葡萄連作障礙原因分析與防控技術(shù)

王曉奕 李興 李慧麗 張書奎

摘要?連作障礙是影響葡萄園土壤退化、葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素。從土壤養(yǎng)分失衡、微生物及酶的影響和化感作用3個方面介紹了葡萄連作障礙的形成原因，并提出了提高土壤有機(jī)質(zhì)、改變耕作模式或精細(xì)管理方式等連作障礙的防控措施，對促進(jìn)葡萄園的土壤健康及葡萄產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞?葡萄;連作障礙;防控技術(shù)

中圖分類號?S663.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼?A

文章編號?0517-6611（2020）07-0163-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.07.046

Analysis?and?Prevention?and?Control?Technology?of?Grape?Continuous?Cropping?Obstacles

WANG??Xiaoyi，?LI?Xing，?LI?Huili??et?al

（Cellege?of?Resources?and?Environmental?Sciences，?China?Agricultural?University，Beijing?100193）

Abstract?Continuous?cropping?obstacle?is?one?of?important?factors?that?influence?soil?health，grape?yield?and?quality?in?grapeyards.?This?paper?introduced?the?causes?of?the?continuous?cropping?obstacles?from?three?aspects：soil?nutrient?imbalance，microbial?and?enzyme?influence?and?allelopathic?effects，and?proposed?prevention?and?control?measures?to?improve?soil?organic?matter，change?farming?mode?or?fine?management?methods.?It?is?instructive?for?promoting?soil?health?of?grapeyard?and?sustainable?development?of?grape?industry.

Key?words?Grape;Continuous?cropping?obstacle;Control?technology

作者簡介?王曉奕（1995—），女，河北邯鄲人，碩士研究生，研究方向：葡萄優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培技術(shù)。通信作者，農(nóng)藝師，從事主要糧食作物與葡萄優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培技術(shù)研究。

收稿日期?2019-08-29

連作障礙也被稱為重茬，是指即使在相同管理模式下，在同一土地上連續(xù)種植同一或者同種作物[1]，會出現(xiàn)產(chǎn)量和品質(zhì)下滑、植株長勢變?nèi)?、病蟲害加劇等問題。連作之所以會發(fā)生，主要是因為土壤中存在土壤養(yǎng)分平衡度下降、微生物群落失衡、土壤酶活性降低、前茬殘留及根系分泌的毒害。葡萄作為世界上第三大栽培果樹[2]，栽培歷史悠久，也是我國重要的經(jīng)濟(jì)作物，而連作障礙作為制約其產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素，在我國近幾年才開始進(jìn)行廣泛研究，而在葡萄上的研究甚少，因此，探究葡萄連作障礙的形成機(jī)理與防控技術(shù)對實際生產(chǎn)具有指導(dǎo)意義。

1?癥狀

隨連作年限的增長最直接的癥狀即體現(xiàn)在葡萄樹勢減弱、產(chǎn)量品質(zhì)呈先上升后下滑的趨勢[3]，數(shù)年后會出現(xiàn)果穗小、畸形多、果粒不均勻、光澤度下降、色澤度偏低、表皮呈現(xiàn)凹凸不平、果粉差等品質(zhì)問題。長年連作還會導(dǎo)致病蟲害加劇、自身調(diào)控反饋性能降低，從而引起葡萄根腐病、潰瘍病、霜霉病、炭疽病等真菌類病蟲害加劇，使得來年產(chǎn)量降低甚至絕產(chǎn)，嚴(yán)重可直接導(dǎo)致植株死亡。圖1、2分別顯示正常植株與鐮刀菌侵蝕下感根腐病植株的根系狀態(tài)，正常植株的根系白根粗而多，而感病葡萄植株出現(xiàn)根髓腐爛變枯、根木質(zhì)化嚴(yán)重、養(yǎng)分吸收不足從而影響地上部生長發(fā)育的現(xiàn)象，即為連作障礙的典型癥狀之一。

2?連作障礙產(chǎn)生原因分析

連作障礙形成及加劇的原因復(fù)雜多樣、相互關(guān)聯(lián)又相互影響，連作障礙是植物-土壤系統(tǒng)內(nèi)多種因子綜合作用的結(jié)果。

2.1?土壤養(yǎng)分含量失衡

葡萄多年連作會導(dǎo)致由于養(yǎng)分需求種類和數(shù)量高度一致，土壤養(yǎng)分比例失衡的現(xiàn)象。葡萄對土壤礦質(zhì)元素的種類和吸收比例有著特殊需求，土壤養(yǎng)分比例失衡，則會對葡萄根系養(yǎng)分吸收造成干擾。如果植物消耗元素補充不及時會導(dǎo)致養(yǎng)分缺損，從而影響植株正常生長發(fā)育。王瑛等[3]分別對當(dāng)年、連作1年、3年、5年、7年的葡萄進(jìn)行研究，結(jié)果顯示葡萄根區(qū)土壤全碳、氮、磷、鉀含量（各土層平均值）、產(chǎn)量、甜度總體均隨連作年限的增加先增加后降低，連作3年時最大。研究表明，連作后土壤鋅錳、鋅鐵比例失調(diào)嚴(yán)重程度最高[4]。目前農(nóng)民普遍只重視對大量元素的補給，卻忽略了中微量元素，最終造成果樹缺素甚至死亡現(xiàn)象。

