烤煙連作障礙的機(jī)理分析

收獲作物是一種非常常見的農(nóng)業(yè)現(xiàn)象。作為中國重要的耕作樹種之一，煙草爆炸面積超過28%，現(xiàn)在一些地區(qū)的煙草爆炸面積超過50%。而烤煙又是一種忌連作的作物,烤煙連作會對煙葉生產(chǎn)造成一定的損失。主要表現(xiàn)為產(chǎn)量降低、煙葉品質(zhì)下降、病蟲害加重等。烤煙連作障礙問題已嚴(yán)重威脅到我國煙草農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和煙草工業(yè)的發(fā)展壯大,因此,解決烤煙連作障礙的問題迫在眉睫,已有不少學(xué)者在烤煙連作障礙方面做了大量研究,對有關(guān)防治措施概述如下,以為推動我國烤煙生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展提供參考。1煙文化系統(tǒng)隨著烤煙連作障礙問題越來越嚴(yán)重而倍受人們的關(guān)注,對于烤煙連作障礙的研究也日漸深入。越來越多的學(xué)者研究認(rèn)為,烤煙根際微生態(tài)失調(diào)是引起烤煙連作障礙的主要因素,根際微生態(tài)即植物—土壤—微生物等不同單元間相互作用、相互依賴的特殊系統(tǒng)。研究表明,連作烤煙根際微生態(tài)有明顯變化,主要與微生物數(shù)量、土壤養(yǎng)分比例、土壤中的酶活性、自毒作用等方面有關(guān)。1.1連作年期細(xì)菌和有害菌群數(shù)量的變化隨著烤煙連作年份增加,連作煙田微生物在數(shù)量方面發(fā)生了變化。對此進(jìn)行研究,結(jié)果表明,隨著烤煙連作年份增加,對土壤中微生物的多樣性影響較大,細(xì)菌等有益菌群的數(shù)量減少,真菌等有害菌群的數(shù)量增加。張翔等[11的研究也表明,隨連作年限的增加,土壤細(xì)菌和放線菌數(shù)量呈減少趨勢,而以腐霉為代表的真菌等有害菌群數(shù)量增加。細(xì)菌型土壤是土壤質(zhì)量良好的一個重要指標(biāo),真菌型土壤是地力衰竭的標(biāo)志。隨著煙田連作年份的增加,細(xì)菌型土壤轉(zhuǎn)變?yōu)檎婢屯寥?對烤煙生產(chǎn)造成了不利的影響。但是,連作年份對土壤微生物的影響比較復(fù)雜,有研究表明連作5年之內(nèi)的稻田土壤中微生物數(shù)量沒有明顯差異,而10年以上者則明顯減少。1.2各土層中各微量元素的分布對于煙草連作土壤養(yǎng)分的變化趨勢,研究結(jié)果表明連作會造成土壤中養(yǎng)分比例失衡,連作會造成速效氮、速效磷、速效鉀在土層中的分布趨于失衡。烤煙連作1~2年的煙田土壤養(yǎng)分與正茬比較變化不大,而連作2年后,土壤中全氮、速效鉀含量減少,全磷、堿解氮和速效磷含量增加,有機(jī)質(zhì)含量下降。1.3連作煙田土壤酶活性土壤酶活性是土壤肥力的一個重要指標(biāo),土壤酶的活動直接影響土壤有機(jī)質(zhì)的礦化和養(yǎng)分形態(tài)的轉(zhuǎn)化,調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分對植物體的供給狀況,進(jìn)而影響植物的生長情況。對于連作煙田的土壤酶活性變化已有不少研究,在一定程度上揭示了連作煙田土壤酶活性的趨勢,研究對象主要是脲酶、中性磷酸酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶和過氧化氫酶。張翼等[17對連作煙田土壤酶活性的研究結(jié)果表明脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶活性隨連作年限的增加酶活性降低,過氧化氫酶活性則顯著增強(qiáng)。眾多研究表明,連作1年的煙田土壤酶活性最高,而后,隨著連作年份的增加,土壤酶活性呈現(xiàn)總體下降的趨勢,不同的酶其變化趨勢有所差異。但有研究認(rèn)為,煙草連作不會對旱地和稻田土壤酶活性產(chǎn)生顯著的影響。1.4連作煙酒中根系氧化物的濃度對煙草生長發(fā)育的影響自毒作用即某些植物可以通過地上部分淋溶、根系分泌物和植株殘茬等途徑來釋放一些物質(zhì)對植物本身生長產(chǎn)生抑制作用。