 對(duì)生產(chǎn)力的影響

當(dāng)灌水總量7 800 t·hm-2、施肥量600 kg·hm-2耦合下，頭茬‘BJ0601’單位面積生物產(chǎn)量達(dá)到最高(表3)，為78.5 t·hm-2，生產(chǎn)力趨于穩(wěn)定，高水肥耦合對(duì)‘BJ0601’生物產(chǎn)量的提高無(wú)顯著影響(P> 0.05)。當(dāng)灌水量(7 800 t·hm-2)一定時(shí)，隨著施肥量的增加，頭茬、輪作和連作‘BJ0601’株高大部分差異不顯著，但是生物產(chǎn)量(鮮重和干重)呈增加趨勢(shì)；當(dāng)灌水總量7 800 t·hm-2、施肥量600 kg·hm-2條件下與對(duì)照和低施肥量相比，頭茬、輪作和連作‘BJ0601’莖稈鮮重分別增加28.1%和18.4%、19.1%和13.4%、13.5%和8.5%。然而，在灌水量為7 800 t·hm-2，施肥量600 kg·hm-2條件下，連作對(duì)‘BJ0601’生物產(chǎn)量產(chǎn)生抑制作用；與頭茬和輪作相比，連作兩年后‘BJ0601’莖稈鮮重顯著降低了18.3%和10.7%。

表3 連作兩年‘BJ0601’株高和生物產(chǎn)量的變化Table 3 Changes in plant height and biological yield of ‘BJ0601’after two years of continuous cropping

2.1.3 對(duì)可溶性糖含量的影響

不同耕作方式下，灌水量7 800 t·hm-2、施肥量600 kg·hm-2耦合對(duì)‘BJ0601’根、莖稈和葉片中可溶性糖含量產(chǎn)生顯著影響(表4)。當(dāng)灌水量(7 800 t·hm-2)一定時(shí)，隨著施肥量的增加，頭茬、輪作和連作‘BJ0601’莖稈和根系中可溶性糖含量顯著增加(P< 0.05)，但葉片糖含量差異不顯著，且在灌水量7 800 t·hm-2、施肥量600 kg·hm-2耦合條件下，頭茬、輪作和連作‘BJ0601’莖稈可溶性糖含量均最高；根系次之，葉片最低。雖然連作‘BJ0601’生物產(chǎn)量要比頭茬和輪作種植低(表3)，但在灌水量7 800 t·hm-2、施肥量600 kg·hm-2耦合條件下，頭茬葉片和莖稈可溶性糖含量高于輪作和連作；頭茬根系可溶性糖含量與輪作和連作相比差異不明顯。

表4 連作兩年‘BJ0601’不同部位可溶性糖含量的變化Table 4 Changes in sugar contents in leaves, stems, and roots of ‘BJ0601’after two years of continuous cropping

2.1.4 對(duì)種子產(chǎn)量和質(zhì)量的影響

不同耕作方式下，灌水量7 800 t·hm-2和施肥量600 kg·hm-2耦合對(duì)‘BJ0601’種子產(chǎn)量和質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響(表5)。當(dāng)灌水量(7 800 t·hm-2)一定時(shí)，隨著施肥量的增加，頭茬、輪作和連作‘BJ0601’種子千粒重、含水量和發(fā)芽率大部分差異不顯著(P＞0.05)，但是單位面積種子產(chǎn)量呈增加趨勢(shì)；與對(duì)照和低施肥量相比，頭茬、輪作和連作‘BJ0601’種子產(chǎn)量分別增加了104.4%和13.5%、42.0%和28.0%、41.3%和25.2% (P< 0.05)。當(dāng)灌水量7 800 t·hm-2和施肥量600 kg·hm-2時(shí)，頭茬單位面積種子產(chǎn)量最大，為2 029.5 kg·hm-2；輪作次之(925.1 kg·hm-2)；連作第2 年最低(677.2 kg·hm-2)；與頭茬和輪作相比，連作兩年后‘BJ0601’種子產(chǎn)量顯著降低了66.6%和26.8% (P< 0.05)。

表5 連作兩年‘BJ0601’種子產(chǎn)量和質(zhì)量的變化Table 5 Changes in seed yield and quality of ‘BJ0601’after two years of continuous cropping

