小麥--蠶豆的根系分泌物特征及其對蠶豆枯萎病菌的響應研究.pdf

1、小麥蠶豆間作是一項傳統(tǒng)的種植模式,廣泛分布于我國西南地區(qū)。生產(chǎn)實踐和田間試驗均表明,小麥蠶豆間作具有顯著的增產(chǎn)、控病優(yōu)勢?，F(xiàn)有研究已從地上部的養(yǎng)分、水分吸收利用、碳氮代謝特點、地下部的土壤養(yǎng)分動態(tài)特征和根際微生物多樣性等方面進行了較多研究,一定程度地揭示了小麥蠶豆間作優(yōu)勢形成的機制。但是,有關(guān)間作體系中的根-土-微生物互作的關(guān)鍵物質(zhì)—根系分泌物,卻鮮有報道。在小麥蠶豆間作系統(tǒng)中,根際土壤養(yǎng)分活化、根際微生物和土傳病害的發(fā)生均與間作措施密

2、切相關(guān),但其具體作用機制并不清楚。因此,本研究通過盆栽(土培)試驗和水培試驗,收集根系分泌物,采用化學分析結(jié)合高效液相色譜,分析測定了小麥蠶豆間作條件下不同生育期作物的養(yǎng)分吸收和根系分泌物中有機酸、酚酸、氨基酸和糖;同時,通過接種試驗,比較了單間作蠶豆根系有機酸分泌對蠶豆枯萎病病原菌響應的差異。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)小麥蠶豆間作具有顯著的生物量優(yōu)勢,土培和水培條件下,間作生物量土地當量比(LER)分別為1.12和1.04。

3、與單作相比,間作提高了蠶豆根冠比、提高了小麥和蠶豆的根系活力及生殖生長階段蠶豆的生物量。在小麥蠶豆成熟期前后,間作有提高小麥蠶豆氮磷養(yǎng)分吸收累積的趨勢。間作顯著促進了氮素養(yǎng)分向蠶豆籽粒及莖葉中轉(zhuǎn)移、促進了磷素養(yǎng)分向蠶豆籽粒中轉(zhuǎn)移。
　　(2)小麥蠶豆間作提高了根系有機酸的分泌量。土培結(jié)果表明,在小麥分蘗期、孕穗期、灌漿期,間作分別提高了小麥根系有機酸分泌量155％、35.6%和92.6%;在蠶豆分枝期、籽粒膨大期,間作提高蠶豆根系

4、有機酸分泌量87.4%和38.7%。水培結(jié)果表明,在蠶豆開花期,間作根系有機酸分泌量是單作蠶豆的1.5倍。
　　(3)小麥蠶豆間作改變了根系分泌物中有機酸的種類。土培結(jié)果表明,在小麥分蘗期及拔節(jié)期,間作小麥根系分泌物中增加了檸檬酸和乳酸,減少了乙酸;在蠶豆分枝期,間作蠶豆根系分泌物中增加了乙酸,減少了乳酸;在籽粒膨大期,間作蠶豆根系分泌物中增加了乳酸,減少了富馬酸。水培結(jié)果表明,在小麥孕穗期,間作根系分泌物中增加了富馬酸;在蠶豆分

5、枝期,間作根系分泌物中減少了草酸;在蠶豆開花期,間作根系分泌物中增加了草酸、酒石酸、檸檬酸和富馬酸;在蠶豆結(jié)莢期,間作根系分泌物中增加了酒石酸。
　　(4)小麥蠶豆間作提高了小麥根系分泌物中不同種類有機酸的分泌速率。土培結(jié)果表明,在小麥孕穗期,間作小麥檸檬酸和富馬酸的分泌速率是單作的179倍和184倍;在小麥灌漿期,間作小麥乳酸的分泌速率是單作的2.53倍。水培結(jié)果表明,在拔節(jié)期,間作小麥檸檬酸和富馬酸的分泌速率是單作的4.6倍和

6、3.2倍。
　　(5)小麥蠶豆間作降低了根系分泌物中酚酸的總量和分泌速率、減少了酚酸的種類。與單作小麥相比,在小麥分蘗期、拔節(jié)期、孕穗期,間作根系酚酸分泌量分別下降64.6%、70.01%和39.0%;間作降低了對羥基苯甲酸、香草酸和丁香酸的分泌速率。與單作蠶豆相比,在蠶豆分枝期、開花期,間作根系酚酸分泌量分別下降37.6%和57.8%。在分枝期和開花期,間作抑制了香草酸和對羥基苯甲酸的分泌。同時小麥蠶豆間作減少了小麥根際土中酚酸

7、的累積,改變了蠶豆根際土中酚酸的種類。
　　(6)小麥蠶豆間作提高了氨基酸的分泌量。全生育期,間作提高蠶豆根系氨基酸分泌量19.6%~75.9%。間作蠶豆根際土中氨基酸含量是單作的1.9~7.6倍,同時間作顯著提高了拔節(jié)期、孕穗期小麥根際土中氨基酸的含量。
　　(7)小麥蠶豆間作提高了根系糖的分泌量。土培結(jié)果表明,在拔節(jié)期、孕穗期、灌漿期,間作提高小麥根系總糖分泌量126.9%,34.9%和59.8%,其中間作小麥蔗糖分泌量

8、是單作的2.37倍,1.41倍和2.0倍。水培結(jié)果表明,在蠶豆分枝期、開花期、結(jié)莢期,間作根系總糖分泌量是單作蠶豆的3.16倍,2.78倍和3.92倍;其中間作根系還原糖、蔗糖的分泌量分別是單作蠶豆的2.58倍、3.68倍、3.31倍和3.42倍、2.45倍、4.57倍。
　　(8)尖孢鐮刀菌侵染蠶豆后,小麥蠶豆間作降低了蠶豆枯萎病發(fā)病率及病情指數(shù),降低了蠶豆根系及根際土中有機酸的總量。間作通過顯著降低根際土中檸檬酸和蘋果酸的含量