本文關(guān)鍵詞：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(jī)制研究

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【摘要】：黃連是最常用中藥材之一,來源于毛莨科植物黃連(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(yán)重的連作障礙,若重茬種植則病蟲害嚴(yán)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(bào)道,尚未有黃連連作障礙的相關(guān)研究報(bào)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(jī)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(jì)盆栽實(shí)驗(yàn)結(jié)合田間實(shí)驗(yàn),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(shí)踐,綜合分析探討黃連連作障礙發(fā)生機(jī)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(yàn)驗(yàn)證確定香草酸、阿魏酸與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(jìn)行主成分分析,微生物的總量以及細(xì)菌、真菌、革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰細(xì)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(xì)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(xì)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(jī)質(zhì)、大量元素、pH與電導(dǎo)率等土壤理化指標(biāo),正茬黃連根際土壤中,除全氮的含量無明顯變化,其余有機(jī)質(zhì)、全磷、速效磷和有效硼的含量以及pH與電導(dǎo)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(dǎo)率均隨休地時間的增加而呈現(xiàn)下降趨勢,其余指標(biāo)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,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(dǎo)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(dǎo)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(jī)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礙的機(jī)制,為解決黃連的連作障礙問題提供了基本的資料和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐,并為下一步建立黃連連作障礙的修復(fù)措施研究提供了研究思路。
【關(guān)鍵詞】：黃連連作障礙酚酸 土壤微生物 土壤理化性質(zhì)
【學(xué)位授予單位】：成都中醫(yī)藥大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S567.52
【目錄】：

