烟草重茬地土壤植烟障碍研究进展

摘要 烟草是忌连作的作物，然而由于宜烟土地面积的有限性，全国大部分主产烟区的烟叶生产不可避免地长期存在着烟田连作现象，严重影响了烟草的生产。从土壤养分失衡、土壤微生物区系变化、作物的化感自毒作用3个方面分析了烟草产生连作障碍的原因，并总结了重茬地主要的植烟障碍，提出了土壤改良、生物防治、选育抗性品种等防治方法，以期为烟叶可持续生产提供理论和实践指导。

关键词 烟草；重茬；连作障碍；植烟障碍；研究进展

中图分类号 S572 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）01-0015-03

The Research Status on Continuous Cropping Obstacles in Tobacco

CHEN Yan-chun 1 LI Zhi-xin 2 HU Jun 1 JI Xiao-ling 3 CHEN De-xin 3 *

（1 Sanmenxia Branch of Henan Tobacco Companies，Sanmenxia Henan 472000； 2 Mianchi Branch of Sanmenxia Tobacco Companies；

3 Institute of Tobacco Research of CAAS）

Abstract Tobacco is a crop that can not be consecutive monoculture，but due to the limited land area for planting tobacco，there is a inevitably phenomenon of consecutive monoculture on tobacco production in most main tobacco region and it seriously affected the tobacco industry. Three reasons of consecutive monoculture problems were analyzed from soil nutrient imbalance，changes of soil microbial flora，self toxic effects of crops and the most planting tobacco problems in continous planting area were analyzed. Soil improvement，biological control，breeding resistant varieties et al were proposed，in order to provide theoretical and practical guidance for the sustainable production of tobacco.

Key words tobacco；consecutive monoculture；consecutive monoculture problem；planting tobacco problem；research status

重茬也叫连作，是指一年或连年在同一块地连续种植同一种或同一科作物的栽培方式。作物的连作障碍也称再植病害（Replant disease）、再植问题（Replant problem）[1-2]或重茬问题[3]，是指在正常的管理方式下，同一块地连续多年种植相同作物会造成作物产量降低、生长状况变差、品质变劣、病虫害发生加剧的现象。重茬问题经常出现在太子参等根部入药植物、烟草等茄科作物、豆类等多种农作物栽培中[4-6]，是一种常见且很严重的问题。

烟草是忌连作作物，但随着烟草规模化和集约化的发展，受耕地面积和栽培条件的制约，连作成为当前全国大部分主产烟区烟草的主要种植模式[7]。烟草重茬种植后，会出现植株生育状况变差、烟草产量和品质下降、病虫害发生加重的现象[8-9]，同时会造成投入增加、效益下滑，严重影响了烟草的生产和区域经济的发展。当前，国内外大量学者从不同角度对不同作物连作障碍产生和作用机理方面进行了大量研究探讨，笔者就烟草连作障碍产生的原因、重茬地主要的植烟障碍及防治措施进行归纳汇总，以期对烟叶可持续生产提供理论和实践指导。

1 烟草连作障碍产生的原因

研究认为连作障碍是由众多因素引起的，并且不同作物产生连作障碍的原因不同。通过对烟草连作障碍的多年研究结果表明，造成烟草连作障碍的原因主要有土壤养分失衡、土壤微生物区系变化、作物根系分泌物的化感自毒作用等几个方面。

1.1 土壤养分失衡

长期连作会导致土壤理化性质改变，土壤养分失衡，土壤环境变劣。作物从土壤中吸收特定的矿质元素，并且对某些种类的元素具有特殊的需求。同一种作物长期连作，会造成土壤中某些元素的亏缺，若不能及时补充所缺营养元素，便会影响下茬作物的正常生长。烟草重茬土壤中多种有效养分的比例失衡，肥料利用率下降，严重影响下茬烟草的生长[10]。王连君等[11]研究表明，烟草连作2年后土壤中全氮、速效钾、有机质含量减少，而全磷和速效磷含量增加。张 翔等[12]研究表明，烤烟连作3年和6年与轮作相比，土壤速效氮、磷、钾含量升高，有机质含量降低。长期烟草连作会使土壤的pH值下降，土壤酸化明显[13]。烟草连作过程中大量施用化肥，导致植烟地土壤含盐量不断增加，土壤盐渍化、酸化板结、土壤蓄水透气性变差[14-15]。还有研究发现，连作烟草由于长期在单一耕层耕作，会造成土壤容重增大、土壤团粒结构减少、坚实度增加等物理性状的变化[16]。