連作條件下土壤生態(tài)環(huán)境對植物生長有很大的影響,尤其是植物殘體與病原微生物的代謝產(chǎn)物對植物有致毒作用,并連同植物根系分泌的自毒物質(zhì)一起影響植株代謝而導(dǎo)致自毒作用的發(fā)生。連作烤煙的根系分泌物中某些物質(zhì)也會通過直接或間接的方式影響煙株,阻礙其生長發(fā)育,造成煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)的下降。研究表明烤煙的根系分泌物能顯著抑制煙草幼苗生長,降低根系活力,且抑制作用或隨著根系分泌物量的增加而增強(qiáng)。另有研究發(fā)現(xiàn),煙草長期連作后根際土壤化學(xué)成分發(fā)生顯著的變化,土壤中存在大量與煙草自身自毒作用相關(guān)的物質(zhì),且隨著連作年份的增長,自毒作用也會加劇。隨著連作年份的增加,自身抑制作用隨著根系分泌物的增加而增強(qiáng)的同時,病原微生物的代謝產(chǎn)物也逐漸積累,從而加劇了煙草的自毒作用。煙草連作障礙的機(jī)理十分復(fù)雜,是一個多因素相互作用的系統(tǒng),而各因子之間的相互作用機(jī)理尚需要進(jìn)一步探討。2從體制角度分析對于烤煙連作障礙的調(diào)控措施目前討論較多,主要在于以下幾個方面。值得注意的是,目前尚未有十分理想的方法來緩解烤煙連作障礙的問題,各個方法的效果不一,且具有眾多的局限性。2.1采用合理的種植模式2.1.1提高煙苗土壤細(xì)菌群落的多樣性輪作是目前解決連作障礙最為簡單也是行之有效的方法,晉艷等對烤煙連作、輪作4年定位比較試驗(yàn)研究結(jié)果表明,連作煙株的田間長相、長勢、產(chǎn)量、產(chǎn)值、外觀質(zhì)量均明顯低于輪作,尤其是產(chǎn)值僅為輪作的29.93%。輪作可以改變土壤病菌的生活環(huán)境或使土傳病菌失去寄主,從而減輕病蟲害發(fā)生,同時輪作還具有改善土壤中養(yǎng)分比例等作用。科學(xué)合理的輪作具有改善土壤理化性狀、生物種群結(jié)構(gòu)、土壤酶活性和減少土壤病蟲源及危害等作用。通過對連作和輪作土壤中細(xì)菌多樣性的比較發(fā)現(xiàn),輪作模式能提高煙田土壤細(xì)菌群落的多樣性。輪作可以提高植煙土壤細(xì)菌群落的多態(tài)性,而連作使植煙土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)趨于簡單。并且,輪作土壤在土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮含量等方面均比連作土壤較高。因此,在土地允許的情況下,尋求一個合理的輪作模式以減輕甚至消除烤煙連作障礙很有必要。研究表明烤煙輪作也可有效控制根結(jié)線蟲、煙草青枯病、黑脛病等土傳病害。病蟲害加重是煙草連作障礙的主要表現(xiàn),控制或減輕病蟲害對于烤煙的產(chǎn)量和質(zhì)量提升具有顯著的作用。此外,輪作要考慮到植物化感作用的特點(diǎn),結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況探索一個合理的輪作模式。試驗(yàn)表明,麥—煙輪作或蒜—煙輪作對烤煙病害的防治效果較好,提高煙葉產(chǎn)量和質(zhì)量的作用明顯,具有更好的經(jīng)濟(jì)效益。和單一的作物輪作相比,采用多種作物進(jìn)行輪作的效果更好,對煙—小麥、煙—小麥—玉米—小麥—煙、煙—油菜—紅苕—綠肥—煙和玉米—綠肥—煙—綠肥—煙4種不同輪作模式的研究發(fā)現(xiàn),以煙—油菜—紅苕—綠肥—煙輪作模式的煙葉產(chǎn)量和質(zhì)量最好。從眾多研究發(fā)現(xiàn),在多種作物進(jìn)行的復(fù)合輪作中,輪作作物的親緣關(guān)系越遠(yuǎn),對于烤煙的生長越有利,可能是因?yàn)橛H緣遠(yuǎn)的作物能更好地平衡土壤養(yǎng)分比例,改善土壤結(jié)構(gòu)與微生態(tài)環(huán)境。2.1.2經(jīng)濟(jì)效益顯著間作或套作也是一個較好的解決連作障礙的種植模式。