煙草連作障礙因子及其解決途徑研究進展

?楊甲華，余佳玲

（1. 長沙市煙草公司瀏陽市分公司，湖南 瀏陽 410300；2. 湖南省肥料協會，湖南 長沙 410005）

煙草連作障礙因子及其解決途徑研究進展

楊甲華1，余佳玲2

（1. 長沙市煙草公司瀏陽市分公司，湖南 瀏陽 410300；2. 湖南省肥料協會，湖南 長沙 410005）

我國烤煙種植中煙草連作障礙是影響煙葉產量與品質的重要因素。綜述了煙草連作障礙的主要因素，即煙草化感自毒作用、根系分泌物與土壤微生物相互影響和土壤酶，總結了解決的基本途徑，主要是煙草連作不超過3 a、采用不同種植模式促進煙草生長、利用生物多樣性有效控制煙田病蟲害和合理施肥減輕連作障礙，分析了煙田連作的緩解對于生產的重要性及其今后可發展方向。

煙草；連作障礙；化感自毒；生物多樣性；綜述

煙草為重要經濟作物，對我國國民經濟促進作用巨大，由于生產需要，烤煙生產中連作現象普遍存在。連作導致植煙土養分耗減、富集不均勻，致使土壤養分失衡劣化［1］，煙草是忌連作作物，連作后對煙田土壤產生不良影響，使得土壤環境惡化，進而影響烤煙對土壤養分的吸收［2］。同時連作的煙草蒸騰速率降低，光合作用減弱，植株含鉀量減少［3］，對煙草生長產生不良影響。連作會抑制煙草生長，導致品質惡化、病蟲害加劇、產量下降，對煙草產量與品質影響較大［4］。總而言之，連作障礙已成為限制煙葉生產的主要因素之一，煙草連作給煙草帶來的負面影響較大，長期連作不利于煙草的健康生長，影響煙葉品質與產量，有關煙草連作障礙的研究越發廣而深入，由煙草化感自毒作用導致的根際土壤微生態失衡被認為是連作障礙的主要原因。筆者就煙草化感自毒作用、土壤酶活性的下降、根際微生物群落結構變化及種植制度等方面，綜述了目前煙草連作中發現的主要問題以及可解決途徑，以期為煙草的高產、優質、高效栽培措施提供參考。

1　煙草連作障礙主要發生因素

1.1煙草化感自毒作用

根系分泌的化感自毒作用為連作障礙主要成因機制之一，化感作用即植物向外界釋放次生代謝物質進而促進或抑制其余植物生長的現象［5］，作物由于化感作用對連茬或下茬的同種或同科作物生長產生不良影響進而抑制的現象即為自毒作用［6］，煙草根系分泌物有一定的自毒作用，植煙土壤根際對煙草化感自毒潛力較強［7］，郭亞利等［8］通過向煙草幼苗中加入烤煙根系分泌物培養研究發現根系分泌物抑制幼苗對NO-、3H2PO4-、與K+的吸收，同時較大幅度降低了根系活力，影響幼苗根系生長。研究發現萜類化感毒性物質對ATP形成與植物生長有抑制作用、干擾細胞膜功能影響礦物質的吸收、影響線粒體功能進而妨礙作物代謝，同時抑制營養吸收中的絡合作用［9］，對作物生長產生顯著的負面影響。對于有關化感自毒物質的研究中，目前多以酚類物質為主［10］。酚酸為作物根系所分泌的連作主要障礙物［11］，煙草在不同時期分泌不同的酚酸，有香草酸、肉桂酸、阿魏酸與苯甲酸等，阿魏酸與香草酸的化感相應指數最大，各酚酸生物毒性不同，其中阿魏酸是主要酚酸，阿魏酸對煙草出芽率與胚根生長有的負面影響較大，對煙草生物毒性明顯，可能是煙草連作中的主要障礙物［12］。而于會泳等［13］通過分析連作1～3 a的煙草根系分泌物發現煙草自毒物質的富集是造成連作障礙的主要原因，物質發揮化感作用需達到一定的濃度以上，易分解的物質化感作用的可能性較小，煙草分泌物中轉化分解率小于50%的酸、脂、酰胺、酚等物質對煙草具有化感作用，其中苯甲酸為最可能使煙草具有化感作用的物質，而肉桂酸、羥基丁酸、4-羥基丁酸、3-甲基-2-羥基丁酸、硬脂酸酰胺以及油酸對煙草化感無直接作用，煙草自毒作用隨著所分泌自毒物質濃度的增強而增強。煙草自毒物質殘留于土壤累積隨著年限增漲濃度增加，對煙草連作產生不利影響。