2.2?土壤微生物及酶活性

張仕穎等[4]對不同年限連作的葡萄根際土微生物群落進(jìn)行分析，指出連作會引起土壤微生物總數(shù)減少，尤其是細(xì)菌數(shù)量，而真菌數(shù)量增加，連作促使土壤微生物區(qū)系從高肥的?“細(xì)菌型”土壤向低肥的?“真菌型”土壤轉(zhuǎn)化。真菌的增加，不僅可降低土壤肥力，同時也導(dǎo)致真菌病害更易發(fā)生。前茬果樹長期栽培會導(dǎo)致有益的細(xì)菌、放線菌數(shù)量減少，有害的真菌類型比例增多的現(xiàn)象，因而對后茬果樹的根系生長環(huán)境不利。細(xì)菌Pseudomonas?syringae和Ps.?morprunorum可引起葡萄潰瘍病和穗軸褐枯病[5]。Ps.syringae也是引起潰瘍病的主要細(xì)菌，產(chǎn)生有毒物質(zhì)并嚴(yán)重影響植株生長，對葡萄等核果類作物的危害極大。黑腐皮殼屬（Valsa）、疫霉屬（Phytophora）、真菌輪紋霉屬（Vy?tospora）、腐霉屬（Pythium?）、殼蕉孢屬（Cytospora）的真菌可以引起莖腐病、腐爛病，提高病蟲害發(fā)生率[6]。

葡萄根區(qū)土壤微生物活度隨連作年限的增加先增加后降低，連作3年時最大[3，7]。土壤酶活性是土壤微生物代謝活性和促進(jìn)土壤養(yǎng)分循環(huán)的重要指標(biāo)，能夠反映土壤環(huán)境中各種生化反應(yīng)的強(qiáng)度和養(yǎng)分累積狀況。研究表明，隨著連作年限的增加，土壤過氧化氫酶、脲酶、酸性磷酸酶和蔗糖酶活性總體均先增加后降低;連作5年后上述土壤酶活性較之前降低，使土壤中營養(yǎng)狀況惡化，養(yǎng)分流失嚴(yán)重，微生物代謝活性逐漸減弱[7]。土壤是一種類生物體。因此，土壤酶的活動直接影響土壤有機(jī)質(zhì)的礦化和養(yǎng)分形態(tài)的轉(zhuǎn)化，土壤養(yǎng)分對葡萄體的供給狀況具有一定的影響，同樣也影響葡萄果實產(chǎn)量、果穗、顆粒、光澤和色澤度等品質(zhì)指標(biāo)。

2.3?化感作用

化感作用指的是一種植物通過向環(huán)境釋放化學(xué)物質(zhì)而對另一種植物（包括微生物）所產(chǎn)生的直接或者間接的傷害作用?；凶饔玫谋憩F(xiàn)形式有多種，其中一種特殊的化感作用為自毒作用，是指植物通過根系分泌釋放或余根腐解后產(chǎn)生的有毒化學(xué)物質(zhì)，它能對同種植物種子萌發(fā)和生長起抑制作用的現(xiàn)象。研究表明葡萄根系分泌物的化感效應(yīng)與作用濃度呈正相關(guān)[1]，高濃度的根系分泌物會使植株的長勢及葉片物質(zhì)積累降低，植株正常生長受到抑制，葡萄葉片的SOD和PAL酶活性升高，形成了逆境條件下植株的一種自我應(yīng)急防御反應(yīng)[8]，因而前茬葡萄根系沒有清除或沒有作深耕處理，會出現(xiàn)抑制植株生長、生產(chǎn)條件變差等不良現(xiàn)象。

3?防控技術(shù)

3.1?增施高品質(zhì)有機(jī)肥，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量

土壤有機(jī)質(zhì)含量的提升不僅可以有效改變土壤理化性質(zhì)，還會提供有益微生物群落，改善微生物平衡，研究表明，有機(jī)物料的投入可以降低細(xì)胞膜相對透性，提高細(xì)胞膜對逆境的抵抗能力，增強(qiáng)保護(hù)酶活性[9]，緩解連作障礙對植物產(chǎn)生的危害，進(jìn)而促進(jìn)植株生長。但需要注意的是施用的有機(jī)肥必須充分腐熟，否則不僅會生成甲烷、氨等有害氣體，對土壤和作物根系產(chǎn)生酸害和損傷[10]，還會導(dǎo)致土壤缺氧、二次發(fā)酵引起高溫，出現(xiàn)“燒根”現(xiàn)象，而腐熟有機(jī)肥中的益生菌可加快土壤中養(yǎng)分物質(zhì)循環(huán)，提高速效態(tài)礦物質(zhì)濃度，增強(qiáng)葡萄根系的吸收能力。