• 中文摘要2-4
• Abstract4-11
• 1. 引言11-21
• 1.1 黃連生產(chǎn)基本狀況11
• 1.2 黃連生產(chǎn)存在問題11-13
• 1.2.1 正茬生長過程中常見病害11-13
• 1.2.2 連作導(dǎo)致的問題13
• 1.3 黃連連作障礙問題的分析13-21
• 1.3.1 連作障礙的表現(xiàn)13
• 1.3.2 生產(chǎn)處理措施13-14
• 1.3.3 原因探討和研究現(xiàn)狀14
• 1.3.4 本項(xiàng)研究的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案和思路14-21
• 2 黃連GAP種植基地黃連根際土壤酚酸類化學(xué)成分分析21-27
• 2.1 儀器與試藥21-22
• 2.2 方法與結(jié)果22-26
• 2.3 小結(jié)26-27
• 3 黃連根際土壤中酚酸類物質(zhì)化感作用的驗(yàn)證27-35
• 3.1 儀器與試藥28
• 3.2 方法與結(jié)果28-31
• 3.2.1 酚酸類物質(zhì)處理液的配制28
• 3.2.2 黃連種子發(fā)芽試驗(yàn)與結(jié)果28-31
• 3.3 分析與討論31-34
• 3.3.1 不同酚酸對黃連種子萌發(fā)率的影響31-32
• 3.3.2 不同酚酸對黃連種子萌發(fā)指數(shù)的影響32-33
• 3.3.3 不同酚酸對黃連種子活力指數(shù)的影響33-34
• 3.4 小結(jié)34-35
• 4 種植黃連土壤中酚酸類物質(zhì)變化規(guī)律的研究35-46
• 4.1 儀器與材料36
• 4.2 方法與結(jié)果36-40
• 4.2.1 種植黃連土壤中總酚酸的含量分析36-38
• 4.2.2 種植黃連基地土壤中阿魏酸、對羥基苯甲酸、香草酸和4-香豆酸的含量分析38-40
• 4.3 連地土壤中酚酸類物質(zhì)的動態(tài)變化40-44
• 4.3.1 總酚酸的變化規(guī)律40-44
• 4.4 討論44-46
• 5 不同生長年限黃連不同部位中酚酸類成分動態(tài)的研究46-56
• 5.1 儀器與材料47
• 5.2 方法與結(jié)果47-53
• 5.3 黃連不同部位中酚酸類成分的動態(tài)變化53-54
• 5.4 討論54-56
• 6 不同處理黃連土壤樣品理化指標(biāo)分析56-66
• 6.1 儀器與試藥56
• 6.2 方法56-59
• 6.2.1 土壤有機(jī)質(zhì)含量測定56-57
• 6.2.2 土壤中全氮含量測定57
• 6.2.3 土壤中全磷含量測定57-58
• 6.2.4 土壤中速效磷含量測定58
• 6.2.5 土壤有效硼含量測定58-59
• 6.2.6 土壤PH值與電導(dǎo)率的測定59
• 6.3 正茬與休地黃連基地土壤理化指標(biāo)變化規(guī)律分析59-62
• 6.3.1 栽培過程中黃連根際土壤理化性質(zhì)的變化60-61
• 6.3.2 休地過程中連地土壤理化性質(zhì)的變化61-62
• 6.4 老墻土盆栽試驗(yàn)與連作盆栽試驗(yàn)土壤理化指標(biāo)變化規(guī)律分析62-65
• 6.4.1 老墻土盆栽實(shí)驗(yàn)土壤理化指標(biāo)變化規(guī)律的分析63-65
• 6.5 小結(jié)65-66
• 7 不同處理黃連根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)分析66-87
• 7.1 儀器與材料67
• 7.2 方法與結(jié)果67-71
• 7.2.1 土壤樣品采集后的處理67
• 7.2.2 土壤磷脂脂肪酸的提取67
• 7.2.3 土壤磷脂脂肪酸的純化67
• 7.2.4 磷脂脂肪酸的酯化67-68
• 7.2.5 GC-MS分析條件68
• 7.2.6 樣品含量測定68-71
• 7.3 不同黃連土壤樣品的PLFA分析71-79
• 7.3.1 黃連土壤微生物的PLFA種類及含量71
• 7.3.2 黃連土壤優(yōu)勢微生物PLFA分布71
• 7.3.3 黃連土壤特征微生物類群PLFA分布71-73
• 7.3.4 同一處理土壤樣品中微生物的年份變化規(guī)律分析73-79
• 7.4 不同黃連土壤樣品中土壤微生物多樣性指數(shù)分析79-82
• 7.5 連地土壤中土壤微生物群落結(jié)構(gòu)變化主成分分析82-86
• 7.5.1 栽培過程中黃連根際土壤微生物的變化規(guī)律84-85
• 7.5.2 休地過程中連地土壤微生物的變化規(guī)律85-86
• 7.6 小結(jié)86-87
• 8 黃連土壤微生物與土壤酚酸以及土壤理化性質(zhì)的關(guān)聯(lián)性分析87-96
• 8.1 連地土壤微生物與土壤酚酸相關(guān)性分析87-90
• 8.2 連地土壤微生物與土壤理化性質(zhì)的關(guān)聯(lián)性研究90-93
• 8.3 黃連根際土壤中酚酸類物質(zhì)與土壤理化指標(biāo)的關(guān)聯(lián)性研究93-96
• 結(jié)論96-98
• 展望98-99
• 9 研究綜述99-110
• 9.1 化感作用與連作障礙99-101
• 9.1.1 植物化感作用99-100
• 9.1.2 植物的化感自毒作用100
• 9.1.3 植物化感物質(zhì)100
• 9.1.4 植物化感物質(zhì)的研究現(xiàn)狀及進(jìn)展100-101
• 9.2 土壤理化環(huán)境的變化與連作障礙101-103
• 9.2.1 土壤營養(yǎng)的失衡101-103
• 9.2.2 土壤pH值的變化103
• 9.3 土壤微生態(tài)環(huán)境與連作障礙103-110
• 9.3.1 土壤微生物區(qū)系的失衡104-105
• 9.3.2 土壤有害微生物的累積105-106
• 9.3.3 土壤微生物的研究方法106-110
• 致謝110-111
• 參考文獻(xiàn)111-123
• 個人簡介123-124

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本文編號：623408