1.2煙草根系分泌物與土壤微生物相互影響

土壤微生物在物質分解與轉化中起著重要作用，連作作物中，前茬作物根系的某些分泌物促進不利微生物的繁殖與生長進而影響同一作物下茬的生長，造成連作障礙［14］，煙草根系分泌物與根際微生物關系密切，土壤微生物對酚酸類與糖類物質的利用效率與土壤化感自毒作用潛力關系密切［15］。煙草根際中細菌在微生物類群中有突出優勢，煙草根際微生物的狀態對磷素營養的影響較大，解磷細菌與真菌數呈顯著負相關關系［16］，煙草連作影響土壤微生物多樣性與數量，其中對細菌產生的影響最大，進而破壞土壤微生物生態平衡，但對微生物的活性影響不大［17］。郭利等［18］研究發現相似規律：煙草連作將導致土壤中微生物多樣性與均勻度減小。元野等［19］研究發現煙草根際的微生物群落結構改變可能在連作障礙中作用較大，尤其是根際真菌。當植煙土壤有病原微生物存在時，受病原菌侵染的根系將分泌更多的物質促進病原物的繁衍以及土傳病害的發生［20］，微生物代謝作用進一步增強根系分泌物的毒性。顯然根系分泌物抑制有益微生物的生長減少其多樣性，而其分泌的有毒物質與相關有害微生物相互促進生長從而導致根際微生態環境條件惡化，進而抑制煙草生長。

1.3土壤酶

土壤酶作為土壤組分中最活躍的有機成分之一，不僅可以表征土壤物質能量代謝旺盛程度，而且可以作為評價土壤肥力高低、生態環境質量優劣的一個重要生物指標。張翼等［21］對貴州煙草研究發現，煙草連作后蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶的活性呈下降趨勢，導致土壤肥力的下降、氮素與磷酸的供給能力減弱，對煙草品質與產量形成產生不良影響，過氧化氫酶活性增加，土壤氧化增強；焦永吉等［22］得出相似結論，土壤淀粉酶、蔗糖酶與纖維素酶活性呈現先升高后降低趨勢。古戰朝等［23］在重慶對煙草連作研究發現土壤磷酸酶、脲酶與蔗糖酶活性呈現先升高后降低趨勢。各研究均顯示，長期連作對土壤酶活性負面影響顯著。

2 克服煙草連作障礙的基本途徑

2.1煙草連作不超過3 a

研究表明煙草連作2 a磷素利用率與pH值有所下降，速效鉀含量升高，烤煙連作3 a后磷素吸收減少明顯，磷素出現富集現象，速效磷減少，土壤全氮減少明顯，有機質含量減少，pH值開始升高，速效鉀含量減少，土壤中緩效鉀轉換為速效鉀受到抑制［3］，由此可見，連作2 a以上對煙草生長負面影響較大，煙草對土壤各養分的吸收能力下降較為明顯。短期連作的植煙土壤保持著較高的微生物活性及多樣性，對碳源的利用較強，連作期限超過3 a的土壤中微生物活性與多樣性急劇下降［24］。與頭茬植煙土壤相比，有利于土壤物質循環的微生物數量減少而病原菌的種類及數量呈上升趨勢［25］，連作為病害提供了繁殖場所與寄主，導致相關土傳病原菌的繁殖，且病害程度隨著連作年限增漲而加強［20］。短期連作土壤有機碳量與酶活性有所加強［26］，小于3 a的連作能使土壤蔗糖酶與淀粉酶活性上升［22］。因此，煙草連作年限不宜較長，控制在3 a之內較利于煙草的生長。

2.2采用不同種植模式促進煙草生長

種植模式的改變會影響化感作用、微生物生存條件以及土壤各理化性質，從而對土壤中微生物的結構與功能產生影響，作物不同產生的影響不同［27-28］。輪作能促進煙草產量，黃光榮等［29］在貴州對煙草與大蒜、油菜及小麥的輪作試驗發現輪作促進煙草生長有益于增產，大蒜與烤煙的輪作促進了煙葉的前期生長，有益于煙株前期養分的充分吸收以提高煙葉的產量與品質，增產效果顯著。輪作對煙草病害有控制作用，方樹民等［30］發現煙草與多種作物的輪作減輕了煙草青枯病的發生，其中稻煙輪作對煙草青枯病控制效果較好。種植模式對烤后煙葉的化學成分與經濟性狀有顯著影響，張繼光等［31］通過研究不同種植模式下煙葉產質量發現，相比于連作，輪作與套作模式明顯有利于促進煙葉對鉀的積累、提高煙草等級結構以及均價，其中輪作的產量最高，麥茬煙與麥套煙為較優植煙的模式。親緣關系越遠，輪作效果越好。劉麗芳等［32］在云南對草木犀與煙草間作的研究表明，間作有效抑制了煙草病毒病的發生，對煙草蝕紋病與普通花葉病的抑制效果尤為明顯，不同種屬間作效果更好。

