馬鈴薯連作障礙研究

李昊駿 石銘福

摘要：馬鈴薯在全國各地均有栽培，分布極廣。但大規模和持續種植引發的連作障礙，導致塊莖產量和品質下降，這已成為制約馬鈴薯產業發展的突出問題。本文概述了馬鈴薯連作障礙的產生的主要原因，旨在為研究馬鈴薯連作障礙機理提供理論依據。

關鍵詞：馬鈴薯;連作障礙

馬鈴薯產業已成為帶動當地農業和農村經濟發展、促進農民增收的主導產業。但受土地面積的限制，連作現象普遍。馬鈴薯是一種十分敏感的作物， 對連作的反應較大，隨之產生的連作障礙導致其植株生長發育不良，抗病能力低，塊莖產量及品質下降。本文就馬鈴薯連作障礙形成原因進行了系統闡述。

1 產生連作障礙的原因

連作有狹義和廣義之分。狹義的連作是指在同一塊土地上連續種植同一種作物兩次或兩次以上，如連續在同一塊地種植馬鈴薯，或者馬鈴薯與番茄、煙草、辣椒等輪流種植;廣義的連作是指同一種作物或易感染同一種病原菌或線蟲的作物連續種植。連作障礙是指同一作物或近緣作物（通常指同科或同屬的作物，如馬鈴薯、茄子、辣椒及番茄等）即使在正常管理的情況下，也會出現產量降低、品質變差、生長發育不良，而種植其他作物時卻不會出現類似現象[1，2]。

1.1 土壤

1.1.1養分失衡

長期單作馬鈴薯會改變土壤生態系統，影響作物產量和品質[2]。長期連續種植，馬鈴薯選擇性吸收土壤中此類某些營養元素，導致土壤中元素缺乏。如不能及時補充，則會引起缺素癥，削弱其抗逆性，導致產量和品質下降，而但未吸收的元素會積累，導致單鹽毒害[3]。不合理單一施肥導致作物被動吸收， 致使植株體內各種養分比例失調， 植物抗逆性下降。

1.1.2物理性狀惡化

馬鈴薯連作能夠顯著影響土壤物理結構，土壤團聚體直徑和穩定性下降，抗侵蝕能力減弱，土壤比重、容重增加，孔隙度降低，物理性狀惡化。根系對水分和肥料的吸收利用效率顯著下降，導致馬鈴薯生長發育不良，塊莖產量和品質下降[4-6]。

1.1.3化學性狀惡化

土壤中一切生化反應都是在酶參與下進行，土壤酶在土壤生態系統物質循環和能量交換中起著重要作用[7，8]。研究表明，隨著馬鈴薯連作年限增加，土壤脲酶、蔗糖酶、磷酸酶、氧化還原酶、過氧化氫酶、轉化酶、多酚氧化酶和蛋白酶活性顯著降低[9-12]，因此，連作會改變土壤的酶活性，影響土壤營養物質形成。

1.1.4土傳病蟲害嚴重

土傳病蟲害是引起馬鈴薯連作障礙最主要的因子。70%左右的連作障礙是由土壤傳染性病蟲害引起[9]。馬鈴薯干腐病主要是鐮刀菌大量繁殖造成的，隨連作年限增加，有害真菌（病原菌）種類和數量增加。連作提供了根系病害賴以生存的寄主和繁殖場所，使土壤中病原菌和根結線蟲等的數量不斷增加。另外，過量施用化肥使土壤中病原的拮抗菌減少，加劇土傳病蟲害的發生。

1.1.4 土壤微生物變化

土壤微生物群落變化被認為是影響連作障礙的重要因素 [10]。馬鈴薯連作后根際土壤中某些微生物數量、功能多樣性等均發生變化。連作栽培顯著提高了土壤微生物量碳氮比，并且嚴重影響了在植物生長期降解氨基酸， 糖類和羧酸類碳源的微生物群落[11]。隨著連作年限增加，有益菌屬數量減少，根際有害菌屬數量顯著增加[12]，馬鈴薯干腐病、枯萎病、黃萎病和根腐病等病害患病風險升高，影響馬鈴薯產量及品質[13-15]。

1.2 植物的自毒作用

自毒作用又稱自身化感作用，是植株通過淋溶、殘體分解、根系分泌向環境中釋放化某些學物質，對自身產生直接或間接毒害作用的現象[16]，連作后，植物存在著明顯的自毒現象，植物根系活力降低，土壤病原菌增加，植株生長發育不良[17]。大部分化感自毒物質都能引起連作障礙，例如類固醇、類黃酮、生物堿和酚酸類化合物。酚酸類化合物是造成連作障礙的主要物質，對植株生長發育影響主要表現為抑制種子萌發，破壞根系或其他分生組織，從而抑制幼苗的生長[18]。

馬鈴薯根系分泌物主要包括烷烴類、醇類、酯類、胺類、酸類和生物堿等化合物，學者[19]研究表明，馬鈴薯根系分泌物中的棕櫚酸和鄰苯二甲酸二丁酯會明顯抑制馬鈴薯生長。這說明多年連作土壤微生物群落動態變化與根系分泌物密切相關。還有研究發現，及時從土壤中去除植物殘體可以緩解化感自毒物質的積累[20]。

2總結

馬鈴薯是我國重要的糧食作物，目前連作現象普遍，嚴重影響了馬鈴薯的產量和品質。馬鈴薯連作障礙發生的原因復雜多樣，不僅與土壤理化性狀劣變和化感自毒作用有關，還與土壤微生物環境的相互作用有關。現階段對連作障礙的研究主要集中在土壤理化性質及化感自毒作用、根際微生物群落的變化等單一因素的研究，并沒有將這些因素綜合分析。

因此，研究馬鈴薯連作障礙機理很有必要。隨著測序技術日趨成熟，利用土壤宏基因組測序手段系統分析馬鈴薯根際微生物的群落變化規律，從植物、土壤和根際微生物的相互作用方面展開深入研究，是今后研究的重點。

參考文獻：

[1]Qin S，Yeboah S，Xu X X，et al. Analysis on fungal diversity in rhizosphere soil of continuous cropping potato subjected to different furrow-ridge mulching managements. Frontiers in Microbiology

[2]Ma K，Zhang L，Du Q，et al. Effect of potato continuous cropping on soil microorganism community structure and function. Soil Water Conserve[3] 吳鳳芝， 趙鳳艷， 劉元英.設施蔬菜連作障礙原因綜合分析與防治措施[J].東北農業大學報

[4] 原霽虹， 張尚智.馬鈴薯連作障礙的研究進展[J].天津農林科技

[5] 劉星， 邱慧珍， 王蒂， 等.甘肅省中部沿黃灌區輪作和連作馬鈴薯根際土壤真菌群落的結構性差異評估[J].生態學報

[9]喻景權， 札堯舜.蔬菜設施栽培可持續發展中的連作障礙問題[J].沈陽農業大學學報 （自然科學版）

[16]尹琪淋，謝越.酚酸類物質導致植物連作障礙的研究進展. 安徽農業科學

[17]胡元森，吳坤，李翠香. 酚酸物質對黃瓜幼苗及枯萎病菌菌絲生長的影響. 生態學報

李昊駿 男 甘肅天水 碩士研究生 助理農藝師 蔬菜生理與栽培技術