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摘 要：连作种植导致产量和品质的下降已成为限制甜瓜产业可持续发展的瓶颈之一。该文从土壤养分失调、土壤生物学环境变化、自毒物质积累等角度阐述了当前甜瓜连作障碍产生机理的研究进展，介绍了甜瓜连作障碍调控的各项措施，分析了甜瓜连作障碍研究领域存在的问题，并对其今后的发展方向进行了展望。
关键词：甜瓜;连作障碍;养分失调;自毒物质;调控措施
中图分类号 S627 文献标识码 A 文章编号 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
连作障碍是指同一种或同科等近缘作物连茬种植后，在正常的栽培管理下，产生植株长势变弱、产量下降、品质降低以及土传病虫害加剧等现象[1]。甜瓜（Cucumis melo L.）是我国重要的高效园艺作物，随着中国城乡经济的发展和国民生活水平的提高，在种植业中的地位越来越重要。近年来，甜瓜生产规模化、设施化、专业化程度提高，长年连作导致的产量、品质下降，病虫害频发等问题严重影响甜瓜的经济效益，已成为限制其可持续生产的因素之一。
1 甜瓜连作障碍的成因
1.1 土壤理化性质变化 作物长期连作会破坏土壤的团粒结构，导致土壤板结，透气性差，物理性状恶化[2]。不同的作物均具有各自特定的养分吸收规律，汲取土壤中特定的营养，随连作年限的增加，作物需求量较大的元素在土壤中匮乏，吸收量较小的元素富集，造成土壤中养分失衡，这也是导致连作障碍发生的重要原因之一[3-4]。研究表明，甜瓜连作导致土壤中的速效氮富集，而速效磷和速效钾含量降低，土壤营养成分严重失调，土壤酸化并伴随盐渍化[5]。土壤发生盐渍化会导致作物根际的土壤溶液渗透能力下降，作物根系对水肥的吸收受到抑制，土壤养分的有效性降低，同时土壤微生物活动受到抑制，作物的抗逆性下降导致植株生长发育不良[6]。
1.2 土壤生物学环境变化 土壤微生物的总量、活性、多样性以及有益微生物的多少是评价土壤质量的重要指标。连作改变了土壤的微生态环境，土壤中有益微生物数量减少，病原微生物富集，打破了土壤微生态平衡，土传病害频发，这是导致连作障碍发生的最重要原因[7]。周艳丽等[8]研究表明，大棚甜瓜随着种植年限的增加，土壤中微生物选择性富集，土壤中微生物总量、细菌和放线菌的数量呈现先升高后降低的趋势，真菌数量则呈现出上升趋势。
土壤酶活性作为一种潜在的指标体系，成为衡量土壤健康状况的重要指标。土壤酶活性反映了土壤中营养元素的转化及土壤生物活性的變化能力。研究表明，大棚甜瓜连作条件下土壤中蔗糖酶的活性随着连作年限的增加而降低，脲酶、多酚氧化酶和过氧化氢酶的活性呈现出先升高后降低的变化趋势[7-8]。
1.3 自毒物质积累 连作条件下，作物通过残茬降解和根系分泌向土壤中不断释放自毒物质，改变土壤微环境，降低根系活力，抑制作物生长，引发病害发生甚至作物死亡。研究表明，与正茬相比，西瓜连作时根、茎、叶的生长量显著下降，且根系的下降速度较大，播种后11～20d的西瓜根分泌物对西瓜胚根生长可产生显著的抑制作用，且抑制作用随添加量的增加而逐渐增强[9]。马张露、杨瑞秀等[10]研究表明，甜瓜连作情况下，土壤中对羟基苯甲酸、香豆酸、香草酸、丁香酸、香兰素、阿魏酸、苯甲酸等物质随连作年限的增加而增加，且与非连作土壤相比，连作3年后土壤中酚酸类物质总含量明显升高。酚酸类化合物等根系分泌物在土壤中大量积累浓度升高，对作物本身产生自毒效应，且对土壤中的微生物特别是土传病菌有选择、加速培养作用。王倩等[11]研究表明，对苯甲酸和肉桂酸处理可以显著提高西瓜幼苗枯萎病的发病率，西瓜枯萎病病情指数和死苗率随处理浓度升高而上升。
2 甜瓜连作障碍的调控方法