2.3利用生物多樣性有效控制煙田病蟲害

土傳的病蟲害是引起煙草連作障礙因素之一，利用生物多樣性對蟲害種群進行生態調控是目前得到較為廣泛認可的方法，連作種植方式使得種植農田作物單一化，排除物種間競爭的同時導致了農田生態環境與物種的多樣性降低，加劇了病蟲害問題。生物多樣性的種植方式能有效控制作物病蟲害［33］。朱罡等［34］在云南種植煙草發現，品種多樣性越強越有利于煙草生長，且有效控制了氣候斑點病與炭疽病的發生。煙田生態環境中施用農藥控制病蟲害較難達到理想效果且易對環境造成污染，利用生物多樣性對煙田的蟲害的控制效果顯著［35］，且有助于提高農田生態系統的穩定性［36］，利用生物多樣性控制植煙土壤的病蟲害是一條可行的可持續發展道路。

2.4合理施肥減輕煙草連作障礙

段玉琪等［37］通過對12 a煙草土施用不同肥料發現，施用農家肥時根際微生物量碳氮、微生物呼吸強度及土壤抗性相關酶的活性最大，對煙草產量的提高有促進作用。楊宇虹等［15］發現，農家肥與有機肥有益于減輕煙草連作障礙，農家肥可通過促進相關微生物的繁殖以促進土壤酚酸類物質消耗。徐潔等［16］表明添加不同配比生物有機肥的肥料能改變土壤中的微生物尤其是有益微生物的數量與結構，進而減少農藥等對土壤環境的破壞，同時促進煙草生長。張翼［38］在貴州對煙草進行不同基質盆栽試驗發現不同土壤類型受連作障礙影響程度不同，灰巖黃壤相比于第四紀黃壤對連作障礙的緩解能力較強，更利于煙草的連作。

3 展 望

煙草連作障礙是熱點問題，煙草作為重要經濟作物，在國民生產中占重要比份。生產的需要使得連作成為煙草生產中使用較多的方式，而連作帶來的負面影響不僅降低煙草產量與品質，同時影響植煙中微生物活性與多樣性以及土壤酶的活性。如何減輕煙草連作帶來的不良影響以及保證煙葉的生產成為目前國內較為關心的問題。

筆者認為，煙草根系分泌的化感自毒物質是煙草連作障礙產生的基礎與源頭，該類物質在土壤里逐年累積到達一定的濃度直接對煙草產生危害，且該類物質的累積促進相關有害微生物種類的擴大與繁衍，而有害微生物的增殖又促進煙草根系有害物質的分泌，破壞土壤生態環境同時對土壤的理化性質產生一定的影響。目前研究發現，農家肥的施用有利于化感自毒物質的消耗，對植煙土壤起到改良作用。輪作間作等種植模式可減輕煙草連作障礙，提高煙葉產量與品質，不同地區土壤結構與生態環境不同，病蟲害對于不同基因品種作物的喜好不同，當地應根據具體情況選擇性的挑選配合輪、間作的作物；生物多樣性種植模式有效控制煙田病蟲害，生產實踐中準確辨識有益于煙田生態系統的生物多樣性類型是關鍵，恢復農田系統的生物多樣性是可持續發展農業的主要策略之一［36］，生物多樣性種植對于蟲害的有效控制可減少化肥農藥的施用，促進生產的同時保障人畜的健康，該栽培方式控制蟲害實現“綠色植保”的有效可行途徑之一，合理的施肥、種植模式有利于降低煙田連作障礙。

避免煙草連作障礙可從避免煙田單一作物著手，異源物種的種植有益于增加生物多樣性從而增加微生物種類，提升煙田質量，較好控制煙草的自毒作用更好地促進煙葉高效優質生產。

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（責任編輯：肖彥資）

Advance?in?Obstruction?Factor?and?Solution?Ways?of?Tobacco?Continuous?Cropping

YANG Jia-hua1，YU Jia-ling2
（1. Liuyang Branch of Changsha Tobacco Company， Liuyang 410300， PRC；2. Fertilizer Association of Hunan Province， Changsha 410005， PRC）

Continuous cropping problems have bad influence on yield and qualities of tobacco production. The main factors of tobacco continuous cropping problems are summarized， which are allelopathic autotoxicity， root exudates， soil microbial interactions and soil enzyme. The basic ways are summed up to solve tobacco continuous cropping problems， including tobacco continuous cropping in 3 years， using different planting patterns， and biological diversity to effectively control the pests and diseases of tobacco field and rational fertilization. Finally， it is discussed the significance of continuous cropping obstacles remission about tobacco and its tendency.

tobacco； continuous cropping problems； allelopathic autotoxicity； biodiversity； review

S572

A

1006-060X（2016）08-0113-04

10.16498/j.cnki.hnnykx.2016.08.033

2016-06-02

楊甲華（1984-），男，山東臨沂市人，技術員，從事煙草土壤肥力研究。