作物自毒作用研究和防治技術(shù)

孫 巖 劉學(xué)東 侯秀明 鄭麗君

（遼寧省大連市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展服務(wù)中心，遼寧 大連116036）

連作障礙通常由土傳病害、營養(yǎng)失衡和化感作用引起。研究發(fā)現(xiàn)，化感作用與連作障礙關(guān)系密切，化感作用中的自毒作用，尤其是作物根系分泌物的自毒作用是連作障礙發(fā)生的主要原因之一[1]。隨著蔬菜設(shè)施生產(chǎn)的發(fā)展，各類蔬菜連作障礙日趨嚴(yán)重，如在一個設(shè)施棚室內(nèi)連續(xù)多年種植同種蔬菜，常造成作物根系分泌物中化感物質(zhì)的累積，并對下茬作物生長產(chǎn)生不良影響，導(dǎo)致自毒作用發(fā)生。近年來，國內(nèi)外科研人員通過對番茄[2]、黃瓜、西瓜[3]、豌豆[4]、茄子[5]等蔬菜的研究，發(fā)現(xiàn)根系分泌物中的化感物質(zhì)主要為酚酸類物質(zhì)及其衍生物，并且具有低促高抑的作用特點，即化感物質(zhì)濃度較低時可能對作物生長起促進(jìn)作用，化感物質(zhì)濃度較高時可能發(fā)生抑制現(xiàn)象（自毒作用）。自毒物質(zhì)通過以下生理機制影響植物：改變膜透性抑制植物養(yǎng)分吸收，抑制細(xì)胞分裂、伸長和亞顯微結(jié)構(gòu)，影響植物光合與呼吸作用，影響各種酶功能和活性，影響內(nèi)源植物激素合成代謝，影響蛋白質(zhì)合成。

1 自毒物質(zhì)對植物的危害

駱世明等[6]研究發(fā)現(xiàn)，番茄、銀合歡等植株殘體水浸提液可明顯抑制其幼苗生長發(fā)育。Matsui[2]研究指出，番茄根系分泌物中含有抑制自身生長的物質(zhì)。Yu[4]和Matsui[2]通過營養(yǎng)液中添加活性炭的方法，證實黃瓜根系分泌物可抑制自身的生長。周志紅[7]研究表明，番茄根系分泌物有明顯的自毒作用，而且證明了番茄植株地上部同樣存在自毒作用，但這種自毒作用只表現(xiàn)于對幼苗生長產(chǎn)生毒害作用，對自身種子的萌發(fā)不產(chǎn)生毒害作用。楊廣超等[8]在對西瓜的自毒作用的研究中得知，西瓜植株根、莖、葉器官的水和酒精浸提液能明顯抑制西瓜種子萌發(fā)，西瓜的根系分泌物可干擾西瓜的正常代謝，影響西瓜的正常生長發(fā)育。李明等[9]通過試驗證明，南瓜根系水浸液在一定濃度下，對自身種子萌發(fā)和幼苗生長有顯著的抑制作用。馮志紅等[10]研究證明，黃瓜的根系浸提液和腐解不同時間的黃瓜植株殘體分解產(chǎn)物的水溶液對黃瓜種子的萌發(fā)、胚芽和胚軸的伸長都有不同程度的抑制作用。王芳[11]研究表明，低濃度的茄子秸稈水提物可明顯抑制茄子胚根的伸長。研究還發(fā)現(xiàn)，酚類物質(zhì)可明顯增加細(xì)胞膜脂質(zhì)過氧化作用，破壞細(xì)胞膜；花生四烯酸、安息香酸、棕櫚酸、硬脂酸積累分別達(dá)到0.1%～0.25%時能顯著抑制水稻苗生長，阿魏酸和咖啡酸濃度積累達(dá)到0.01%～0.10%時可顯著抑制水稻幼苗生長；苜蓿重茬2～4年后產(chǎn)量下降，其主要原因是根系分泌的一些水溶性次生代謝物在土壤環(huán)境中過量積累對自身產(chǎn)生了自毒作用。張啟發(fā)[12]研究發(fā)現(xiàn)，茄子植株浸提液對其種子萌發(fā)和幼苗生長均有影響，且這種影響與處理濃度有關(guān)，低濃度對幼苗生長略有促進(jìn)作用，高濃度則抑制生長，茄子葉片浸提液對這種作用表現(xiàn)更為明顯。王芳[12]研究了連作對茄子幼苗的危害，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，苗齡45 d的重茬茄苗在株高、葉面積、主根長、總根長方面明顯低于正茬，且茄苗地上部和地下部鮮重下降。以上研究表明，自毒作用可通過改變植物內(nèi)部生理生化過程和細(xì)胞結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重影響植物的正常生長。

