花生连作障碍的产生机理
来源:环球粮机网发布时间:2015-05-07 21:17:28
花生是我国重要的油料作物和经济作物,常年种植面积400万hm2。约占油料作物播种总面积的35%。近年来,伴随农业种植结构的调整。花生种植不断向规模化和集约化发展,主产区的连作面积越来越大.连作障碍已成为花生产量低且不稳定的重要因素之一——花生连作时植株瘦弱、矮小,生育不良。荚果变小,品质下降、总生物量和荚果产量均显著降低,连作3年后减产幅度为10%~40%。
当前,花生连作障碍问题严重威胁我国花生种植及相关产业的可持续发展.已经引起农业部门和学术界的高度重视。该项研究从化感自毒物质积累、土壤微生物区系变化和连作障碍的调控措施等角度.综述了花生连作障碍方面的最新研究成果.以期为推动我国花生产业的可持续发展提供理论和实践指导。
在农业生产中,为了追求较高的经济效益或者由于自然条件的限制,同一种作物在同一地块往往连续种植多年,导致作物产量和品质下降,这种现象称为连作障碍。以往研究发现土壤中病原菌和害虫的积累,耕作土壤物理结构和养分的改变等是导致连作障碍的主要原因。其原因如下:
1.连作造成土壤pH值下降及营养失调
由于作物对土壤养分的选择性吸收规律.特别是对某些中量、微量元素更有特殊需求 花生为豆科作物,可自行固氮.但连作仍会引起土壤营养失调,连作打破了原有的土壤养分平衡,使花生所需的速效养分(磷、钾、铜、锰、锌、硼、铁等)显著降低。难以满足其生长发育所需营养.从而导致根茎发育不良,开花结实数减少.青枯病、叶斑病等发病率增加,造成产量下降。付慧兰等报道了连作使土壤pH值下降的现象 。连作引起的土壤pH值降低能导致土壤中有效养分的比例发生变化,从而引起土壤养分失调。 此外.连作造成土壤酸碱度的下降与根系分泌物和根际微生物也有着直接关系.这将影响到土壤有机质的矿化和养分形态的转化过程。
2.连作造成病虫害危害严重
许多学者均认为土传病虫害是花生连作障碍产生的重要因素。由于连作,使土壤环境更适宜那些以花生为寄主的土传病虫害的存活与繁殖.造成他们在土壤中的积累,特别是一些常见的叶霉病、灰霉病、霜霉病、根腐病、枯萎病和白粉虱、蚜虫、斑潜蝇等基本无越冬现象.而且连作年限越长.土壤中积累的病菌、害虫越多,花生受病虫危害就越重。据刘美昌等[TJ报道.连作1年的花生收获时叶部病害的病情指数比轮作增加43.2% .连作2年的病情指数是轮作处理的2.3倍为了防止病虫害。生产者只能靠加大药剂用量和频繁用药来控制.这不但增加了病虫害的抗药性.而且容易造成对环境和农产品的严重污染。
3.连作造成土壤酶活性下降
土壤酶活性下降是连作花生田较突出的障碍因子。花生连作致使土壤中各种水解酶活性降低。影响土壤中各种营养的分解和微生物活动.致使植株营养不足.发育不良 据孙秀山等报道,随花生连作年限的增加。土壤的碱性磷酸酶、蔗糖酶、脲酶活性均有逐年降低趋势 其中.碱性磷酸酶活性降幅最大.蔗糖酶次之,脲酶亦有所降低,过氧化氢酶活性变化不大 花生连作土壤pH值的变化也是影响土壤酶活性的主要因素 长期连作,由于施肥或作物吸收的偏爱性.易造成土壤酸化或盐渍化.使pH值发生变化,这会影响到土壤中各种酶的活性同时土壤中多糖含量降低.也会影响酶的活性.多糖含量与蔗糖酶活性呈正相关。
4.连作造成化感自毒物质积累
花生在生长发育过程中,根系不断分泌酚酸物质等有机酸.连作使有机酸在土壤中积累过多.引起花生有机酸中毒.从而影响根系的生长发育和对养分、水分的吸收。致使植株长势弱。抗逆性差。根系分泌物被认为是最复杂、最重要的植物化感物质 花生连作造成根系分泌物等化感物质积累过多.能引起自身中毒 在根系分泌物及前茬残体腐解物中,一般认为酚酸类物质(如苹果酸、肉桂酸及香草酸等)及其转化产物是连作作物致毒物的主要成分。
其抑制作用表现在:⒈ 抑制土壤硝化过程.影响氮素形态的转化:⒉抑制作物根系对土壤养分的吸收;⒊抑制过氧化氢酶、过氧化物酶的活性.破坏细胞的完整性:⒋使作物光合产物减少,叶绿素含量降低。