连作障碍产生机理及防控现状

由于我国人口的迅速增长、耕地资源限制和粮食作物产区相对比较集中等各种因素的共同影响,在农业生产中作物长期连作已经形成了一个较为普遍的发展态势。随着连作年限的增长,作物的生产受到不同程度的影响,因此由连作所引发的一系列连作障碍已成为制约农作物生产可持续发展的一个重要原因,并引起了全球各方的广泛重视。许多作物在长期连作模式中都会发生连作障碍,这主要是由于植物的自毒作用、土壤中致病微生物的增殖、微生物区系失衡和土壤理化性质的劣变所引起的,目前科研工作者们根据连作障碍重要因子研究出了多种绿色有效的生物防控方法,主要通过研制生物菌剂、有机肥、土壤强还原措施以及噬菌体疗法等来防控连作障碍,各项试验证明这些方法都是切实有效的,而且绿色环保,符合我国绿色可持续发展理念。鉴于此,本综述针对目前连作障碍产生的主要因素,以及近年来提出的防控连作障碍的各种措施进行了阐述,并对该领域未来的研究方向进行了展望,为之后的连作障碍研究提供理论依据,以期克服作物连作障碍难题,促进新农业的健康可持续发展。     

连作花生土壤障碍原因及消除技术研究进展

本文综述了花生连作障碍的危害、原因及缓解措施,结合作者近几年来相关试验结果,重点介绍了低丘红壤区连作花生土壤化感物质检测、利用药用植物间作的生态调控技术、利用植物内生菌等生物与生化调控技术研究进展,最后提出了花生连作障碍机理及消除技术进一步研究方向,以期为指导我国花生生产提供技术支撑。     

农业废弃物基生物炭的应用效应研究进展

生物炭因结构和理化性质独特、原材料丰富及应用前景广阔等特点,在农业及环境污染治理等领域的应用较为广泛。基于相关文献,综述了农业废弃物基生物炭在改善土壤理化性质、提高土壤养分、改善土壤微生态环境、促进作物生长、修复污染土壤及缓解连作障碍等方面的效应,旨在为农业废弃物基生物炭在农业生产中的应用提供参考。     

连作障碍发生机制研究进展

连作障碍是农业生产中经常发生的一种病害,各种作物或轻或重都会发生,已成为世界性难题,给农业生产造成了严重损失。近年来,国内外学者从多方面、多角度对连作障碍进行分析。本文从土壤生物学环境的恶化、化感作用和土壤理化性状改变等角度阐述了连作障碍发生机制的研究进展。     

烟草连作障碍研究进展

烟草因连作种植导致产量和品质的下降已成为当前烟叶生产中面临的全国性难题。本文以连作对烟草的危害为切入点,从烟田土壤营养失调、根系中化感自毒物质积累、土壤生物学环境恶化等角度阐述了烟草连作障碍的产生机理,介绍了当前消除烟草连作障碍的主要调控措施,并对烟草连作障碍领域的研究及技术发展方向进行了展望。     

我国设施栽培连作障碍特征与成因及防治措施的研究进展

连作是目前我国设施农业的主要栽培方式,连作障碍是土壤修复的世界性难题。本文系统阐述了国内设施栽培出现的连作障碍特征(如酸化、盐渍化、养分失衡、重金属及其他有害物质积累、土传病害发生严重)与成因,并分别从农艺、生物、化学、物理4个方面简述了各种防治技术在缓解设施连作障碍过程中的作用效果。最后总结了设施连作障碍及防治技术研究中尚待解决的科学问题及研究方向,以为我国设施连作障碍的发生发展机理研究和防治技术提供科学依据。     

