甜瓜連作障礙研究進(jìn)展

彭云 齊英杰 姜桂翠

摘? 要：連作種植導(dǎo)致產(chǎn)量和品質(zhì)的下降已成為限制甜瓜產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸之一。該文從土壤養(yǎng)分失調(diào)、土壤生物學(xué)環(huán)境變化、自毒物質(zhì)積累等角度闡述了當(dāng)前甜瓜連作障礙產(chǎn)生機(jī)理的研究進(jìn)展，介紹了甜瓜連作障礙調(diào)控的各項(xiàng)措施，分析了甜瓜連作障礙研究領(lǐng)域存在的問(wèn)題，并對(duì)其今后的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：甜瓜;連作障礙;養(yǎng)分失調(diào);自毒物質(zhì);調(diào)控措施

中圖分類號(hào) S627文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731（2019）12-0055-2

Abstracts：The decrease of melon （Cucumis melo L.） quantities and qualities through the continuous cropping has been one of the bottlenecks that limiting its sustainable production. The progresses on the mechanism of continuous cropping obstacles was reviewed with regards to soil nutrient unbalance，change of soil micro-environment and accumulation of self-toxic substances. The measures were also reviewed in controlling the obstacles of melon continuous cropping. Current problems and possible future researches were also proposed in this paper.

Key words：Melon;Continuous cropping;Soil nutrient unbalance;Self-toxic substances;Controlling measures

連作障礙是指同一種或同科等近緣作物連茬種植后，在正常的栽培管理下，產(chǎn)生植株長(zhǎng)勢(shì)變?nèi)?、產(chǎn)量下降、品質(zhì)降低以及土傳病蟲害加劇等現(xiàn)象[1]。甜瓜（Cucumis melo L.）是我國(guó)重要的高效園藝作物，隨著中國(guó)城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和國(guó)民生活水平的提高，在種植業(yè)中的地位越來(lái)越重要。近年來(lái)，甜瓜生產(chǎn)規(guī)?；⒃O(shè)施化、專業(yè)化程度提高，長(zhǎng)年連作導(dǎo)致的產(chǎn)量、品質(zhì)下降，病蟲害頻發(fā)等問(wèn)題嚴(yán)重影響甜瓜的經(jīng)濟(jì)效益，已成為限制其可持續(xù)生產(chǎn)的因素之一。

1 甜瓜連作障礙的成因

1.1 土壤理化性質(zhì)變化 作物長(zhǎng)期連作會(huì)破壞土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致土壤板結(jié)，透氣性差，物理性狀惡化[2]。不同的作物均具有各自特定的養(yǎng)分吸收規(guī)律，汲取土壤中特定的營(yíng)養(yǎng)，隨連作年限的增加，作物需求量較大的元素在土壤中匱乏，吸收量較小的元素富集，造成土壤中養(yǎng)分失衡，這也是導(dǎo)致連作障礙發(fā)生的重要原因之一[3-4]。研究表明，甜瓜連作導(dǎo)致土壤中的速效氮富集，而速效磷和速效鉀含量降低，土壤營(yíng)養(yǎng)成分嚴(yán)重失調(diào)，土壤酸化并伴隨鹽漬化[5]。土壤發(fā)生鹽漬化會(huì)導(dǎo)致作物根際的土壤溶液滲透能力下降，作物根系對(duì)水肥的吸收受到抑制，土壤養(yǎng)分的有效性降低，同時(shí)土壤微生物活動(dòng)受到抑制，作物的抗逆性下降導(dǎo)致植株生長(zhǎng)發(fā)育不良[6]。

1.2 土壤生物學(xué)環(huán)境變化 土壤微生物的總量、活性、多樣性以及有益微生物的多少是評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)。連作改變了土壤的微生態(tài)環(huán)境，土壤中有益微生物數(shù)量減少，病原微生物富集，打破了土壤微生態(tài)平衡，土傳病害頻發(fā)，這是導(dǎo)致連作障礙發(fā)生的最重要原因[7]。周艷麗等[8]研究表明，大棚甜瓜隨著種植年限的增加，土壤中微生物選擇性富集，土壤中微生物總量、細(xì)菌和放線菌的數(shù)量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，真菌數(shù)量則呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)。

土壤酶活性作為一種潛在的指標(biāo)體系，成為衡量土壤健康狀況的重要指標(biāo)。土壤酶活性反映了土壤中營(yíng)養(yǎng)元素的轉(zhuǎn)化及土壤生物活性的變化能力。研究表明，大棚甜瓜連作條件下土壤中蔗糖酶的活性隨著連作年限的增加而降低，脲酶、多酚氧化酶和過(guò)氧化氫酶的活性呈現(xiàn)出先升高后降低的變化趨勢(shì)[7-8]。

1.3 自毒物質(zhì)積累 連作條件下，作物通過(guò)殘茬降解和根系分泌向土壤中不斷釋放自毒物質(zhì)，改變土壤微環(huán)境，降低根系活力，抑制作物生長(zhǎng)，引發(fā)病害發(fā)生甚至作物死亡。研究表明，與正茬相比，西瓜連作時(shí)根、莖、葉的生長(zhǎng)量顯著下降，且根系的下降速度較大，播種后11～20d的西瓜根分泌物對(duì)西瓜胚根生長(zhǎng)可產(chǎn)生顯著的抑制作用，且抑制作用隨添加量的增加而逐漸增強(qiáng)[9]。馬張露、楊瑞秀等[10]研究表明，甜瓜連作情況下，土壤中對(duì)羥基苯甲酸、香豆酸、香草酸、丁香酸、香蘭素、阿魏酸、苯甲酸等物質(zhì)隨連作年限的增加而增加，且與非連作土壤相比，連作3年后土壤中酚酸類物質(zhì)總含量明顯升高。酚酸類化合物等根系分泌物在土壤中大量積累濃度升高，對(duì)作物本身產(chǎn)生自毒效應(yīng)，且對(duì)土壤中的微生物特別是土傳病菌有選擇、加速培養(yǎng)作用。王倩等[11]研究表明，對(duì)苯甲酸和肉桂酸處理可以顯著提高西瓜幼苗枯萎病的發(fā)病率，西瓜枯萎病病情指數(shù)和死苗率隨處理濃度升高而上升。

