连作障碍是指在同一田块，采用正常的栽种方法和田间管理措施，连续多茬种植同一种或同一科农作物，导致作物长势变弱、发育不良、病害加剧、品质降低、产量减少甚至绝收等现象[1]。由于可耕种地块数量有限，可开发的耕地数量不断减少，连作已成为集约化、大规模农业和生产中常见的种植模式之一。该种植模式也带来了严重的连作障碍问题，制约了蔬菜和水果的生产、土壤生态环境的安全和农业的可持续发展[2-3]。在当前高产出、集约化农业的发展环境下，缓解连作障碍具有十分重要的意义。
葡萄是葡萄科葡萄属的浆果类水果，种植广泛[4]。其具有重要的经济价值，甘甜味美，用途广泛，深受大众喜爱[5-6]。白菜为十字花科芸薹属蔬菜植物，营养丰富，价格低廉，是常见的保障性蔬菜之一[7]。草莓是蔷薇科草莓属高营养的浆果类水果，因其色泽艳丽、口味香甜而深受欢迎[8]。西瓜是葫芦科西瓜属重要的园艺作物之一，我国西瓜种植面积占世界总种植面积的55%[9]。
受设施资源、种植条件以及生产成本等因素的限制，葡萄、白菜、草莓和西瓜的生产难以实现大规模轮作或休耕。为提高产量、增加收益，同时满足周年供应的需求，葡萄、白菜、草莓和西瓜在生产中设施复种指数均较高。王晓奕等[10]和王瑛等[11]研究表明，随着葡萄种植年限的延长及规模化、产业化进程的推进，连作障碍引发的病虫害加剧、园地更新受阻等问题日益突出；王清慧[12]研究指出，连作障碍是制约露地大白菜生产产业化、规模化发展的严峻问题；张庆华等[13]和王庆峰等[14]研究表明，当前草莓产业由于耕地数量限制，草莓连作现象十分普遍。长期的连作栽培会造成草莓植株营养生长缓慢，产量及果实品质下降[15-16]。戚琳等[17]研究表明，西瓜的多年连茬极易产生连作障碍，导致抗逆性和品质变差，产量和种植效益降低，对该作物产业的稳步发展影响较大。随着栽培时间的累积，葡萄、白菜、草莓和西瓜的生长状况变差、产量下降、品质降低，给生产企业及农户带来巨大的经济损失，一定程度上制约了4种作物产业的可持续发展。
本研究以葡萄、白菜、草莓和西瓜为试验材料，用连作土壤浸提液浇灌处理4种作物，通过测定各处理下葡萄、白菜、草莓和西瓜相关生长发育指标来探究连作土壤对这4种作物生长发育的影响，以期明晰连作障碍对葡萄、白菜、草莓和西瓜生长的影响机制，为缓解连作障碍提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试葡萄品种为巨峰葡萄（沭阳雅之美园林绿化有限公司）；供试白菜品种为绿冠白菜（山东寿禾种业有限公司）；供试草莓品种为奶油草莓（大地农业有限公司）；供试西瓜品种为美都西瓜（大地农业有限公司）。连作土壤选自宿迁学院连作5年的白菜种植基地土壤，该基地连作障碍严重，植物长势弱。其他材料为沙子，其过筛后用多菌灵消毒后备用。
1.2 试验方法
本研究于2024年8—10月在宿迁学院温室内进行。将白菜种子种在非连作基质之中，待长成5 cm左右的幼苗备用。选用长势一致且无病虫害的白菜、葡萄、草莓和西瓜幼苗各60株，种植在直径为20 cm的种植盆中，每盆种植1株，种植盆中的种植土为多菌灵消毒后的沙子。
1.3 试验设计
4种作物均分别设置3个处理，CK为清水处理、T1为连作土壤和清水按照体积1:4浸泡后的土壤浸提液处理、T2为连作土壤和清水按照体积1:2浸泡后的土壤浸提液处理，每个处理20盆。在作物种植时进行第1次浇灌，之后每隔7 d浇灌1次。生长期间进行正常的养护管理。
1.4 测定指标及方法
采用随机取样法，在4种作物种植后30 d，选取从生长顶端向下第4片叶，用直尺测定植物的株高、最长叶长和最长叶宽，用游标卡尺测定茎粗，用分光光度计测定叶片叶绿素含量。最长叶长为叶片顶端到叶片基部的长度，最长叶宽为叶片最宽部位的宽度，在靠近地面1 cm的位置测量植株的直径。
1.5 数据处理
