分离对地黄(Rehmannia glutinosa)生长有害的菌株并解析其代谢产物对地黄生长的影响,可为破解地黄连作障碍问题提供理论支持.从地黄重茬土壤中分离霉菌并研究其发酵液对地黄生长的影响,然后通过不同极性梯度萃取、硅胶柱层析方法分离对地黄危害最严重的代谢产物,并通过高效液相色谱和液相色谱-质谱联用技术鉴定分离出的物质.结果:筛选出1株草酸青霉(Penicillium oxalicum)菌株C11,分离鉴定到其有害化感物质是环(精-亮)二肽(分子量为269.347,分子式为:C12H23N5O2).结果表明草酸青霉C11抑制了地黄产量41.5％,其有毒代谢产物环(精-亮)二肽可能是造成地黄连作障碍的原因.

改良参地土壤是缓解参地资源紧缺、促进人参种植业健康持续发展的有效途径.综述土壤微生物群落结构改变与连作障碍关系,参地土壤化学消毒、农业改良和微生物防治对土壤微生物的影响.结果显示:微生物制剂可以通过调整土壤微生物群落结构、拮抗病原菌、激活养分等有效防治人参病害及改良参地土壤;开发高效、具有广谱抑菌活性的微生物混合菌剂,辅以化学消毒、农业改良等土壤改良技术是改良参地土壤及防治人参病害的关键.

为研究不同轮作模式对桔梗根际土壤微生物及土壤酶活性的影响,从土壤微生态角度探寻一种无公害防治桔梗连作障碍的方式,以二年生桔梗为试材,采用盆栽试验的方法,以桔梗-桔梗(JG-JG)为对照,研究了桔梗-北沙参(JG-SS)、桔梗-玉米(JG-YM)、桔梗-防风(JG-FF)和桔梗-牛膝(JG-NX)不同轮作模式下对桔梗生长及土壤微生物和土壤酶活性的影响,分析筛选出桔梗的最优轮作模式.研究发现,JG-YM和JG-NX轮作模式下桔梗各生物量指标均优于其他处理;通过不同轮作种植模式对桔梗根际土壤微生物数量的影响研究发现,JG-SS、JG-YM、JG-NX、JG-FF细菌数量高于桔梗连作处理;JG-YM和JG-FF整体放线菌数量变化高于桔梗连作处理;JG-YM和JG-NX真菌数量与桔梗连作处理相比增长最为缓慢.通过不同轮作种植模式对桔梗根际土壤酶活性的影响研究发现,JG-NX的脲酶、蔗糖酶和纤维素酶活性高于其他四种处理.通过测定不同轮作模式下的桔梗生物量、桔梗根际土壤微生物数量和土壤酶活性,表明桔梗与牛膝或玉米轮作种植能改善种植土壤环境,缓解桔梗的连作障碍,可为桔梗的规范化种植奠定基础.

为揭示化肥有机替代措施下连作花生田土壤有机碳(SOC)积累的微生物机制,在连作5年的花生田设置了蚯蚓粪配施化肥(VM)、生物有机肥配施化肥(BF)、全量化肥(CF)和无施入对照(CK)4个处理,采用磷脂脂肪酸法(PLFA)分析了土壤微生物群落组成及多样性,测定了 SOC及其组分含量以及花生产量,分析了化肥有机替代、SOC和土壤微生物群落三者间的关系.结果表明:花生连作土壤环境严重恶化并显著影响了花生产量,而有机肥部分替代化肥明显提高了 SOC和各组分含量以及土壤微生物生物量,改变了土壤微生物群落组成及其多样性,提高了花生产量,其中VM处理效果最显著(P＜0.05).与CK相比,VM处理的花生产量增加了 56％,SOC含量增加了 11.4％,土壤总PLFA含量增加了 149.4％.冗余分析和逐步回归分析表明,VM和BF处理与SOC及其各组分含量、土壤微生物各类群PLFA含量均呈正相关,尤其VM处理相关性最强(P＜0.05);CK和CF处理与除了 G+/G-比值以外的其他所有变量均呈负相关;SOC各组分含量与土壤微生物各类群PLFA含量显著相关.综上,化肥有机替代导致的外源有机碳增加以及随后引起的土壤微生物群落的变化是连作花生田SOC积累的驱动因素,土壤微生物活性是影响SOC累积的关键因素.有机肥特别是蚯蚓粪部分替代化肥是改善连作花生田土壤质量、缓解连作障碍的有效措施.

目的:探讨不同轮作方式对北沙参生长、质量及其根腐病发病率的影响,为有效缓解北沙参连作障碍及制订合理栽培制度提供理论依据.方法:于内蒙古赤峰市喀喇沁旗牛家营子镇进行三年大田试验,设置 4 种轮作处理,前茬作物分别为:玉米、牛膝、桔梗和防风.比较各处理北沙参生物量、根腐病发病率、水溶性和醇溶性浸出物含量,并利用UPLC测定 5 种香豆素(补骨脂素、花椒毒素、佛手柑内酯、欧前胡素和异欧前胡素)含量.结果:与玉米或牛膝轮作后,北沙参长势较好,根腐病发病率下降,根中浸出物和 5 种香豆素含量显著提高;而与防风轮作后,北沙参根部长势不佳,有效成分含量较低,根腐病发病情况较严重.结论:与玉米或牛膝轮作后,北沙参的生长及药材质量较好,且根腐病的发生较轻;而与防风轮作后,北沙参的长势和质量较差,表明防风不宜作为北沙参的前茬作物.

