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西洋参具有补气养阴、清热生津的功效,被认为是“补而不燥”的补药,也是许多中成药、保健品的原材料。西洋参为多年生药用植物,栽培期间严重的根部病害和大量农药化肥的使用均影响了其产量和品质。西洋参根结线虫病是西洋参的根部病害之一,严重时可导致西洋参减产70%以上,对西洋参的产量和品质造成了严重的不利影响。此外,西洋参病原线虫侵入后的伤口,又可成为锈腐病、根腐病病原等的侵入口,从而加重生产上的损失。为防治根结线虫病,生产上常采用五氯硝基苯或高毒农药98%的氯化苦等作为土壤消毒剂进行土壤消毒,但该类有机氯农药化学性质稳定,残效期长达60年,对用药安全、土壤可持续利用和人类生命健康等造成不利影响。土壤有益微生物具有促进植物生长和有效成分积累、降解农药残留等重要作用。将以有益微生物为原料的生物肥料引入到西洋参的生态栽培中对于提供优质安全的西洋参药材具有重要的现实意义。药用植物根际微生物作为土壤微生态体系的关键一员,与土壤功能和药用植物健康息息相关。本研究将分析施用生物肥料对西洋参根际微生物群落的结构和组成,以及对西洋参产量和品质的影响,以探究不同类型生物肥料在西洋生态栽培中的应用前景。本研究的结果如下:(1)施用天下第一菌+五十钾生物肥料、谷乐丰聚谷氨酸生物肥料和酵素生物肥料分别提高了西洋参产量的83.84%(P<0.01)、88.61%(P<0.010)和56.33%(P<0.05),谷乐丰聚谷氨酸生物肥料和酵素生物肥料降低了西洋参根结线虫病的发病率(分别为57.25%和64.35%,P<0.05)和药材中As的含量(52.17%和43.48%,P<0.05)。宏基因组学分析表明,应用生物肥料后,土壤有益微生物,比如与生物固氮相关的Nordella和Nitrospira,与植物病原防控相关的Chaetomium、Microascus和Xylaria,与重金属吸附相关的Hyphomicrobium的微生物的相对丰度显著增加,同时病原微生物Plectosphaerella和Rhizobacter的相对丰度显著降低。(2)宏基因组学分析表明,在西洋参栽培两年后,植物生长促进微生物的相对丰度,例如Bacillus和Lactococcus等微生物的相对丰度显著降低,病原微生物Fusarium和Phhaeospaeria的相对丰度显著增加。施用生物肥料连续两年后发现,具有植物生长促进作用、环境修复、或植物病原防治作用的微生物,例如Cladophialophora、Exophiala、Gymnoascus、Leptodontidium、Metarhizium、Mortierella、Paraphaeosphaeria和Phialemoniopsis 等微生物的相对丰度显著提高。此外,谷乐丰聚谷氨酸生物肥料、土修+五十钾生物肥料和酵素生物肥料显著的提高了西洋参产量的44.21%、32.02%和20.68%。谷乐丰聚谷氨酸生物肥料和酵素生物肥料处理显著降低了西洋参根结线虫病的发病率(分别为57.72%和 66.30%(P<0.05)。(3)在五氯硝基苯存在的条件下,提土榜生物肥料、微藻生物肥料和寡雄腐霉菌生物肥料将西洋参叶片中的五氯硝基苯含量分别降低了 64.17%、52.02%和42.83%(P<0.05),表明多功能生物肥料对农药五氯硝基苯的降解效果显著。宏基因组学分析表明,在应用提土榜生物肥料后,西洋参根际土壤中涉及到土壤有机污染物降解的微生物Stenotrophomonas、Ralstonia、Sphingomonas和Pseudomonas等的相对丰度分别显著提高了 160.16%、117.31%、89.44%和35.15%;在应用酵素生物肥料、寡雄腐霉菌生物肥料和微藻生物肥料后,西洋参根际土壤中涉及到环境污染物降解的微生物,如Gaiella,Penicillium和Pseudogymnoascus等的相对丰度显著提高了 114.04%、580.16%和5937.04%。本研究的结果表明,应用生物肥料的生态栽培对西洋参产量和品质的提高具有积极作用。生物肥料显著地提高了西洋参的产量、降低了西洋参根结线虫病的发病率、重金属As含量和五氯硝基苯含量。连续两年土壤宏基因组学分析结果表明,生物肥料对于改善西洋参根际微生物结构和组成具有显著影响。本研究为生物肥料在药用植物的生态栽培中的应用提供了参考。