2.2 連作3 年對(duì)‘BJ0601’生長(zhǎng)適應(yīng)性的影響

2.2.1 對(duì)苗期生長(zhǎng)發(fā)育的影響

在灌水總量7 800 t·hm-2、施肥量600 kg·hm-2處理下，連作3 年對(duì)‘BJ0601’苗期生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生顯著的抑制作用(表6)。與頭茬相比，連作3 年‘BJ0601’出苗數(shù)、成苗率及株高分別降低了11.5%、11.4%和43.7%；與輪作相比，連作3 年出苗數(shù)、成苗率及株高分別降低了11.5%、11.4%和19.5% (P< 0.05)。高水肥(灌水總量9 000 t·hm-2、施肥量825 kg·hm-2)耦合對(duì)‘BJ0601’的生長(zhǎng)發(fā)育具有明顯的促進(jìn)作用；與灌 水 總 量7 800 t·hm-2、施 肥 量600 kg·hm-2處 理 相比，盡管‘BJ0601’單位面積出苗數(shù)、成苗率差異不顯著，但‘BJ0601’苗期株高顯著增加了21.8% (P< 0.05)。

表6 連作3 年‘BJ0601’苗期生長(zhǎng)發(fā)育變化Table 6 Changes in growth and development of ‘BJ0601’at seedling stage after three years of continuous cropping

2.2.2 對(duì)生物產(chǎn)量、莖稈含糖量和種子產(chǎn)量的影響

在灌水總量7 800 t·hm-2、施肥量600 kg·hm-2處理下，連作3 年對(duì)‘BJ0601’莖稈鮮重和種子產(chǎn)量產(chǎn)生顯著抑制作用(表7)。與頭茬和輪作相比，連作3 年‘BJ0601’莖稈鮮重分別降低了26.4%和19.5%，種子產(chǎn)量分別降低了71.5%和37.4% (P< 0.05)，但莖稈中可溶性糖含量差異不顯著(P> 0.05)。在高水肥(灌水總量9 000 t·hm-2、施肥量825 kg·hm-2)耦合下，‘BJ0601’莖稈鮮重和種子產(chǎn)量顯著增加；與最佳水肥下連作3 年處理相比，高水肥耦合下連作3 年的‘BJ0601’莖稈鮮重(74.9 t·hm-2)和種子產(chǎn)量(962.6 kg·hm-2)分別增加了29.6%和66.3%，且莖稈鮮重與頭茬種植相比無(wú)顯著差異。

表7 連作3 年‘BJ0601’生物產(chǎn)量、莖稈糖含量和種子產(chǎn)量的變化Table 7 Changes in biological yield and sugar content of stem and seed yield of ‘BJ0601’after three years of continuous cropping

2.3 連作3 年對(duì)‘BJ0601’土壤地力變化的影響

連作對(duì)‘BJ0601’土壤地力產(chǎn)生顯著影響(表8)。與頭茬和輪作相比，連作3 年后土壤有機(jī)碳、堿解氮、速效磷和速效鉀含量呈明顯降低趨勢(shì)。在灌水量7 800 t·hm-2、施肥量600 kg·hm-2耦合下，與頭茬和輪作相比，連作3 年后10－20 cm 土層有機(jī)碳、堿解氮、速效磷和速效鉀含量顯著下降25.6%和26.8%、41.8%和30.5%、46.2%和27.9%、23.6%和14.5% (P<0.05)，其他土壤耕作層(0－10、20－40和40－60 cm)堿解氮、速效磷和速效鉀含量變化與10－20 cm 土層相一致。在高水肥(灌水總量9 000 t·hm-2、施肥量825 kg·hm-2)耦合下，不同土層土壤堿解氮、速效磷和速效鉀含量呈明顯增加趨勢(shì)。與灌水量7 800 t·hm-2，施肥量600 kg·hm-2耦合連作3 年相比較，高水肥耦合連作3 年10－20 cm 土層堿解氮、速效磷和速效鉀含量分別提高43.9%、49.0%和24.6%，其他土層堿解氮、速效磷和速效鉀含量的提升效果與10－20 cm 土層相一致。

