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经济作物

观赏葫芦连作障碍综合防治技术

  • 李红玉 ,
  • 轩华强 ,
  • 林国晨 ,
  • 谢志刚 ,
  • 郭云平 ,
  • 胡海非 ,
  • 尹园园
展开
  • 山东省聊城市农业科学院,山东 聊城 252000
轩华强(1983—),男,山东聊城人,高级农艺师,从事蔬菜新品种培育、栽培技术研究及示范推广研究。

李红玉(1990—),女,山东聊城人,博士,农艺师,从事植物间的相互作用研究。

收稿日期: 2025-07-07

  网络出版日期: 2025-10-31

基金资助

山东省蔬菜产业技术体系(SDAIT-05)

聊城市重点研发计划政策引导类项目(2024YD89)

Comprehensive prevention and control techniques for continuous cropping obstacles of ornamental gourds

  • LI Hongyu ,
  • XUAN Huaqiang ,
  • LIN Guochen ,
  • XIE Zhigang ,
  • GUO Yunping ,
  • HU Haifei ,
  • YIN Yuanyuan
Expand
  • Shandong Liaocheng Academy of Agricultural Sciences, Liaocheng 252000, China

Received date: 2025-07-07

  Online published: 2025-10-31

摘要

本文系统综述了以果实形态和皮质品相为核心价值的观赏葫芦连作障碍的表现与发生机制,针对性提出葫芦科作物连作障碍的综合防治措施。观赏葫芦连作障碍是指该作物连续栽培后出现的生长抑制现象,不仅表现为幼苗生长迟缓、根系发育异常、植株抗性下降及病虫害高发,更直接导致果实畸形、皮质粗糙等问题。其连作障碍发生机制主要与以下因素有关:偏施化肥造成土壤养分失衡,微量元素匮乏及盐分积聚;土壤病原菌及病虫害(镰刀菌、根结线虫等)积累;根系分泌及残体分解产生酚酸类物质等。基于此,总结了以保障该作物商品性为前提的葫芦科作物连作障碍综合防控策略,包括土壤管理,通过平衡施肥、增施有机肥和补充中微量元素来调控土壤营养,并利用根际促生菌改善微生态;病原控制,采用轮作方式阻断病原循环,并结合太阳能闷棚、化学消毒等物理化学方法减少土壤病原数量,消毒后补充有益菌以恢复地力;生物技术应用,选育抗病品种并利用嫁接技术(以南瓜为砧木)提高植株抗逆性。相关措施共同构成综合治理体系,为观赏葫芦连作障碍防控提供参考。

本文引用格式

李红玉 , 轩华强 , 林国晨 , 谢志刚 , 郭云平 , 胡海非 , 尹园园 . 观赏葫芦连作障碍综合防治技术[J]. 安徽农学通报, 2025 , 31(20) : 37 -41 . DOI: 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.20.009

Abstract

The manifestations and mechanisms of continuous cropping obstacles in ornamental gourds, with fruit morphology and cortex quality as the core values were systematically reviewed, and integrated control measures for cucurbit crops were proposed. The obstacle of continuous cropping of ornamental gourds refers to the growth inhibition phenomenon that occurs after continuous cultivation of the crop, which not only manifests as slow seedling growth, abnormal root development, decreased plant resistance, and high incidence of pests and diseases, but also directly leads to problems such as fruit deformity and rough cortex. The mechanisms primarily involve: imbalance of soil nutrients due to excessive fertilizer application, leading to micronutrient deficiency and salt accumulation; buildup of soil-borne pathogens and pests (Fusarium spp. and root-knot nematodes); and the accumulation of phenolic acids released through root exudates and residue decomposition. Based on this, a comprehensive prevention and control strategy for continuous cropping obstacles of cucurbit crops was summarized, with the premise of ensuring the commercialization of the crop, including soil management, regulating soil nutrition through balanced fertilization, increased organic fertilizer application, and supplementation of secondary and micronutrients, while utilizing plant growth-promoting rhizobacteria to improve the microecology. Pathogen control, implementing crop rotation models to disrupt pathogen cycles, combined with physical and chemical methods such as solarization and chemical disinfection to reduce soil pathogen load. Beneficial microorganisms should be reintroduced after disinfection to restore soil fertility. Biotechnology applications, breeding disease-resistant varieties and using grafting techniques (with pumpkin rootstocks) to enhance plant stress tolerance. These measures collectively form an integrated management system, providing a reference for addressing continuous cropping obstacles in ornamental gourds.