2.1 轮作 合理的轮作是解决连作障碍最为简单且经济有效的生物防治方法，既利于作物吸收土壤中的养分，又可改善土壤理化性质和微生物群落的活动，缓解自毒物质及病原菌对作物的伤害。通过轮作一些与寄主病原菌不发生作用的作物可通过使病菌和害虫失去寄主或改变生活环境而减轻或消灭病虫害，不仅可以提高作物的产量、品质，同时也可以改善土壤结构，提高土壤中养分的有效性[12-13]。董艳等[14]发现轮作种植可显著缓解甜瓜的连作障碍，原因在于土壤中细菌和放线菌数量增加，微生物总量和细菌/真菌的比值上升，同时土壤真菌数量显著降低。 2.2 培肥改土 合理施用化肥，增施有机肥、微生物菌肥不仅可以活化土壤中的营养元素，而且可以调控土壤微生态环境，促进良好土壤结构的形成。根据土壤的酸碱性增施土壤调理剂可以改善作物根际土壤的pH，不仅可以提高土壤中有效养分含量而且可以有效降低枯萎病等土传病害的发病率。根据土壤类型及作物各时期的需肥特性，合理的选择土壤调理剂，均衡各营养元素的比例和施用时期，是促进植株生长，缓解连作障碍的有效途径。
2.3 品种选育 化感品种选育，重要的是对化感种质资源的筛选和化感特征的鉴定。化感物质因作物不同品种间遗传特性不同而具有较大差别。同为葫芦科的西瓜、甜瓜、黄瓜和西葫芦的自毒作用具有很大差别，育种上，可以充分利用丰富的抗性种质资源进行抗病育种，特别是利用品种间化感作用差异进行育种，将作物的化感性状转入到高产、抗病等特征的优良品种中来克服自毒作用，可减轻连作障碍危害。虽然选用抗病品种是非常经济有效的措施，但连续种植3～4年后，品种抗病性的下降是导致其失去推广价值的主要原因[9]。
2.4 嫁接 嫁接结合换根的方法是利用砧木抗性来抵御不良条件和连作障碍，达到增产增收的目的。同时嫁接可以增强植株对水分、养分的吸收能力，提高植株调节内源激素水平的能力，提高植株光合能力，提高保护酶活性从而使蔬菜嫁接苗抗病增产[15]。黄瓜和西瓜的根系分泌物对黄瓜和西瓜产生自毒作用，相反，对黑籽南瓜产生生长促进作用，因此嫁接黑籽南瓜也是克服自毒作用的一种较为有效的方法[16]。
2.5 土壤消毒 生产上常用化学和物理方法对土壤进行消毒灭菌，土壤灭菌可杀灭土壤中的病原菌，减少土传病害，降低连作障碍对作物的危害，但土壤灭菌严重破坏了土壤的微生态环境，对土壤的不良影响较大，且易增加土传病害的抗药性。
3 问题及展望
甜瓜连作障碍是多种因素综合效应的体现，但是目前对单因子水平的研究居多，土壤养分失调、土壤生物学环境变化、自毒物质积累等各个因子之间的相互联系及作用机理缺乏研究。下一步需要加强甜瓜连作障碍的机理及其障碍因子间的相互制约关系研究，分清不同因子间的主次，弄清连作障碍的形成机制。针对连作障碍导致的土壤问题，从土壤改良、生态调控、农艺操作等多方面综合治理，是实现甜瓜连作障碍控制的有效途径。
参考文献
[1]喻景权，杜尧舜.蔬菜设施栽培可持续发展中的连作障碍问题[J].沈阳农业大学学报，2000，31：124-126.
[2]侯云霞，钱光熹，王建民，等.上海蔬菜保护地的土壤盐分状况[J].上海农业学报，1987，3（4）：31-38.
[3]张丽娜，于勇.甜瓜连作对土壤肥力及酶活性的影响[J].黑龙江农业科学，2016（6）：79-81.
[4]何天久，吴巧玉.马铃薯连作障碍形成机制与调控措施研究进展[J].江苏农业科学，2016，44（4）：1-3.
[5]徐小军，张桂兰.甜瓜设施栽培连作土壤的理化性质及生物活性[J].果树学报，2016，33（9）：1131-1138.
[6]郭军，顾闽峰，祖艳侠，等.设施栽培蔬菜连作障碍成因分析及其防治措施[J].江西农业学报，2009，21（11）：51-54.
[7]侯慧.连作障碍发生机理研究進展[J].土壤，2016，48（6）：1068-1076.
[8]周艳丽，乔宏宇甜瓜连作对其根际土壤微生物和酶活性的影响[J].北方园艺，2015（19）：158-161
[9]王倩.西瓜连作障碍中的自毒作用及酚酸类物质作用机理的研究[D].北京：中国农业大学，2002：17-33.
[10]张露，杨瑞秀.甜瓜连作土壤中酚酸类物质测定及降解研究[J].北方园艺，2017（09）：18～23.
[11]王倩，李晓林.苯甲酸和肉桂酸对西瓜幼苗生长及枯萎病发生的作用[J].中国农业大学学报，2003，8（1）：83–86.
[12]张晓玲，潘振刚，周晓锋，等.自毒作用与连作障碍[J].土壤通报，2007，38（4）：781-784.