药用植物连作障碍研究评述和发展透视

连作障碍作为现代农业生产中较普遍的问题,在药用植物栽培生产中表现尤为严重,据统计约70%以块根类入药的药用植物在种植过程中都存在严重的连作障碍问题。连作障碍已经成为制约药用植物品质和发展的关键性因素。本研究从药用植物连作障碍问题研究现状出发,分析了当前药用植物连作障碍形成的三大共性问题,即根系分泌物诱导根际土壤酸化、根际微生物群落结构失衡和植株病毒病严重,具体体现在:根系分泌物诱导根际土壤微生物差异性演化、土传病原菌的化感互作、根际微生物区系的失衡加大土壤酸化、根际病原菌增多和有益菌减少导致的土存真菌病害加重、病毒病伴生和发展。并分析了土壤灭菌法、功能微生物调控、作物多样性栽培和生物质炭改良的根际调控策略在减缓药用植物连作障碍中的潜在作用。作者呼吁从事连作障碍研究的工作者应重视从根际生态学角度出发,以土壤食物网为切入点,应用现代系统生物学和化学生态学技术与方法,全面系统探究根系分泌物介导下植物-土壤-微生物的相互作用过程与机制,并着重关注土壤线虫和土壤病毒在连作障碍发生发展中的生态位关系,以深入阐明连作介导土壤酸化的生态学机制和病原菌响应根系分泌物的协同进化机理,在此基础上,采用多种根际调控相结合的策略减缓连作障碍问题,全面考虑经济、社会和生态效益,做到"生态预防为主、综合治理为要"。     

EM对茄子、黄瓜抗连作障碍和增强土壤生物活性的效果

本文研究了用EM生物制剂进行土壤处理对茄子和黄瓜的连作病害、土壤养分状况、及土壤生物活性的影响。结果表明 ,施用EM能有效克服连作障碍 ,减少农药的使用 ;增加土壤中速效养分含量 ,提高养分有效性 ;增加土壤微生物总量 ,提高土壤生物活性。     

不同连作年限烤烟根际土壤真菌群落18S rDNA-PCR-DGGE分析

采用PCR-DGGE技术,研究轮作、连作3年、连作6年烤烟根际土壤不同生育期真菌群落结构变化趋势,以期为烟草连作障碍调控提供依据。结果表明:无论是轮作还是连作,烤烟生育中后期植烟土壤真菌群落最为丰富。连作明显改变了烤烟根际土壤的真菌群落结构,且随着连作年限的增加影响越大。DGGE条带回收序列分析和RDA物种因子结果显示长期连作导致土壤真菌菌群结构发生变化,致病菌增多,而且土壤中烟草靶斑病原、腐霉科、被孢霉科、链格孢属、链壶菌科、生赤壳科、盘菌科、镰刀菌属和炭角菌目均与土壤营养代谢密切相关。因此,不同连作年限对烤烟根际土壤真菌群落有较大影响,烤烟连作后真菌种群结构的变化可能是引发烤烟连作障碍的主要原因之一。     

不同植烟年限土壤pH和酶活性的变化

随着烟草连作年限的延长，烟田土壤的某些性质往往发生不同程度的恶化，从而对烟叶产质量造成不良的影响，这已成为当前我国烟叶生产可持续发展的重要限制因子。目前我国关于连作烟田土壤障碍因子的研究多集中在土壤养分方面怯引，而对土壤酶活性等其他可能性因子的研究则报道较少。为此，我们对不同植烟年限土壤的pH和酶活性的变化进行了调查研究，希望为更加有效地调控连作烟田土壤障碍提供服务，改善烟叶产质量，促进烟叶生产的可持续发展。     

连作障碍发生机理研究进展

随着集约化种植程度的不断提高,作物连作导致产量和品质下降,土传病害严重发生,严重制约了现代农业的可持续发展,连作障碍发生机理一直是国内外学者研究的热点之一。近年来,国内外学者从多方面、多角度对连作障碍进行了研究,但这些研究多集中于单一因素分析,缺乏对不同因子内在相互关系和本质的了解,未能深入揭示连作障碍发生的真正原因。深入认识连作障碍的成因及各要素间的互作关系是防控作物土传病原微生物生长、缓解连作障碍、实现农药使用量零增长的基础。本文从土壤理化性状及生物学性状恶化、植物生理抗性下降和连作自毒作用等方面系统综述了连作障碍发生机理,分析了连作障碍因素间的相互关系并对该领域未来的研究方向进行了展望,以期为寻找安全、环保和有效的缓解措施提供理论依据。     

设施蔬菜连作障碍原因及防治措施

连作障碍是设施蔬菜栽培中的一个关键问题.从土壤次生盐渍化、土壤微生物种类变化及植物自毒作用等方面综述了设施蔬菜连作障碍产生的原因,并提出了包括品种选择、轮作、合理施肥、嫁接及生物防治等防治措施.     

