連作對(duì)土壤性質(zhì)和植物生長(zhǎng)的影響以及緩解措施

楊明慧

（河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，河北 保定 071000）

連作是指一年內(nèi)或連年在同一塊土地上進(jìn)行連續(xù)種植同一種作物的種植方式。土壤物理化學(xué)性質(zhì)、土壤養(yǎng)分、土壤酶、土壤微生物等都受連作的影響，而且連作明顯阻礙植物的正常生長(zhǎng)，不利于植株正常生長(zhǎng)，還有可能會(huì)產(chǎn)生植物的病蟲災(zāi)害。土壤微生物活性會(huì)因連作的影響而下降，造成土壤中病原微生物、害蟲的生殖與繁衍，加劇土壤中單一養(yǎng)分積累和虧缺，造成土壤養(yǎng)分失衡，同時(shí)連作會(huì)造成植物產(chǎn)生自毒作用，這一系列問題都亟待解決。

1 連作對(duì)土壤產(chǎn)生的影響

1.1 對(duì)土壤理化性狀產(chǎn)生的影響

連作以后，土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)會(huì)被破壞，使得土壤板結(jié)嚴(yán)重，土壤pH總體來說呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)，土壤肥力下降，土壤容重也會(huì)降低，甚至?xí)斐赏寥利}漬化的現(xiàn)象。土壤鹽類離子過高會(huì)產(chǎn)生滲透壓，植物對(duì)土壤中養(yǎng)分的吸收也會(huì)受到影響，而且還會(huì)造成某些離子中毒的現(xiàn)象，拮抗作用也會(huì)突出。土壤隨著種植年限的增長(zhǎng)，持水性明顯增強(qiáng)，然而通氣透水性大大降低。由于植物對(duì)肥料的吸收具有選擇性，會(huì)造成單一養(yǎng)分缺乏，而造成另外一些養(yǎng)分集聚，造成土壤養(yǎng)分不平衡。土壤次生鹽漬化和酸化也受到連作的影響，如果長(zhǎng)時(shí)間連作，容易使得土壤表層鹽分的積累，隨著土壤中易溶性鹽分含量不斷增加與積累，土壤會(huì)向著鹽漬化的趨勢(shì)發(fā)展，從而使植物生長(zhǎng)發(fā)育、吸水能力和吸肥的能力下降并且植物的生長(zhǎng)發(fā)育受到抑制，從而導(dǎo)致作物的產(chǎn)量和品質(zhì)下降。

1.2 對(duì)土壤微生物產(chǎn)生的影響

細(xì)菌、真菌、放線菌是土壤微生物最主要的三大類，土壤微生物群落對(duì)植物的正常生長(zhǎng)有明顯的影響。有研究表明，真菌數(shù)量在連作過程中有明顯增加的趨勢(shì)，放線菌數(shù)量呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)，微生物和細(xì)菌的數(shù)量也呈下降的趨勢(shì)，真菌數(shù)量呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)。雛菊在連作時(shí)可以使土壤中的尖孢鐮刀菌數(shù)量呈現(xiàn)出明顯增加的趨勢(shì)，而植物植株受這種尖孢鐮刀菌的侵染，不利于植物生長(zhǎng)，又由于連作年限的增加，土壤中真菌數(shù)量同時(shí)也隨之增加，真菌化現(xiàn)象也在加重?；ㄉS著連作年限的增加，根際土壤中的真菌數(shù)量也是呈現(xiàn)出明顯增加的趨勢(shì)，然而細(xì)菌和放線菌的數(shù)量呈現(xiàn)出明顯減少的趨勢(shì)[5]。

1.3 對(duì)土壤酶產(chǎn)生的影響

土壤中的物質(zhì)代謝和能量轉(zhuǎn)化過程都需要土壤酶來共同參與完成。相關(guān)研究表明，土壤中過氧化氫酶、脲酶及酸性磷酸酶的活性與土壤中微生物的多樣性指數(shù)有顯著的相關(guān)性。細(xì)菌的數(shù)量和過氧化氫酶的活性呈現(xiàn)出正相關(guān)性，真菌的數(shù)量和過氧化氫酶的活性呈現(xiàn)出極顯著的負(fù)相關(guān)性，連作會(huì)造成土壤酶活性和數(shù)量的減少，從而惡化土壤微生物的生存環(huán)境，而且會(huì)使土壤肥力大大降低。土壤中脲酶的活性和磷酸酶的活性都因連作的影響呈現(xiàn)出降低的趨勢(shì)，連作超過五年后轉(zhuǎn)化酶的活性才會(huì)呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)。

