甜瓜連作障礙研究進展

彭云 齊英杰 姜桂翠

摘? 要：連作種植導致產量和品質的下降已成為限制甜瓜產業可持續發展的瓶頸之一。該文從土壤養分失調、土壤生物學環境變化、自毒物質積累等角度闡述了當前甜瓜連作障礙產生機理的研究進展，介紹了甜瓜連作障礙調控的各項措施，分析了甜瓜連作障礙研究領域存在的問題，并對其今后的發展方向進行了展望。

關鍵詞：甜瓜;連作障礙;養分失調;自毒物質;調控措施

中圖分類號 S627文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2019）12-0055-2

Abstracts：The decrease of melon （Cucumis melo L.） quantities and qualities through the continuous cropping has been one of the bottlenecks that limiting its sustainable production. The progresses on the mechanism of continuous cropping obstacles was reviewed with regards to soil nutrient unbalance，change of soil micro-environment and accumulation of self-toxic substances. The measures were also reviewed in controlling the obstacles of melon continuous cropping. Current problems and possible future researches were also proposed in this paper.

Key words：Melon;Continuous cropping;Soil nutrient unbalance;Self-toxic substances;Controlling measures

連作障礙是指同一種或同科等近緣作物連茬種植后，在正常的栽培管理下，產生植株長勢變弱、產量下降、品質降低以及土傳病蟲害加劇等現象[1]。甜瓜（Cucumis melo L.）是我國重要的高效園藝作物，隨著中國城鄉經濟的發展和國民生活水平的提高，在種植業中的地位越來越重要。近年來，甜瓜生產規?；?、設施化、專業化程度提高，長年連作導致的產量、品質下降，病蟲害頻發等問題嚴重影響甜瓜的經濟效益，已成為限制其可持續生產的因素之一。

1 甜瓜連作障礙的成因

1.1 土壤理化性質變化 作物長期連作會破壞土壤的團粒結構，導致土壤板結，透氣性差，物理性狀惡化[2]。不同的作物均具有各自特定的養分吸收規律，汲取土壤中特定的營養，隨連作年限的增加，作物需求量較大的元素在土壤中匱乏，吸收量較小的元素富集，造成土壤中養分失衡，這也是導致連作障礙發生的重要原因之一[3-4]。研究表明，甜瓜連作導致土壤中的速效氮富集，而速效磷和速效鉀含量降低，土壤營養成分嚴重失調，土壤酸化并伴隨鹽漬化[5]。土壤發生鹽漬化會導致作物根際的土壤溶液滲透能力下降，作物根系對水肥的吸收受到抑制，土壤養分的有效性降低，同時土壤微生物活動受到抑制，作物的抗逆性下降導致植株生長發育不良[6]。

1.2 土壤生物學環境變化 土壤微生物的總量、活性、多樣性以及有益微生物的多少是評價土壤質量的重要指標。連作改變了土壤的微生態環境，土壤中有益微生物數量減少，病原微生物富集，打破了土壤微生態平衡，土傳病害頻發，這是導致連作障礙發生的最重要原因[7]。周艷麗等[8]研究表明，大棚甜瓜隨著種植年限的增加，土壤中微生物選擇性富集，土壤中微生物總量、細菌和放線菌的數量呈現先升高后降低的趨勢，真菌數量則呈現出上升趨勢。

土壤酶活性作為一種潛在的指標體系，成為衡量土壤健康狀況的重要指標。土壤酶活性反映了土壤中營養元素的轉化及土壤生物活性的變化能力。研究表明，大棚甜瓜連作條件下土壤中蔗糖酶的活性隨著連作年限的增加而降低，脲酶、多酚氧化酶和過氧化氫酶的活性呈現出先升高后降低的變化趨勢[7-8]。

1.3 自毒物質積累 連作條件下，作物通過殘茬降解和根系分泌向土壤中不斷釋放自毒物質，改變土壤微環境，降低根系活力，抑制作物生長，引發病害發生甚至作物死亡。研究表明，與正茬相比，西瓜連作時根、莖、葉的生長量顯著下降，且根系的下降速度較大，播種后11～20d的西瓜根分泌物對西瓜胚根生長可產生顯著的抑制作用，且抑制作用隨添加量的增加而逐漸增強[9]。馬張露、楊瑞秀等[10]研究表明，甜瓜連作情況下，土壤中對羥基苯甲酸、香豆酸、香草酸、丁香酸、香蘭素、阿魏酸、苯甲酸等物質隨連作年限的增加而增加，且與非連作土壤相比，連作3年后土壤中酚酸類物質總含量明顯升高。酚酸類化合物等根系分泌物在土壤中大量積累濃度升高，對作物本身產生自毒效應，且對土壤中的微生物特別是土傳病菌有選擇、加速培養作用。王倩等[11]研究表明，對苯甲酸和肉桂酸處理可以顯著提高西瓜幼苗枯萎病的發病率，西瓜枯萎病病情指數和死苗率隨處理濃度升高而上升。

2 甜瓜連作障礙的調控方法

2.1 輪作 合理的輪作是解決連作障礙最為簡單且經濟有效的生物防治方法，既利于作物吸收土壤中的養分，又可改善土壤理化性質和微生物群落的活動，緩解自毒物質及病原菌對作物的傷害。通過輪作一些與寄主病原菌不發生作用的作物可通過使病菌和害蟲失去寄主或改變生活環境而減輕或消滅病蟲害，不僅可以提高作物的產量、品質，同時也可以改善土壤結構，提高土壤中養分的有效性[12-13]。董艷等[14]發現輪作種植可顯著緩解甜瓜的連作障礙，原因在于土壤中細菌和放線菌數量增加，微生物總量和細菌/真菌的比值上升，同時土壤真菌數量顯著降低。

