①收稿日期：２００４－０９－２０责任编辑／凌青根ｈｔｔｐ：／／ｒｄｎｋ．ｃｈｉｎａｊｏｕｒｎａｌ．ｎｅｔ．ｃｎ／Ｅ－ｍａｉｌ：ｒｄｎｋ＠ｃｈｉｎａｊｏｕｒｎａｌ．ｎｅｔ．ｃｎ
作物连作障碍的产生及防治①
郑良永１）胡剑非１）林昌华２）唐群锋２）郭巧云３）
（１中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所海南儋州５７１７３７；２华南热带农业大学农学院海南儋州５７１７３７；３贵州省玉屏县农业局贵州玉屏５５４０００）
摘要阐述作物连作障碍的定义，总结了作物连作障碍的发生原因和防治措施，并展望了今后的研究方向。关键词连作障碍；防治措施分类号Ｓ１８１．０４
ＴｈｅＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆＳｕｃｃｅｓｓｉｏｎＣｒｏｐｐｉｎｇＯｂｓｔａｃｌｅｓａｎｄＩｔｓＰｒｅｖｅｎｔｉｏｎａｎｄＣｕｒｅＳｔｅｐｓＺＨＥＮＧＬｉａｎｇｙｏｎｇ１）ＨＵＪｉａｎｆｅｉ１）ＬＩＮＣｈａｎｇｈｕａ２）
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（１ＴｒｏｐｉｃａｌＣｒｏｐｓＧｅｎｅｔｉｃＲｅｓｏｕｒｃｅｓＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＣＡＴＡＳ，Ｄａｎｚｈｏｕ，Ｈａｉｎａｎ５７１７３７；２ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，ＳＣＵＴＡ，Ｄａｎｚｈｏｕ，Ｈａｉｎａｎ５７１７３７；３ＹｕｐｉｎｇＢｕｒｅａｕｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，Ｙｕｐｉｎｇ，Ｇｕｉｚｈｏｕ５５４０００）
ＡｂｓｔｒａｃｔＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｒｅｌａｔｅｄｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓａｎｄｓｔａｒｔｅｄｆｒｏｍｔｈｅｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎｏｆｓｕｃｃｅｓｓｉｏｎｃｒｏｐｐｉｎｇｏｂｓｔａｃｌｅｓ，ｔｈｅｔｅｘｔｓｕｍｍａｒｉｚｅｓｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙｔｈｅｃａｕｓｅｓｏｆｓｕｃｃｅｓｓｉｏｎｃｒｏｐｐｉｎｇｏｂｓｔａｃｌｅｓａｎｄｐｕｔｓｆｏｒｗａｒｄｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｓｔｏｏｖｅｒｃｏｍｅｔｈｅｍａｎｄｔｈｅｐｒｏｓｐｅｃｔｆｏｒｆｕｒｔｈｅｒｓｔｕｄｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｓｕｃｃｅｓｓｉｏｎｃｒｏｐｐｉｎｇｏｂｓｔａｃｌｅ；ｃａｕｓｅ；ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎａｎｄｃｕｒｅｓｔｅｐ
热带农业科学２００５年４月第２５卷第２期ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＴＲＯＰＩＣＡＬＡＧＲＩＣＵＬＴＵＲＥＡｐｒ．２００５Ｖｏｌ．２５9Ｎｏ．２