2 連作對(duì)植物產(chǎn)生的影響

2.1 對(duì)植物植株生長(zhǎng)產(chǎn)生的影響

植物植株連作對(duì)植物的光合作用、植株生長(zhǎng)形態(tài)及植物的代謝都會(huì)產(chǎn)生一定的影響。連作會(huì)明顯降低植物葉綠素的含量，從而減小植物的光合作用速率，不利于植物根系生長(zhǎng)，影響植物活性氧的積聚。有相關(guān)研究表明，辣椒連作后植株瘦小，植株葉片以及根系的生長(zhǎng)量會(huì)減弱。黃瓜在連作后植株的光合作用速率也會(huì)減弱，植株的生長(zhǎng)高度以及植株葉片數(shù)量也會(huì)相應(yīng)的減少。大豆在連作后影響植株的根系及根瘤生長(zhǎng)，抑制根瘤菌的固氮以及植物對(duì)養(yǎng)分的吸收速率。同時(shí)連作也會(huì)導(dǎo)致藥用地黃植物光合作用降低，葉綠素相應(yīng)地減少，影響和破壞植物葉片細(xì)胞結(jié)構(gòu)。

2.2 對(duì)植物品質(zhì)與產(chǎn)量產(chǎn)生的影響

連作通過產(chǎn)生植物的生理障礙而對(duì)植物的品質(zhì)和產(chǎn)量產(chǎn)生影響，有研究表明，葡萄連作過程中體內(nèi)的有效養(yǎng)分含量和植物產(chǎn)量也隨著連作年限的增加呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì)，在連作3年時(shí)達(dá)到最大值，而會(huì)有所降低，葡萄的甜度呈現(xiàn)出先增加后降低再增加的趨勢(shì)，連作1年以后葡萄甜度增加的更加明顯，連作11年時(shí)葡萄甜度則達(dá)到最大值，這說明短期連作（1～5年）提高了葡萄植株自身的體內(nèi)養(yǎng)分含量和產(chǎn)量，長(zhǎng)期連作（＞5年）一定程度上減少了葡萄自身體內(nèi)養(yǎng)分的含量和產(chǎn)量，而連作均增加了葡萄甜度[2]。

3 連作的有效緩解措施

對(duì)于連作對(duì)土壤和植物產(chǎn)生的影響，應(yīng)采取相應(yīng)的措施減弱或者消除連作障礙，使植物正常生長(zhǎng)，保持土壤生態(tài)系統(tǒng)的平衡。

3.1 農(nóng)業(yè)技術(shù)緩解措施

3.1.1 建立適當(dāng)?shù)母髦贫?/p>

為了有效地降低和消除連作障礙可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)妮喿骱烷g套作，實(shí)現(xiàn)用地與養(yǎng)地的結(jié)合，可以提高農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力，有利于調(diào)節(jié)土壤生態(tài)系統(tǒng)。間作可以通過植物根系分泌來物抑制有害微生物的滋生與繁殖，使得根際微生物的結(jié)構(gòu)得到改善，細(xì)菌的數(shù)量和放線菌的數(shù)量增加，土壤中真菌的比例降低，進(jìn)一步改良植物根際土壤的微生態(tài)環(huán)境，連作障礙也會(huì)相應(yīng)的減輕。輪作換茬可以提高土壤生化活性，土壤的有效肥力得到提高，通過換茬可以有效利用不同作物的生物學(xué)特性從而來抑制某些病原菌的生長(zhǎng)與繁殖減少病蟲害的發(fā)生。

3.1.2 合理的進(jìn)行施肥

有機(jī)肥與無機(jī)肥，氮、磷、鉀肥配合施用都可以有效減小連作障礙，依靠植物的需肥特性、土壤現(xiàn)有的有效養(yǎng)分狀況、肥料的種類等來確定合理的施肥方法，盡量多施用有機(jī)肥，盡量減少化肥的施用，但要注重平衡施肥，尤其是要重視施用有機(jī)肥料，它不僅可以提高植物根系的活動(dòng)能力，提高土壤及植物根際微生物的總量，并且增加有效養(yǎng)分的供給，進(jìn)而減少連作對(duì)土壤和植物的影響。有機(jī)肥料和無機(jī)肥料配合施用不僅對(duì)于陽(yáng)離子的代還能力有增強(qiáng)作用，對(duì)養(yǎng)分的利用效率的提高也有明顯作用，還能夠加快土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)的形成，有效提高植株的存活率，還可以有效降低植物的發(fā)病率，有利于促進(jìn)植株正常的生長(zhǎng)發(fā)育。也可以考慮進(jìn)行秸稈還田，種植綠肥作物，這不僅可以供給植物有效養(yǎng)分，調(diào)控土壤微生態(tài)環(huán)境平衡，并且有效減緩植物連作給土壤和植物帶來的危害。有研究表明，施用有機(jī)肥對(duì)降低花生連作障礙的效果最好，有利于提高花生的產(chǎn)量，可以有效改善連作對(duì)花生生長(zhǎng)的影響。