2 甜瓜連作障礙的調(diào)控方法

2.1 輪作 合理的輪作是解決連作障礙最為簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)有效的生物防治方法，既利于作物吸收土壤中的養(yǎng)分，又可改善土壤理化性質(zhì)和微生物群落的活動(dòng)，緩解自毒物質(zhì)及病原菌對(duì)作物的傷害。通過(guò)輪作一些與寄主病原菌不發(fā)生作用的作物可通過(guò)使病菌和害蟲失去寄主或改變生活環(huán)境而減輕或消滅病蟲害，不僅可以提高作物的產(chǎn)量、品質(zhì)，同時(shí)也可以改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤中養(yǎng)分的有效性[12-13]。董艷等[14]發(fā)現(xiàn)輪作種植可顯著緩解甜瓜的連作障礙，原因在于土壤中細(xì)菌和放線菌數(shù)量增加，微生物總量和細(xì)菌/真菌的比值上升，同時(shí)土壤真菌數(shù)量顯著降低。

2.2 培肥改土 合理施用化肥，增施有機(jī)肥、微生物菌肥不僅可以活化土壤中的營(yíng)養(yǎng)元素，而且可以調(diào)控土壤微生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)良好土壤結(jié)構(gòu)的形成。根據(jù)土壤的酸堿性增施土壤調(diào)理劑可以改善作物根際土壤的pH，不僅可以提高土壤中有效養(yǎng)分含量而且可以有效降低枯萎病等土傳病害的發(fā)病率。根據(jù)土壤類型及作物各時(shí)期的需肥特性，合理的選擇土壤調(diào)理劑，均衡各營(yíng)養(yǎng)元素的比例和施用時(shí)期，是促進(jìn)植株生長(zhǎng)，緩解連作障礙的有效途徑。

2.3 品種選育 化感品種選育，重要的是對(duì)化感種質(zhì)資源的篩選和化感特征的鑒定?；形镔|(zhì)因作物不同品種間遺傳特性不同而具有較大差別。同為葫蘆科的西瓜、甜瓜、黃瓜和西葫蘆的自毒作用具有很大差別，育種上，可以充分利用豐富的抗性種質(zhì)資源進(jìn)行抗病育種，特別是利用品種間化感作用差異進(jìn)行育種，將作物的化感性狀轉(zhuǎn)入到高產(chǎn)、抗病等特征的優(yōu)良品種中來(lái)克服自毒作用，可減輕連作障礙危害。雖然選用抗病品種是非常經(jīng)濟(jì)有效的措施，但連續(xù)種植3～4年后，品種抗病性的下降是導(dǎo)致其失去推廣價(jià)值的主要原因[9]。

2.4 嫁接 嫁接結(jié)合換根的方法是利用砧木抗性來(lái)抵御不良條件和連作障礙，達(dá)到增產(chǎn)增收的目的。同時(shí)嫁接可以增強(qiáng)植株對(duì)水分、養(yǎng)分的吸收能力，提高植株調(diào)節(jié)內(nèi)源激素水平的能力，提高植株光合能力，提高保護(hù)酶活性從而使蔬菜嫁接苗抗病增產(chǎn)[15]。黃瓜和西瓜的根系分泌物對(duì)黃瓜和西瓜產(chǎn)生自毒作用，相反，對(duì)黑籽南瓜產(chǎn)生生長(zhǎng)促進(jìn)作用，因此嫁接黑籽南瓜也是克服自毒作用的一種較為有效的方法[16]。

2.5 土壤消毒 生產(chǎn)上常用化學(xué)和物理方法對(duì)土壤進(jìn)行消毒滅菌，土壤滅菌可殺滅土壤中的病原菌，減少土傳病害，降低連作障礙對(duì)作物的危害，但土壤滅菌嚴(yán)重破壞了土壤的微生態(tài)環(huán)境，對(duì)土壤的不良影響較大，且易增加土傳病害的抗藥性。

3 問(wèn)題及展望

甜瓜連作障礙是多種因素綜合效應(yīng)的體現(xiàn)，但是目前對(duì)單因子水平的研究居多，土壤養(yǎng)分失調(diào)、土壤生物學(xué)環(huán)境變化、自毒物質(zhì)積累等各個(gè)因子之間的相互聯(lián)系及作用機(jī)理缺乏研究。下一步需要加強(qiáng)甜瓜連作障礙的機(jī)理及其障礙因子間的相互制約關(guān)系研究，分清不同因子間的主次，弄清連作障礙的形成機(jī)制。針對(duì)連作障礙導(dǎo)致的土壤問(wèn)題，從土壤改良、生態(tài)調(diào)控、農(nóng)藝操作等多方面綜合治理，是實(shí)現(xiàn)甜瓜連作障礙控制的有效途徑。

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（責(zé)編：王慧晴）