采用Microsoft Excel 2016软件进行数据处理和作图。试验数据通过SPSS 23.0软件进行方差分析和多重比较。
2 结果与分析
2.1 对4种作物幼苗生长发育的影响
2.1.1 葡萄
由表1可知，株高方面，T1处理与CK差异无统计学意义（P>0.05）；T2处理较CK明显降低8.11%（P<0.05）；T1处理较T2处理明显增加6.98%（P<0.05）。最长叶长方面，T1、T2处理较CK分别明显降低10.66%、24.59%（P<0.05）；T1处理较T2处理明显增加18.48%（P<0.05）。最长叶宽方面，T1、T2处理较CK分别明显降低16.07%、21.43%（P<0.05）；T1处理较T2处理增加6.82%，但差异无统计学意义（P>0.05）。茎粗方面，T1处理与CK差异无统计学意义（P>0.05）；T2处理较CK明显降低23.96%（P<0.05）；T1处理较T2处理明显增加23.29%（P<0.05）。最长根长方面，T1、T2处理均小于CK，三者差异无统计学意义。
表1 不同浓度土壤浸提液处理葡萄幼苗的生长情况 单位：cm |
| 处理 | 株高 | 最长叶长 | 最长叶宽 | 茎粗 | 最长根长 |
|---|---|---|---|---|---|
| CK | 45.85±5.78 a | 7.32±0.12 a | 4.48±0.15 a | 0.96±0.04 a | 15.78±0.34 a |
| T1 | 45.07±5.45 a | 6.54±0.18 b | 3.76±0.08 b | 0.90±0.02 a | 15.12±0.42 a |
| T2 | 42.13±5.36 b | 5.52±0.17 c | 3.52±0.11 b | 0.73±0.02 b | 14.69±0.35 a |
|
2.1.2 白菜
由表2可知，株高方面，T1、T2处理较CK分别明显降低42.46%、46.84%（P<0.05）。最长叶长方面，T1、T2处理较CK分别明显降低44.44%、50.46%（P<0.05）。最长叶宽方面，T1、T2处理较CK分别明显降低40.93%、42.68%（P<0.05）。茎粗方面，T1、T2处理较CK分别明显降低33.33%和44.00%（P<0.05）。最长根长方面，T1处理与CK差异无统计学意义（P>0.05）；T2处理较CK明显降低11.57%（P<0.05）。T1处理的白菜株高、最长叶长、最长叶宽、茎粗、最长根长与T2处理差异均无统计学意义（P>0.05）。
表2 不同浓度土壤浸提液处理白菜幼苗的生长情况 单位：cm |
| 处理 | 株高 | 最长叶长 | 最长叶宽 | 茎粗 | 最长根长 |
|---|---|---|---|---|---|
| CK | 14.58±0.36 a | 10.98±0.28 a | 7.45±0.20 a | 0.75±0.02 a | 5.53±0.18 a |
| T1 | 8.39±0.32 b | 6.10±0.14 b | 4.40±0.12 b | 0.50±0.02 b | 5.01±0.14 ab |
| T2 | 7.75±0.24 b | 5.44±0.16 b | 4.27±0.17 b | 0.42±0.01 b | 4.89±0.16 b |
2.1.3 草莓
由表3可知，株高方面，T1、T2处理较CK分别明显降低18.15%、19.36%（P<0.05）。最长叶长方面，T1、T2处理较CK分别明显降低18.26%、18.66%（P<0.05）。最长叶宽方面，T1、T2处理较CK分别明显降低11.89%、30.75%（P<0.05）；T1处理较T2处理明显增加27.24%（P<0.05）。茎粗方面，T1、T2处理较CK分别明显降低16.00%、20.00%（P<0.05）；最长根长方面，T1、T2处理较CK分别明显降低8.64%、15.16%（P<0.05）；T1处理较T2处理明显增加7.68%（P<0.05）。T1处理的草莓株高、最长叶长、茎粗与T2处理差异均无统计学意义（P>0.05）。
