山药,学名薯蓣（Dioscorea opposita）,为多年蔓生草本植物,山药兼具较高的药用、食用价值,分布于河南、广东、福建和海南等地,是海南省的地理标志农作物。但随着种植年限的增加,山药连作障碍问题明显,表现为植株长势矮小,病虫害严重,导致品质下降、减产甚至绝收,严重限制了山药产业的发展。因此,对山药连作障碍的成因及作用机理的研究意义重大。本研究首先以山药连作土壤和非连作土壤为对照,采用盆栽试验研究连作灭菌和连作半灭菌处理对山药植株生长发育、土壤养分、土壤酶活性及土壤微生物的影响。然后,通过从山药根系分泌物、植株腐解液及根际土浸提液中提取化感潜力物质,利用GC-MS技术分析山药化感物质的种类和含量,测定其对山药盆栽幼苗的生理生化机制及土壤微生态环境的影响,明确山药连作障碍的构成因素,为山药连作障碍的综合防治提供理论依据。主要研究结果如下:（1）连作条件下,山药的光合速率（PN）、气孔导度（gs）和蒸腾速率（E）和胞间CO2（Ci）浓度降低,光合色素减少,根系活力下降,植株生长发育受到抑制。连作土壤灭菌后,山药的光合作用能力增强,根系活力提高,植株发育得到改善。整体表现为正茬＞灭菌＞半灭菌＞连作处理。连作后山药叶片SOD活性、POD活性提高,半灭菌、灭菌和正茬处理叶片SOD活性较连作处理依次降低了42.06%、44.49%和86.65%。而正茬处理的叶片CAT活性最高,连作处理的叶片CAT活性最低。山药植株薯重连作处理最低,与正茬相比,连作、灭菌和半灭菌处理依次减产了67.60%、42.45%和59.50%。（2）连作后土壤全磷、全钾、速效钾、有机质含量增多,而全氮、p H、速效磷和碱基氮含量减少;连作灭菌后全钾含量增多,其他土壤养分含量均减少。连作后土壤蔗糖酶、过氧化氢酶和脲酶活性增加,土壤磷酸酶活性逐渐降低;连作灭菌后土壤蔗糖酶和脲酶活性增加,过氧化氢酶和土壤磷酸酶活性基本无明显变化。连作处理真菌Ace、Chao1和Shannon指数呈上升的变化,细菌Ace、Chao1和Shannon指数呈下降的变化,表明山药根际土壤真菌丰富度和多样性增加,细菌多样性和丰富度降低。灭菌处理真菌和细菌Ace、Chao1指数呈上升的变化,Shannon指数呈下降的变化。说明灭菌后增加了丰富度而降低了群落的多样性。随生育期的延长,连作处理镰刀菌属（Fusarium）的相对丰度增加,鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）相对丰度减少,而灭菌处理的鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）相对丰度增多。说明山药连作后,有益微生物数量减少,有害微生物数量增多,而土壤灭菌后土壤有益微生物的数量相对较高。综上所述,山药连作后根际土壤中病原真菌含量的增加导致山药根腐病发病率的增加,土壤灭菌处理后,植株防御酶活降低,植株生长发育改善,产量增加,推测与土壤灭菌使土壤中有益微生物增多,有害微生物减少有关。（3）通过生物检测试验得出,山药植株腐解液和根系分泌物对种子萌发及幼苗生长有强烈的化感抑制作用,根际土浸提液的化感作用较微弱。在试验设置的浓度范围内,山药化感物质对山药抑制作用与其质量浓度呈正比,3种浸提液的化感作用存在低促高抑的浓度效应,低于100 mg/m L时有微弱的促进作用,大于等于100 mg/m L就会产生强烈的抑制作用。（4）山药根系分泌物和植株腐解液抑制山药幼苗的生长发育,化感物质在粗提物200 mg/m L处理下降低叶片的光合色素,不同色素间的比例发生了改变;山药幼苗叶片光合速率、气孔导度和蒸腾速率和胞间CO2浓度均显著降低,光合强度受到严重抑制,当浓度达到200 mg/m L时植株光合能力最弱;山药幼苗根系活力也呈现下降;随着化感物质胁迫浓度的增大,叶片SOD酶活性呈先升后降,POD和CAT活性逐渐升高,丙二醛含量增加。与连作处理对山药生长发育的影响基本一致。（5）根系分泌物处理,随着浓度的加重,土壤速效磷、有机质含量和p H提高,速效钾含量明显降低,碱解氮无明显变化。随着腐解液浓度的提高,土壤速效钾、p H和有机质含量升高,速效磷和碱解氮降低。随着化感物质浓度的加重,土壤蔗糖酶活性增加,土壤脲酶活性下降。随着根系分泌物处理浓度的加重,根际土壤细菌、真菌和微生物总数量减少,而放线菌和B/F比值则增加;随着植株腐解液处理浓度的加重,根际土壤真菌数量呈递增的趋势,但均显著低于对照,细菌数量整体无明显变化,微生物总量减少,B/F值随着处理浓度的加重逐渐降低,但均显著高于对照。（6）通过GC-MS技术鉴定山药根系分泌物、植株腐解液和根际土浸提液,鉴定3类浸提液中共含有50种化合物,其中包括醇类化合物5种,酰胺类化合物7种,有酸类化合物23种,氨基酸类化合物3种,脂类化合物5种,糖类化合物3种,醛类、醚类、酮类和烃类各1种化合物。3种浸提液中含量较为丰富是油酸酰胺、甘油、硬脂酸、1-单棕榈碱、棕榈酸、1-单硬脂酸,以及一些含量较低的化合物丙酮酸、油酸、肉豆蔻酸和莽草酸等化合物。（7）综合以上研究结果,认为山药连作障碍是由化感物质和土壤有害微生物共同作用的结果;化感物质的积累,引起山药根系活力下降,光合能力减弱,防御酶活性升高,土壤中病原微生物增多,导致山药的产量和品质下降。而山药连作对土壤理化性质及酶活性的影响没有一定的规律性,因此尚不能证明土壤理化性质及酶活性的变化是导致山药连作障碍的原因。