[13]张子龙，王文全.植物连作障碍的形成机制及其调控技术研究进展[J].生物学杂志，2010，27（5）：69-72.
[14]董艳，董坤，郑毅，等.种植年限和种植模式对设施土壤微生物区系和酶活性的影响[J].农业环境科学报，2009，28（3）：527-532.
[15]郑阳霞，钟宇，李能芳.嫁接对蔬菜生理生化特性影响的研究进展[J].北方园艺，2005（1）：7-8.
[16]吴凤芝，赵凤艳，马凤鸣.酚酸物质及其化感作用[J].2001，32（4）：313-319.
（责编：王慧晴）
关键词：甜瓜;连作障碍;养分失调;自毒物质;调控措施
中图分类号 S627 文献标识码 A 文章编号 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
连作障碍是指同一种或同科等近缘作物连茬种植后，在正常的栽培管理下，产生植株长势变弱、产量下降、品质降低以及土传病虫害加剧等现象[1]。甜瓜（Cucumis melo L.）是我国重要的高效园艺作物，随着中国城乡经济的发展和国民生活水平的提高，在种植业中的地位越来越重要。近年来，甜瓜生产规模化、设施化、专业化程度提高，长年连作导致的产量、品质下降，病虫害频发等问题严重影响甜瓜的经济效益，已成为限制其可持续生产的因素之一。
1 甜瓜连作障碍的成因
1.1 土壤理化性质变化 作物长期连作会破坏土壤的团粒结构，导致土壤板结，透气性差，物理性状恶化[2]。不同的作物均具有各自特定的养分吸收规律，汲取土壤中特定的营养，随连作年限的增加，作物需求量较大的元素在土壤中匮乏，吸收量较小的元素富集，造成土壤中养分失衡，这也是导致连作障碍发生的重要原因之一[3-4]。研究表明，甜瓜连作导致土壤中的速效氮富集，而速效磷和速效钾含量降低，土壤营养成分严重失调，土壤酸化并伴随盐渍化[5]。土壤发生盐渍化会导致作物根际的土壤溶液渗透能力下降，作物根系对水肥的吸收受到抑制，土壤养分的有效性降低，同时土壤微生物活动受到抑制，作物的抗逆性下降导致植株生长发育不良[6]。
1.2 土壤生物学环境变化 土壤微生物的总量、活性、多样性以及有益微生物的多少是评价土壤质量的重要指标。连作改变了土壤的微生态环境，土壤中有益微生物数量减少，病原微生物富集，打破了土壤微生态平衡，土传病害频发，这是导致连作障碍发生的最重要原因[7]。周艳丽等[8]研究表明，大棚甜瓜随着种植年限的增加，土壤中微生物选择性富集，土壤中微生物总量、细菌和放线菌的数量呈现先升高后降低的趋势，真菌数量则呈现出上升趋势。
土壤酶活性作为一种潜在的指标体系，成为衡量土壤健康状况的重要指标。土壤酶活性反映了土壤中营养元素的转化及土壤生物活性的變化能力。研究表明，大棚甜瓜连作条件下土壤中蔗糖酶的活性随着连作年限的增加而降低，脲酶、多酚氧化酶和过氧化氢酶的活性呈现出先升高后降低的变化趋势[7-8]。
1.3 自毒物质积累 连作条件下，作物通过残茬降解和根系分泌向土壤中不断释放自毒物质，改变土壤微环境，降低根系活力，抑制作物生长，引发病害发生甚至作物死亡。研究表明，与正茬相比，西瓜连作时根、茎、叶的生长量显著下降，且根系的下降速度较大，播种后11～20d的西瓜根分泌物对西瓜胚根生长可产生显著的抑制作用，且抑制作用随添加量的增加而逐渐增强[9]。马张露、杨瑞秀等[10]研究表明，甜瓜连作情况下，土壤中对羟基苯甲酸、香豆酸、香草酸、丁香酸、香兰素、阿魏酸、苯甲酸等物质随连作年限的增加而增加，且与非连作土壤相比，连作3年后土壤中酚酸类物质总含量明显升高。酚酸类化合物等根系分泌物在土壤中大量积累浓度升高，对作物本身产生自毒效应，且对土壤中的微生物特别是土传病菌有选择、加速培养作用。王倩等[11]研究表明，对苯甲酸和肉桂酸处理可以显著提高西瓜幼苗枯萎病的发病率，西瓜枯萎病病情指数和死苗率随处理浓度升高而上升。
2 甜瓜连作障碍的调控方法
