近日，中国热科院香饮所在胡椒/槟榔间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进展。本研究采用代谢组学、微生物组学和传统化学分析等多种技术手段，结合田间试验与室内盆栽验证方法，系统揭示了胡椒/槟榔间作体系下二者根系如何在根土界面通过促进对方作物根系分泌物中关键功能组分分泌，进而影响土壤代谢物和土壤微生物，最终改善连作胡椒土壤养分状况，提高了连作胡椒养分吸收和产量。研究结果为深刻理解热带多年生作物地下部互作，特别是为从根系分泌物-土壤微生物-作物根系互作角度来解释间作优势形成机理提供了新视角，也为利用生物多样性原理来修复热带连作土壤提供了新证据及理论基础。

　　具体结果表明，胡椒与槟榔间作后，胡椒单株产量较单作增加了27.0-55.5%，单位面积产量增加了5.1-33.5%。根系互作下二者根系分泌物组分发生了显著变化，如二者根系分泌物中黄酮类化合物、生物碱和氨基酸等组分均显著增加；土壤代谢组结果也表明，参与提高作物养分吸收和促进植株生长的黄酮类化合物在间作土壤中显著增加，如陈皮素、三叶草苷和六甲基槲皮素，分别提高了106.4~356.0%、28.9~45.5%和45.2~127.1%。同时，间作还提高了作物根际菌群丰度，如胡椒根际土壤细菌优势菌门GAL15提高354.9%、拟杆菌门提高70.4%，同时槟榔根际厚壁菌门也提高了141.8%和WPS提高了275.3%。在这些作用下，土壤养分循环不断加强，土壤养分状况得到改善，进而促进了胡椒养分吸收，使得其长势和产量提升。综上所述，间作体系中，二者根系向土壤中分泌了更加丰富多样的根系分泌物，即提高了间作体系土壤中碳源种类与数量的投入，为微生物生长提供了更多的“食物”，从而有利于提升土壤微生物多样性并维持群落结构，也维持了土壤功能及生产力，缓解并改善单一连续种植带来的土壤连作障碍问题，促进间作系统稳定性与土壤可持续利用。

间作体系地下部根系分泌物-土壤微生物-作物根系互作示意图

　　相关研究成果以“Root exudates from Areca catechu L. intercropping system promote nutrient uptake and sustainable production of Piper nigrum L.”为题发表在《Agronomy》。中国农业大学三亚研究院李志元、中国热科院香饮所赵雅琦为该论文并列第一作者，中国热科院香饮所王灿研究员、杨建峰研究员为论文并列通讯作者。研究成果依托农业部香辛饮料作物遗传资源利用重点实验室、海南省热带香辛饮料作物遗传改良与品质调控重点实验室，得到国家重点研发计划项目、国家自然科学基金、国家木薯产业技术体系专项资金等项目的资助。

论文链接： https://www.mdpi.com/2073-4395/15/2/355