表8 連作障礙對(duì)‘BJ0601’土壤養(yǎng)分含量的影響Table 8 Effects of continuous cropping of ‘BJ0601’on soil nutrient contents

3 討論與結(jié)論

連作障礙問(wèn)題在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中普遍存在，各種農(nóng)作物都會(huì)或輕或重的發(fā)生連作障礙問(wèn)題，只是在植物科屬間存在顯著的差異。連作抑制作物正常生長(zhǎng)，破壞土壤微生物平衡，最終導(dǎo)致作物病蟲害加重，產(chǎn)量降低，品質(zhì)下降[16]。連作障礙在多種作物上均有所表現(xiàn)，并且在許多農(nóng)作物的生產(chǎn)中得到廣泛證實(shí)[17-19]。目前，大量的研究表明，作物連作障礙問(wèn)題的發(fā)生是許多原因綜合疊加作用的結(jié)果，土壤微生境變化(有益微生物減少、有害微生物增加；土壤性質(zhì)變壞，次生鹽漬化及土壤酸化嚴(yán)重；線蟲大發(fā)生，影響作物正常生長(zhǎng)。)和植物的自毒作用(作物通過(guò)地上部淋溶、根系分泌和殘茬腐解等途徑釋放有毒有害物質(zhì)，對(duì)作物產(chǎn)生抑制作用)是公認(rèn)的造成連作障礙發(fā)生的關(guān)鍵因素[1,20-21]。李永剛等[22]研究認(rèn)為，低濃度的根系分泌物對(duì)玉米苗期生長(zhǎng)的影響不明顯，但高濃度時(shí)對(duì)玉米生長(zhǎng)的抑制作用較大，且隨著玉米連作年限的增加玉米生長(zhǎng)的抑制作用越加明顯。邢會(huì)琴等[23]研究表明，玉米連作種植導(dǎo)致土壤微生物種群結(jié)構(gòu)失衡，有益微生物數(shù)量減少，土壤真菌化現(xiàn)象嚴(yán)重，植物病原菌大量積累，造成土壤主要養(yǎng)分降低，病害發(fā)生嚴(yán)重。連作種植后由于高粱根系釋放的物質(zhì)相對(duì)單一，造成土壤中微生物的代謝組分結(jié)構(gòu)單一，進(jìn)而對(duì)土壤中微生物群落的功能產(chǎn)生抑制作用，最終導(dǎo)致土壤微環(huán)境發(fā)生變化，進(jìn)而誘發(fā)連作障礙問(wèn)題[8]。樊芳芳[24]和再吐尼古麗·庫(kù)爾班等[16]對(duì)高粱連作障礙的研究結(jié)果也證明：隨著連作時(shí)間的增加，高粱連作種植3 年后，其株高、莖粗、葉面積、秸稈生物產(chǎn)量及籽粒產(chǎn)量等顯著降低，并且土壤養(yǎng)分含量顯著下降。本研究也得到了相似的結(jié)果，連作對(duì)‘BJ0601’生長(zhǎng)適應(yīng)性和土壤地力產(chǎn)生顯著的影響，并且隨著連作年限(3 年)的增加，‘BJ0601’生長(zhǎng)適應(yīng)性顯著抑制，土壤地力出現(xiàn)衰退跡象，進(jìn)而影響到‘BJ0601’的生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量形成。在灌水量7 200 t·hm-2、施肥量600 kg·hm-2耦合下，與頭茬相比，連作3 年后‘BJ0601’生長(zhǎng)發(fā)育受到顯著抑制(表2 和表7)、莖稈鮮重和種子產(chǎn)量均呈下降趨勢(shì)(表3 和表5)，土壤養(yǎng)分逐漸下降(表8)，土壤地力出現(xiàn)衰退跡象。這與樊芳芳等[3]、王勁松等[8]的研究一致。造成這種結(jié)果的原因可能由于：1)連作種植對(duì)土壤物理性質(zhì)、微量元素及有效養(yǎng)分產(chǎn)生消極的影響，致使‘BJ0601’根區(qū)土壤有機(jī)碳、N、P 及K 等養(yǎng)分含量顯著減低，造成土壤養(yǎng)分不均衡，致使土壤肥力下降；2)連作種植的生產(chǎn)方式使土壤中病原菌數(shù)量不斷增加，根際土壤微生物生態(tài)失衡；3)‘BJ0601’根系通過(guò)分泌釋放有毒、有害化學(xué)物質(zhì)而導(dǎo)致自毒作用[3,5,8]。

