刺五加是我国珍贵的东北道地药材,是我国最重要的中药材产业品种之一,随着近几十年开采力度增大导致其种群日渐濒危,人工栽培刺五加已成为其资源保护和产业发展的必然趋势,然而刺五加栽培田间管理措施研究甚少,目前也没有关于其植物营养相关深入研究。平衡施肥作为科学的养分管理方式在中药材生态种植中起到调控药用植物的产量与品质的作用,同时外源营养物质的输入会改变土壤微生物群落,土壤微生物群落的变化会通过改变土壤养分转化、有机质分解、腐殖质形成、土壤肥力保持、营养元素的转化等方式进而调控刺五加生长。因此本文针对刺五加养分管理问题重点研究了氮磷钾营养元素及配合施用对刺五加生长、代谢和土壤微生态变化的影响及作用机制,研究结果如下:(1)氮处理相关研究中N2(60g/m~2)处理组将刺五加幼苗死亡率降至最低;钾处理相关研究中K2(60g/m~2)处理组将刺五加幼苗死亡率降至最低;磷处理相关研究中P4(200g/m~2)处理组将刺五加幼苗死亡率降至最低。(2)氮元素补充更利于刺五加幼苗地上部干物质积累。磷元素补充更利于刺五加幼苗地下部干物质积累。从生物量、根长度、连接数、根尖、分叉数、表面积等多方面综合分析,磷元素补充更利于刺五加根系的发育。收获期的刺五加幼苗体内氮磷钾含量及根茎叶部位的配比均不同。(3)氮磷营养胁迫和过量补充情况下刺五加抗氧化酶活性显著增加,可溶性糖含量显著增大,表明氮磷营养胁迫和过量补充情况下对幼苗造成了环境胁迫,植物通过增加抗氧化酶活力减缓过氧化伤害和增加可溶性糖含量提高渗透压以维持幼苗生理稳态。(4)N4和N5处理显著提高了茎中L-苯丙氨酸含量,N5处理显著提高了茎中原儿茶酸的含量,N3处理显著提高了茎中紫丁香酚苷的含量,氮元素补充显著提高了茎中刺五加苷E的含量,其中N5处理组茎中刺五加含量最大,N3处理组显著提高了茎中槲皮素和异嗪皮啶的含量,N4处理组显著提高根中槲皮素含量。K2、K3、K4、K5处理组不同程度提高刺五加不同部位的次生代谢产物含量。P1处理组显著提高了根中L-苯丙氨酸的含量,P3处理组显著提高了根中紫丁香酚苷的含量;P2处理显著提高了原儿茶酸和芦丁含量,P4和P5处理显著提高了异嗪皮啶含量;P3处理显著提高了紫丁香酚苷合金丝桃苷的含量,P5处理显著提高了绿原酸的含量。(5)通过根际土壤微生物Anosim组间相似性分析,不同施肥处理下样品的门、纲、目、科、属、种均组间差异显著大于组内差异,分组有意义且组间差异显著。不同施肥处理下微生物基因总数量:N>K>OD>P>CK组。CK组微生物种群种多样性和均匀性最差;K组微生物多样性和均匀性最好,N组略次之;OD组多样性再次之,但均匀性良好;P组多样性及均匀性较N、K、OD差。(6)在门纲目科属种分类中中硝化螺旋菌门(Nitrospirae)下的各分类物种在相应分类水平上都有多个优势物种,且不同施肥方式丰度差异显著。利用KEGG数据库的功能注释结果发现在土壤氮循环过程中根据生物特征基因(Gene biomarker)的变化规律推断:在dissimilatory nitrate redution和nitrification反应中,N处理对于ammon ia、nitrite、nitrate之间的转化有显著影响,dissimilatory nitrate redution和asisimilatory nitrate reduction反应中OD处理对nitrite-ammonia的转化有显著影响,P处理对dissim ilatory nitrate redution和asisimilatory nitrate reduction中的nitrate-nitrite转化有显著影响。