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蚯蚓是土壤中重要的动物,其对植物生长有促进作用。然而,蚯蚓对连作系统种植的作物生长和病害的影响及机理尚不清楚。如果能够利用蚯蚓自身特点,来缓解作物连作障碍,具有重要的意义。本研究以连作草莓为例,通过接种蚯蚓,利用盆栽实验及微宇宙实验,对蚯蚓缓解连作障碍的效应进行了研究,并从蚯蚓对化感物质的降解以及对微生物群落的调控入手,揭示了蚯蚓缓解连作障碍的机理,主要研究结果如下:(1)蚯蚓能够促进连作草莓的生长,提高草莓的生物量和产量,并能显著降低由尖孢镰刀菌引起的枯萎病(P<0.05)。在盆栽条件下,威廉腔蚓和赤子爱胜蚓可使病情指数降低至11.8和27.7,而对照组病情指数为50.9。(2)蚯蚓的作用,加速了连作土壤中的酚类物质的降解。蚯蚓具有回避土壤中较高浓度酚酸(大于120μgPA/g)的特点,但是这种行为可以通过添加叶片抵消。另外,蚯蚓降解酚类物质的能力与蚯蚓种、蚯蚓密度、以及酚类物质的来源有关。威廉腔蚓降解酚类物质的效率要高于赤子爱胜蚓:当威廉腔蚓的密度达到300条/m2时,降解效率最高;与根系腐解产生的酚类相比,叶片腐解产生的酚类更利于被蚯蚓降解。(3)蚯蚓对酚类物质的降解是通过对微生物的调控实现的,当土壤灭菌后,蚯蚓本身不能降解酚类物质。蚯蚓的活动加速了酚类物质降解过程中微生物的演替进程,提高了降解过程中微生物的活性和多样性,最终加快了酚类物质的降解。(4)蚯蚓对于土壤中不同的酚酸降解效果不同,蚯蚓活动一方面加速了总酚的降解,另一方面加快了对香豆酸、绿原酸等草莓连作土壤中浓度较高的酚酸的降解,而对于另外一些酚酸,其降解效果并不显著。因此蚯蚓的活动改变了土壤中酚酸的比例。(5)草莓连作系统中蚯蚓的活动,提高了微生物量、微生物的活性以及微生物的多样性,微生物这些性质的改变,有利于土壤生态系统稳定性提高,进而提高了生态系统的抗病功能。同时,蚯蚓的活动,也提高了某些病原菌拮抗菌的比例,也有利于防控草莓的病害。(6)蚯蚓对于连作草莓主要有两方面的作用:一方面是直接调控连作土壤微生物的群落结构,提高微生物的多样性和活性,以及某些有益微生物的比例,从而提高根际区土壤的抑病能力;另一方面是其活动加快了某些化感物质的降解,尤其是草莓连作土壤中积累浓度较大的酚酸,而这些酚酸具有抑制植物生长、促进病原菌并破坏微生态平衡的特性,因此,蚯蚓对酚酸的降解间接地促进了植物的生长,提高了植物的抗病性。另外,蚯蚓这两方面的作用也是相互影响的,降解酚酸有利于恢复微生态平衡,而调控微生物也有利于酚酸的降解,综合作用的结果缓解了草莓的连作障碍。