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《中国第九届植物化感作用学术研讨会论文摘要集》2019年
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土壤强还原处理消减三七皂苷类化感物质及其微生物学机制

李云龙  赵军  黄新琦  蔡祖聪  
【摘要】:皂苷类物质是三七主要的次生代谢产物,不仅可以直接对三七幼苗产生自毒作用,还可以刺激土壤中病原菌生长繁殖并最终引起土壤微生物群落失衡,被认为是引起三七产生连作障碍的主导因素。然而截止目前,科学研究或农业生产实践中还未见有能够有效消减三七化感物质的农业措施。土壤强还原处理(Reductive soil disinfestation,RSD)是一种作物种植前的土壤处理方法,具有改善土壤理化性状、杀灭土传病原菌和重构土壤微生物区系等多重效应,但其对土壤中化感物质的潜在影响尚缺乏相应研究。本研究对三七连作模式(Sanqi ginseng monoculture system,SGMS)和玉米-三七种植模式(maize-Sanqi ginseng system,MSGS)分别进行RSD处理(SGMS_RSD,MSGS_RSD),探讨RSD处理对土壤中皂苷类化感物质的消减作用并解析其可能的微生物学降解机制。色谱分析结果表明:三七连作土壤中两种人参皂苷Rb1和Rh1的含量分别为:1.51μg g~(-1)和2.37μg g~(-1)。轮作和RSD处理都显著降低了土壤中皂苷类物质的含量;且相对于轮作对土壤中Rb1和Rh1的降解(54.3%和73.5%),RSD处理的降解作用更为显著,其中SGMS_RSD和MSGS_RSD对Rb1和Rh1的降解率分别高达82.0%~99.4%和88.1%~99.6%。高通量测序结合回归分析发现:土壤中细菌属Azospira、Bacillus、Bacteroides、Clostridium、Ochrobactrum和Paenibacillus以及真菌属Candida、Scedosporium、Talaromyces、Westerdykella和Zopfiella的相对丰度与皂苷类物质含量呈现显著负相关关系,表明这些微生物类群可能在土壤强还原过程中参与了皂苷类化感物质的降解。同时,荧光定量PCR结果显示:RSD能够显著降低土壤中尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)的数量,其杀菌率高达99%。此外,RSD处理提高了再植三七存苗率:移栽6个月后,SGMS处理组再植三七发病率达到100%,而MSGS处理组再植三七存苗率降低至4.5%;SGMS_RSD处理组存苗率有所下降,降低至52.7%,而MSGS_RSD处理组存苗率依然显著高于其他处理组,达到70.7%。综上所述:土壤强还原处理能够有效消减化感物质、土传病原微生物等连作障碍因子,改善土壤微生物群落结构,提高再植三七的存苗率,从而有效缓解了三七的连作障碍。特别地,短期玉米轮作后,土壤中能够降解皂苷类化感物质的微生物相对丰度及活性明显提高,从而促进了RSD处理过程中皂苷类化感物质的降解,并最终提高了再植三七的存苗率。因此,土壤强还原处理是一种具有快速缓解三七连作障碍潜力的农业措施。
【作者单位】:南京师范大学地理科学学院
【分类号】:S567.236;S154.3

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