當(dāng)歸連作障礙機(jī)制及其生物修復(fù)措施研究.pdf

1、當(dāng)歸是常用中藥材，但由于有限的適生區(qū)與市場周年需求的矛盾，導(dǎo)致當(dāng)歸連作現(xiàn)象普遍，連作障礙嚴(yán)重。2006-2008年，在當(dāng)歸主產(chǎn)區(qū)岷縣清水鄉(xiāng)布置田間和模擬試驗(yàn)，以不同連作茬次當(dāng)歸為研究對象，在從根際微生態(tài)和自毒作用角度揭示當(dāng)歸連作障礙主要原因的基礎(chǔ)上，采用盆栽試驗(yàn)研究土壤生物因素和化感物質(zhì)對當(dāng)歸生長過程中葉片保護(hù)酶和土壤根際微生態(tài)的影響，探討當(dāng)歸連作障礙作用機(jī)制。最后，利用作物的化感效應(yīng)，探索間作減緩當(dāng)歸連作障礙的可行性，得到如下主要結(jié)果

2、： 1.連作通過降低植株保護(hù)酶活性引起活性氧代謝失調(diào)，導(dǎo)致活性氧積累和膜脂過氧化損傷。這種影響的外在表現(xiàn)是植株光合色素含量降低，光合作用強(qiáng)度下降，干物質(zhì)積累減少，可溶性糖含量升高，生長受抑，病害嚴(yán)重，產(chǎn)量和品質(zhì)下降。當(dāng)歸根膨大期，連茬當(dāng)歸葉片保護(hù)酶SOD、POD和CAT活性分別較正茬降低29.13%、10.87%和43.83%；滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)脯氨酸和可溶性糖含量分別增加121.95%和29.20%；膜脂過氧化的最終產(chǎn)物MDA含量增

3、加16.00%；葉綠素a、葉綠素b和光合速率分別降低39.78%、46.90%和34.23%。株高、主根長、地上部和地下部干物重分別降低20.50%、61.50%、25.85%和35.94%，均達(dá)到顯著差異。連作當(dāng)歸藥材產(chǎn)量、揮發(fā)油含量及藁本內(nèi)酯含量分別較正茬降低29.52%、28.42%和58.82%，而麻口病發(fā)病率是正茬的2.52倍。 2.當(dāng)歸連作導(dǎo)致土壤中可培養(yǎng)微生物數(shù)量減少，其中細(xì)菌和放線菌數(shù)量減少，而真菌數(shù)量明顯增加，

4、土壤微生物多樣性指數(shù)減小。就整個(gè)生育時(shí)期平均而言，細(xì)菌、放線菌數(shù)量和多樣性指數(shù)分別較正茬降低37.22%、43.68%和32.09%，而真菌數(shù)量增加106.64%。連作導(dǎo)致好氣性纖維素分解菌和無機(jī)溶磷菌數(shù)量明顯下降，氨化細(xì)菌數(shù)量大幅增加，而有機(jī)溶磷菌和鉀細(xì)菌數(shù)量變化隨生長時(shí)期不同而異。連作導(dǎo)致功能類群群落多樣性和均勻度明顯降低，優(yōu)勢集中性表現(xiàn)明顯。土壤酶活性測定表明，連作土壤中脲酶和中性磷酸酶活性明顯低于正茬，而過氧化氫酶和多酚氧化酶活

5、性略有上升。 3.當(dāng)歸植株及根際土壤浸提液均具有生長抑制作用。浸提液的作用效果一般表現(xiàn)為低濃度不具有抑制作用，甚至具有促進(jìn)作用，但隨濃度升高抑制作用也隨之增加。其中當(dāng)歸地上部浸提液較地下部浸提液的抑制作用更強(qiáng)，且根膨大期各種浸提液較苗期浸提液的抑制作用強(qiáng)。 4.連作土滅菌能在較大程度上改善當(dāng)歸生長，但不能完全消除連作帶來的負(fù)效應(yīng)。滅菌土上生長的當(dāng)歸株高、產(chǎn)量、揮發(fā)油含量和浸出物含量均高于連作土。當(dāng)歸葉片SOD和POD活性

6、在滅菌土顯著高于連作土，而CAT和MDA顯著低于連作土。至收獲期，滅菌土的細(xì)菌數(shù)量較連作土增加173.82%，而放線菌和真菌數(shù)量降低63.23%和37.87%；連作土滅菌處理改變土壤各功能類群的數(shù)量、多度、群落多樣性、均勻度和優(yōu)勢集中性等特征參數(shù)，滅菌土的好氣性纖維素分解菌、無機(jī)溶磷菌、鉀細(xì)菌多度發(fā)生了變化（趨向于正茬），根膨大期和收獲期其群落多樣性分別較連作土提高65.51%和27.51%。滅菌土上當(dāng)歸麻口病發(fā)病率較連作土降低75.0

7、1%。 5.當(dāng)歸連作障礙的發(fā)生及加重是化感物質(zhì)（T1）和土壤生物因素（T2）共同作用的結(jié)果。連作土壤中的化感物質(zhì)和有害生物通過改變幼苗生理生化特性及其生長的微環(huán)境而使植株生長受阻，植株黃化，生物量下降，病蟲害嚴(yán)重等，進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)量和品質(zhì)下降。當(dāng)歸生長初期土壤中化學(xué)物質(zhì)對其生長的作用強(qiáng)于土壤生物因素，而生長后期生物因素的作用強(qiáng)于化學(xué)物質(zhì)，表明連作土壤中的化學(xué)物質(zhì)不僅直接影響當(dāng)歸的生長，可能還通過影響土壤微生物而產(chǎn)生間接效應(yīng)。