對烤煙間作甘薯的研究發(fā)現(xiàn),烤煙病毒發(fā)病率和病情指數(shù)明顯降低,煙株長勢也較單作較好,而且具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。劉麗芳等對烤煙套作甘薯的研究也發(fā)現(xiàn)烤煙病毒病得到減輕,特別是對煙草普通花葉病和煙草蝕紋病毒病的防治效果極顯著。對烤煙間作草木樨的研究發(fā)現(xiàn),間作具有平衡和協(xié)調(diào)土壤養(yǎng)分的作用。在烤煙成熟中后期,間作體系能夠不同程度地增加植煙土壤中速效鉀的含量。2.2有機(jī)肥和生物肥料化肥的大量施用曾給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了巨大發(fā)展,但是長期的單一施用化肥對土壤帶來了營養(yǎng)元素比例失衡、土壤結(jié)構(gòu)改變、土壤有機(jī)質(zhì)含量下降等諸多弊端?？緹熓菍Ψ柿媳容^敏感的作物,長期單一施用化肥對烤煙的生產(chǎn)帶來的災(zāi)難尤為嚴(yán)重,如何合理地使用肥料也越來越受到重視。有機(jī)肥和生物肥料富含大量的有機(jī)養(yǎng)分和生物活性物質(zhì),對土壤施入有機(jī)肥和生物肥料可以增加土壤的養(yǎng)分并對土壤的理化性質(zhì)和生物性狀等進(jìn)行改善,進(jìn)而影響土壤根系微生物的活性、酶活性等從而改善土壤肥力。因此有機(jī)肥和生物肥料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用也越來越重要。所以,可以從施肥模式入手,根據(jù)植煙土壤狀況,尋找一個合理的施肥配方以緩解烤煙連作障礙。2.2.1有機(jī)肥和化肥配施對于有機(jī)肥和化肥采用一定的比例混合施用的研究較多,研究結(jié)果也比較樂觀。采用有機(jī)肥和化肥配施可以增加土壤中有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀和有效鋅含量,在一定程度上改善了土壤的理化性狀,而且可以平衡煙葉中化學(xué)成分;有機(jī)肥和化肥配施可以改良土壤中微生物的種群和結(jié)構(gòu),有益菌群增加;還可以明顯增加煙葉香氣物質(zhì)的總含量,提高煙葉品質(zhì)?？傊?采用有機(jī)肥和化肥配施可以改善土壤質(zhì)地、改良微生物種群結(jié)構(gòu)等,對于緩解烤煙連作障礙具有明顯作用,而對其配施比例還需結(jié)合本地土壤特點(diǎn)制定具體方案。2.2.2微生物肥料在煙草連作障礙中的作用微生物肥料又稱生物肥、菌肥、接種劑,是指接種有益微生物,經(jīng)過發(fā)酵制成的,能改善作物營養(yǎng)條件(又有刺激作用)的活體微生物制品。微生物肥料肥力產(chǎn)生是以大量的有益微生物的生命活動為基礎(chǔ),具有環(huán)保無害的特點(diǎn),而且在培肥地力,提高肥料利用率,抑制農(nóng)作物對硝態(tài)氮、重金屬、農(nóng)藥的吸收,凈化和修復(fù)土壤,降低農(nóng)作物病害發(fā)生等方面具有較好的效果。施用微生物肥料能不同程度地減輕野火病、炭疽病和赤星病的發(fā)病率和病情指數(shù),且施用微生物肥料的煙葉其含鉀量提高,具有較好的煙葉品質(zhì)。并且,微生物復(fù)合肥、摩西球囊霉、幼套球囊霉、根內(nèi)球囊霉4種微生物肥料對土壤中蔗糖酶等幾種酶活性具有明顯的提高作用;還可以提高土壤主要肥力要素的含量,使煙草產(chǎn)量、質(zhì)量明顯提升。由此可見,微生物菌肥在活化土壤中營養(yǎng)成分、提高土壤肥力、增強(qiáng)煙株抗病性等方面具有重要作用。隨著基因工程技術(shù)的發(fā)展,可以人為改造有益菌,使其增強(qiáng)活性及與有害菌群之間的拮抗性,從而達(dá)到緩解甚至解決烤煙連做障礙問題。連作造成土壤養(yǎng)分失衡、酶活性降低、有益微生物數(shù)量減少等是造成煙草連作障礙的首要原因,而且各個因子之間具有復(fù)雜的相互作用,從而增加了解決烤煙連作障礙問題的復(fù)雜性,所以對于造成煙草連作障礙的各因素及各因素之間的相互作用機(jī)理需要進(jìn)一步深入研究。目前較常用的輪作和間/套作以及合理施肥等措施雖然