随着我国人口的剧增和人民生活水平的提高，人们对粮食、蔬菜、水果等的需求量增加，但我国的可利用土地面积却日益减少。在这种背景下，提高土地的利用率和土地高度集约化经营已成为现代农业发展的一种趋势。但恰是由于现代农业具有复种指数高，作物种类单一的特点，随着栽培年限的增加，便出现了农业可持续发展中的一个亟待解决的瓶颈问题———作物连作障碍［１，２］。笔者根据近年来作物栽培连作障碍的研究进展，总结了作物连作障碍产生的原因及防治途径，以期为土地的可持续利用和作物栽培管理提供科学依据。１连作与连作障碍的概念１．１连作狭义的连作是指在同一块地里连续种植同一种作物（或同一科作物）。广义的连作是指同一种作物或感染同一种病原菌或线虫的作物连续种植。１．２连作障碍同一作物或近缘作物连作以后，即使在正常管理的情况下，也会产生产量降低、品质变劣、生育状况变差的现象。这一现象就是连作障碍。
２连作障碍发生的原因引起作物连作障碍的原因是复杂的，是作物和土壤２个系统内部诸多因素综合作用结果的体现。作物种类和栽培条件不同，其产生连作障碍的原因是不同的。１９８３年日本的泷岛将产生连作障碍的原因归纳为五大因子：①土壤养分亏缺；②土壤
５８－－郑良永等作物连作障碍的产生及防治
反应异常；③土壤理化性状恶化；④来自植物的有害物质；⑤土壤微生物变化［３］。综合国内外学者的研究成果，将作物连作障碍发生的主要原因概述如下：２．１土壤理化性状恶化２．１．１土壤养分不均衡，比例失调某种特定的作物对土壤中矿质营养元素的需求种类及吸收的比例是有特定的规律的，尤其是对某种微量元素更有特殊的需求，出现了作物对土壤养分的选择性吸收。同一种作物长期连作，必然造成土壤中某一种或某几种营养元素的亏缺，在得不到及时补充的情况下便出现“木桶效应”，进而引发缺素症，影响作物的正常生长，产量和品质下降，严重者导致植株死亡。不合理的单一施肥导致作物被动吸收，致使植株体内各种养分比例失调，植物的抗逆能力下降，如抗病虫害能力差，根冠比失调等。另外，农民对钙及微肥认识不足，多数不施用钙及微肥，导致土壤大量元素偏高，而中微量元素相对缺乏，造成养分不均衡，易出现生理障碍。２．１．２土壤盐渍化盐分是指土壤中的可溶性盐，大部分通过肥料施入，也称之“肥料盐”。造成土壤盐渍化的主要原因有：①化肥用量过大，导致土壤含盐量不断增加，加剧盐渍化；②土壤表层水分不断蒸发，使深层水分不断通过毛细管作用上移，导致深层土壤盐分聚积到表层；③为防止地内湿度增加和地温下降，人们习惯的“小水勤浇”的灌溉方式，不但不能把多余的盐分带到土壤深层，还易造成土壤板结，增加盐分在表层的积累［４］。土壤盐类积累，造成土壤溶液浓度增加，使土壤的渗透势加大，作物根系的吸水吸肥能力减弱，植物生长发育不良，进而影响作物的产量和品质。随着盐类浓度的升高，土壤微生物活动受到抑制，铵态氮向硝态氮的转化速度下降，作物被迫吸收铵态氮，叶色变深甚至卷叶，发育不良。土壤溶液浓度过高，元素之间的拮抗作用常影响到作物对某些元素的吸收。氮肥过剩，分解后产生铵离子过多时，影响对Ｋ＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋的吸收，造成养分吸收不平衡，作物生长受到危害。２．１．３土壤物理性状不良随着种植年限的增加，土壤的结构发生明显改变，水稳性团粒结构（０．２５～２ｍｍ）随着种植年限的增加而增加，土壤毛管孔隙发达，持水性好，这主要是因为多年培肥所致［３］。但非活性孔隙比例相对降
低，耕作层浅，土壤通气透水性差，物理性状不良。２．１．４土壤酸化板结由于复种指数高，引起土壤酸化的原因主要有：①过多施用酸性或生理酸性肥料，如氯化钾、过磷酸钙、硝酸铵等；②大量施用氮肥，旱作条件下过量施用氮肥，在作物不能充分吸收利用而发生积累时，大量氮素转化为硝态氮，硝酸根离子（ＮＯ３－）与等当量的钙离子（Ｃａ２＋）结合而随水流失，使Ｈ＋相对过剩，导致土壤有机质含量下降，缓冲性能降低，土壤酸化。ｐＨ过低，往往伴随着ＮＯ３－含量高、盐类浓度高及营养失衡等问题。由于复种指数高，踩踏镇压频繁，ｐＨ过低，土壤有机质降低，从而导致土壤团粒结构减少，呈分散状态的砂粒和粉砂粒容易沉降而使土壤板结。２．２土壤生物学环境恶化２．２．１土壤有害微生物增加，土传病虫害严重土传病虫害是引起作物连作障碍最主要的因子。日本的调查结果表明，引起作物连作障碍的７０％左右的地块是由土壤传染性病虫害引起的［５］。我国在这方面尚无专门的调查结果，但唐咏和吴凤芝等研究发现，日光温室土壤与露地土壤的微生物状况和酶活性有明显差别；随着连作年限的增加，有害真菌（病原菌）的种类和数量增加，细菌的种类