观赏葫芦具备艺术观赏与实用加工的双重价值,其果实形态多样,适合雕刻、绘制、烙画等,广泛应用于文创、收藏、旅游纪念等方面,市场潜力较大。山东聊城东昌府区是目前较大的观赏葫芦种植和销售中心,相关产业成为推动地方农业结构优化与乡村全面振兴的重要支撑。近年来,随着种植面积持续扩大、复种频率增加,观赏葫芦面临连作障碍等问题,在一定程度上制约了该产业的可持续发展。根据田间调研结果,在连作2年以上的地块,会出现观赏葫芦植株生长缓慢、根腐死棵、病虫害频发等现象,进而导致其果实个头变小,出现畸形果;果皮颜色暗淡无光泽;皮质松软,厚度不均等。为避免连作障碍,部分种植户选择定期更换种植地块,这在一定程度上限制了区域产业的集聚化和规模化发展。研究表明,作物在连作条件下易产生化感自毒作用,其根系分泌的酚酸类物质在土壤中积累,会抑制后茬作物生长[1-2]。吴凤芝等[3]研究指出,连作土壤中的微生物多样性显著下降,病原菌易聚集繁殖,进而加重了土传病害的发生风险。任改弟等[4]研究表明,连作土壤中酚酸类化感物质的积累与微生物群落功能失调密切相关,而施用有机肥与生物菌肥有助于改善土壤微生态环境,缓解连作障碍。本文深入研究了作物连作障碍的表现与发生机制,针对性提出葫芦科作物连作障碍的综合防治措施,对于提升观赏葫芦果品商品性、保障产业持续健康发展具有重要的现实意义。

1 连作障碍的表现与发生机制

部分作物在高强度、连续栽培条件下表现出明显的连作障碍,亦称重茬障碍或再植病害[5-6]。其典型症状包括幼苗期生长迟缓、根系发育异常、植株抗性下降以及病虫害高发等,严重时可导致植株整株枯死。田间调查表明,连续种植葫芦2年以上的地块普遍出现生长障碍;连续种植3年以上则易大面积发生立枯病、猝倒病、枯萎病及根结线虫等根际病虫害,致使土壤健康状况下降。这一现象迫使种植者频繁更换地块,在一定程度上制约了相关产业的规模化、集群化发展[7]。进一步分析连作障碍的发生机制,主要包括土壤养分结构失衡、土壤病原菌的积累和化感作用等方面,具体如下。

1.1 土壤养分结构失衡

栽培葫芦常以高强度施肥保障产量,部分田块长期施用氮、磷、钾元素肥料,忽视中微量元素补充,易导致土壤养分结构失衡。张宁[8]、赵昌博[9]研究表明,硼、锌等中微量元素与细胞分裂、根尖发育密切相关,其缺乏会限制植物根系生长;重茬地块土壤中速效锌、硼、铁、锰等微量元素含量明显降低。此外,持续施肥和灌溉会导致土壤中盐分积聚、酸化,影响根际营养环境,降低根系对养分的吸收利用效率,进而抑制植株生长。

1.2 土壤病原菌积累

作物连续种植会导致土壤中特定病原微生物的种群密度逐年上升,尤其是镰刀菌(Fusarium spp.)[10]、疫霉(Phytophthora spp.)[11]和腐霉(Pythium spp.)[12]等典型病原菌易在根系周围形成优势群落,影响作物生长。尤其是在苗期,植株根系较弱、抗性差,更易感染病原菌并发生致死性病害。此外,根结线虫等土壤线虫种群数量随重茬年限增加呈指数式上升,其会破坏根系结构、降低水肥吸收能力,在一定程度上加剧了连作风险;部分致病菌如青枯病菌(Ralstonia solanacearum)、软腐病菌(Erwinia spp.)等可通过休眠孢子、菌核的形式在土壤中长期存活,在栽培密集或管理不当的地块易重新暴发[13-14]。因此,病原菌的累积性与持久性构成了连作障碍的生物基础。

