外来植物作为入侵生物中的重要组成部分,能够对生态环境、社会经济以及人类健康构成重大威胁。全球贸易的发展和科学技术的进步加剧了外来植物的入侵,由此引发更多的生物入侵问题,对外来物种入侵机制的研究为解决生物入侵问题提供重要的途径。外来入侵植物豚草（Ambrosia artemissifolia）严重危害人类健康和生态环境,是世界公认的恶性杂草。尽管近年来国内外研究从豚草的生物学特性或内在优势、竞争能力进化、干扰及环境变化等多个方面对其成功入侵进行了解释,但对豚草入侵机理的了解还不够系统全面,而且关于该物种化感作用方面的研究尚少,因此,本论文对外来入侵植物豚草化感作用进行了研究。（1）基于Biolog-ECO方法结合植物群落调查技术,研究了矿区、荒滩、农田3个不同生境豚草入侵对植物群落物种多样性及土壤微生物群落碳源代谢多样性的影响;（2）利用气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）对豚草植株的化学成分进行了研究,明确了化学成分对本土植物及天敌的影响;（3）利用GC-MS分析3个不同生境豚草入侵土壤（根际、根围）、非入侵土壤（对照土）及水培根系分泌物和根系浸提物的化学物质,比较根际、根围和对照土壤、根系分泌物及根系浸提物中化学物质之间的差异,明确影响土壤微生物群落结构的关键性化学物质;随后利用高通量测序技术,进一步分析不同时期豚草入侵对土壤微生物群落的影响,明确土壤微生物群落对豚草化学物质的响应。通过上述试验设计,从外来植物化感作用对入侵地生物因子影响的角度出发,研究外来植物中化学物质在其入侵过程中所起到的作用,丰富外来植物的新武器假说,以期解释外来植物入侵成功的原因。具体研究结果如下:（1）豚草入侵对植物群落及土壤微生物群落碳源代谢多样性的影响通过对不同生境植物群落多样性的调查,发现与非入侵群落相比,入侵群落在矿区生境中的物种丰富度指数S、Simpson指数D、Shannon指数H和Pielou均匀度指数E分别显著下降了34.55%,39.66%、41.58%和46.58%;在荒滩生境中分别下降39.29%、36.84%、45.45%和24.42%;在农田生境中分别下降31.35%、24.00%、30.87%和10.84%。通过对不同生境入侵土与非入侵的土壤理化性质、土壤酶活性及可培养微生物的测定,发现不同生境入侵土壤的p H值和总盐含量降低,有机碳、全氮、全磷的含量、土壤脲酶、蛋白酶、蔗糖酶和磷酸酶的活性增加。利用Biolog-ECO生态板测定发现,随时间的延长,不同生境入侵土壤微生物群落碳源代谢活性逐渐高于对照土壤;荒滩和农田入侵土壤微生物群落碳源代谢多样性Shannon指数也高于对照土壤。由此表明,豚草入侵显著降低了入侵地植物群落的多样性和物种丰富度,影响本土植物的生长,改变了土壤微生物对碳源的利用与代谢模式,增加了土壤养分和肥力,提高了养分循环,构成了对自身生长发育和种群扩增有益的土壤微生态环境,从而促进其进一步入侵。（2）豚草中化学物质对本土植物、昆虫和病原菌的影响通过模拟自然状态下豚草挥发物对本土伴生植物早熟禾（Poa annua）、狗尾草（Setaria viridis）、反枝苋（Amaranthus retroflexus）、苜蓿（Medicago sativa）的生测,发现豚草茎、叶、花及全株挥发物显著抑制早熟禾、狗尾草、反枝苋、苜蓿的生长。通过GC-MS分析结果表明,豚草挥发油化学成分包括单萜、倍半萜、双萜及其他非萜类物质,主成分为大牛儿烯D、柠檬烯、β-蒎烯、α-蒎烯及石竹烯。在5.00 mg m L-1浓度的挥发油处理下,苜蓿的根系活力降低96.22%,显著降低受试植物SOD、POD酶活性及叶绿素含量;诱导了洋葱根尖细胞的核畸变,其中染色体异常占总畸变的83.45–92.16%。当受试昆虫蚜虫（Aphis gossypii）、红蜘蛛（Tetranychus cinnbarinus）暴露在豚草挥发油下24 h后,挥发油以200μg m L-1的剂量完全杀死所有受试昆虫。在挥发油浓度为5μL m L-1接触培养及1.2μL m L-1熏蒸培养条件下,完全抑制病原菌大丽轮枝菌（Verticillium dahliae）菌丝生长。结果表明,豚草化学物质具有抑制本土伴生植物生长、杀虫、抑菌的活性。（3）豚草中化学物质对土壤微生物的影响GC-MS分析结果表明,豚草入侵土壤中化学物质主要有烯萜类、脂肪族醛和酮、长链脂肪酸、多炔、酚类、醌类、醇类、酰胺类、苯甲酸及其衍生物等。通过对入侵土和非入侵土浸提物与水培根系分泌物及根系浸提物比较,（Z）-β-金合欢烯、（S）-1-甲基-4-（5-甲基-1-亚甲基-4-己烯基）环己烯、二十烷是豚草入侵土壤中的主要化学物质。且发现化合物（Z）-β-金合欢烯主要存在花期入侵土壤中,而（E）-β-金合欢烯出现在苗期入侵土壤中,由此推断,在不同生长期,豚草中化学物质会发生构型的转化。高通量测序结果表明土壤细菌中变形菌门、拟杆菌门、酸杆菌、芽单胞菌门、疣微菌门;土壤真菌中的子囊菌门、罗兹菌门、担子菌门、壶菌门、球囊菌门是豚草入侵地的优势菌群。与未入侵土壤相比,不同生长期豚草根际和根围土壤细菌菌群多样性指数和丰富度指数增加,真菌菌群的多样性指数和丰富度指数降低。发现根际和根围土壤细菌群物种数量在苗期分别增加了8.42%和5.41%;花期分别增加了38.04%和40.72%。根际和根围土壤真菌菌群物种数量在苗期分别下降了14.51%和19.85%;在花期分别下降了52.19%和36.18%。同时,研究结果表明土壤中豚草中的化学物质对土壤微生物有明显的影响。通过对土壤中豚草代谢物与土壤微生物菌群的相关性分析发现:化合物（Z）-β-金合欢烯、（S）-1-甲基-4-（5-甲基-1-亚甲基-4-己烯基）环己烯、二十烷与土壤细菌和真菌在门水平上具有相关性,且（Z）-β-金合欢烯与硝化螺旋菌门具有显著的负相关性,与罗兹菌门（相关系数0.63）具有正相关;（S）-1-甲基-4-（5-甲基-1-亚甲基-4-己烯基）环己烯与壶菌门（相关系数0.52）呈正相关,此结果表明豚草中化学物质影响土壤微生物的群落结构组成及其多样性,对土壤微生物具有化感作用。综上结果,豚草挥发油抑制本土伴生植物的生长,具有杀虫、抑菌的活性,豚草中化学物质对本土植物、天敌及土壤微生物具有较强的化感作用;同时,通过对土壤微生物的调节,富集特定微生物菌群增强自己的竞争力,实现其成功入侵,本研究为入侵植物的新武器假说提供了新的证据。