黄花蒿(Artemisia annua L.),属菊科一年生草本植物,已入药2000多年,具有清热解毒的功效,是中医常用中草药之一。20世纪70年代,我国科学家从黄花蒿中分离出青蒿素,成为提取青蒿素的唯一原料药材。目前,全世界有40%左右的人口受到疟疾威胁,青蒿素是世界卫生组织(WHO)推荐治疗疟疾的首选药物。在黄花蒿生长过程中,通过根系分泌、降雨淋溶和枯枝落叶等多种途径向土壤释放青蒿素等多种化感物质,严重抑制周围和后茬作物生长,危害土壤动物,降低土地生产力。土壤是植物生长的场所,土壤微生物是土壤的重要成分,它们参与土壤中的物质代谢和能量转化,深刻影响土壤理化性质和健康水平。我国西南地区的黄花蒿种植面积和青蒿素产量占全球的80%以上,长期大规模种植黄花蒿对土壤微生物的影响报道不多。论文作者运用土壤学、微生物学和分析化学等学科的理论和方法,系统研究黄花蒿土壤微生物结构多样性、酶活性及养分状况,抗疟相关成分在植株体内和根际土壤的含量及分布。阐明土壤微生物与土壤养分、酶活性的相关性,及根际土壤微生物与抗疟相关成分的关联,评价黄花蒿栽培对土壤微生物的生态压力,对于降低集约化种植黄花蒿的生态风险,减轻对士壤的危害有重要意义。主要结果如下1黄花蒿土壤养分及酶学性质在野生黄花蒿生长的土壤中,氮、磷、钾含量,pH及蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶活性因环境条件和土壤类型不同而异,其中,根际土壤有效氮、磷、钾含量,以及蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶活性显著高于非根际,说明黄花蒿能活化土壤养分,可能与耐瘠能力有关。在黄花蒿栽培土壤中,土壤养分与土壤酶活性因土壤类型和施肥处理不同而异,根际土壤有效养分、有机质和土壤酶活性高于或显著高于非根际,施肥提高根际和非根际土壤中的养分含量,因此,施肥促进黄花蒿生长,改善土壤养分供应。2黄花蒿土壤微生物量碳、氮及磷脂脂肪酸(PLFAs)在野生黄花蒿生长土壤中,土壤微生物量碳氮因样地不同而有差异；在人工种植黄花蒿的土壤中,施肥显著影响微生物量碳氮,根际土壤中的微生物量碳氮显著高于非根际,说明黄花蒿根系分泌物是土壤微生物量碳氮的重要来源。不施肥处理的微生物量碳氮最高；施肥导致根际土壤微生物量碳氮不同程度的降低,但有机无机配施的降幅显著低于纯施无机肥,说明有机无机配施有益于促进土壤微生物生长繁殖,增加微生物数量。此外,无论是野生还是栽培黄花蒿的土壤中,磷脂脂肪酸(PLFAs)含量根际总体显著高于非根际,且与微生物量碳呈显著或极显著正相关,表明PLFAs可用于黄花蒿土壤微生物定量分析。在野生黄花蒿生长的土壤中,检测到24种PLFAs,其含量因样地不同而有差异,根际土壤中的PLFAs含量高于非根际土壤；在人工栽培黄花蒿土壤中,检测到21种PLFAs。这些脂肪酸包括代表细的19种11～19碳PLFAs,代表放线菌的10Me18:0,代表真菌的18：2ω6,9,18:1ω9c和18:1ω9t,代表线虫的20：0。其中,含量较高的PLFAs有14:0,16:0,18:2ω6,9,18:1ω9c,18:1ωo9t,10Me18:0和20：0。施肥显著降低根际土壤中的PLFAs含量(根际土壤G+细菌除外)。此外,在不施肥的土壤中,微生物结构多样性指数显著低于施肥,尤其是有机无机配施,说明合理施肥有益于提高土壤微生物的多样性,改善它们种群结构。