设施蔬菜连作障碍原因及防治措施

连作障碍是设施蔬菜栽培中的一个关键问题。从土壤次生盐渍化、土壤微生物种类变化及植物自毒作用等方面综述了设施蔬菜连作障碍产生的原因，并提出了包括品种选择、轮作、合理施肥、嫁接及生物防治等防治措施。     

植物化感作用类型及其在农业中的应用

本文总结前人研究成果的基础上,对不同植物化感作用类型及其作用机制和在农业中的应用进行了探讨。植物化感作用包括化感偏害作用、自毒作用、自促作用和互惠作用。植物化感偏害作用是由植物根系分泌物介导下的植物与特异微生物共同作用的结果。利用植物化感偏害作用控制田间杂草是一项环境友好型的可持续农业技术,并已在水稻化感抑草研究方面取得了较突出的成果。植物化感自毒作用(作物连作障碍)是造成作物产量降低、生长状况变差、品质变差、病虫害频发的现象。药用植物,特别是以根部入药的药用植物中,连作障碍表现更为突出。近年来研究结果认为根系分泌物生态效应的间接作用及土壤微生物区系功能紊乱是导致植物连作障碍的主要因素。因此,改善土壤生长环境,恢复和修复根际土壤微生物结构平衡,增强生态系统机能是克服作物连作障碍的关键。植物化感自促作用(连作促进作用)是在植物根系分泌物促进下,根际土壤微生物之间此消彼长,有益微生物之间互利协作,土壤肥力和营养补给能力明显改善,从而增强植物根系抗性,促进植物生长发育,提高产量和品质的结果。牛膝的连作促进作用明显,有学者试图通过牛膝与其他不耐连作药用植物间作套种或轮作,实现药用植物生产的可持续发展。植物间的正相互作用(互惠作用)是作物间套种系统超产和养分等资源高效利用的重要机制,根系分泌物在介导根际微生物与植物的有利互作中起到重要作用。最后作者强调指出,存在于根际土壤的微生物群落的宏基因组组成是决定植物能否健康生长的关键。深入研究存在于土壤生态系统中的植物体外基因组的组成与演化机制,将成为借用现代合成生物学原理与技术,定向控制植物根际生物学过程,促进作物生产可持续发展的优先研究领域。     

设施园艺中的土壤生态问题及清洁生产对策

中国设施园艺面积发展迅速,已成为高产高效农业的重要模式。但是设施园艺经过近30年的实践,也出现了一些值得重视的生态问题。该文主要对土壤次生盐渍化和酸化、土壤营养失衡、设施内的连作障碍严重、设施蔬菜硝酸盐含量超标等问题及产生原因进行了系统地分析。针对存在的问题,从科学合理施肥、高效节水灌溉、多途径连作障碍防治以及病虫害综合防治技术等方面,提出了设施园艺的清洁生产技术对策。     

根系分泌物抑制连作障碍线虫病的根际调控机制及其应用

作物长期连作极易出现连作障碍(再生病害),本文围绕因传统耕作模式和种植习惯而诱发的新疆棉花、黑龙江大豆、河南花生、山东设施蔬菜、两广香蕉等连作障碍问题,对全国连作现象进行系统分析,发现全国连作现象普遍。按照耕地面积将连作障碍划分为五个等级,其中华北三省和东北的黑龙江省连作障碍等级最高,且各省连作现象均以大田经济作物为主。以香蕉、大豆(大田经济作物)、黄瓜(设施园艺作物)和三七(中草药)为代表,比对最低产量和正常产量在连作年份的变化,表明连作障碍发生规律成抛物线式,防控连作障碍需找到问题关键时期。单一根系分泌物介导的微生物多样性降低、病原菌富集,植物寄生线虫危害和土壤弱化是导致连作障碍的主要原因,其中线虫对植物的侵染危害作为土传病害是防治连作障碍中最难解决的问题之一,尤其是在设施蔬菜上。线虫在长期进化过程中形成了具有识别、寻找和侵染寄主的生物学功能,而不同植物根系分泌物对线虫发育和对宿主的识别侵染能力有不同的调控作用。针对根系分泌物–线虫互作为诱因的线虫病害,深入探讨易感作物和抗性/非寄主植物根系分泌物对线虫发育和对植物侵染的生物学机制,提出根际调控措施。在J2时期利用抗性/非寄主植物根系分泌物,调控根结线虫Mi-16D10、Mi-flp-18等基因和孢囊线虫的Hg-rbp-2等基因的表达控制线虫的发育、侵染和迁移,通过生物源功能物质定向防控线虫侵染作物。这些结果加深了我们对生物活性物质调控植物寄生线虫机制的认识。未来,以筛选和鉴定抗性或非寄主作物特异根系分泌物对线虫侵染的调控为依据,配置生物功能型肥料,利用植物源活性物质替代传统农药控制线虫病害的根际调控措施,定向调控植物根际生物学过程将成为国内外研究热点。此文将为未来深入系统地研究根系分泌物–线虫的相互作用及克服连作障碍提供理论基础,进而促进土壤健康和作物优质高产高效,对实现绿色农业和可持续发展具有重要的理论和实践指导意义。     

