大蒜根系分泌物对不同蔬菜的化感作用和克服设施果菜连作障碍机理

根系分泌物是前茬作物影响后茬的主要方式。一般认为大蒜的后茬蔬菜生长好，但大蒜后茬最适宜什么？其化感机理是什么？尚未见系统研究。本研究采用水培鳞茎法收集大蒜根系分泌物，以黄瓜、番茄、豇豆、大白菜、莴苣为受体，分别用芽苗生测、供受体共培养、连作积累法研究大蒜根系分泌物对不同蔬菜的化感作用；在大棚套作体系中研究大蒜对不同果菜的化感作用；利用萃取分离和GC-MS、LC-MS等技术鉴定大蒜化感物质，分析互作效应。分别在共培养和大棚连续套作体系中研究大蒜根系分泌物对受体根系活力、离子吸收、光合特性、内源激素，对土壤微生物、酶活性、理化性状等影响，揭示套蒜克服果菜连作障碍的生理生态机制；选择主效化感物质处理连作黄瓜，应用Real-time PCR技术分析与逆境伤害等有关的4个基因的转录表达，揭示化感分子机理。该研究将为合理安排蔬菜栽培制度和设施果菜/大蒜可持续高效模式，构建和谐菜田生态系统提供科学依据。

大蒜是我国优势蔬菜作物，有蒜头、蒜薹、青蒜、蒜黄等不同产品，是农业生产中良好的前茬和间套作物，但其栽培制度多基于经验而缺乏深入的科学依据。化感作用是农业生产中构建合理栽培制度的重要理论依据，我们前期研究已表明大蒜有化感作用，而大蒜根系分泌物对不同蔬菜作物的化感作用尚不明确。本研究在自然条件下，采用盆栽连作种植不同数量大蒜积累根系分泌物，创建不同浓度的大蒜根系分泌物试验系统，连续4年种植黄瓜、番茄、辣椒、大白菜、莴苣等受体蔬菜，测试化感作用；设计不同比例的大蒜植株或鳞茎与不同受体蔬菜水培共培养体系，测试化感作用；在大棚生产条件下，设计番茄、黄瓜、辣椒、茄子与大蒜或青蒜套作体系，连续4年定位套作，研究大蒜消减设施果菜连作障碍的化感效应和机理。水培鳞茎法收集大蒜根系分泌物，分离组分并生物测定确定强化感组分，GC-MS分析鉴定化感物质，生物测试验证主要化感物质的效应及生理和分子机制。研究取得以下重要结果：.（1）分别采用盆栽连作积累法和水培共培养法，从生长效应、生理效应、土壤理化效应、土壤微生物和土壤酶等生物效应方面，研究明确了不同数量大蒜根系分泌物对黄瓜、番茄、辣椒、大白菜、莴苣等受体蔬菜的化感作用及其机理，揭示了大蒜根系分泌物对不同受体蔬菜的化感作用浓度效应特点。 .（2）在塑料大棚生产条件下，分别设计番茄、黄瓜、辣椒、茄子套作反季节大蒜或青蒜栽培模式，从生长效应、生理效应、土壤理化效应、土壤微生物和土壤酶等生物效应方面，研究明确了不同套蒜模式对4种大棚连作果菜的化感作用，揭示了消减果菜连作障碍的生理生态机制，建立了大棚果菜与大蒜套作可持续高效生产模式。.（3）在塑料大棚有机基质栽培条件下，研究建立了基质培连作番茄套作大蒜的可持续简约化栽培模式，明确了套作大蒜消减基质培番茄连作障碍的生理生态机制。.（4）建立了水培鳞茎收集大蒜根系分泌物的方法与装置，并获得实用新型专利授权。水培鳞茎收集大蒜根系分泌物，生物检测和GC-MS鉴定明确了大蒜根系分泌物中一些化感物质，尤其是有机硫化物类主效化感物质，对部分化感物质的效应进行了分析验证，揭示了一些生理和分子机制。.发表项目署名期刊论文25篇，其中SCI论文12篇。以上研究成果，为进一步利用大蒜化感作用合理设计作物轮作和间作套种栽培制度，消减设施蔬菜连作障碍，利用化感物质改善和构建和谐菜田生态系统提供了理论依据和技术储备。