人参作为我国乃至世界名贵中药材，近年来需求量大增。人参目前多采用“三、三制”或“二、四制”方式栽培生产，一般5-6年收获，栽参后期会出现长势减弱、抗病性降低等问题，严重影响人参产量和品质，栽参七年后情况更为严重，连作障碍问题十分突出。老参地30年内不能重复栽参，否则烧须、烂根、病害高发、产量和品质严重下降，甚至绝产。人参连作障碍问题导致宜参地面积十分有限，制约着人参的规模化种植。众多学者认为连作障碍问题与土壤肥力降低、理化性状恶化、微生物区系改变、病原菌积累有关，但消除以上因素的土壤改良试验证明连作障碍问题均无法彻底解决，依然存在。近年来，化感作用成为作物连作障碍研究的热点，为解决人参连作障碍提供了新的方向。本研究从人参化感作用引起的植株生理变化出发，研究种植三年、七年人参根际土壤提取物及根茬腐解物提取液对不同指示作物及自身的化感作用，利用GC-MS确定不同年限人参根际土壤提取物中的主要化感成分，采用不同浓度梯度外源化感物质进行化感作用验证，对不同年限的人参根系进行差异蛋白组学分析，从分子生物学角度探索人参忌连作的机理；利用微生物改良剂探索缓解老参地土壤化感毒害。以期为减轻或消除人参连作障碍提供理论依据。
　　主要研究结果如下：
　　(1)人参根际土壤提取物和根茬腐解物均具有化感作用潜力，是导致人参植株生长发育受阻、生理指标恶化、发病率上升、产量和品质下降的重要因素。七年人参根际土壤提取物处理后，人参产量下降37.77%，总皂苷含量下降45.14%，根茬腐解物提取液处理后人参产量下降26.48%，人参总皂苷含量下降40.68%，其化感作用强度与连作年限成正比，七年人参根际土壤提取物3g鲜土样/ml(含有3g鲜土样的根际土壤提取物的溶液浓度)浓度对人参具有显著的化感毒性，根茬腐解物提取液化感强度介于连作三年人参和七年人参根际土壤提取物之间。
　　(2)不同浓度梯度下新参地土壤提取物对指示植物莴苣、苦苣、大豆、小白菜及人参种子萌发化感效应不显著。三年、七年人参根际土壤提取物对指示植物莴苣、大豆、小白菜及人参种子萌发的化感效应为低浓度不显著，4g鲜土样/ml、8g鲜土样/ml高浓度处理下显著抑制供试植物种子萌发率，七年人参根际土壤提取物化感抑制指数大于三年人参根际土壤提取物。三年、七年人参根际土壤提取物对人参根系生长整体表现为低浓度不显著，或者有一定促进效应，高浓度显著抑制根系生长。三年人参根际土壤提取物8g鲜土样/ml浓度处理下对人参根系生长指标均显著抑制，七年人参根际土壤提取物则4g鲜土样/ml就开始显著抑制，大部分指标在2g鲜土样/ml处理时就有化感效应。三年、七年人参根际土壤提取物对人参植株保护酶活性表现为低浓度促进，高浓度抑制。三年人参根际土壤提取物对保护酶活性产生化感毒性的临界浓度为8g鲜土样/ml，七年人参根际土壤提取物对植株酶活性产生化感毒性的临界浓度为4g鲜土样/ml浓度。人参根际土壤提取物对苦苣种子萌发化感效应不显著，指示植物大豆与人参种子在不同浓度根际土壤提取物作用下表现出相似的化感作用规律。
　　(3)三年与七年人参根系中共鉴定出2216个蛋白，其中差异蛋白396个，169个蛋白上调表达，227个蛋白下调表达。主要富集在次生代谢物生物合成、对刺激的反应、防御反应、糖醛酸代谢过程、生物的光合固碳等。其中连作七年导致人参根系中与抗性相关的17个蛋白表达上调，4个蛋白表达量下调，表明人参遭遇化感胁迫；在此基础上与防御相关的3个蛋白表达量上调，6个蛋白表达量下调，与衰老病害相关的4个蛋白表达量上调，与能量代谢相关的17个蛋白表达量下调，2个蛋白表达量上调；植物次生代谢苯丙烷途径中与化感物质分泌相关的7个蛋白表达量上调，此外部分代谢途径上蛋白质表达紊乱。
　　(4)利用GC-MS技术从新参地土壤提取物、三年人参根际土壤提取物、七年人参根际土壤提取物中分别鉴定出28种、35种和37种化合物，七年人参根际土壤提取物与前两者相比，化感成分更复杂，酚酸类、醛酮类、酯类等和前两者相比较都更高，对羟基苯甲酸、棕榈酸、阿魏酸、苯甲酸等酚酸类化感物质在人参根际土壤中有随种植年限逐渐富集的趋势。
　　(5)高浓度外源化感物质及根茬腐解物提取液作用下人参植株保护酶活性降低，细胞膜系统保护功能随之下降，膜脂过氧化程度加剧，细胞膜受到伤害；人参幼苗光合速率与蒸腾速率下降，破坏了根系细胞结构，根系活力降低。人参根际土壤提取物中对羟基苯甲酸、阿魏酸、棕榈酸化感毒性较大。
　　(6)通过化感物质对人参幼苗生长、保护性酶活性等指标的化感效应分析表明，化感强度七年人参根际土壤提取物>根茬腐解物>三年人参根际土壤提取物，对羟基苯甲酸与棕榈酸化感活性较阿魏酸高；对羟基苯甲酸与棕榈酸混合、对羟基苯甲酸与阿魏酸混合化感活性较棕榈酸与阿魏酸混合高；三种化感物质混合物化感活性高于两种化感物质混合。对羟基苯甲酸、阿魏酸、棕榈酸三种化感物质混合物在低浓度下化感效应弱于根茬腐解物提取液，高浓度下强于根茬腐解物提取液，高浓度下混合化感物质更具有化感毒性优势，根茬腐解物提取液在浓度达到一定阈值后毒性不再增加。
　　(7)外源单一化感物质处理人参植株5天后对羟基苯甲酸化感效应显著，化感抑制在第10天有不同程度恢复，阿魏酸和棕榈酸处理10天后化感效应显著，之后随处理时间和浓度增加化感效应显著，没有恢复趋势；对羟基苯甲酸对人参植株更敏感，化感作用时间更早。外源化感物质的化感效应与其浓度密切相关，通常低浓度表现为促进效应，高浓度表现为抑制效应，并随着浓度的增加抑制作用增强，阿魏酸和棕榈酸0.2mg/L浓度处理开始显著抑制、对羟基苯甲酸及三种外源化感物质的四种混合物、根茬腐解物提取液0.1mg/L浓度处理开始显著抑制，可视为其化感毒性临界浓度。
　　(8)微生物土壤改良剂能有效地提高老参地中人参植株保护酶活性，使植株内源激素含量逐渐恢复正常，MDA含量降低，改良剂100g/㎡与200g/㎡浓度处理后老参地人参产量分别提高98.82%和81.43%，100g/㎡浓度处理人参总皂苷含量提高9.88%。用改良剂处理后，100g/㎡浓度改良剂处理效果优于50g/㎡与200g/㎡浓度处理。