药用植物的化感自毒作用与连作障碍

本文阐述了药用植物化感自毒作用的概念、产生机理和作用特点,指出药用植物的药用活性成分与化感自毒物质的同源性是药用植物栽培中连作障碍与化感自毒作用更重要的根本原因.文章分析了连作障碍产生的原因与药用植物化感自毒作用的关系,结合作者运用DGGE和T-RFLP技术对根际土壤微生物区系的系统研究结果,提出综合运用农艺措施减缓连作障碍与化感自毒作用的危害.     

不同种植模式土壤水浸提液对胡麻的化感效应

采用浸提液生物测试法研究了不同种植模式土壤水浸提液对胡麻的化感效应。结果表明:1)不同处理土壤水浸提液对胡麻种子萌发有不同程度的抑制作用,高浓度处理比低浓度处理抑制作用更强,且抑制效应由大到小依次是胡麻连作胡-麦间作撂荒小麦连作,说明胡麻连作更能产生连作障碍,自毒效应明显;2)不同处理土壤水浸提液对胡麻幼苗的苗鲜重、根鲜重、根长有不同程度的抑制作用,且高浓度主要抑制苗鲜重、根鲜重和根长,低浓度主要抑制根鲜重、根长,胡麻连作和撂荒处理对幼苗生长抑制要大于胡-麦间作和小麦连作处理;3)不同处理土壤水浸提液对胡麻影响的综合效应随浸提液浓度的升高而增大,而小麦连作高浓度处理比低浓度处理抑制作用变化不明显,且综合效应由大到小依次是胡麻连作撂荒胡-麦间作小麦连作;4)不同种植模式处理土壤可以减轻胡麻连作产生的化感效应,处理顺序为小麦连作胡-麦间作胡麻连作。综上所述,胡麻连作障碍问题确实存在,合理的作物布局有利于改善由于胡麻自身化感物质积累所造成的连作障碍。     

不同种植模式对甘肃中部高寒区胡麻田土壤酶活性及土壤养分的影响

为了探究土壤酶活性和土壤养分平衡的作用对胡麻连作障碍的影响,以胡麻为主要试验材料,设置胡麻-小麦轮作(TR)、胡麻连作(TC)、胡麻/小麦间作(TI)、撂荒(TU)等4个处理,采用定位试验的方法,研究不同种植模式下土壤酶活性及其变化,以及土壤养分平衡状况。结果表明,TC显著降低0~20 cm耕层土壤过氧化氢酶、脲酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性,整个生育期TC分别比TR降低8.73%、4.17%、1.22%和4.44%。在空间分布上,4种土壤酶活性随着土层加深均显著下降,40 cm和60 cm土层处理间差异不显著。土壤养分与酶活性的相关分析表明,连作对土壤养分与酶活性呈现显著的负相关,轮作与土壤养分及酶活性呈显著的正相关关系。轮作、间作等种植模式可在不同程度上缓解、消除连作障碍的影响。本研究结果为缓解和消除胡麻连作障碍提供理论依据和实践探索。     

花生连作障碍发生机理研究进展

连作导致花生产量和品质下降,严重影响了花生持续生产。本文结合20年花生长期定位试验研究,从土壤理化性质恶化、化感自毒作用和微生物区系失衡3个方面系统地综述了花生连作障碍的发生机理,认为花生根际微生态系统综合功能失调是造成花生连作障碍的主要原因,并分别就化感作用、根际分泌物与根际微生物的关系、根际微生物与连作障碍的关系和多因子综合考虑等角度对该领域未来的研究方向进行了展望。