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三七是我国特有的名贵中药材,但连作障碍已成为制约三七产业可持续发展的重要瓶颈。人参皂苷是三七重要的次生代谢产物,不仅对三七植株本身具有自毒效应,而且能够促进三七土传病原菌的增殖,是三七产生连作障碍的主导因素。因此,研究皂苷类物质的化感效应、消减规律及其微生物降解机制对于全面解析三七连作障碍的形成机理、有效缓解和克服三七连作障碍具有重要的意义。本文利用高效液相色谱（HPLC）、实时荧光定量PCR、BIOLOG微平板及Miseq扩增子测序等技术手段,1)在水培条件下,研究了皂苷类物质R1、Rg1、Rb1、Rh1、Rd及其混合体系对三七幼苗的化感效应,明确了皂苷类物质对三七幼叶光合作用的氧化胁迫机理;2)通过土壤添加实验研究了皂苷类物质Rg1、Rb1和Rh1及其混合体系对土壤微生物区系的化感效应,揭示了皂苷类物质介导的土壤微生态失衡机理;3)在田间条件下,研究了强还原土壤处理（Reductive soil disinfestation,RSD）对皂苷类物质的消减效果及对再植三七生长的影响,阐明了RSD防控三七连作障碍的潜在机理;4)通过室内培养实验研究了RSD处理过程中皂苷类物质R1、Rg1、Rb1、Rh1和Rd的消减规律,揭示了RSD降解皂苷类物质的微生物学机理。主要研究结果如下:水培条件下,皂苷类物质对三七幼苗生长和发育表现出显著的化感抑制效应。皂苷处理组幼苗叶片中丙二醛含量、电解质渗透率及叶片平均温度显著升高,而水分利用率显著下降。皂苷类物质对三七幼苗叶片光系统II反应中心产生氧化胁迫,光合作用受阻。相关性分析结果表明,三七幼苗生长与其枯萎率分别与叶片平均温度和叶片光合性能呈显著负相关。回归分析结果表明,叶片内丙二醛含量与叶片电解质渗透率呈显著正相关,而电解质渗透率与叶片温度及同化速率分别呈显著正相关和负相关关系。由此表明,皂苷类物质对三七幼苗叶片光合作用的化感抑制,可能是造成再植三七生长和发育受阻的重要原因之一。土壤添加实验表明,皂苷类物质不仅显著改变了细菌群落组成和结构多样性,而且显著增强土壤微生物群落的代谢活性及功能多样性。相关性分析结果表明,细菌群落多样性与碳源代谢多样性呈正相关关系（均匀度指数除外）。其中,差异细菌类群,如Segetibacter属的相对丰度与群落功能香浓多样性、丰富度及和结构多样性指数具有极显著正相关关系。结果表明,皂苷类物质可以通过改变土壤细菌群落组成和结构来提高土壤微生物的代谢能力及功能多样性。皂苷类物质显著改变了土壤真菌群落结构,但对真菌组成多样性无显著影响。土壤中真菌对皂苷类物质的响应具有结构依赖性,不同皂苷处理土壤中“共有”和“独有”真菌群落差异显著。皂苷类物质促进了土壤中病原真菌类群链格孢属（Alternaria）、柱孢属（Cylindrocarpon）、赤霉菌属（Gibberella）、茎点霉属（Phoma）和镰刀菌属（Fusarium）相对丰度的显著增加,并同时降低了有益真菌类群支顶孢属（Acremonium）、毛霉属（Mucor）和赫霉属（Ochroconis）的相对丰度。镰刀菌属对皂苷类物质的响应最为明显,纯培养进一步证实了皂苷类物质对尖孢镰刀菌（F.oxysporum）孢子萌发和菌丝生长的化感促进效应。不同种类的皂苷类物质对于病原真菌的富集具有协同增效。回归分析结果表明,土壤中有益真菌类群的相对丰度与病原真菌类群的相对丰度呈显著负相关关系。可见,皂苷类物质能够通过刺激潜在土传病原真菌增殖并抑制有益真菌的方式破坏真菌区系的平衡。HPLC结果显示,短期玉米轮作可以降低土壤中皂苷类物质Rb1和Rh1的含量,其降解率为54.3%和73.5%;而RSD处理对Rb1和Rh1的降解效率更高,分别为82.0%～99.4%和88.1%～99.6%。此外,RSD处理显著降低了土壤中尖孢镰刀菌（F.oxysporum）的数量,杀菌率高达99.0%。高通量测序结果表明,RSD处理能够“校正”因三七种植引起的土壤微生物区系失衡,主要表现在细菌多样性增加及有益微生物,如芽孢杆菌属（Bacillus）、链霉菌属（Streptomyces）、类芽孢杆菌属（Paenibacillus）和拟杆菌属（Bacteroides）等相对丰度的增加,真菌多样性减少及病原微生物（镰刀菌属）相对丰度的降低。回归分析表明,RSD处理主要通过增加某些土壤微生物类群的相对丰度,提高它们的微生物活性,从而促进了皂苷类化感物质的降解,提高了再植三七的存苗,缓解了三七连作障碍。室内降解实验结果显示,RSD处理显著降低了土壤中皂苷类物质含量,显著改变了土壤微生物群落组成和结构多样性。15天的RSD处理土壤中R1和Rb1完全降解;延长RSD处理时间（30 d vs.45 d）,土壤中Rh1的含量显著降低,但Rg1和Rd的含量无显著变化。RSD处理45天后,Rg1、Rh1和Rd的降解率分别为97%、95%和71%。RSD处理过程中显著富集的厌氧微生物类群脱硫芽孢弯曲菌属（Desulfosporosinus）、Uc＿瘤胃菌科（Ruminococcaceae）、梭菌属（Clostridium）、鼠孢菌属（Sporomusa）、链霉菌属（Streptomyces）、草酸杆菌属（Oxobacter）、Uc＿韦荣氏球菌科（Veillonellaceae）、Uc＿肠杆菌科（Enterobacteriaceae）及篮状菌属（Talaromyces）的相对丰度、土壤FDA水解酶、脲酶及纤维素酶活性与土壤中皂苷类物质的含量具有显著负相关关系。由此可见,RSD处理过程中营造的酸性及厌氧环境,促进了功能微生物类群富集及相应酶活性的提升,共同参与了皂苷类物质的微生物学降解。