黄花蒿化感作用与友好栽培研究
黄花蒿又名青蒿(ArtemisiaannuaL.)，为菊科一年生或越年生草本植物，是提取青蒿素的唯一原料。目前，全世界有40％左右的人口受到疟疾威胁，青蒿素是世界卫生组织(WHO)推荐治疗疟疾的首选药物。
我国黄花蒿种植面积和青蒿素产量约占全世界的90％以上，重庆市是中国黄花蒿的优质产区，种植面积和青蒿素产量分别占全国的70％和80％。青蒿素是黄花蒿分泌最多，在土壤中存在时间最长的化感物质，降低土地生产力，抑制周围和后茬植物生长，危害土壤和水体生态环境。在人工种植黄花蒿的过程中，随着青蒿素的含量和产量的提高，释放到环境中青蒿素大幅度增加，化感危害更加严重。论文采用生态学野外样方调查、培养试验、盆栽试验和田间试验等方法，研究了野生黄花蒿的群落特征及周围植物的存在状况，青蒿素对陆生和水生植物的化感效应及机理，轮作种植模式对后茬作物及自身的影响、施肥技术和水分管理对黄花蒿生长、青蒿素含量和产量，初步形成了青蒿素高产、土地利用高效的友好栽培技术。主要结果如下:
对南方9个省市48个样地野生黄花蒿种群调查发现，黄花蒿群落处于相对稳定状态。在野生黄花蒿不同群落中，出现频率最高的9个种对中，5种为菊科植物，3种禾本科植物，联结性较低。在野生黄花蒿群落中和周围，十字花科和茄科等植物极少，表明黄花蒿对其他植物具有化感效应，抑制植物的生长发育。
在土壤中添加黄花蒿产生的化感物质—青蒿素，不同程度抑制小麦、油菜和茎瘤芥等3种后茬作物的生长，生物量降幅高达41.1～51.7％，且对茎瘤芥的抑制作用低于油菜和小麦。青蒿素抑制其它植物生长，有利于扩大黄花蒿生存空间，增强竞争优势。但是，在黄花蒿种植区，选择抗化感作用较强的后茬作物可提高土地利用率和整体生产力。高浓度的青蒿素降低后茬作物叶绿素但提高类胡萝卜素含量，说明青蒿素促进叶绿素分解，导致光合速率下降，干物质积累减少。此外，青蒿素显著抑制氮、磷、钾养分吸收，与根系活力和硝酸还原酶活性降低有关。在黄花蒿收获后，适度延迟播种和移栽后茬作物可以减轻对后茬作物的危害。
在人工培养液中，不同浓度青蒿素显著抑制绿藻生长，绿藻密度可降低74.5％（蛋白核小球藻）和61.8％（斜生栅藻）。青蒿素使绿藻培养液溶解氧减少，绿藻叶绿素和蛋白质含量降低，说明青蒿素抑制绿藻生长与光合作用降低，蛋白合成受到干扰有关，大规模种植黄花蒿会降低水体自净能力和生产力，加剧污染负荷，鱼类减产和灭绝等;但分散种植和精细采收，有益于降低水体青蒿素浓度，减轻水环境风险。此外，青蒿素提高培养液电导率和绿藻细胞丙二醛含量，说明青蒿素还能破坏细胞膜结构，造成胞内溶液外渗，致藻细胞死亡;但低浓度青蒿素适度提高绿藻超氧化物歧化酶和过氧化氢酶，有益于加速消除活性氧和自由基，减轻对绿藻细胞的危害。
在重庆市黄花蒿种植区，采用黄花蒿—茎瘤芥轮作种植模式，青蒿素的含量和产量、以及单位土地的年收入等显著高于黄花蒿—小麦和黄花蒿—油菜轮作种植模式。施用有机肥，尤其是有机无机适量配施显著促进黄花蒿生长，提高青蒿素含量和产量，减轻种植黄花蒿对土壤细菌、真菌和放线菌数量的抑制作用，提高土壤脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性，促进黄花蒿养分吸收。在干旱条件下，黄花蒿生长受到抑制，生物量的降幅高达69.36％，青蒿素产量可降低81.56％;同时黄花蒿叶片细胞膜透性增加，叶片水势、叶绿素含量，根系活力和氮、磷、钾吸收量显著降低。但轻度干旱提高了叶片青蒿素和根系磷、钾含量，故施用磷钾肥有益于提高黄花蒿抗旱性。此外，干旱使黄花蒿叶片脯氨酸含量增加了10余倍，增幅远远高于叶绿素、根系活力、养分吸收量和青蒿素含量的减少，说明脯氨酸积累可视为黄花蒿对干旱产生的一种保护性生化反应。在黄花蒿种植过程中，移栽前炼苗促根和提高脯氨酸有益提高黄花蒿抗旱性。
综上所述，在重庆市黄花蒿种植区，友好栽培的内容包括采用黄花蒿—茎瘤芥轮作种植模式，适度延迟播种和移栽后茬作物，提倡施用有机肥，加强水分管理，分散种植，精细采收等。
黄花蒿;青蒿素;化感作用;友好栽培
西南大学
博士
植物营养学
袁玲
2013
中文
S567.23
102
2013-10-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）