1.2 土壤微生物区系变化

土壤微生物区系变化是连作障碍产生的主要原因之一[17]。同一种作物长期连作，作物与微生物相互选择的结果造成了土壤微生物群体的变化，有益微生物减少而某些病原菌数量增殖，对植物的正常生长造成很大影响。随着连作年限的增加，土壤中有益的细菌和放线菌数量减少，而有害的真菌数量和种类不断增多[18-20]，土壤微生物区系由细菌型向真菌型转化。徐文修等[21]研究指出，连作棉田土壤中细菌和放线菌数量减少，而真菌数量增加。连作造成根际微生物类群的变化，打破根际土壤中微生物种群的平衡，这些变化使植物病原菌富集，造成植物根部病害发生，使产量逐年降低。

1.3 作物根系分泌物的化感自毒作用

作物在正常的生命活动过程中，根系不断地向根际土壤分泌有机酸可溶物、黏液物质、 细胞和组织的脱落物以及一些酶类与其他生长物质等根系分泌物。根系分泌物中的一些有机酸、酚类等物质在土壤中积聚，对作物自身或邻近其他植物具有毒害作用。研究表明，黄瓜根系分泌物中的主要化感物质苯丙烯酸、对羟基苯甲酸能明显抑制连作黄瓜的根系生长[22]；烤烟根系分泌物能抑制烤烟种子萌发和烤烟幼苗的生长发育[23]。且连作能够加重化感自毒物质在作物根际的积聚，改变了土壤微环境，影响了土壤微生物群落及酶活性。其中根系分泌的自毒物质、对作物有致毒作用的作物残体与病原微生物的降解或代谢产物严重影响植株的代谢生长。总的来说，连作障碍形成及发生加重的原因复杂，导致其发生的因素相互关联、相互影响，是植物、土壤、土壤微生态系统等多种因素综合作用的结果[17]。

2 烟草重茬地的植烟障碍

2.1 连作对烟草生长发育和烟叶化学成分的影响

连作会影响烟草的生长发育和烟叶化学成分。晋 艳等[24-25]研究表明，连作烟草烟株的株高、茎围和田间叶面积系数等性状指标比不连作下降，并且随着连作次数的增加，对烟草植株生长的抑制效应也显著增强。丁海兵[26]研究发现，连作烟草根系变短变粗，须根量减少，暗腐色，生长不良。连作可导致烟叶中钙、锰、镁、烟碱的含量增加[27]，且一些有害元素如锰和镉含量会不断富集[28]。

2.2 连作对烟草产量和品质的影响

连作严重影响了烟叶的产量和质量。连作烟株长势差、外观质量不好、烟叶产量和质量下降。晋艳等研究表明，烤烟连作对烟株田间生长产生较大的影响，烟株的产量、产值、均价和中上等烟比例也呈下降趋势[25]。连作烟草的烟叶中烟碱含量逐年增加，而总糖、还原糖和钾含量逐年下降，烟叶质量明显下降，长时间连作对烟叶评吸质量的负效应加剧[24-25，29-30]。

2.3 连作对烟草病虫害的影响

烟草连作改变了土壤微生物的数量和多样性，为病原菌提供了有利的生存和繁殖条件。

经过大量研究表明，连作的植烟地烟草发病率高，与连作土壤和烟株残余物中的病菌越冬存活、增殖和变异有关，如根结线虫病、青枯病、烟草黑胫病等[31-33]。陈继峰等[34]研究表明，河南地区连作4年及其以上的烟田病虫害严重，对烟草产量和质量造成很大影响。

