目的:连作障碍会导致广西莪术(Curcuma kwangsiensis S.G·Lee et C·F.Liang)病虫严重、产量品质下降,严重制约了广西莪术的可持续发展。研究广西莪术连作障碍的发生机制及解决对策,是保证广西莪术可持续发展的关键问题。因此,本研究通过测定连作与非连广西莪术品质和产量、土壤理化性质、p H值、根际土壤微生物多样性,以及广西莪术化感试验,初步揭示广西莪术连作障碍发生机制,为广西莪术规范化栽培和药材品质提升提供科学依据。方法:(1)参照2020版《中华人民共和国药典》(以下简称《中国药典》)第四部通则,测定广西莪术的水分、灰分、浸出物含量。(2)参考2020版《中国药典》附录XD挥发油测定法,连作与非连作广西莪术挥发油进行提取并用气质联用仪分析其成分。(3)分析连作与非连作广西莪术土壤的理化性质:土壤p H值采用电极法测定;有机质含量采用低温外热重铬酸钾氧化-比色法;全氮含量采用凯氏定氮法;磷含量采用比色法;钾含量采用火焰光度计法,探讨土壤理化性质在连作障碍中的作用。通过稀释平板法测定土壤微生物数量指标,应用Illumina Mi Seq测序技术,对广西莪术连作与非连作的根际土壤细菌群落结构和真菌群落结构及多样性进行研究分析。(4)通过广西莪术根际土浸提液、根系分泌物的化感实验,探讨广西莪术化感作用在连作障碍形成中的作用;并对广西莪术化感物质进行分离和鉴定。结果:(1)不同产区中的非连作广西莪术根茎中水分、总灰分、挥发油含量显著高于连作广西莪术。连作导致广西莪术产量降低和品质下降,产量下降47.29%,品质中总灰分、浸出物分别降低了33.29%、27.47%。(2)连作组广西莪术挥发油中化学成分包括N-氰基二乙基胺、1,3-二甲基-4-乙基苯、2-乙基-5-甲基呋喃、丙烯腈、(-)-alpha-古芸烯、桃金娘烯醇、香树烯、溴化氰、正庚醚、水芹烯、百里酚、乙酸松油酯、2,6-二甲基-2,4,6-辛三烯、异龙脑、(-)-4-萜品醇、桧烯、L-香芹醇等。(3)宾Liver immune enzymes阳产区的连作三年广西莪术土壤中放线菌门、子囊菌门丰度降低36.54%、10.13%;南宁产区的连作三年广西莪术土壤中放线菌门、子囊菌门丰度降低4.74%、8.34%;钦州Y-27632产区的连作三年广西莪术土壤中放线菌门、变形菌门、绿弯菌门、担子菌门丰度降低20.18%、40.21%、20.18%、18.99%。冗余分析(RDA)表明,土壤理化性质中全磷、速效钾、全钾、p H值变化是影响广西莪术微生物群落的主要因素。(4)连作广西莪术根系土壤水浸提液对萝卜、白菜种子有明显化感作用,随着浓度的增加对萝卜、白菜种子胚根和胚芽产生明显的抑制作用,胚根长较对照降低21.83%-54.00%,胚芽长较对照降低了9.71%-50.52%。非连作广西莪术根系土壤水浸提液对萝卜、白菜种子生长呈“高抑低促”现象。连作广西莪术根系分泌物对萝卜点击此处、白菜种子生长均具有明显的抑制作用;非连作广西莪术根系分泌物对萝卜、白菜种子生长呈“高抑低促”现象。经GC-MS鉴定分析,广西莪术根际土与根系分泌液在氯仿、石油醚、乙酸乙酯中鉴定分别出了39、36种化感物质,推测苯邻苯二甲酸二丁酯、棕榈酸可能是导致广西莪术产生连作障碍的化感物质。结论:(1)连作导致广西莪术产量降低与品质下降。(2)连作与非连作广西莪术挥发油成分存在差异。(3)广西莪术土壤p H值下降,导致土壤酸化现象严重,磷元素和锌元素富集过多,以及钾元素、微量元素中的有效铁、有效锰、有效铜含量下降,这些土壤理化性质的改变使功能类群群落多样性和均匀度明显降低,优势集中性表现明显,这可能是引发广西莪术连作障碍主要原因之一。(4)广西莪术连作根际土壤浸提液、根系分泌液明显抑制了萝卜、白菜种子的生长,这表明广西莪术连作根际土壤浸提液、根系分泌液中可能存在着化感物质,进而阻碍广西莪术的生长发育,从而引发广西莪术的连作障碍。广西莪术土壤浸提液和根系分泌液中化感物质的鉴定结果显示:连作与非连作中含有的化感物质种类和数量存在差别,其中苯邻苯二甲酸二丁酯、棕榈酸是导致广西莪术连作障碍发生的化感物质。综合以上研究结果,导致广西莪术连作障碍的原因可能有三种:一是土壤理化性质改变和微量元素失衡;二是微生物群落结构变化,丰富度降低;三是植物化感作用,连作导致土壤中化感物质积累,可能导致自毒作用,从而引起产量和品质的下降。