和数量随着连作年限的增加而减少［６，７］。连作提供了根系病害赖以生存的寄主和繁殖的场所，使土壤中病原菌的数量不断增加。另外，过量施用化肥使土壤中病原的拮抗菌减少，更加重了土传病虫害的发生。２．２．２作物残茬对作物生长发育的毒害作用作物残体在其分解过程中会产生一些植物毒素，抑制下茬作物的生长，这方面的研究报道在大田作物上较多。目前的研究结果认为，作物残茬在５９－－２００５年４月第２５卷第２期热带农业科学微生物的作用下，在降解过程中可能会产生一些对同一种或同一科作物生长发育不利的物质，或者作物残体的病原菌积累等，都是连作障碍的一个重要因素。２．２．３作物根系分泌物与连作障碍根系分泌物是植物在生长过程中通过根的不同部位向生长基质（如土壤、营养液等）释放的一组种类繁多的物质，但有时狭义指通过溢泌作用进入土壤中的可溶性有机物。广义上的根分泌物主要包括下列３种类型：①渗出物：为根细胞中被动扩散出来的一类低分子量的化合物；②分泌物：代谢过程中细胞主动释放的物质；③粘胶质、脱落物：根冠细胞、未形成次生壁的表皮细胞和根毛上的粘胶状物质及脱落的细胞碎片。根生长在土壤中，土壤中营养元素状况对根分泌物的组成成分及数量影响很大，同时根分泌物亦可活化土壤中难以利用的元素，将其转变为可利用状态，有利于植株养分吸收和生长发育。张福锁等人的研究结果表明，植物缺Ｚｎ时，根细胞内铜锌超氧化物歧化酶（ＳＯＤ）活性下降，而ＮＡＤＰＨ氧化酶活性增加，细胞内自由基大量累积产生毒害作用，使细胞脂质产生过氧化作用，膜结构破坏，透性增加，根溢泌的无机离子和低分子量有机化合物（如氨基酸、碳水化合物和酚类化合物）的数量大大增加［８］。有研究结果表明，酚类化合物是植物生长的抑制物，它的数量上升抑制了植物生长。ＹｕＪ．Ｑ．和Ｍａｔｓｕｉ从黄瓜的根分泌物中分离出１１种酚类物质，其中有１０种酚类物质具有生物毒性，当黄瓜连续种植时，根系释放的酚类物质积累到一定程度时，就会抑制下茬作物的生长，酚酸类物质已成为公认的化感物质［９］。由此推之，作物营养不均衡（营养亏缺）对连作障碍有直接的作用，亦可能是由于营养元素亏缺的胁迫作用，使根系分泌物种类和数量产生变化的间接作用。根分泌物不仅是土壤微生物的营养源，而且其种类和数量的改变极大地影响着土壤微生物的种群动态。根分泌物的作用，使根际微生物的数量远远超过非根际微生物的数量。贾新民等的研究结果表明，重迎茬大豆根分泌物对大豆根腐病病原菌图１连作障碍原因分析有增殖作用［１０］。一般认为，前茬作物的根分泌物能刺激某些有害微生物的生长和繁殖，这些微生物抑制下茬同一类作物的生长，从而造成连作障碍。连作障碍发生的原因可用图１表示。
３连作障碍的防治措施［１１～１３］
连作障碍的发生，不仅影响农作物产品的产量和品质，同时，还降低了农产品的安全性。因此，克服连作障碍是实现农业生产可持续发展的当务之急。然而，解除连作障碍是现代农业生产上的一大难题，目前尚未找到根治的办法，但通过以下措施可使连作障碍得以缓解。３．１土传病虫害的防治３．１．１改善栽培制度，合理间、套、轮作通过与病原菌非寄主植物的轮作，土壤中的病原菌数量可望得到显著降低。轮作不仅局限于粮食作物同蔬菜作物的轮作，也包括同对抗植物（即具
有通过释放抗菌物质来抑制病原菌功能的植物）和净化植物
（即能够吸附土壤中过剩盐分的植物）等的轮作。也可考虑错过发病期进行种植，例如在高温期易发生枯萎病、青枯病、蔓枯病等，在栽培上要错过高温期，６０－－