作物自毒作用研究和防治技术

2020-12-27刘学东侯秀明郑丽君

上海蔬菜 2020年3期

孙岩刘学东侯秀明郑丽君

（辽宁省大连市现代农业生产发展服务中心，辽宁大连116036）

连作障碍通常由土传病害、营养失衡和化感作用引起。研究发现，化感作用与连作障碍关系密切，化感作用中的自毒作用，尤其是作物根系分泌物的自毒作用是连作障碍发生的主要原因之一[1]。随着蔬菜设施生产的发展，各类蔬菜连作障碍日趋严重，如在一个设施棚室内连续多年种植同种蔬菜，常造成作物根系分泌物中化感物质的累积，并对下茬作物生长产生不良影响，导致自毒作用发生。近年来，国内外科研人员通过对番茄[2]、黄瓜、西瓜[3]、豌豆[4]、茄子[5]等蔬菜的研究，发现根系分泌物中的化感物质主要为酚酸类物质及其衍生物，并且具有低促高抑的作用特点，即化感物质浓度较低时可能对作物生长起促进作用，化感物质浓度较高时可能发生抑制现象（自毒作用）。自毒物质通过以下生理机制影响植物：改变膜透性抑制植物养分吸收，抑制细胞分裂、伸长和亚显微结构，影响植物光合与呼吸作用，影响各种酶功能和活性，影响内源植物激素合成代谢，影响蛋白质合成。

1 自毒物质对植物的危害

骆世明等[6]研究发现，番茄、银合欢等植株残体水浸提液可明显抑制其幼苗生长发育。Matsui[2]研究指出，番茄根系分泌物中含有抑制自身生长的物质。Yu[4]和Matsui[2]通过营养液中添加活性炭的方法，证实黄瓜根系分泌物可抑制自身的生长。周志红[7]研究表明，番茄根系分泌物有明显的自毒作用，而且证明了番茄植株地上部同样存在自毒作用，但这种自毒作用只表现于对幼苗生长产生毒害作用，对自身种子的萌发不产生毒害作用。杨广超等[8]在对西瓜的自毒作用的研究中得知，西瓜植株根、茎、叶器官的水和酒精浸提液能明显抑制西瓜种子萌发，西瓜的根系分泌物可干扰西瓜的正常代谢，影响西瓜的正常生长发育。李明等[9]通过试验证明，南瓜根系水浸液在一定浓度下，对自身种子萌发和幼苗生长有显著的抑制作用。冯志红等[10]研究证明，黄瓜的根系浸提液和腐解不同时间的黄瓜植株残体分解产物的水溶液对黄瓜种子的萌发、胚芽和胚轴的伸长都有不同程度的抑制作用。王芳[11]研究表明，低浓度的茄子秸秆水提物可明显抑制茄子胚根的伸长。研究还发现，酚类物质可明显增加细胞膜脂质过氧化作用，破坏细胞膜；花生四烯酸、安息香酸、棕榈酸、硬脂酸积累分别达到0.1%～0.25%时能显著抑制水稻苗生长，阿魏酸和咖啡酸浓度积累达到0.01%～0.10%时可显著抑制水稻幼苗生长；苜蓿重茬2～4年后产量下降，其主要原因是根系分泌的一些水溶性次生代谢物在土壤环境中过量积累对自身产生了自毒作用。张启发[12]研究发现，茄子植株浸提液对其种子萌发和幼苗生长均有影响，且这种影响与处理浓度有关，低浓度对幼苗生长略有促进作用，高浓度则抑制生长，茄子叶片浸提液对这种作用表现更为明显。王芳[12]研究了连作对茄子幼苗的危害，结果发现，苗龄45 d的重茬茄苗在株高、叶面积、主根长、总根长方面明显低于正茬，且茄苗地上部和地下部鲜重下降。以上研究表明，自毒作用可通过改变植物内部生理生化过程和细胞结构，严重影响植物的正常生长。

2 自毒作用与连作障碍

植物化感作用，是指植物通过向环境中释放化学物质而产生对其他植物或微生物有益或有害的作用。化感作用广泛存在于自然界。而某些植物通过地上部淋溶、根系分泌和植株残茬释放等途径产生一种物质对同茬或下茬同种或同科植物生长产生抑制作用，这种现象称为自毒作用，是一种发生在种内的生长抑制作用。连作障碍和自毒作用都属于植物化感作用。研究表明，茄子、番茄、黄瓜、西瓜等许多园艺作物都存在自毒作用。自毒作用是除土传病虫害、土壤理化性状劣变外，造成连作障碍的重要原因。