3.1.3 選擇高抗性的植物品種

隨著連作年限的增長(zhǎng)，植物根系分泌物逐漸積累，土壤酸化和鹽漬化程度也隨之增加，從而導(dǎo)致連作障礙。通過對(duì)不同品種植物的特性進(jìn)行分析，選擇具有高抗性的品種可以有效緩解連作產(chǎn)生的危害，同時(shí)要兼顧好當(dāng)?shù)鼐唧w的土壤環(huán)境條件，保證植物受連作影響最小化，有效降低連作對(duì)土壤性質(zhì)和植物生長(zhǎng)的影響。

3.1.4 進(jìn)行植物的嫁接

嫁接換根可以使某些植物根系分泌物的組成和數(shù)量發(fā)生顯著改變，植物根際土壤放線菌和細(xì)菌的數(shù)量也會(huì)得到明顯提高，真菌的數(shù)量明顯降低，某些植物的嫁接主要是通過抑制致病真菌數(shù)量的增加從而降低了植物連作的影響。嫁接苗的抗逆能力比較強(qiáng)，嫁接苗可以克服連作障礙，提高土壤及土壤根際的pH值，減小土傳病害發(fā)生的幾率。

3.2 物理技術(shù)緩解措施

3.2.1 土壤的消毒處理措施

土壤消毒也是當(dāng)前緩解連作產(chǎn)生危害的重要途徑之一，土壤消毒的目的是有效的消除土壤中有害微生物對(duì)植物生長(zhǎng)的抑制作用，且不對(duì)土壤的物理化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生影響。土壤的消毒處理不僅使得植物的光合作用和生長(zhǎng)發(fā)育提高，還能有效的調(diào)節(jié)土壤生態(tài)系統(tǒng)平衡。

3.2.2 利用生物炭進(jìn)行處理

生物炭是土壤有效的改良劑，能夠有效緩解連作產(chǎn)生的危害，有利于植物生長(zhǎng)，生物炭又可以將土壤中的碳穩(wěn)定在土壤中達(dá)到上百年的時(shí)間。生物炭可以有效改良土壤微生物的群落結(jié)構(gòu)和提高土壤中微生物的數(shù)量，提高土壤酶的活性，增強(qiáng)土壤水分和離子的吸附性能，維持土壤微生物良好的生存環(huán)境。

3.3 化學(xué)技術(shù)緩解措施

使用化學(xué)藥劑進(jìn)行土壤消毒，降低連作危害，可以有效防治土壤病蟲害、雜草生長(zhǎng)等，并且具有效果顯著、不受地域限制和季節(jié)限制的特點(diǎn)。噴施抗菌性的化學(xué)藥劑有利于防治植物的病蟲害，某些化學(xué)藥劑對(duì)于殺死土壤中的線蟲也有一定的作用，褪黑素在近年來被認(rèn)為是一種新型的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，能夠增強(qiáng)植物的抗逆能力，增強(qiáng)植物光合作用能力。

3.4 生物技術(shù)緩解措施

生物菌劑和微生物調(diào)節(jié)劑對(duì)于促進(jìn)植物的生長(zhǎng)發(fā)育有明顯的作用，有益微生物有利于植物生長(zhǎng)，提高土壤肥力，并且抑制有害微生物的活性，但是生物菌劑的增產(chǎn)效果不是很穩(wěn)定，受土壤環(huán)境的影響比較大。在土壤中施用生物殺菌劑和拮抗微生物的有機(jī)肥有利于提高根際土壤脲酶、過氧化氫酶和蔗糖酶的活性，使得植物的根系活力得到提高，從而更利于植株的正常生長(zhǎng)，減輕連作對(duì)植物生長(zhǎng)和土壤性質(zhì)產(chǎn)生的影響。

4 展望

由于種植的植物種類比較單一，連作也成為了植物種植過程中常見的種植方式，連作種植植物幾年后，植物的生長(zhǎng)狀況和土壤性質(zhì)也在逐漸發(fā)生變化，產(chǎn)生了不少的問題，不利于植物生長(zhǎng)發(fā)育，植物病蟲害加劇土壤鹽漬化和酸化現(xiàn)象明顯，土壤微生物數(shù)量也在改變，造成土壤生態(tài)系統(tǒng)失去平衡。對(duì)于連作所產(chǎn)生的影響，單一的運(yùn)用物理、化學(xué)、生物、農(nóng)業(yè)等措施進(jìn)行緩解效果都不是非常的顯著，因此要綜合運(yùn)用這些措施最大限度的緩解連作產(chǎn)生的危害。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，也更加需要人們發(fā)現(xiàn)和研究更加有效緩解連作的影響，并且隨著栽培管理技術(shù)的不斷完善，連作問題也必將得到最大限度的緩解。