2.2 培肥改土 合理施用化肥，增施有機肥、微生物菌肥不僅可以活化土壤中的營養元素，而且可以調控土壤微生態環境，促進良好土壤結構的形成。根據土壤的酸堿性增施土壤調理劑可以改善作物根際土壤的pH，不僅可以提高土壤中有效養分含量而且可以有效降低枯萎病等土傳病害的發病率。根據土壤類型及作物各時期的需肥特性，合理的選擇土壤調理劑，均衡各營養元素的比例和施用時期，是促進植株生長，緩解連作障礙的有效途徑。

2.3 品種選育 化感品種選育，重要的是對化感種質資源的篩選和化感特征的鑒定?；形镔|因作物不同品種間遺傳特性不同而具有較大差別。同為葫蘆科的西瓜、甜瓜、黃瓜和西葫蘆的自毒作用具有很大差別，育種上，可以充分利用豐富的抗性種質資源進行抗病育種，特別是利用品種間化感作用差異進行育種，將作物的化感性狀轉入到高產、抗病等特征的優良品種中來克服自毒作用，可減輕連作障礙危害。雖然選用抗病品種是非常經濟有效的措施，但連續種植3～4年后，品種抗病性的下降是導致其失去推廣價值的主要原因[9]。

2.4 嫁接 嫁接結合換根的方法是利用砧木抗性來抵御不良條件和連作障礙，達到增產增收的目的。同時嫁接可以增強植株對水分、養分的吸收能力，提高植株調節內源激素水平的能力，提高植株光合能力，提高保護酶活性從而使蔬菜嫁接苗抗病增產[15]。黃瓜和西瓜的根系分泌物對黃瓜和西瓜產生自毒作用，相反，對黑籽南瓜產生生長促進作用，因此嫁接黑籽南瓜也是克服自毒作用的一種較為有效的方法[16]。

2.5 土壤消毒 生產上常用化學和物理方法對土壤進行消毒滅菌，土壤滅菌可殺滅土壤中的病原菌，減少土傳病害，降低連作障礙對作物的危害，但土壤滅菌嚴重破壞了土壤的微生態環境，對土壤的不良影響較大，且易增加土傳病害的抗藥性。

3 問題及展望

甜瓜連作障礙是多種因素綜合效應的體現，但是目前對單因子水平的研究居多，土壤養分失調、土壤生物學環境變化、自毒物質積累等各個因子之間的相互聯系及作用機理缺乏研究。下一步需要加強甜瓜連作障礙的機理及其障礙因子間的相互制約關系研究，分清不同因子間的主次，弄清連作障礙的形成機制。針對連作障礙導致的土壤問題，從土壤改良、生態調控、農藝操作等多方面綜合治理，是實現甜瓜連作障礙控制的有效途徑。

參考文獻

[1]喻景權，杜堯舜.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，2000，31：124-126.

[2]侯云霞，錢光熹，王建民，等.上海蔬菜保護地的土壤鹽分狀況[J].上海農業學報，1987，3（4）：31-38.

[3]張麗娜，于勇.甜瓜連作對土壤肥力及酶活性的影響[J].黑龍江農業科學，2016（6）：79-81.

[4]何天久，吳巧玉.馬鈴薯連作障礙形成機制與調控措施研究進展[J].江蘇農業科學，2016，44（4）：1-3.

[5]徐小軍，張桂蘭.甜瓜設施栽培連作土壤的理化性質及生物活性[J].果樹學報，2016，33（9）：1131-1138.

[6]郭軍，顧閩峰，祖艷俠，等.設施栽培蔬菜連作障礙成因分析及其防治措施[J].江西農業學報，2009，21（11）：51-54.

[7]侯慧.連作障礙發生機理研究進展[J].土壤，2016，48（6）：1068-1076.

[8]周艷麗，喬宏宇甜瓜連作對其根際土壤微生物和酶活性的影響[J].北方園藝，2015（19）：158-161

[9]王倩.西瓜連作障礙中的自毒作用及酚酸類物質作用機理的研究[D].北京：中國農業大學，2002：17-33.

[10]張露，楊瑞秀.甜瓜連作土壤中酚酸類物質測定及降解研究[J].北方園藝，2017（09）：18～23.

[11]王倩，李曉林.苯甲酸和肉桂酸對西瓜幼苗生長及枯萎病發生的作用[J].中國農業大學學報，2003，8（1）：83–86.

[12]張曉玲，潘振剛，周曉鋒，等.自毒作用與連作障礙[J].土壤通報，2007，38（4）：781-784.

[13]張子龍，王文全.植物連作障礙的形成機制及其調控技術研究進展[J].生物學雜志，2010，27（5）：69-72.

[14]董艷，董坤，鄭毅，等.種植年限和種植模式對設施土壤微生物區系和酶活性的影響[J].農業環境科學報，2009，28（3）：527-532.

[15]鄭陽霞，鐘宇，李能芳.嫁接對蔬菜生理生化特性影響的研究進展[J].北方園藝，2005（1）：7-8.

[16]吳鳳芝，趙鳳艷，馬鳳鳴.酚酸物質及其化感作用[J].2001，32（4）：313-319.

（責編：王慧晴）