3土壤微生物与土壤养分的相关性在野生黄花土壤中,微生物量碳氮与有机质、有效氮、有效磷含量呈显著正相关；在黄花蒿人工栽培的土壤中,微生物量碳氮与土壤养分和有机质均无显著相关。说明微生物能活化土壤养分,供给植物营养,施肥大幅度增加土壤养分含量,微生物活化供应土壤养分的作用降低。无论是土壤微生物量碳氮,还是微生物PLFAs含量,均与土壤蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性无显著相关,黄花蒿根系及残体可能是土壤酶的重要来源,显著影响土壤养分的转化利用,进一步说明了黄花蒿广泛的适应性。4黄花蒿抗疟相关成分在植株体内的含量及分布在黄花蒿植株体内,萜烯类包括青蒿素、去氧青蒿素、青蒿酸；酚类有东莨菪内酯、猫眼草酚、猫眼草黄素,总多酚;均表现出叶>茎>根的趋势,说明叶片是这些物质的合成和储存器官。此外,DPPH·清除能力叶片最高,显著高于茎和根系,后二者无显著差异或差异较小。黄花蒿的抗氧化活性与总多酚、东莨菪内酯、猫眼草酚、猫眼草黄素之间均呈显著正相关。在野生条件下,黄花蒿的长势、抗疟相关成分含量及抗氧化活性因来源不同而异,且差异较大;在栽培条件下,施肥显著影响黄花蒿的长势、抗疟相关成分含量及抗氧化活性。其中,不施肥的生物量,萜烯类化合物含量低于施肥,但酚类物质的猫眼草酚、猫眼草黄素及总多酚含量高于施肥；施肥显著促进黄花蒿生长,提高黄花蒿总多酚、东莨菪内酯、猫眼草酚和猫眼草黄素的产量(累积量),以及青蒿素、去氧青蒿素、青蒿酸的含量和累积量,且相对稳定,尤以有机无机配施最为显著,估计与养分供应改善有关。5黄花蒿根际土壤微生物与抗疟相关成分的关联性抗疟相关成分在黄花蒿根际土壤有为数不等的含量,因样地和成分不同而异；栽培黄花蒿根际土壤中,不施肥处理酚性物质总体含量较高,施肥后有所降低,萜烯类成分则相反,施肥后分泌量不同程度增加。相关分析表明,酚性物质在野生和栽培黄花蒿根际土壤与某类或某些类群微生物呈显著或极显著正相关,如含量较高的东莨菪内酯,与根际土壤细菌、G-细菌和真菌呈显著或极显著正相关。青蒿酸则相反,在野生黄花蒿根际土壤中,青蒿酸含量与细菌、G-细菌、放线菌和真菌PLFAs含量呈显著正相关,由于在野生黄花蒿生长的土壤中,青蒿酸浓度低,不对土壤微生物产生抑制作用,反而为它们提供了碳源,促进其生长繁殖。但是,在人工栽培条件下,根际土壤中的青蒿酸含量是野生条件下2倍以上,且与细菌、G-细菌和真菌PLFAs含量呈显著负相关,与野生黄花蒿根际土壤结果相反,说明青蒿酸抑制土壤微生物的生长繁殖。6黄花蒿水浸提液及青蒿素对土壤微生物的影响黄花蒿根、叶及根际土壤水浸提液降低土壤微生物PLFAs含量,其降幅因水浸提液和微生物种类不同而异。表现为对土壤微生物的抑制作用,培养时间内(1-12d),随培养时间延长,抑制作用增大,对细菌、真菌和放线菌的抑制率分别介于5.59%～75.10%,15.13%-69.77%，23.81%～63.82%之间,说明土壤微生物对黄花蒿分泌物和淋溶物的敏感程度不同,进而影响土壤的健康质量。此外,浓度为24,48mg/L的青蒿素显著抑制无机磷细菌生长,葡萄糖和果糖等碳源吸收利用,浓度愈高抑制作用越强。与此同时,磷细菌分泌氢离子和草酸速率降低,溶磷能力下降1.02%-49.49%。因此,在黄花蒿种植的土壤中,土壤微生物种群结构改变,生物量(PLFAs含量)降低,有益微生物生长繁殖受到抑制,进而影响土壤的生产能力。