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花生是我国南方红壤丘陵地区主要油料作物和经济作物,连作障碍现象普遍,严重制约着当地花生产业的发展。已有研究表明间作茅苍术能有效缓解花生连作障碍,提升连作花生产量,但是其作用机理仍需进一步研究。因此,本文分别研究了间作茅苍术对连作花生土壤生物群落和花生生理抗性的影响。首先,以连作10年土壤为基质,采用盆栽试验研究了间作茅苍术对连作花生土壤微生物和线虫群落的影响;进一步采用室内培养试验探究了茅苍术根系分泌物和根茎挥发物对微生物群落结构和花生根腐病菌菌丝生长的影响;同时,利用盆栽试验研究了茅苍术地上挥发物对花生生理抗性的影响。主要研究结果如下: 1.采集连作10年红壤开展盆栽试验,分别设置花生单作和花生/茅苍术间作2个处理,利用高通量测序技术测定了花生根际微生物组成,采用淘洗-过筛-蔗糖离心法提取、并鉴定土壤线虫。结果表明,茅苍术间作显著提高了Bacillus、Burkholderia的相对丰度,并降低了病原菌镰刀菌属(Fusarium)的相对丰度;增加了食细菌线虫、食真菌线虫及捕食/杂食线虫的相对丰度,降低了植物寄生类线虫的相对丰度。 2.采用茅苍术根系分泌物回接连作土壤的方法,研究了茅苍术根系分泌物对土壤微生物群落结构的影响。实验结果表明,茅苍术根系分泌物改变了连作土壤微生物群落结构,提高了Pseudomonas等有益微生物的相对丰度,但对Ralstonia和Fusarium等潜在的病原微生物没有显著的抑制作用。通过离体培养试验发现茅苍术根系分泌物对花生根腐病菌也没有明显的直接抑制作用。 3.通过茅苍术根茎挥发物扩散培养试验,研究了离茅苍术根茎不同距离(0-5cm,5-10cm)的连作花生土壤微生物群落组成对挥发物的响应。结果表明茅苍术根茎挥发物可以在土壤中进行扩散并显著改善连作土壤微生物群落结构,土壤中有益微生物(如Bacillus)的相对丰度逐渐升高,病原微生物(如Fusarium)的相对丰度显著降低,同时挥发物能够扩散较远距离(10cm)对微生物群落产生影响。进一步采用离体培养试验研究了茅苍术根茎挥发物对花生根腐病菌菌丝生长的影响,发现根茎挥发物对花生根腐病菌菌丝生长有显著的抑制作用,而且浓度越高抑制作用越大;结合顶空固相微萃取-气相色谱/质谱联用(HS-SPME-GC/MS)对茅苍术根茎挥发物成分收集、鉴定,结果表明萜类物质可能是抑制病原微生物、改善微生物群落结构的主要挥发性物质。 4.采用花生/茅苍术根部隔开,而地上进行互作的间作方式研究了茅苍术地上挥发物对花生生理抗性的影响,结果表明茅苍术可通过地上部挥发物诱导连作花生生理反应,互作后连作花生抗病相关酶活显著提高,植株生长状况明显改善。同时应用项空固相微萃取-气相色谱/质谱联用(HS-SPME-GC/MS)对茅苍术地上挥发物成分收集、鉴定,发现茅苍术地上挥发物中含有乙酸-3-己烯酯、莎草烯、α-姜黄烯和β-桉叶烯等化感成分,这些成分可能是提升花生生理抗性的主要功能物质。 总之,茅苍术间作改善了土壤线虫及微生物群落结构,提高花生生理抗性。对病原菌抑制作用主要通过地下根茎挥发物途径,而对花生抗性提升主要是通过地上挥发物途径;根系分泌物对土壤微生物区系有一定改善作用,但对病原微生物没有显著抑制作用。