Effects of fumaric acid in root exudates on soil microecology in sugarcane/peanut intercropping system

XIONG Jun; LEI Shi-min; HUANG Zhi-peng; LIAO Lu-lu; LIAO Guo-ting; WU Hai-ning; LI Zhong; SUI Meng-jing; HE Liang-qiong; JIANG Jing; HAN Zhu-qiang; TANG Xiu-mei; TANG Rong-hua

doi:10.19802/j.issn.1007-9084.2025284

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Effects of fumaric acid in root exudates on soil microecology in sugarcane/peanut intercropping system

更新时间：2026-10-31

- Effects of fumaric acid in root exudates on soil microecology in sugarcane/peanut intercropping system
- Chinese Journal of Oil Crop Sciences Vol. 48, Issue 4, Pages: 195-203(2026)
- 作者机构：
  
  1.广西壮族自治区农业科学院经济作物研究所，广西南宁，530007
  2.广西作物遗传改良生物技术重点开放实验室，广西南宁，530007
  3.广西大学农学院,广西南宁，530004
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.19802/j.issn.1007-9084.2025284
  CLC： S565.2;S566.1
- Received：11 December 2025，
  
  Published：25 August 2026
- 稿件说明：
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熊军,雷诗敏,黄志鹏等.甘蔗间作花生根系分泌物中富马酸对土壤微生态的影响[J].中国油料作物学报,2026,48(04):195-203.

XIONG Jun,LEI Shi-min,HUANG Zhi-peng,et al.Effects of fumaric acid in root exudates on soil microecology in sugarcane/peanut intercropping system[J].Chinese Journal of Oil Crop Sciences,2026,48(04):195-203.
熊军,雷诗敏,黄志鹏等.甘蔗间作花生根系分泌物中富马酸对土壤微生态的影响[J].中国油料作物学报,2026,48(04):195-203. DOI： 10.19802/j.issn.1007-9084.2025284.

XIONG Jun,LEI Shi-min,HUANG Zhi-peng,et al.Effects of fumaric acid in root exudates on soil microecology in sugarcane/peanut intercropping system[J].Chinese Journal of Oil Crop Sciences,2026,48(04):195-203. DOI： 10.19802/j.issn.1007-9084.2025284.

摘要

为探究甘蔗间作花生模式下根系分泌物对土壤微生态环境的调控机制，本研究基于前期代谢组学结果，选取富马酸为关键代谢物，采用外源富马酸、模拟根系分泌物及实际根系分泌物，设置低、中、高三个浓度梯度进行土壤处理，分析上述处理对土壤养分、酶活性及微生物群落的影响。结果表明，富马酸显著调控土壤养分与酶活性：各处理均提高土壤碱解氮含量、降低速效钾含量，并增强酸性磷酸酶和脲酶活性，且中高浓度效应最为显著。不同来源分泌物作用存在差异，实际根系分泌物在中浓度下对碱解氮及脲酶活性的促进作用最强，而高浓度模拟分泌物可进一步提高脲酶活性并提升土壤pH。微生物响应呈现明显类群特异性：低浓度富马酸促进细菌生长，实际根系分泌物各浓度均抑制细菌，而高浓度富马酸及模拟分泌物则促进放线菌增殖。相关性分析显示，放线菌与土壤碱解氮、pH及细菌数量显著正相关，表明其在土壤氮素转化过程中发挥重要作用。综上，甘蔗间作花生系统中富马酸可通过提升氮素有效性、增强关键酶活性及优化微生物群落结构，协同调控土壤微生态环境。

Abstract

To investigate the regulatory mechanisms of root exudates on soil microecological environment in sugarcane-peanut intercropping system

this study selected fumaric acid as a key metabolite based on previous metabolomic analyses. Soil treatments were conducted using exogenous fumaric acid

artificial root exudates

and actual root exudates at 3 concentration gradients (low

medium

and high) to evaluate their effects on soil nutrients

enzyme activities

and microbial communities. The results demonstrated that fumaric acid significantly modulated soil nutrients and enzyme activities. Specifically

all treatments increased soil alkali-hydrolyzable nitrogen (N) content

decreased available potassium content

and enhanced the activities of acid phosphatase and urease

with medium and high concentrations exhibiting the most pronounced effects. Variations in efficacy were observed among exudates from different sources: actual root exudates at the medium concentration maximized the promotion of alkali-hydrolyzable N and urease activities

whereas artificial exudates at the high concentration further enhanced urease activity and elevated soil pH. Furthermore

microbial responses exhibited distinct taxon-specific patterns. A low concentration of exogenous fumaric acid promoted bacterial growth

while actual root exudates inhibited bacteria across all tested concentrations. Conversely

high concentrations of both exogenous fumaric acid and artificial exudates stimulated the proliferation of actinomycetes. Correlation analysis revealed significant positive correlations between the abundance of actinomycetes and soil alkali-hydrolyzable N

as well as bacterial abundance

indicating that actinomycetes play a crucial role in soil nitrogen transformation. In conclusion

fumaric acid in the sugarcane-peanut intercropping system might synergistically regulate soil microecological environment by improving nitrogen availability

enhancing the activities of key soil enzymes

and optimizing structure of microbial community.

关键词

Keywords

references

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