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　　近日，中國熱科院香飲所在胡椒/檳榔間作模式地下部根系分泌物-土壤微生物-作物根系互作方面取得新進(jìn)展。本研究采用代謝組學(xué)、微生物組學(xué)和傳統(tǒng)化學(xué)分析等多種技術(shù)手段，結(jié)合田間試驗(yàn)與室內(nèi)盆栽驗(yàn)證方法，系統(tǒng)揭示了胡椒/檳榔間作體系下二者根系如何在根土界面通過促進(jìn)對(duì)方作物根系分泌物中關(guān)鍵功能組分分泌，進(jìn)而影響土壤代謝物和土壤微生物，最終改善連作胡椒土壤養(yǎng)分狀況，提高了連作胡椒養(yǎng)分吸收和產(chǎn)量。研究結(jié)果為深刻理解熱帶多年生作物地下部互作，特別是為從根系分泌物-土壤微生物-作物根系互作角度來解釋間作優(yōu)勢(shì)形成機(jī)理提供了新視角，也為利用生物多樣性原理來修復(fù)熱帶連作土壤提供了新證據(jù)及理論基礎(chǔ)。

　　具體結(jié)果表明，胡椒與檳榔間作后，胡椒單株產(chǎn)量較單作增加了27.0-55.5%，單位面積產(chǎn)量增加了5.1-33.5%。根系互作下二者根系分泌物組分發(fā)生了顯著變化，如二者根系分泌物中黃酮類化合物、生物堿和氨基酸等組分均顯著增加；土壤代謝組結(jié)果也表明，參與提高作物養(yǎng)分吸收和促進(jìn)植株生長(zhǎng)的黃酮類化合物在間作土壤中顯著增加，如陳皮素、三葉草苷和六甲基槲皮素，分別提高了106.4~356.0%、28.9~45.5%和45.2~127.1%。同時(shí)，間作還提高了作物根際菌群豐度，如胡椒根際土壤細(xì)菌優(yōu)勢(shì)菌門GAL15提高354.9%、擬桿菌門提高70.4%，同時(shí)檳榔根際厚壁菌門也提高了141.8%和WPS提高了275.3%。在這些作用下，土壤養(yǎng)分循環(huán)不斷加強(qiáng)，土壤養(yǎng)分狀況得到改善，進(jìn)而促進(jìn)了胡椒養(yǎng)分吸收，使得其長(zhǎng)勢(shì)和產(chǎn)量提升。綜上所述，間作體系中，二者根系向土壤中分泌了更加豐富多樣的根系分泌物，即提高了間作體系土壤中碳源種類與數(shù)量的投入，為微生物生長(zhǎng)提供了更多的“食物”，從而有利于提升土壤微生物多樣性并維持群落結(jié)構(gòu)，也維持了土壤功能及生產(chǎn)力，緩解并改善單一連續(xù)種植帶來的土壤連作障礙問題，促進(jìn)間作系統(tǒng)穩(wěn)定性與土壤可持續(xù)利用。

間作體系地下部根系分泌物-土壤微生物-作物根系互作示意圖

　　相關(guān)研究成果以“Root exudates from Areca catechu L. intercropping system promote nutrient uptake and sustainable production of Piper nigrum L.”為題發(fā)表在《Agronomy》。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)三亞研究院李志元、中國熱科院香飲所趙雅琦為該論文并列第一作者，中國熱科院香飲所王燦研究員、楊建峰研究員為論文并列通訊作者。研究成果依托農(nóng)業(yè)部香辛飲料作物遺傳資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、海南省熱帶香辛飲料作物遺傳改良與品質(zhì)調(diào)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金、國家木薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專項(xiàng)資金等項(xiàng)目的資助。

論文鏈接： https://www.mdpi.com/2073-4395/15/2/355