人参(Panax ginseng C.A.Mey)是一种忌连作性强的药用植物,其连作障碍问题已成为影响人参种植业可持续发展的重大问题。有关人参连作障碍问题的研究,我们检索到的最早文献是吉川右辉发表于1927年关于人参轮作施肥;1980-1990年代王荣生、王韵秋等一批学者对人参连作障碍的成因与土壤改良进行了较为集中的研究报道,提出了栽参土壤理化性状恶化、土壤微生物群落真菌化、土壤主要代谢酶活性降低等结论;2006以来,张连学、丁万隆等一些学者从人参化感作用角度开展了连作障碍形成机制的研究,张连学教授提出了人参化感物质、土壤环境与病原菌共同作用导致人参连作障碍的新观点。对于人参连作障碍,其核心影响因素迄今尚未明确。对于人参土传病害的防治,化学杀菌剂长期使用不仅污染环境,也导致人参农药残留,影响人参药材质量。因此,本研究从“根际微生态”角度出发,通过对不同栽培年限人参栽培土壤微生物遗传多样性,代谢功能多样性,微生物活性及微生物量的趋势变化研究,探讨了参地土壤微生物变化与人参连作障碍形成的关系,探索利用人参健株根际土壤筛选鉴定对人参主要病原菌显著具有高效广谱及实际防病促生作用生防真菌的可行性,同时探讨了其发酵液的稳定性及拮抗机制,并从菌株的定殖,抗性诱导和防病促生等角度探讨了其作用机理,不仅为进一步阐释人参连作障碍机制提供了科学依据和新规律,也为人参连作土壤改良和有益微生物的挖掘及人参专用型生防菌剂的开发利用提供新了技术支撑。主要研究结果如下:1.人参栽培对其根际土壤微生物遗传多样性的影响采用PCR-DGGE法研究不同栽培年限人参根际土壤微生物遗传多样性的变化趋势。结果表明,新林地土壤及栽参土壤中细菌类群主要包括6个门,其中变形菌门(Proteobacteria)细菌为优势种群;真菌类群主要包括7个纲,粪壳菌纲(Sordariomycetes)的肉座菌目(Hypocreales)真菌为优势菌群。与新林地土壤相比,人参栽培年限增加导致人参根际土壤微生物群落结构明显改变,土壤中放线菌种类减少,产碱杆菌科(Alcaligenaceae)和丛毛单胞菌科(Comamonadaceae)细菌数量减少至消失,酸杆菌门(Acidobacteria)和疣微菌门(Verrucobacteria)成为高栽培年限参地及参后地土壤细菌群落的优势种群;土壤中鱼孢霉目(Ichthyophonida)真菌Creolimax fragrantissima,生赤壳科(Bionectriaceae)的粉红粘帚霉(Gliocladium roseum)及一些原生生物类群消失,且栽培年限增加引起隐球菌属(Cryptococcus)和镰刀菌属(Cryptococcus)致病真菌积累,进而导致参地微生物群落结构失衡。2.人参栽培对其根际土壤微生物代谢功能多样性的影响采用BIOLOG法研究不同栽培年限人参根际土壤微生物代谢功能多样性的变化趋势。结果表明,与新林地土壤相比,随人参栽培年限增加或移栽参龄增大,人参直播地土壤微生物的碳代谢活性及物种多样性逐渐增大,人参移栽地土壤微生物的碳代谢活性逐渐减弱,物种多样性逐渐降低。参后地长期撂荒(10年)有利于提高土壤微生物代谢多样性。3.人参栽培对其根际土壤微生物活性及微生物量的影响采用土壤培养法,研究了人参栽培对其根际土壤微生物活性及微生物量的影响。结果表明,栽参导致根际土壤微生物的呼吸作用、纤维素分解作用和硝化作用被显著抑制,且随人参栽培年限增加或移栽参龄增大,抑制作用增强,撂荒9年参后地土壤微生物的呼吸作用接近新林土水平,但纤维素分解作用及硝化作用仍显著低于新林土。而人参根际土壤微生物量碳(smb-c)和微生物量氮(smb-n)呈现显著降低的趋势。4.人参主要病原菌生防真菌的筛选及鉴定采用平板对峙培养法对分离得到的400株真菌进行初筛和复筛,获得15株对人参7种病原菌具有广谱防效的生防真菌菌株,经形态学和rdna-its序列鉴定,将fsr-10、fsr-43和fsr-106鉴定为深绿木霉(trichodermaatroviride),fsr-38为黑附球菌(epicoccumnigrum),fsr-46为长枝木霉(t.longibrachiatum),fsr-55为钩状木霉(t.hamatum),fsr-72为桔绿木霉(t.citrinoviride),fsr-74为球毛壳菌(chaetomiumglobosum),fsr-97为多孢木霉(trichodermapolysporum),fsr-91为蔡氏轮层炭壳菌(daldiniachildiae),fsr-25、fsr-67和fsr-121为青霉属真菌(penicilliumsp.)。5.生防真菌fsr-74和fsr-97的定殖研究采用传统抗生素标记法,测定了fsr-74和fsr-97在土壤及人参植株内的定殖能力。结果表明,fsr-74和fsr-97能在土壤及人参根、茎中成功定殖,且在21d时定殖量最大,2株生防真菌定殖持续时间长,具有一定内生性,应用潜力较好。6.生防真菌fsr-74和fsr-97发酵液稳定性的研究采用含毒介质培养和菌丝生长速率法,研究了fsr-74和fsr-97发酵液的稳定性。结果表明,fsr-74和fsr-97发酵液的热稳定性、酸碱稳定性、室温储藏稳定性及抗蛋白酶稳定性较弱,但紫外稳定性、低温储藏稳定性及传代稳定性较强。在不同植物病害防治应中应fsr-74和fsr-97在合理的温度,光照及ph范围内使用。7.生防真菌fsr-74和fsr-97的拮抗机制研究采用对峙培养法及含毒介质培养法观察fsr-74和fsr-97对人参病原真菌菌丝形态的影响。结果表明,fsr-74和fsr-97通过竞争作用与人参病原菌竞争生存空间及营养物质,并通过重寄生作用缠绕,穿透人参病原菌菌丝,通过抗生作用使人参病原菌菌丝局部或顶端膨大,分枝增多,细胞壁溶解破裂抑制其生长,导致病原菌分生孢子畸形抑制其萌发。8.人参生防真菌fsr-74和fsr-97的诱导抗性研究采用盆栽法及灌根法对生防真菌fsr-74和fsr-97的诱导抗性进行研究。结果表明,与清水对照及单接种毁灭柱孢菌处理相比,fsr-74或fsr-97处理能诱导人参根部pod、PAL、PPO、SOD及CAT活性显著提高,诱导人参的抗病性增强。FSR-74或FSR-97能显著提高人参体内游离脯氨酸的含量,而对可溶性蛋白含量无显著影响。9.人参生防真菌FSR-74和FSR-97的防病作用研究通过盆栽试验和大田试验,研究生防真菌FSR-74和FSR-97对人参锈腐病、黑斑病及疫病的防治作用。结果表明,生防真菌FSR-74和FSR-97对人参锈腐病、黑斑病及疫病有显著的防治效果,FSR-74的防效略高于多菌灵(农药)处理,FSR-97的防效显著优于多菌灵处理。