馬鈴薯連作障礙的研究進展

原霽虹，張尚智（甘肅定西師范高等專科學校，甘肅 743000）

設施農業

馬鈴薯連作障礙的研究進展

原霽虹，張尚智（甘肅定西師范高等專科學校，甘肅 743000）

本文采用文獻檢索、內容歸類分析等方法，對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的變化、連作障礙發生的機理與調控措施等問題進行了研究。結果表明，連作可引起馬鈴薯形態與生理、土壤水分與養分、土壤酶、土壤微生物等因素發生顯著變化。綜上認為，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。

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］。連作障礙在大豆、花生、水稻、玉米、小麥、高粱等等主要糧食作物，蔬菜、花卉、果樹等園藝作物中普遍存在，自上世紀20年代初國內外學者就對其進行大量的科學研究［2］。

據目前已有的研究文獻，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20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、根系活力等生理研究報道較多，結論一致，即隨馬鈴薯連作年限的延長，均出現下降趨勢。具體結果見下表1。

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影響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。

表1　連作年限延長對馬鈴薯生理的影響

表2　連作年限延長對馬鈴薯土壤水分和礦質營養的影響

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、脲酶和磷酸酶等酶的研究上。表3中顯示研究結果不盡一致，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3　連作年限延長對馬鈴薯土壤酶的影響

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均數呈下降，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、22、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（2013）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［8］。

表4　連作年限延長對馬鈴薯土壤微生物的影響

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、36、42、43］，土壤酶［8、15、43］、土壤微生物［8、15、30］、土壤理化性狀［8、9、15、30］等發生變化，植株產生化感自毒作用［8、30、41］、光合生理及抗氧化生理系統發生了改變［10］等。

3.2連作障礙的調控措施

研究成果表明，國內從種薯選育、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［30］、微生物菌劑［31］、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［29］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［33］、沼渣肥和鉀肥［29、35］、腐植酸銨、微生物（含UF菌群）有機肥［37、10］、微肥、有機全營養肥、測土配方施肥［28、30、32、36］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、39］，玉米、蠶豆和蕎麥間作［19、38、40］、深耕［32］等，優化栽培技術，減輕連作障礙發生。

4　結論與討論

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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S435.32

B

1002-0659（2015）01-0019-04

2014-11-17

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）

主要作者簡介：原霽虹 （1977-），女，講師。研究方向：馬鈴薯栽培技術。E-mail：953570266@qq.com