作物自毒作用研究和防治技術

孫 巖 劉學東 侯秀明 鄭麗君

（遼寧省大連市現代農業生產發展服務中心，遼寧 大連116036）

連作障礙通常由土傳病害、營養失衡和化感作用引起。研究發現，化感作用與連作障礙關系密切，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生的主要原因之一[1]。隨著蔬菜設施生產的發展，各類蔬菜連作障礙日趨嚴重，如在一個設施棚室內連續多年種植同種蔬菜，常造成作物根系分泌物中化感物質的累積，并對下茬作物生長產生不良影響，導致自毒作用發生。近年來，國內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，發現根系分泌物中的化感物質主要為酚酸類物質及其衍生物，并且具有低促高抑的作用特點，即化感物質濃度較低時可能對作物生長起促進作用，化感物質濃度較高時可能發生抑制現象（自毒作用）。自毒物質通過以下生理機制影響植物：改變膜透性抑制植物養分吸收，抑制細胞分裂、伸長和亞顯微結構，影響植物光合與呼吸作用，影響各種酶功能和活性，影響內源植物激素合成代謝，影響蛋白質合成。

1 自毒物質對植物的危害

駱世明等[6]研究發現，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。Yu[4]和Matsui[2]通過營養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于對幼苗生長產生毒害作用，對自身種子的萌發不產生毒害作用。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，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物的水溶液對黃瓜種子的萌發、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。研究還發現，酚類物質可明顯增加細胞膜脂質過氧化作用，破壞細胞膜；花生四烯酸、安息香酸、棕櫚酸、硬脂酸積累分別達到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境中過量積累對自身產生了自毒作用。張啟發[12]研究發現，茄子植株浸提液對其種子萌發和幼苗生長均有影響，且這種影響與處理濃度有關，低濃度對幼苗生長略有促進作用，高濃度則抑制生長，茄子葉片浸提液對這種作用表現更為明顯。王芳[12]研究了連作對茄子幼苗的危害，結果發現，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部生理生化過程和細胞結構，嚴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，是指植物通過向環境中釋放化學物質而產生對其他植物或微生物有益或有害的作用。化感作用廣泛存在于自然界。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生一種物質對同茬或下茬同種或同科植物生長產生抑制作用，這種現象稱為自毒作用，是一種發生在種內的生長抑制作用。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

連作障礙是農業生產的大難題，造成連作障礙的因素復雜多樣，需針對不同障礙因子采取相應防治措施。自毒作用是造成植物連作障礙的重要因子，現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量與土壤的營養狀況有關，土壤營養不均衡會導致作物發生連作障礙。深耕可以改善土壤的通透性和團粒結構，便于土壤養分釋放。良好的土壤及水、肥、氣、熱條件，可使作物生長發育健壯，增強抵御病蟲害的能力。此外，應根據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，減輕黃瓜枯萎病發生，提高產量，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分，又可以調節微生物群落，控制土傳病害，還可使病菌失去寄主或改變病菌生活環境，因而減輕或消滅病蟲害，同時也可改善土壤結構。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。作物間的親緣關系越遠，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，蔬菜生產中應用嫁接技術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。