施肥能夠減輕連作對(duì)高粱生長(zhǎng)狀況及產(chǎn)量的影響[6,9]。研究表明，施肥對(duì)高粱的農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量均有顯著影響，其中施NPK 肥后顯著促進(jìn)了高粱的生長(zhǎng)發(fā)育，其中對(duì)高粱的籽粒產(chǎn)量和千粒重的促進(jìn)效果最好，本研究結(jié)果與王勁松等[25]和崔佩佩[26]的高粱施肥試驗(yàn)所得出的研究結(jié)果相一致，所不同在于不同高粱品種對(duì)施肥方式的反應(yīng)存在一定的差異性。本研究表明，施肥對(duì)‘BJ0601’生長(zhǎng)發(fā)育和生物產(chǎn)量等產(chǎn)生顯著影響。與頭茬種植最佳水肥耦合條件(灌溉量7 800 t·hm-2；施肥量600 kg·hm-2)相比較，同等水肥需求下連作3 年后‘BJ0601’出現(xiàn)明顯的連作障礙問(wèn)題，而高水肥耦合(灌溉總量9 000 t·hm-2；施 肥 總 量825 kg·hm-2)緩 解 了 連 作 障 礙 對(duì)‘BJ0601’生長(zhǎng)的不利影響，使‘BJ0601’獲得高產(chǎn)，并在一定程度上抑制土壤地力的衰退(表7 和表8)，說(shuō)明由于高水肥作用提高了土壤肥力，促進(jìn)了‘BJ0601’根系對(duì)養(yǎng)分和水分的吸收，增強(qiáng)了其葉片的光合和養(yǎng)分利用效率，提高了生物產(chǎn)量和種子產(chǎn)量，進(jìn)而降低了連作障礙對(duì)‘BJ0601’生長(zhǎng)的影響。此外，科學(xué)合理的輪作是解決連作障礙的有效措施，輪作可以緩解或克服連作障礙[27-29]。本研究表明，在灌水總量為7 800 t·hm-2，施肥量600 kg·hm-2處理下，連作3 年后‘BJ0601’生長(zhǎng)適應(yīng)性及土壤地里顯著下降，而同等水肥耦合下輪作種植顯著克服了‘BJ0601’連作障礙問(wèn)題，使‘BJ0601’生物產(chǎn)量、種子產(chǎn)量以及土壤養(yǎng)分顯著提高(表7 和表8)，說(shuō)明輪作種植有效調(diào)節(jié)了‘BJ0601’高粱與土壤養(yǎng)分和病蟲害之間的關(guān)系，抑制了土壤微生境的變化，有效改善了土壤的理化性狀，緩解了連作障礙對(duì)‘BJ0601’高粱生長(zhǎng)造成的不良影響[8]。然而，到目前為止，有關(guān)連作對(duì)‘BJ0601’生長(zhǎng)適應(yīng)性(水、鹽、高溫脅迫等抗逆生理適應(yīng)性、生理代謝等)及土壤環(huán)境(土壤理化性質(zhì)、微環(huán)境等)的研究較少，如何從根本上緩解或消減‘BJ0601’的連作障礙問(wèn)題(影響程度、減產(chǎn)多少，隨連作時(shí)間怎么變)、主導(dǎo)因子(養(yǎng)分平衡、微生態(tài)環(huán)境、病菌還是自毒作用？)以及如何保持其可持續(xù)性等問(wèn)題有待深入研究。

連作障礙嚴(yán)重影響‘BJ0601’生長(zhǎng)適應(yīng)性，造成‘BJ0601’生長(zhǎng)發(fā)育受阻、生物產(chǎn)量下降、土壤地力衰退。因此，在生產(chǎn)實(shí)踐中須對(duì)綠洲土壤灌水、施肥、耕作以及管理等措施進(jìn)行有機(jī)協(xié)調(diào)，以保證‘BJ0601’高的生產(chǎn)力和水分利用效率，維持其可持續(xù)性。