8、 與對照相比，苗期當(dāng)歸地上部干重的減少中，連作土壤中化感物質(zhì)和生物因素所占比例依次為61.90%和38.10%，地下部干重的減少中，二者所占比例依次為80.00%和20.00%；根膨大期地上部干重的減少中，二者所占比例依次為58.97%和41.03%，地下部干重的減少中，二者所占比例依次為41.02%和58.98%；當(dāng)歸收獲期，藥材產(chǎn)量的減少中，二者所占比例依次為48.29%和51.71%；揮發(fā)油含量下降值中，二者所占比例依次為21.7

9、4%和78.26%；浸出物含量下降值中，二者所占比例依次為47.16%和52.84%。 連作土壤中化感物質(zhì)的加入使當(dāng)歸葉片SOD、POD和CAT活性分別較CK增加12.50%、60.47%和6.43%，其中POD達(dá)到顯著差異，MDA含量增加14.67%，差異顯著；在化感作用的基礎(chǔ)上，連作土壤中生物因素的加入使當(dāng)歸葉片SOD和CAT活性分別較CK降低20.59%和28.22%，POD活性和MDA含量分別較CK增加38.22%和32

10、.00%，差異均顯著。 與對照相比，T1和T2處理均對真菌生長繁殖有顯著促進(jìn)作用，對放線菌、氨化細(xì)菌、好氣性纖維素分解菌、有機(jī)溶磷菌和鉀細(xì)菌有明顯抑制作用。T1和T2處理根膨大期均可顯著降低細(xì)菌數(shù)量，增加無機(jī)溶磷菌數(shù)量，而收獲期則顯著增加細(xì)菌數(shù)量，降低無機(jī)溶磷菌數(shù)量。根膨大期T1和T2處理當(dāng)歸根際土壤好氣性纖維素分解菌多度發(fā)生了變化，收獲期T1處理好氣性纖維素分解菌多度發(fā)生了變化，T2處理鉀細(xì)菌多度發(fā)生變化。T1和T2處理功能類

11、群總數(shù)、群落多樣性和均勻度均明顯下降，優(yōu)勢集中性表現(xiàn)明顯，且根膨大期多樣性參數(shù)值以及功能類群數(shù)量的變化幅度大于收獲期。與CK相比，根膨大期T1處理功能類群總數(shù)和群落多樣性分別降低1.92%和21.97%，T2處理分別降低25.13%和43.88%。 6.大蒜與當(dāng)歸間作顯著改善連作土壤中微生物區(qū)系，提高功能類群多樣性及均勻度，豐富了土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，抑制和影響病原菌的生長、減少病害的發(fā)生，植株體內(nèi)保護(hù)酶活性提高，膜脂過氧化程度降

12、低，從生理上提高當(dāng)歸自身的抗性，改善了當(dāng)歸連作障礙。 根膨大期，間作處理當(dāng)歸株高、地上千物重和地下干物重分別較單作提高12.34%、36.92%和9.15%。間作增強(qiáng)當(dāng)歸自身防御酶體系，與單作相比，間作SOD、POD和CAT活性分別提高80.00%、243.19%和37.13%，MDA含量降低11.67%。間作顯著降低麻口病發(fā)病率，而提高當(dāng)歸藥材產(chǎn)量和品質(zhì)，與單作相比，間作當(dāng)歸藥材麻口病發(fā)病率下降56.25%，產(chǎn)量、揮發(fā)油含量和

13、浸出物含量分別增加52.77%、50.00%和10.20%。 間作有利于提高生長盛期土壤細(xì)菌、好氣性纖維素分解菌、有機(jī)溶磷菌、無機(jī)溶磷菌和鉀細(xì)菌數(shù)量。當(dāng)歸根膨大期，間作土壤細(xì)菌、好氣性纖維素分解菌、有機(jī)溶磷菌、無機(jī)溶磷菌數(shù)量分別較單作提高53.52%、23.19%、103.44%和49.46%。收獲期，間作顯著降低細(xì)菌、真菌和氨化細(xì)菌數(shù)量，提高無機(jī)溶磷菌和鉀細(xì)菌數(shù)量，各指標(biāo)的增減幅度分別為-31.71%、-22.05%、-47，

14、26%、20.05%和75.59%。間作條件下生長盛期當(dāng)歸根際土壤好氣性纖維素分解菌、有機(jī)溶磷菌和鉀細(xì)菌的多度發(fā)生變化。盡管功能類群總數(shù)間作低于單作處理，但群落多樣性和均勻度均明顯提高，優(yōu)勢集中性表現(xiàn)不明顯，且根膨大期多樣性參數(shù)值及功能類群數(shù)量的變化幅度大于苗期和收獲期。間作功能類群多樣性指數(shù)在苗期、根膨大期和收獲期分別較單作提高11.25%、80.81%和44.97%7.綜合以上研究結(jié)果，認(rèn)為當(dāng)歸連作障礙是由化感物質(zhì)、土壤有害生物等多