2 自毒作用與連作障礙

植物化感作用，是指植物通過向環(huán)境中釋放化學(xué)物質(zhì)而產(chǎn)生對其他植物或微生物有益或有害的作用?；凶饔脧V泛存在于自然界。而某些植物通過地上部淋溶、根系分泌和植株殘茬釋放等途徑產(chǎn)生一種物質(zhì)對同茬或下茬同種或同科植物生長產(chǎn)生抑制作用，這種現(xiàn)象稱為自毒作用，是一種發(fā)生在種內(nèi)的生長抑制作用。連作障礙和自毒作用都屬于植物化感作用。研究表明，茄子、番茄、黃瓜、西瓜等許多園藝作物都存在自毒作用。自毒作用是除土傳病蟲害、土壤理化性狀劣變外，造成連作障礙的重要原因。

3 矯治自毒作用的方法

連作障礙是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的大難題，造成連作障礙的因素復(fù)雜多樣，需針對不同障礙因子采取相應(yīng)防治措施。自毒作用是造成植物連作障礙的重要因子，現(xiàn)將自毒作用引起的連作障礙的矯治措施介紹如下。

3.1 深耕土壤，合理施肥

作物根系分泌物的組成成分及數(shù)量與土壤的營養(yǎng)狀況有關(guān)，土壤營養(yǎng)不均衡會導(dǎo)致作物發(fā)生連作障礙。深耕可以改善土壤的通透性和團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，便于土壤養(yǎng)分釋放。良好的土壤及水、肥、氣、熱條件，可使作物生長發(fā)育健壯，增強抵御病蟲害的能力。此外，應(yīng)根據(jù)作物生理特性合理施用肥料。

3.2 施用微生物制劑

有些微生物對自毒物質(zhì)有一定的分解能力，可以解決或緩解自毒作用。微生物接種也可以促進(jìn)作物根際有益微生物群落的大量繁殖，抑制有害菌生長，減少病菌積累。研究表明，對連續(xù)種植12年的大棚黃瓜施用生物肥料，能改善黃瓜生長性狀，減輕黃瓜枯萎病發(fā)生，提高產(chǎn)量，生物肥料配合EM菌劑效果更佳。

3.3 合理輪作和間套作

輪作和間套作既利于作物吸收土壤中的不同養(yǎng)分，又可以調(diào)節(jié)微生物群落，控制土傳病害，還可使病菌失去寄主或改變病菌生活環(huán)境，因而減輕或消滅病蟲害，同時也可改善土壤結(jié)構(gòu)。但輪作和間套作要考慮植物間化感作用的特點，如種植苜蓿前最好種植玉米、各種谷類或大豆。作物間的親緣關(guān)系越遠(yuǎn)，輪作和間套作的效果越好。

3.4 嫁接或提高作物自身的抗性

選育抗耐病蟲品種、種子處理、嫁接育苗等，可減輕連作障礙。研究表明，蔬菜生產(chǎn)中應(yīng)用嫁接技術(shù)是緩解由自毒作用引起的連作障礙的有效方法。此外，還可采用施用有機肥、引入拮抗菌、外源施加殺菌劑等方法緩解由自毒作用引起的連作障礙。