连作障碍是目前限制作物生长发育的一个比较困扰的问题。本实验主要通过对健康植株与发病植株（黄瓜、番茄、甜瓜）的植物养分测定、根际化感物质及微生物的测定来研究化感物质产生及作用机理。研究结果表明，健康植株对养分的吸收利用明显高于发病植株。发现黄瓜、番茄、甜瓜土壤根际微生物差别明显，且各作物健康植株与发病植株土壤根际微生物也差别明显。同时发现不同作物化感物质组成是不同的，健康植株和发病植株根系分泌的化感物质组成也不相同，其中酸类化合物占了50% 以上，而且对微生物的群落结构影响较大。本实验研究成果为连作障碍防控及养分利用率提供理论及技术支撑。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
引言 1
1 材料与方法 2
1.1 样品的采集与处理 2
1.2 测定项目与方法 3
1.2.1 植物全量养分的测定 3
1.2.2 土壤养分含量测定 3
1.2.3 化感物质的测定 3
1.2.4 微生物的测定 3
1.3 数据分析与处理 3
2 结果与分析 3
2.1 连作障碍养分对吸收利用的影响 3
2.2 连作障碍化感物质的特征 4
2.3 连作障碍根际微生物区系特征 5
2.4 土壤微生区系与土壤化感物质的相关性分析 6
3 讨论 7
4 结论 8
5 展望 8
致谢 9
参考文献 9
连作障碍下化感自毒物质产生及作用机理
引言
引言
塑料大棚种植正在成为中国的主要农业实践。因为塑料温室的人工环境通常适合蔬菜生长，并且比开放式田间培育产生更多的产量和收入。[1]众所周知，连作可以降低作物的产量，质量和抗病性。连作障碍通常存在于农作物中，尤其是像黄瓜、番茄和甜瓜这些作物，它们在市场上的需求还是非常大的，但是由于常年的连续种植以及农户为了追求高效益而大量施肥，带来了很多问题，比如农作物的产量质量都有明显下降，土壤性状也变得很差，这给农户增加了许多种植的问题。
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而引发连作障碍的原因有很多，主要是土壤理化性质紊乱、化感自毒作用和土壤微生物区系失调病害虫的积累。长期连作会导致土壤养分大量流失，但是由于农户施肥时成分配置不恰当，造成大量元素如NPK等的大量累积，而微量元素像锌、硒等严重缺乏，这会严重破坏作物的生长环境使得其品质下降。同时施肥的不合理以及过量使用都会造成土壤酸化理化性质紊乱，引发连作障碍。
早在2400年前古希腊与古罗马人就发现了植物化感作用即作物会影响邻近植物生长的现象，[2,3]这种经验一直延用至今。然而，直到1937年Hans Molisch才给它一个正式名称。化感物质是由活生物体（即植物）产生的次级非营养性代谢产物，其对邻近生物（植物，昆虫，微生物等）的生长，健康，行为或种群生物学具有刺激或抑制作用称为化感作用。不可否认在环境中植物—植物相互作用是存在的。通过在环境中释放的化学物质，化感作用在植物群落的生态学和进化中起着重要作用。也有以往的研究表明,自毒物质和化感物质会影响植株的发育，二者具体作用于细胞膜，通过破坏细胞膜通透性，导致细胞对各种元素代谢失衡，使细胞质内部分元素流失的同时也阻碍益生矿物质的吸收。[ 4,5]当外界环境不利于植物生长时,膜脂过氧化及活性氧代谢失衡会诱发细胞膜通透程度的削弱。[ 6]
也有许多前人的研究表明，一些作物连作障碍的主要原因之一是微生物群落和数量的变化，并且其自毒性也会导致连续的种植障碍。在对土壤质量程度的测度中，根际微生物种群是一个重要指标，因为它是维持生态系统平衡的基础。[7]病毒、细菌、真菌、古菌等多种多样的微生物是根际生物群落的重要组成成分。种群内微生物种类和数量的更迭，是随着植物种类和作物生命周期的变化而改变的，因为根际微生物与分泌物相互作用，二者一直处于动态的变化之中。同时如植物基因型、土壤质量、植物根际健康状况、土壤岩性、根瘤菌产生、土壤通气状况等这些因素都会影响微生物种群的演变。[8]在长期连续种植的情况下，农作物根系分泌的物质以及植物残体分解后的物质对土壤原有微生物区系环境造成影响，但是给病原菌提供了大量的食物及条件，所以病原菌会大量繁殖。
不同植物产生的化感物质可能对微生物产生的作用是截然相反的，比如水稻和西瓜两种常见的农作物，前者产生的化感物质阻碍微生物尖孢镰刀菌群落的富集，后者则会对这种菌的萌发产生正面影响。[9]所以应该重视化感自毒物质与根际微生物的互作过程，为连作障碍问题的解决提供理论依据。
本文主要通过在山东省寿光市的几种作物（黄瓜、番茄、甜瓜）在连续种植情况下健康植株与发病植株的养分吸收利用情况、土壤中化感物质的种类及特征和土壤微生物区系的种类及特征，探究土壤微生物区系与土壤化感物质的相关性，研究连作障碍下化感自毒物质产生及作用机理。
1 材料与方法
1.1样品的采集与处理
本实验将山东省寿光市作为采样地点，将黄瓜、番茄和甜瓜作为本次实验的供试作物。采样时，我们选取长势一致且比较均匀的健康植株和有病害的植株，进行采样后，我们将植株的茎叶分离，分别称取它们新鲜时的重量，然后把分离后的茎叶分别置于烘箱中，105 ℃进行杀青操作，半小时后将温度降到65 ℃，继续烘干至到质量不变，记录恒重后的样品重量；最后用专用的植物粉样机粉碎烘干后的茎叶样本，以便用于后续测定植物全量养分。
土壤样品则采取五点法取样，用土钻采取020 cm深的土壤样品，让其自然风干，粉碎磨细，分别过100目和20目的筛子，过100目筛的土样用于测定土壤全氮和土壤有机质；过20目的筛子用于测定土壤速效磷、速效钾和pH值。

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