3.2?及時清園和深耕改土

果樹的病枝殘體是來年果樹發(fā)病的重要源頭之一[11]，持續(xù)的病原微生物群落堆積使得植株根際環(huán)境惡化，因此連年做好清園工作也是防治病蟲害加劇的重要管理措施。植物的根系分泌物即包括根系向外的分泌、滲出物也包括根表的膠狀物均具備化感效應(yīng)[1]，因而需要連作種植的葡萄園應(yīng)將前茬的殘根、枝、葉、果集中銷毀或填埋，最好配合消毒處理，并盡量避開原栽培位置種植。

3.3?土壤消毒滅菌

土壤滅菌的方式有很多種，簡單而經(jīng)濟(jì)實用的物理方法有蒸汽消毒法和太陽能消毒法，可以有效地控制多種病原真菌、細(xì)菌、線蟲和雜草[7];而化學(xué)方法中有學(xué)者研究表明溴甲烷和三氯硝基甲烷對連作土的熏蒸有效保護(hù)了土壤微生物的平衡，而利用低濃度的二甲基二硫熏蒸則可以有效控制葡萄根結(jié)線蟲的發(fā)生，從而通過減少病蟲害的發(fā)生以提高葡萄的產(chǎn)量和品質(zhì)[1]。而細(xì)菌與真菌的比值隨溫度升高顯著增高，其比值大小與葡萄植株長勢呈正相關(guān)，因此推測細(xì)菌與真菌的比值是評價連作障礙危害的重要指標(biāo)。

3.4?輪作或間套作其他作物

輪作還可以改變根系分泌物的物質(zhì)組成，減輕弱自毒作用，因而農(nóng)戶普遍在連作葡萄出圃移栽前進(jìn)行簡單的糧食作物輪作。間套作其他作物、果園生草也對其土壤-植物循環(huán)體具有改善作用，研究表明，生草及間套作具有改善果園小氣候、增加土壤有機(jī)質(zhì)含量、提高土壤微生物數(shù)量及土壤酶活性、增加害蟲天敵數(shù)量、提高土壤貯水量、降低土壤容重、增加土壤孔隙度、延緩葉片衰老等作用[11-13]。在果樹行間種植農(nóng)作物，不僅可以合理利用土地資源，增加收益，還可以改善土壤的物理性狀，促進(jìn)果樹生長。研究表明，土壤微生物在果樹行和間作物行間的差異表現(xiàn)為前者的細(xì)菌和真菌數(shù)目相對較多;土壤的過氧化氫酶、蔗糖酶、脲酶及中性磷酸酶在間作的小麥行中高于果樹行，間作種植使脲酶和中性磷酸酶的活性有所下降[13]。韓旭[14]將大蒜腐解物用氯仿提取出來的提取物表現(xiàn)出化感抑制作用。

3.5?施用有益微生物

利用拮抗微生物防治植物根部病害，就是將培養(yǎng)好的拮抗微生物以一定方式施入土壤中，或是通過在土壤中加入有機(jī)物等措施提高原有拮抗微生物的活性，從而降低土壤中病原菌的密度，抑制病原菌的活動，減輕病害的發(fā)生。葛會波等[15]將AS818菌劑接種于盆栽草莓的根系，研究對連作草莓的影響。結(jié)果表明，AS818菌劑能顯著增加草莓的葉綠素含量，促進(jìn)草莓生長發(fā)育;同時，超氧化物歧化酶活性上升，丙二醛含量下降，細(xì)胞膜相對透性降低，根系活力增強(qiáng)，但對于葡萄是否有相似反應(yīng)還需進(jìn)一步研究。研究發(fā)現(xiàn)連作土壤施入淡紫擬青霉后，降低了土壤中堿解氮、速效磷的含量，增加了速效鉀含量[16]。

在菌根真菌方面，研究發(fā)現(xiàn)接種菌根真菌的連作葡萄比未接種葡萄長勢得到明顯改善，其產(chǎn)量增加了66%;研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)葡萄接種叢枝菌根真菌降低了根際假單孢菌數(shù)量，增加了根系長度[1]。

3.6?選用抗性砧木

與自根苗葡萄相比，嫁接葡萄苗由于砧木的作用，會使栽培品種原有的樹勢或產(chǎn)出特征發(fā)生變化，有的可以表現(xiàn)出明顯的抗病性優(yōu)勢，如以河岸葡萄作為葡萄砧木，能提高植株抗根瘤蚜的能力[17]，而高抗線蟲的砧木品種有SO4、5BB、1616C、1103P、91R、44-53M和101-14?Mgt[18]。

4?小結(jié)

連作障礙是多年生果樹中的常見問題，因此果農(nóng)應(yīng)引起重視，減少盲目水肥的施用，精細(xì)管理，了解連作引起的危害原理，盡可能減緩連作帶來的土壤健康問題。管理時應(yīng)注重土壤有機(jī)肥施用，盡可能使用生物調(diào)控改善植株根系生長環(huán)境，而對于災(zāi)情較重的土壤再進(jìn)行物理或化學(xué)方式處理，可以配合生根劑等植物生長激素進(jìn)行調(diào)整治療。

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