土壤紧实度对地黄块根膨大的影响机制研究

Rehmannia glutinosa as a source of goods for cultivating medicinal materials，its medicinal part is the mother of root and the stem base of adventitious root by the anomalous secondary growth. It is suitable in loose，good air permeability of the soil to grow. But agricultural mechanization of compaction and inadequate farming also make the most of Rehmannia glutinosa field cultivation exist different degree of soil compaction stress，not only affects the quality of medicinal materials of external，but also conducive to cleaning production process. Due to the influence of soil compaction on root growth of R. glutinosa do not know，high yield cultivation control technology can not be developed. The research is carried out by bucket. This research intend to study the growth, microstructure, ultrastructure, activity of sucrose synthase，activities of aerobic respiration enzymes，activities of anaerobic respiration enzymes，contents of respiration matters of R. glutinosa，analyze the effects of compaction stress on growth，anatomical structure，physiological function of R. glutinosa root，and then explain the molecular mechanism how R. glutinosa root responds to the compaction stress. The results will provide a theoretical guide for technology establishment to improve the compacted soil and yield-increasing of R. glutinosa.

“四大怀药”之一的地黄药材商品来源主要为栽培品，其药用部位是由母根和茎基部的不定根经异常次生生长形成的块根，适宜在疏松、通气性良好的土壤中生长。近年大型农业机械的使用及不当的耕作方式造成地黄栽培大田都存在不同程度土壤紧实胁迫，不仅影响着地黄块根的生长发育和膨大，也影响着药材的外在质量。由于土壤紧实度对地黄根系生长发育的影响机制尚不明确，影响了紧实土壤地黄高产调控技术的制定。本项目拟以地黄“85-5”为材料，采用桶栽试验，研究土壤紧实胁迫对地黄块根膨大期根系生长、根系显微和超微结构、根系蔗糖合成关键酶活性、根系有氧呼吸关键酶活性、无氧呼吸关键酶活性及相关呼吸代谢产物、根系膨大关键基因表达差异，阐明土壤紧实胁迫对地黄根系形态、解剖结构、生理功能的影响和内在分子机制，为研发缓解地黄大田土壤紧实障碍的调控技术，进一步提升地黄产量和品质提供理论依据。

农业机械化造成的压实以及不当的耕作方式使地黄大田栽培存在不同程度土壤紧实胁迫，影响药材的外在质量，进而影响其内在质量。. 由于土壤紧实度对地黄根系生长的影响机制尚不明确，影响了高产栽培调控技术的制定。本课题通过设置1.2 g/cm3、1.3 g/cm3、1.4 g/cm3、1.5 g/cm3、1.6 g/cm3不同土壤紧实胁迫栽培地黄实验，研究土壤紧实胁迫对“85-5”等主产区地黄主栽品种块根膨大期根系形态、解剖结构、生理功能及关键酶基因表达的影响。. 主要研究结果如下：地黄块根生长膨大期间，土壤紧实度越大，根系生长明显受到抑制，收获期土壤容重为1.2 g/cm3、1.3 g/cm3、1.4 g/cm3地黄块根最粗处直径分别是1.6 g/cm3的1.19倍、1.22倍、1.08倍，均达到显著水平；土壤紧实度越大，地黄根部导管列数等均增加，木质部中薄壁细胞所占比例等均减小，1.6 g/cm3地黄块根木质部中薄壁细胞所占比例分别比1.2 g/cm3、1.3 g/cm3、1.4 g/cm3时低51.2 %、46.6 %、39.3 %；紧实度大的土壤中地黄根系活力较低，膨大期1.6 g/cm3地黄根系活力比1.3 g/cm3低23 %；紧实度大的土壤中地黄根系丙酮酸分解明显受到抑制，导致琥珀酸和苹果酸含量降低，ABA含量增加，有氧呼吸作用受抑制明显，无氧呼吸显著增强，与根系生物量增加和膨大的相关基因下调表达，梓醇、毛蕊花糖苷含量降低，收获期1.6 g/cm3地黄块根中梓醇含量比1.2 g/cm3、1.3 g/cm3和1.4 g/cm3分别低20.1 %、38.1 %、24.6 %，毛蕊花糖苷含量分别低24.4 %、37 %、27.2 %。. 适宜地黄生长、生物量及次生代谢物积累的土壤容重为1.2 g/cm3～1.4 g/cm3。项目探讨了土壤紧实度对地黄块根膨大的影响机制，为地黄合理有效调节土壤耕作和改良土壤紧实程度提供了理论依据。