表3 不同浓度土壤浸提液处理草莓幼苗的生长情况 (cm) |
| 处理 | 株高 | 最长叶长 | 最长叶宽 | 茎粗 | 最长根长 |
|---|---|---|---|---|---|
| CK | 10.69±0.22 a | 4.93±0.11 a | 3.87±0.08 a | 0.25±0.05 a | 14.58±0.25 a |
| T1 | 8.75±0.21 b | 4.03±0.12 b | 3.41±0.10 b | 0.21±0.02 b | 13.32±0.31 b |
| T2 | 8.62±0.18 b | 4.01±0.09 b | 2.68±0.14 c | 0.20±0.02 b | 12.37±0.23 c |
2.1.4 西瓜
由表4可知，株高方面，T1、T2处理较CK分别明显降低24.03%、31.58%（P<0.05）；T1处理与T2处理差异无统计学意义（P>0.05）。最长叶长方面，T1、T2处理较CK分别明显降低19.26%、34.51%（P<0.05）；T1处理较T2处理明显增加23.28%（P<0.05）。最长叶宽方面，T1处理与CK差异无统计学意义（P>0.05）；T2处理较CK明显降低31.32%（P<0.05）；T1处理较T2处理明显增加28.93%（P<0.05）。茎粗方面，T1、T2处理较CK分别明显降低23.68%和36.84%（P<0.05）；T1处理与T2处理差异无统计学意义（P>0.05）。最长根长方面，T1、T2处理较CK分别明显降低6.28%、16.55%（P<0.05）；T1处理较T2处理明显增加12.30%（P<0.05）。
表4 不同浓度土壤浸提液处理西瓜幼苗的生长情况 (cm) |
| 处理 | 株高 | 最长叶长 | 最长叶宽 | 茎粗 | 最长根长 |
|---|---|---|---|---|---|
| CK | 9.53±0.18 a | 6.23±0.15 a | 4.63±0.08 a | 0.38±0.05 a | 8.28±0.11 a |
| T1 | 7.24±0.20 b | 5.03±0.21 b | 4.10±0.10 a | 0.29±0.06 b | 7.76±0.15 b |
| T2 | 6.52±0.14 b | 4.08±0.15 c | 3.18±0.07 b | 0.24±0.04 b | 6.91±0.12 c |
2.2 对4种作物幼苗叶片叶绿素含量的影响
由图1可知，T1、T2处理的葡萄叶片叶绿素含量较CK分别降低13.70%、27.39%，T2处理的叶绿素含量较T1降低15.87%，差异均具有统计学意义（P<0.05）。由图2可知，T1、T2处理的白菜叶片叶绿素含量较CK分别降低21.51%、16.18%，差异均具有统计学意义（P<0.05），而T1与T2间差异无统计学意义（P>0.05）。由图3可知，T1、T2处理的草莓叶片叶绿素含量较CK分别降低42.36%、36.69%，差异均具有统计学意义（P<0.05），而T1与T2间差异无统计学意义（P>0.05）。由图4可知，T1、T2处理的西瓜叶片叶绿素含量较CK分别降低25.39%、35.69%，差异均具有统计学意义（P<0.05），而T1与T2处理间差异无统计学意义（P>0.05）。
3 结论与讨论
综上，连作土壤对作物生长发育具有一定的影响。与清水对照（CK）相比，T1、T2处理降低了葡萄、白菜、草莓和西瓜幼苗的株高、最长叶长、最长叶宽、茎粗、最长根长以及叶绿素含量。本研究为揭示葡萄、白菜、草莓和西瓜连作障碍的形成机制提供参考。