甘肃省中部沿黄灌区连作对马铃薯植株生理生态特性的影响

甘肃省中部沿黄灌区是西北地区乃至全国重要的加工型马铃薯生产基地,然而突出的连作障碍已经严重影响到当地马铃薯种植业的可持续发展。为此,本研究于2010年在地处该区的白银市景泰县进行田间试验,以当地主栽的加工型马铃薯品种"大西洋"为试验材料,以轮作地块作为对照,选取相邻的连作1~5a马铃薯种植地块,研究连作对马铃薯植株的生物效应,试图从植株的生理生态特性入手探明马铃薯连作障碍的原因。结果表明,与轮作地块(即不连作)相比,连作1a和2a马铃薯块茎产量无显著变化,但自连作3a开始出现显著下降,降低44%~56%,表现出明显的连作障碍,从产量上看,两年应是当地马铃薯连作的最佳终止时间。从产量构成分析,单薯重量下降是导致连作马铃薯产量下降的重要原因。马铃薯植株根、茎、叶和块茎的生物量随着连作年限的延长而下降,而根冠比相反。植株光合生理受连作影响显著,Pn、Gs和Tr随连作年限的延长显著下降,Ci则表现上升趋势。叶绿体荧光特征则表现为F0随连作年限的延长而逐渐下降,Fv/Fm、ΦPSII和qP逐渐上升。植株叶片SOD、POD和CAT活性表现出随着连作年限延长先上升后下降的特征。与不连作相比,连作1a和2a马铃薯叶片的MDA含量无显著变化,但连作3~5a增加4~6倍。随连作年限延长,植株根系活力、总吸收面积和活跃吸收面积显著下降,根系形态包括总根长、表面积和根尖数则逐渐增加,而根直径和根体积无变化。结果表明,马铃薯连作障碍的产生除了与光合生理有关的一系列生理生化过程和形态学的改变有关外,还可能与马铃薯植株体内的激素代谢水平有关,这些因素在整体上导致了马铃薯库源关系的失衡。