馬鈴薯連作障礙的研究進展

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綜述

馬鈴薯連作障礙的研究進展

原霽虹*

（定西師范高等專科學校生化系，甘肅定西743000 )

摘要：采用文獻檢索、內容歸類分析的方法，對連作后馬鈴薯的形態與生理的變化、連作時間與土壤微生態結構的變化、連作障礙發生的機理與調控措施等問題進行研究。結果表明，連作可引起馬鈴薯形態與生理，馬鈴薯土壤水分與養分、馬鈴薯土壤酶、馬鈴薯土壤微生物等因素發生顯著變化。國內馬鈴薯連作障礙的研究起步晚、成果少，起點高。目前的研究成果多屬于單因素試驗，多因子特別是土壤微生態因子與連作障礙相關性的研究有待深入。

關鍵詞：馬鈴薯；連作障礙；生理；機理；調控

連作是指在同一塊地里連續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，也會使植株長勢變弱、產量和品質下降，這種現象被稱為連作障礙[1]。作為古老的農業現象，連作障礙在大豆、花生、水稻、玉米、小麥、高粱等主要糧食作物，蔬菜、花卉、果樹等園藝作物中大面積發生，自20世紀20年代初國內外學者就開始對其進行了大量的科學研究[2]。

據目前已有的研究文獻可知，國內馬鈴薯連作障礙的研究起步晚（2009年始有文獻報道），研究成果少，但起點高，如基金論文特別是國家級、部級基金論文所占比例高。本研究以國內現有的馬鈴薯主題研究文獻為樣本，對馬鈴薯連作障礙的研究現狀做一綜述，以期為后續研究提供參考。

據馬鈴薯以及相關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與生理的變化、連作時間與土壤微生態結構（包括生物與非生物）變化及各內部因素的相關性、連作障礙發生機理與調控措施等方面。

1　連作后馬鈴薯形態與生理的變化

1.1形態變化

研究表明，隨著馬鈴薯連作年限延長，馬鈴薯根、莖、葉器官的形態指標均發生一定的變化，其中根系的總根長、根表面積、根尖數逐漸增加，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

國內對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、物質運輸等生理變化的二十多個生理指標，但大多數指標的研究報道僅為單次試驗結果，缺乏形成結論的充分證據，其中馬鈴薯凈光合速率（Pn）、馬鈴薯葉綠素含量、根系活力等生理指標，報道較多，結論一致，即隨馬鈴薯連作年限的延長，均出現下降趨勢（表1）。

表1　連作年限延長對馬鈴薯生理的影響Table 1 Impact of extended continuous cropping on potato physiology

2　連作后馬鈴薯土壤微生態結構的變化

研究證明，連作主要從土壤水分、礦質營養等理化性質，土壤酶類型與活性、土壤微生物組成等方面，來影響對馬鈴薯土壤的微生態結構。

2.1土壤水和礦質養分的變化

表2顯示，國內有關連作對馬鈴薯礦質營養影響的研究結果不盡相同，但總體趨勢是一致的，即隨連作時間延長，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。

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、土壤磷素轉化、土壤氮素轉化、表征土壤生化活性的關鍵酶[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、脲酶和磷酸酶等酶上。表3中顯示的研究結果不盡一致，但就證據數量而言，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2　連作年限延長對馬鈴薯土壤水分和礦質營養的影響Table 2 Impact of extended continuous cropping on soil moisture and mineral nutrition of potato

表3　連作年限延長對馬鈴薯土壤酶的影響Table 3 Impact of extended continuous cropping on soil enzymes of potato

2.3土壤微生物的變化

表4顯示，連作對馬鈴薯土壤微生物的影響情況比較復雜，總體趨勢是微生物總菌數呈下降，細菌數減少，真菌數增加。細菌中固氮菌總數減少、亞硝化細菌總數和氨化細菌總數增加，趨勢明顯。而好氣性纖維素分解細菌和放線菌的數量變化因素復雜，尚難一概而論。就微生物類型而言，細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，有一致的結論[15,20,19]。

