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小麦蚕豆间作是一项传统的种植模式,广泛分布于我国西南地区。生产实践和田间试验均表明,小麦蚕豆间作具有显著的增产、控病优势。现有研究已从地上部的养分、水分吸收利用、碳氮代谢特点、地下部的土壤养分动态特征和根际微生物多样性等方面进行了较多研究,一定程度地揭示了小麦蚕豆间作优势形成的机制。但是,有关间作体系中的根-土-微生物互作的关键物质—根系分泌物,却鲜有报道。在小麦蚕豆间作系统中,根际土壤养分活化、根际微生物和土传病害的发生均与间作措施密切相关,但其具体作用机制并不清楚。因此,本研究通过盆栽(土培)试验和水培试验,收集根系分泌物,采用化学分析结合高效液相色谱,分析测定了小麦蚕豆间作条件下不同生育期作物的养分吸收和根系分泌物中有机酸、酚酸、氨基酸和糖;同时,通过接种试验,比较了单间作蚕豆根系有机酸分泌对蚕豆枯萎病病原菌响应的差异。主要研究结果如下:(1)小麦蚕豆间作具有显著的生物量优势,土培和水培条件下,间作生物量土地当量比(LER)分别为1.12和1.04。与单作相比,间作提高了蚕豆根冠比、提高了小麦和蚕豆的根系活力及生殖生长阶段蚕豆的生物量。在小麦蚕豆成熟期前后,间作有提高小麦蚕豆氮磷养分吸收累积的趋势。间作显著促进了氮素养分向蚕豆籽粒及茎叶中转移、促进了磷素养分向蚕豆籽粒中转移。(2)小麦蚕豆间作提高了根系有机酸的分泌量。土培结果表明,在小麦分蘖期、孕穗期、灌浆期,间作分别提高了小麦根系有机酸分泌量155%、35.6%和92.6%;在蚕豆分枝期、籽粒膨大期,间作提高蚕豆根系有机酸分泌量87.4%和38.7%。水培结果表明,在蚕豆开花期,间作根系有机酸分泌量是单作蚕豆的1.5倍。(3)小麦蚕豆间作改变了根系分泌物中有机酸的种类。土培结果表明,在小麦分蘖期及拔节期,间作小麦根系分泌物中增加了柠檬酸和乳酸,减少了乙酸;在蚕豆分枝期,间作蚕豆根系分泌物中增加了乙酸,减少了乳酸;在籽粒膨大期,间作蚕豆根系分泌物中增加了乳酸,减少了富马酸。水培结果表明,在小麦孕穗期,间作根系分泌物中增加了富马酸;在蚕豆分枝期,间作根系分泌物中减少了草酸;在蚕豆开花期,间作根系分泌物中增加了草酸、酒石酸、柠檬酸和富马酸;在蚕豆结荚期,间作根系分泌物中增加了酒石酸。(4)小麦蚕豆间作提高了小麦根系分泌物中不同种类有机酸的分泌速率。土培结果表明,在小麦孕穗期,间作小麦柠檬酸和富马酸的分泌速率是单作的179倍和184倍;在小麦灌浆期,间作小麦乳酸的分泌速率是单作的2.53倍。水培结果表明,在拔节期,间作小麦柠檬酸和富马酸的分泌速率是单作的4.6倍和3.2倍。(5)小麦蚕豆间作降低了根系分泌物中酚酸的总量和分泌速率、减少了酚酸的种类。与单作小麦相比,在小麦分蘖期、拔节期、孕穗期,间作根系酚酸分泌量分别下降64.6%、70.01%和39.0%;间作降低了对羟基苯甲酸、香草酸和丁香酸的分泌速率。与单作蚕豆相比,在蚕豆分枝期、开花期,间作根系酚酸分泌量分别下降37.6%和57.8%。在分枝期和开花期,间作抑制了香草酸和对羟基苯甲酸的分泌。同时小麦蚕豆间作减少了小麦根际土中酚酸的累积,改变了蚕豆根际土中酚酸的种类。(6)小麦蚕豆间作提高了氨基酸的分泌量。全生育期,间作提高蚕豆根系氨基酸分泌量19.6%~75.9%。间作蚕豆根际土中氨基酸含量是单作的1.9~7.6倍,同时间作显著提高了拔节期、孕穗期小麦根际土中氨基酸的含量。(7)小麦蚕豆间作提高了根系糖的分泌量。土培结果表明,在拔节期、孕穗期、灌浆期,间作提高小麦根系总糖分泌量126.9%,34.9%和59.8%,其中间作小麦蔗糖分泌量是单作的2.37倍,1.41倍和2.0倍。水培结果表明,在蚕豆分枝期、开花期、结荚期,间作根系总糖分泌量是单作蚕豆的3.16倍,2.78倍和3.92倍;其中间作根系还原糖、蔗糖的分泌量分别是单作蚕豆的2.58倍、3.68倍、3.31倍和3.42倍、2.45倍、4.57倍。(8)尖孢镰刀菌侵染蚕豆后,小麦蚕豆间作降低了蚕豆枯萎病发病率及病情指数,降低了蚕豆根系及根际土中有机酸的总量。间作通过显著降低根际土中柠檬酸和苹果酸的含量来降低枯萎病的发病率及病情指数。