3 烟草连作障碍的防治措施

3.1 土壤改良

改良修复土壤常用措施主要有增施有机肥、秸秆还田、使用土壤结构改良剂、种植绿肥等。合理施用化肥，加大有机肥的施用量，做到有机无机配施，氮、磷、钾及各种微量元素合理搭配，可以改善土壤质地、改良微生物种群结构等。研究表明，合理施用肥料可减轻连作对烟草生长带来的不利影响，改善由连作产生的土壤微生物结构的恶化，是有效治理连作障碍的重要方法[35]。同时可以对土壤进行消毒改良，减少土壤中引起烟草连作病害的病原菌数量。化学灭菌如溴甲烷熏蒸土壤，但化学方法会造成环境的污染及病原菌抗药性增加等问题[36]。还可以采用土壤改良剂和根系调理剂如粉煤灰、硫酸镁、黄腐酸、聚丙烯酰胺等对土壤进行改良。

3.2 合理的轮作和间、套作

轮作是消除连作障碍最有效的方法，采用间、套作的种植模式也是防治连作障碍的有效方式。连作使植烟土壤微生物群落功能失调，而轮作可提高土壤中微生物群落的多样性[35]。刘巧真等[37]研究表明，通过与病原菌非寄主植物的轮作和间套作，能显著降低土壤中病原菌数量，同时利用不同作物养分吸收特性差异及不同作物根系空间分布差异来改善土壤理化性质。轮作烟草的产量和品质较好，同时保持了土壤的理化性质和微生态环境[38]。

3.3 生物防治

生物防治是指利用有益生物（拮抗微生物、生防菌）防治植物病害的各种措施。目前，细菌、菌根真菌、放线菌作为生防菌均有研究，并且取得了很大的发展。张云伟等[39]研究表明，含抗病菌种多粘类芽孢杆菌的生物有机肥处理的烟草显著降低了青枯病的发生及危害程度，并且显著提高了烤烟的上等烟比例。研究表明，已试验筛选出了对烟草灰霉病菌拮抗作用的淀粉芽孢杆菌和荧光假单胞菌[40]、对烟草青枯病有高效拮抗作用的放线菌[41]等多种生物防治剂。

3.4 选用抗性品种

植物连作障碍加重的重要因素是病虫害，抗性优良育种的选育对解决烟草连作障碍具有重要意义。同时利用植物化感物质产生的遗传特性，可以选育不产生化感物质或对化感物质有抗性的烟草新品种来克服烟草的自毒作用[42]。

4 结语

烟草连作现象在我国比较普遍，对烟草生产造成了很大损失，解除烟草连作障碍是实现农业生产上的一大难题。笔者总结论述了烟草连作障碍产生的原因和机理、重茬地主要的植烟障碍及防治措施，以期对烟草可持续生产和烟草连作障碍的防治研究工作提供理论参考。

烟草连作障碍已在土壤的养分状况和病虫害等方面有大量研究，而根系分泌物、土壤微生物等土壤微生态环境等方面也是研究热点。土壤微生态环境的改变对于植物的生长有极大的影响作用。明确土壤理化性状、土壤微生物环境、根系分泌物化感自毒间的作用对防治烟草连作障碍具有重要意义。目前，采取的烟草连作障碍防治措施主要有合理施肥，改良土壤；合理的轮作、间作和套种，利用生物多样性缓解烟草的连作障碍；利用生防菌对烟草病虫害加以预防和控制；选育抗性品种提高作物自身抗性等。

稳定的土壤质量是作物正常生长发育、优质、高产的前提，因此对土壤改良技术进行研究对防治烟草连作障碍具有重要意义。加大对烟田土壤质量保育与地力培育关键技术研究，改善植烟地土壤的理化性质，调节土壤养分比例，改善土壤微生物菌落。植烟地土壤施肥时应控制施肥量、改进施肥方式、优化施肥结构、增加有机肥和功能性微生物肥料的施用。生物防治是改良土壤、防治烟草连作障碍的发展趋势，具有针对性高、效果显著、对环境和非控制生物影响小等特点。烟草功能性微生物制剂、肥料与农药的研究具有广阔的空间，能够减少化肥和化学农药对环境的污染，激活烟草根际微生物，提高土壤和植物自身抵御病害的能力，从而控制病害发生，促进烟草生长，提高烟叶质量，并且土壤微生物菌种和资源丰富。在传统研究的基础上，结合分子生物学等新技术，可以深入研究生物防治在土壤改良和烟草连作障碍中的应用。

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