1.3 化感作用与自毒物质积累

化感作用是植物通过释放化学物质对邻近植物产生影响的生态现象。其中,自毒作用指同一种植物对自身后代的不利影响,是连作障碍发生的重要化学机制之一[15]。作物根系在生长过程中分泌大量含碳有机物,如糖类、有机酸、氨基酸、酚酸类物质(对羟基苯甲酸、香草酸、阿魏酸等),这些物质在土壤中积累会抑制种子萌发、影响根尖细胞分裂,改变根际pH与酶活性,破坏微生态平衡,从而对后茬种植作物产生抑制作用[16]。同时,作物残根、残茬等植物体在腐解过程中释放出的酚酸类化合物可作为病原菌的碳氮源,加剧土传病害的发生,进一步放大了化感作用引起的连作障碍效应[17]
综上所述,观赏葫芦连作障碍的形成是由土壤营养失衡、病原微生物积累与化感自毒作用三重机制协同驱动的复杂生态过程。其发生具有隐蔽性、累积性与系统性特征,需从多学科交叉角度深入解析并系统干预,以有效遏制连作障碍。

2 葫芦科瓜类作物连作障碍的防治策略

针对连作障碍在葫芦科瓜类作物中普遍存在的问题,在其生产实践中探索出一系列具有代表性的防控技术[18]。由于观赏葫芦与其他葫芦科作物(黄瓜、西瓜、甜瓜等)在根系结构、生理代谢、化感分泌物组成上具有一定共性,因此,探索葫芦科瓜类作物的连作障碍防控模式可为观赏葫芦连作障碍的综合治理提供参考。针对连作障碍发生机制,针对性总结以下防治措施。

2.1 平衡施肥与土壤营养调控

连作障碍主要与土壤养分失衡有关,合理的施肥制度不仅能有效满足作物生长所需的多种营养元素,还能深层次改善土壤理化性状,维持根际微生态系统的稳定与多样性。科学施用腐熟有机肥、堆肥、生物炭等有机改良材料,不仅能提高土壤有机质含量,还能增强土壤的保水保肥能力,为作物根系提供持续稳定的营养来源[19-20]。此外,施用有机肥能改善土壤团粒结构,提升通气性,进而为有益微生物创造适宜的生存环境[21]。在此基础上,施用功能菌株制备的生物有机肥可有效改善土壤理化性质并有利于有益细菌的繁殖,提高土壤微生物多样性,从而形成竞争性抑制,间接抑制病原菌的扩散与侵染活性[22]
将根际促生菌(Plant growth-promoting rhizobacteria rhizobacteria PGPR)与有机肥料进行配施,是当前缓解连作障碍、恢复土壤生态功能的有效策略之一。PGPR能通过固氮、解磷、解钾、合成植物激素等机制,直接促进植物生长;同时还能诱导植物系统产生抗性,减少病原微生物对植物的影响。陈林[23]研究指出,PGPR与有机肥的协同作用可增强根际微环境稳定性,降低作物连作引发的土传病害发生率,同时对改善作物根系结构与活力起到积极作用。
此外,合理补充锌、硼、铁等中微量元素,对维持土壤养分平衡具有重要意义。重茬可能导致特定元素的积累或耗竭,造成植物营养吸收障碍,诱发生理性病害。补充中微量元素不仅能提高植物的抗逆性,还能间接增强光合作用效率、酶活性及细胞结构的稳定性,从而提升作物抗病能力和产量水平。

2.2 控制病原数量

轮作作为简便且高效的农业措施之一,在防控连作障碍、提升土壤健康方面具有显著作用。通过与其他作物进行1~3年的轮作,不仅能有效切断病虫害的生命周期,还能调节土壤微生物结构,缓解长期单一种植造成的病原菌积累和微生物群落失衡问题。李红玉[24]研究表明,轮作能促使土壤中有益微生物种群多样性与活性恢复,从而抑制病原菌繁殖,改善土壤理化性质,提高作物抗性和整体产量;轮作栽培可平衡生态适配性和经济效益。李凯[25]研究指出,长期连作西瓜的地块会出现土壤pH下降、有机质含量降低、病原真菌数量上升等现象,同时伴随土壤微生态系统稳定性降低;而引入合理的轮作模式,不仅能恢复土壤中有益微生物的数量和比例,提升土壤酶活性,还能维持土壤中氮、磷、钾等养分的动态平衡,在一定程度上改善土壤的理化性状。
在设施农业和长期连作体系中,土壤中病原菌、线虫等有害生物往往积累较多,成为作物发生连作障碍的重要诱因。为减少其数量、降低病害压力,可采用物理与化学相结合的土壤消毒手段进行干预,一般在非生产季节对土壤进行集中修复。物理方法方面,太阳能高温闷棚是一种简便且环保的技术,在夏季高温时段将棚室密闭,通过覆盖透明薄膜使棚内温度升高(45 ℃以上),并维持一段时间,从而杀灭土壤中的病原菌、线虫和杂草种子活性。熏蒸也是一种高效手段,通过高温蒸汽对土壤进行深层加热,可有效消除顽固性病原菌。顾和平等[26]研究指出,高温水或蒸气对设施连作大棚土体具有显著的修复作用,能有效降低枯萎病、黄萎病等土传病害的发生率,同时改善土壤理化性质和微生物结构。化学方法包括施用甲醛、石灰氮(CaCN₂)、氯化苦(1,3-二氯丙烯)等常规土壤消毒剂。这些药剂具有较强的杀菌、杀虫作用,能在短期内快速降低土壤中的病原生物密度。实际应用过程中,需注意化学消毒可能存在的副作用,如广谱抑杀非靶标微生物、影响土壤生态系统等,特别是在设施农业中应用不当可能引发次生障碍。当前生产实践中强调“消毒+调理+恢复”的综合管理策略:在完成土壤消毒后,及时施入腐熟有机肥、生物炭、绿肥等土壤调理剂,同时接种功能性微生物或使用PGPR等土壤益生菌群,重建有益微生物群落,促进其生态功能的快速恢复。此类集成技术不仅可提升抑制病原的持久性,还能增强土壤系统的自我调节能力,减少对化学手段的依赖,实现绿色防控与可持续耕作目标。
推广轮作体系,通过科学设计茬口结构,实现作物种类、播期与养分需求的搭配组合,可在优化土地资源利用效率的同时,有效避免连作障碍的发生。土壤消毒作为设施种植系统中一项关键的病原抑制技术,实际生产中,需与生物修复、有机管理和良好栽培制度协同运用,以控制病原菌数量,同时维持土壤生态平衡,保障作物健康生长。

