基于黃連化感物質(zhì)與微生物群落結(jié)構(gòu)變化的連作障礙機(jī)制研究.pdf

1、黃連是最常用中藥材之一，來(lái)源于毛茛科植物黃連（味連）Coptis chinensis Franch、三角葉黃連（雅連）Coptis deltoidea C.Y.Cheng et Hsiao和云連（云連）Coptis teeta Wall.的根莖，目前市場(chǎng)上的藥材均來(lái)自栽培生產(chǎn)，品種以味連為主。重慶石柱為黃連藥材道地產(chǎn)區(qū)，黃連藥材產(chǎn)量約占全國(guó)總產(chǎn)量的40％，石柱黃連一直被視為藥材中的上品，但黃連的栽培過(guò)程存在嚴(yán)重的連作障礙，若重茬種植則病

2、蟲(chóng)害嚴(yán)重，甚至絕產(chǎn)，因此常需休地或輪作其他作物4-5年。國(guó)內(nèi)外目前僅有幾篇關(guān)于黃連不同部位及土壤提取液對(duì)黃連及豆類(lèi)植物存在化感作用的研究報(bào)道，尚未有黃連連作障礙的相關(guān)研究報(bào)道，為克服或解決黃連連作障礙這一生產(chǎn)問(wèn)題，關(guān)于其連作障礙的發(fā)生機(jī)制亟需闡明。
　　本研究基于植物-土壤-微生物互作關(guān)系，設(shè)計(jì)盆栽實(shí)驗(yàn)結(jié)合田間實(shí)驗(yàn)，主要以正茬黃連和撂荒連地為研究對(duì)象，輔以模擬連作黃連，采用紫外分光光度法、高效液相色譜法、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法和氣相

3、色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法等現(xiàn)代技術(shù)分析方法，鑒定了黃連根系分泌物中具有化感作用的酚酸類(lèi)化合物，考察了酚酸類(lèi)化合物、土壤微生物和土壤理化性質(zhì)的變化規(guī)律，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，綜合分析探討黃連連作障礙發(fā)生機(jī)制，得到以下結(jié)果：
　　1采用高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)結(jié)合種子發(fā)芽模型，分析鑒定了黃連根際土壤中8種具有化感作用的酚酸類(lèi)化合物，分別是原兒茶酸、對(duì)羥基苯甲酸、香草酸、香蘭素、阿魏酸、水楊酸、肉桂酸和4-香豆酸，通過(guò)盆栽試驗(yàn)驗(yàn)證確定香草酸、阿魏酸與

4、4-香豆酸來(lái)源于黃連根系分泌物。
　　2綜合利用紫外分光光度法、高效液相色譜法和液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法等技術(shù)，測(cè)定分析了酚酸類(lèi)化合物在正茬黃連及撂荒連地土壤中的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，表現(xiàn)為在正茬黃連根際土壤中，隨黃連生長(zhǎng)年限的增加，總酚酸、對(duì)羥基苯甲酸、香草酸和阿魏酸的含量呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，而4-香豆酸呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì)；在撂荒連地土壤中，除4-香豆酸不具有明顯的變化規(guī)律外，其余酚酸的含量隨休地時(shí)間的延長(zhǎng)而降低，黃連栽培3年后土壤總酚酸處于

5、較高水平。
　　3采用磷脂脂肪酸圖譜分析技術(shù)測(cè)定了正茬黃連及撂荒連地土壤中的微生物，對(duì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行主成分分析，微生物的總量以及細(xì)菌、真菌、革蘭氏陽(yáng)性菌和革蘭氏陰細(xì)菌的數(shù)量是影響土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的主要影響因素。正茬黃連根際土壤微生物總量、細(xì)菌和真菌的數(shù)量隨栽培年限的增加而顯著下降，栽培3年以后微生物多樣性降低，微生物區(qū)系失衡。休地過(guò)程中微生物的總量、細(xì)菌和真菌的數(shù)量隨年份的增加均呈現(xiàn)增高趨勢(shì)，土壤微生態(tài)環(huán)境逐步改善。
　　4

6、應(yīng)用常規(guī)理化分析技術(shù)測(cè)定了正茬黃連及撂荒連地土壤中的有機(jī)質(zhì)、大量元素、pH與電導(dǎo)率等土壤理化指標(biāo)，正茬黃連根際土壤中，除全氮的含量無(wú)明顯變化，其余有機(jī)質(zhì)、全磷、速效磷和有效硼的含量以及pH與電導(dǎo)率隨栽培年限的增加具有顯著的增高趨勢(shì)，其中速效磷和有效硼甚至增加數(shù)倍以上。休地土壤中速效磷、有效硼的含量以及pH和電導(dǎo)率均隨休地時(shí)間的增加而呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，其余指標(biāo)變化不明顯。
　　5建立酚酸類(lèi)化合物、土壤微生物和土壤理化性質(zhì)三者之間的關(guān)聯(lián)性

7、，通過(guò)相關(guān)性分析可知，酚酸類(lèi)化合物、土壤微生物和土壤理化性質(zhì)存在著一定的相關(guān)性，特別是酚酸類(lèi)化合物與部分土壤理化性質(zhì)具有顯著的相關(guān)性。
　　綜合以上研究結(jié)果，推測(cè)可能由于黃連根系所分泌酚酸類(lèi)化合物的誘導(dǎo)作用，引起了土壤微生物區(qū)系失衡和土壤理化性質(zhì)的改變，導(dǎo)致連地土壤環(huán)境的改變，加之酚酸類(lèi)化合物的化感作用，三者的綜合效應(yīng)是黃連發(fā)生連作障礙的機(jī)制之一。
　　本研究從根系分泌物酚酸、土壤微生物和土壤營(yíng)養(yǎng)三方面的角度探討了黃連連作障