3　馬鈴薯連作障礙的機理與調控措施

3.1連作障礙的機理

回振龍[8]認為，馬鈴薯連作至一定年限時會導致土壤生物和非生物環境因子的惡化，從而改變土壤理化性狀、微生物菌群結構組成及土壤酶活性，致使土壤孔隙度減小，容重和鹽漬化程度增大，酚酸類化感物質累積，馬鈴薯的生長發育受到明顯抑制，連作障礙顯著。

綜合分析國內研究成果，馬鈴薯連作障礙的原因主要是：連作導致土壤養分缺乏或失衡[15,28-30]，土壤酶[8,15,30]、土壤微生物[8,15,31]、土壤理化性狀[8,9,15,31]等發生變化，植株產生化感自毒作用[8,31,32]、光合生理及抗氧化生理系統發生了改變[10]等。

表4　連作年限延長對馬鈴薯土壤微生物的影響Table 4 Impact of extended continuous cropping on soil microorganisms of potato

3.2連作障礙的調控措施

研究成果表明，國內從品種選育、土壤處理與改良、科學施肥、優化栽培技術等方面，對馬鈴薯連作障礙進行了調控，并取得了明顯的效果。

通過一系列諸如物理、拮抗菌[31]、微生物菌劑[33]、重茬藥劑（CBT重茬劑和重茬一號）[34]、外源水楊酸[6]、“寶大森”藥劑拌種[35]等處理措施，改變土壤有益微生物組成，達到減輕連作障礙發生之目的。

通過科學合理配施EM菌發酵過的馬糞及其和秸稈的混合物肥[36]，沼渣肥和鉀肥[35,37]，腐植酸銨、微生物（含UF菌群）有機肥[10,38]，微肥、有機全營養肥、測土配方施肥[28,31,39,40]等措施，豐富土壤養分，減輕連作障礙發生。

通過與天藍苜蓿、隴東苜蓿和箭筈豌豆等豆科植物輪作[13,41]，玉米、蠶豆和蕎麥間作[19,42,43]、深耕[39]等優化栽培技術，減輕連作障礙發生。

國內馬鈴薯連作障礙的研究起步晚、成果少，近年來，逐漸引起國內科研機構，特別是甘肅農業大學、寧夏大學等單位的重視。

馬鈴薯連作障礙的發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，多因子特別是土壤微生態因子與連作障礙相關性的研究有待深入。

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產業開發

Research Advances in Potato Continuous Cropping Obstacles

YUAN Jihong*

( Department of Biochemistry, Dingxi Teachers College, Dingxi, Gansu 743000, China )

Abstract:Literature search and content classification analysis were adopted to research the issues including morphological and physiological changes after potato continuous cropping, continuous cropping time and soil micro structure changes, the mechanism of disorder in continuous cropping and the corresponding control measures. The results showed that continuous cropping could cause significant changes in the shape and physiology of potato, the soil moisture and nutrients,planting soil enzyme, soil microbes and other factors. The results concluded that domestic potato continuous cropping obstacles research started late, made less achievement, but had a high starting point. The current findings are mostly based on single-factor test, and multi-factor test, especially the research of the relationship between soil micro factors and continuous cropping obstacles,demands further study.

Key Words:potato; continuous cropping obstacle; physiology; mechanism; regulation

*通信作者（Corresponding author）：原霽虹，E-mail : 953570266@qq.com。

作者簡介：原霽虹（1977-），女，講師，從事馬鈴薯栽培技術研究。

基金項目：定西市科學技術攻關計劃項目( 2005-1-15)；甘肅省高等學校研究生導師項目(121901)。

收稿日期：2014-11-17

文章編號：1672－3635（2015）01-0046-05

文獻標識碼：B

中圖分類號：S532