目的:研究滇重楼须根在自然腐解条件下对其根际土壤养分、微生物数量和土壤酶活性的影响.方法:以四年生和五年生滇重楼幼苗为试验材料,在供试土壤中加入不同剂量的滇重楼须根,研究它们腐解对根际土壤理化性质、微生物数量和土壤酶活性的影响.结果:滇重楼须根自然腐解会抑制根系活力、丛枝菌根真菌侵染强度以及总提取球囊霉素和易提取球囊霉素含量,降低根际土壤pH值、速效氮(AN)、速效磷(AP)和有机质(OM)含量以及磷酸酶和脲酶活性,减少细菌、放线菌和总微生物数量,增加真菌数量和蔗糖酶活性,随着须根施用量的增加,上述指标的减少或增加幅度逐渐增加.相关分析发现,脲酶活性与土壤pH、AN、AP和OM含量之间均呈显著正相关,这说明其活性可作为表征滇重楼连作土壤理化性质变化的重要指标.结论:人工种植滇重楼过程中遗留须根自然腐解显著改变滇重楼根际土壤理化性质可能是造成连作障碍的重要因素之一,实际生产中避免须根遗留是保障滇重楼生长发育及品质形成的有效措施.

目的:探明党参连作与轮作对根际土壤微生物群落组成的影响,为缓解党参连作障碍提供基础研究.方法:设置党参连作、马铃薯-党参轮作、玉米-党参轮作3个处理,测定党参的相关生长指标,并利用高通量测序技术,研究连作和轮作对党参根际土壤微生物多样性的影响.结果:与连作组相比,轮作组党参的根长、根粗、地下部分鲜重和干重以及根部产量均显著提高(P＜0.05),轮作组根际土壤细菌群落OTU数目、丰富度指数Chao1和多样性指数Shannon也显著提高.连作组根际土壤细菌优势属种类比例均少于轮作组,但真菌特有OTU数量高于轮作组.党参连作与轮作土壤细菌在门分类水平上群落组成相对固定,变形菌门Proteobacteria、酸杆菌门Acidobacteria是党参轮作组根际土壤优势菌群,酸杆菌门、变形菌门、拟杆菌门Bacteroidetes为党参连作组根际土壤优势菌群.子囊菌门Ascomycota、担子菌门Basidiomycota为根际土壤真菌中的优势菌群;在属分类水平,连作组未分类的子囊菌及镰刀菌属的相对丰度高于轮作组.结论:与连作相比,轮作能够提高党参的生长指标和产量,增加根际细菌土壤微生物多样性,减少病原真菌种类,玉米-党参轮作模式相关指标优于马铃薯-党参轮作,能有效缓解连作障碍.

自毒作用作为连作障碍产生的原因之一,严重影响着药用植物的生长发育.自毒物质降解菌在缓解连作障碍、促进药用植物生长发育和提高土壤肥力等方面都具有十分重要的意义.在查阅大量相关文献的基础上,从连作障碍防治措施、降解菌种类及降解途径、降解菌对连作条件下植物及土壤环境的影响等方面进行充分的归纳总结,并从对自毒物质的降解作用、对植物的促生作用、对病原微生物的抑制作用、对药用植物有效成分合成和积累的促进作用和对土壤环境的优化作用等方面梳理自毒物质降解菌对药用植物连作障碍的缓解机制,这可为道地产区药用植物连作障碍防治措施及从生理和分子层面深入揭示自毒物质降解菌的作用机制奠定基础.

化感自毒作用是药用植物连作障碍的主要成因,已造成严重经济损失.对药用植物化感自毒作用的研究进展进行系统综述,阐述了化感物质对药用植物生长发育的主要影响机制,如影响药用植物光合作用、水和矿质元素吸收、细胞结构、土壤酶活性及土壤微生物区系等;提出选育优良栽培品种、合理施用有机类肥料及建立合理的耕作制度等药用植物化感自毒作用的防治措施,为消减化感自毒作用、提高作物产量、促进我国中药材种植业可持续发展提供参考.

目的:探究5种不同土壤改良剂对连作天麻和蜜环菌生长及根际微生物群落结构的影响,筛选缓解天麻连作障碍的土壤改良剂.方法:采用随机抽样调查法,统计各处理天麻和蜜环菌的生长情况,利用Illumina MiSeq测序平台,分析各处理土壤微生物真菌群落结构.结果:5种土壤改良剂(A.石灰;B.腐殖酸肥;C.枯草芽孢杆菌剂;D.哈茨木霉菌剂;E.抗重茬菌剂)均能降低母麻腐烂指数9.07％～63.60％,其中改良剂B、C、D和E能够提高天麻产量59.71％～424.83％,降低天麻感病指数34.29％～82.86％.改良剂B和D能促进蜜环菌的健壮程度和菌索粗度,5种改良剂能增加蜜环菌干重4.49％～83.06％,提升蜜环菌侵染指数4.90％～24.82％.5种改良剂对连作天麻生长的改善效果为D＞E＞C＞B＞A,促进连作天麻窝穴中蜜环菌生长由强到弱的顺序为D＞B＞C＞A＞E.天麻根际微生物研究中,改良剂A和E施用后土壤中真菌多样性增加,改良剂A、B和D可以增加真菌的丰富度,改良剂D和E与天麻正茬的真菌群落结构相似度高,改良剂C和E能降低天麻根际土壤中致病菌的丰富度,5种改良剂对天麻根际土壤真菌群落结构的改善效果为D＞E＞B＞C＞A.结论:5种土壤改良剂中,哈茨木霉菌剂对缓解天麻连作障碍效果最佳,其次是抗重茬菌剂,石灰效果最差.