2.3 选育抗性品种与应用嫁接技术

选育和推广抗病性强、适应性广的优良品种,可从源头防控连作障碍。在设施农业和连作种植体系中,病原菌、线虫以及土壤理化胁迫等可能存在交织,导致作物连作障碍发生机制较复杂。因此,通过遗传改良手段培育具有抗病、耐逆等多重优良性状的品种,是保障生产稳定性与可持续性的关键措施。
近年来,瓜类作物育成了一批抗枯萎病、抗根结线虫、耐盐碱及耐低温的新品种。例如,部分西瓜品种通过嫁接或自根育种,表现出较强的抗枯萎病能力;甜瓜、黄瓜等相继培育出耐根结线虫的品系,显著降低了土传病害在连作条件下的发生率[27]。这些抗病品种的应用不仅提高了瓜类作物的产量与品质,同时降低了农药使用频率,对生态环境保护具有积极意义。
在观赏葫芦连作障碍治理方面,应尽快开展专用品种的抗性筛选与遗传改良工作。针对枯萎病、根结线虫、蔓枯病等主要病害,以及土壤高盐碱或低温胁迫等环境因素,应结合分子育种与常规育种手段,探索选育抗自毒性强、根系活力持久、适应性强的观赏葫芦新品系。此外,加强对根系分泌物成分及其代谢机制的研究,有助于揭示自毒物质的产生与累积规律,从而为抗自毒育种提供参考。
值得注意的是,优良品种的推广也需配套科学的栽培管理,如合理密植、适时轮作、均衡施肥等措施,共同发挥抗病品种的综合效益。瓜类作物中广泛采用嫁接方式将弱根系作物嫁接于抗性强的砧木(葫芦或南瓜)上,以提高抗病性与逆境适应力。嫁接不仅能改善根系结构,还可缓解化感抑制效应,取得良好防障效果[28-29]。观赏葫芦果实对商品性要求较高,嫁接后易出现果型变大、果皮变薄、水分含量高等问题,影响后期晾干与加工品质,因此其适用性仍需结合用途进行审慎评估。
综上所述,针对葫芦科瓜类作物连作障碍,农业实践中已形成以轮作制度、生物菌剂、土壤改良、抗病品种与局部嫁接技术为核心的多维防治技术体系。相关实践经验可为观赏葫芦连作障碍的防控提供参考。考虑到观赏葫芦特殊的栽培要求与商品属性,在技术选型与模式优化过程中,仍需进行更具针对性的适应性研究与本地化改良。

3 结语

本文系统综述了观赏葫芦连作障碍的发生机制,主要涉及土壤养分失衡、病原菌积累和植物化感作用等。通过降低土壤自毒物质、改善微生物群落、增强酶活性以及提升葫芦生长与抗性等技术措施,构建一套可推广、可复制的缓解连作障碍的栽培模式。本文为提高观赏葫芦商品性,促进相关产业的可持续发展提供参考。
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