2.1 轮作 合理的轮作是解决连作障碍最为简单且经济有效的生物防治方法，既利于作物吸收土壤中的养分，又可改善土壤理化性质和微生物群落的活动，缓解自毒物质及病原菌对作物的伤害。通过轮作一些与寄主病原菌不发生作用的作物可通过使病菌和害虫失去寄主或改变生活环境而减轻或消灭病虫害，不仅可以提高作物的产量、品质，同时也可以改善土壤结构，提高土壤中养分的有效性[12-13]。董艳等[14]发现轮作种植可显著缓解甜瓜的连作障碍，原因在于土壤中细菌和放线菌数量增加，微生物总量和细菌/真菌的比值上升，同时土壤真菌数量显著降低。 2.2 培肥改土 合理施用化肥，增施有机肥、微生物菌肥不仅可以活化土壤中的营养元素，而且可以调控土壤微生态环境，促进良好土壤结构的形成。根据土壤的酸碱性增施土壤调理剂可以改善作物根际土壤的pH，不仅可以提高土壤中有效养分含量而且可以有效降低枯萎病等土传病害的发病率。根据土壤类型及作物各时期的需肥特性，合理的选择土壤调理剂，均衡各营养元素的比例和施用时期，是促进植株生长，缓解连作障碍的有效途径。
2.3 品种选育 化感品种选育，重要的是对化感种质资源的筛选和化感特征的鉴定。化感物质因作物不同品种间遗传特性不同而具有较大差别。同为葫芦科的西瓜、甜瓜、黄瓜和西葫芦的自毒作用具有很大差别，育种上，可以充分利用丰富的抗性种质资源进行抗病育种，特别是利用品种间化感作用差异进行育种，将作物的化感性状转入到高产、抗病等特征的优良品种中来克服自毒作用，可减轻连作障碍危害。虽然选用抗病品种是非常经济有效的措施，但连续种植3～4年后，品种抗病性的下降是导致其失去推广价值的主要原因[9]。
2.4 嫁接 嫁接结合换根的方法是利用砧木抗性来抵御不良条件和连作障碍，达到增产增收的目的。同时嫁接可以增强植株对水分、养分的吸收能力，提高植株调节内源激素水平的能力，提高植株光合能力，提高保护酶活性从而使蔬菜嫁接苗抗病增产[15]。黄瓜和西瓜的根系分泌物对黄瓜和西瓜产生自毒作用，相反，对黑籽南瓜产生生长促进作用，因此嫁接黑籽南瓜也是克服自毒作用的一种较为有效的方法[16]。
2.5 土壤消毒 生产上常用化学和物理方法对土壤进行消毒灭菌，土壤灭菌可杀灭土壤中的病原菌，减少土传病害，降低连作障碍对作物的危害，但土壤灭菌严重破坏了土壤的微生态环境，对土壤的不良影响较大，且易增加土传病害的抗药性。
3 问题及展望
甜瓜连作障碍是多种因素综合效应的体现，但是目前对单因子水平的研究居多，土壤养分失调、土壤生物学环境变化、自毒物质积累等各个因子之间的相互联系及作用机理缺乏研究。下一步需要加强甜瓜连作障碍的机理及其障碍因子间的相互制约关系研究，分清不同因子间的主次，弄清连作障碍的形成机制。针对连作障碍导致的土壤问题，从土壤改良、生态调控、农艺操作等多方面综合治理，是实现甜瓜连作障碍控制的有效途径。
参考文献
[1]喻景权，杜尧舜.蔬菜设施栽培可持续发展中的连作障碍问题[J].沈阳农业大学学报，2000，31：124-126.
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[7]侯慧.连作障碍发生机理研究進展[J].土壤，2016，48（6）：1068-1076.
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[9]王倩.西瓜连作障碍中的自毒作用及酚酸类物质作用机理的研究[D].北京：中国农业大学，2002：17-33.
[10]张露，杨瑞秀.甜瓜连作土壤中酚酸类物质测定及降解研究[J].北方园艺，2017（09）：18～23.
[11]王倩，李晓林.苯甲酸和肉桂酸对西瓜幼苗生长及枯萎病发生的作用[J].中国农业大学学报，2003，8（1）：83–86.
[12]张晓玲，潘振刚，周晓锋，等.自毒作用与连作障碍[J].土壤通报，2007，38（4）：781-784.
[13]张子龙，王文全.植物连作障碍的形成机制及其调控技术研究进展[J].生物学杂志，2010，27（5）：69-72.
[14]董艳，董坤，郑毅，等.种植年限和种植模式对设施土壤微生物区系和酶活性的影响[J].农业环境科学报，2009，28（3）：527-532.
[15]郑阳霞，钟宇，李能芳.嫁接对蔬菜生理生化特性影响的研究进展[J].北方园艺，2005（1）：7-8.
[16]吴凤芝，赵凤艳，马凤鸣.酚酸物质及其化感作用[J].2001，32（4）：313-319.
（责编：王慧晴）