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

1、黃連是最常用中藥材之一，來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，目前市場上的藥材均來自栽培生產(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，但黃連的栽培過程存在嚴重的連作障礙，若重茬種植則病

2、蟲害嚴重，甚至絕產(chǎn)，因此常需休地或輪作其他作物4-5年。國內(nèi)外目前僅有幾篇關(guān)于黃連不同部位及土壤提取液對黃連及豆類植物存在化感作用的研究報道，尚未有黃連連作障礙的相關(guān)研究報道，為克服或解決黃連連作障礙這一生產(chǎn)問題，關(guān)于其連作障礙的發(fā)生機制亟需闡明。
　　本研究基于植物-土壤-微生物互作關(guān)系，設(shè)計盆栽實驗結(jié)合田間實驗，主要以正茬黃連和撂荒連地為研究對象，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化合物，考察了酚酸類化合物、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)實踐，綜合分析探討黃連連作障礙發(fā)生機制，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化合物，分別是原兒茶酸、對羥基苯甲酸、香草酸、香蘭素、阿魏酸、水楊酸、肉桂酸和4-香豆酸，通過盆栽試驗驗證確定香草酸、阿魏酸與

4、4-香豆酸來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)，測定分析了酚酸類化合物在正茬黃連及撂荒連地土壤中的動態(tài)變化規(guī)律，表現(xiàn)為在正茬黃連根際土壤中，隨黃連生長年限的增加，總酚酸、對羥基苯甲酸、香草酸和阿魏酸的含量呈現(xiàn)增加趨勢，而4-香豆酸呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢；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間的延長而降低，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)測定了正茬黃連及撂荒連地土壤中的微生物，對測定結(jié)果進行主成分分析，微生物的總量以及細菌、真菌、革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰細菌的數(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。休地過程中微生物的總量、細菌和真菌的數(shù)量隨年份的增加均呈現(xiàn)增高趨勢，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)測定了正茬黃連及撂荒連地土壤中的有機質(zhì)、大量元素、pH與電導率等土壤理化指標，正茬黃連根際土壤中，除全氮的含量無明顯變化，其余有機質(zhì)、全磷、速效磷和有效硼的含量以及pH與電導率隨栽培年限的增加具有顯著的增高趨勢，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和電導率均隨休地時間的增加而呈現(xiàn)下降趨勢，其余指標變化不明顯。
　　5建立酚酸類化合物、土壤微生物和土壤理化性質(zhì)三者之間的關(guān)聯(lián)性

7、，通過相關(guān)性分析可知，酚酸類化合物、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，推測可能由于黃連根系所分泌酚酸類化合物的誘導作用，引起了土壤微生物區(qū)系失衡和土壤理化性質(zhì)的改變，導致連地土壤環(huán)境的改變，加之酚酸類化合物的化感作用，三者的綜合效應(yīng)是黃連發(fā)生連作障礙的機制之一。
　　本研究從根系分泌物酚酸、土壤微生物和土壤營養(yǎng)三方面的角度探討了黃連連作障