甘蔗间作花生根系分泌物中富马酸对土壤微生态的影响

熊军; 雷诗敏; 黄志鹏; 廖露露; 廖国婷; 吴海宁; 李忠; 隋梦静; 贺梁琼; 蒋菁; 韩柱强; 唐秀梅; 唐荣华

doi:10.19802/j.issn.1007-9084.2025284

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甘蔗间作花生根系分泌物中富马酸对土壤微生态的影响

栽培生理·土肥植保 | 更新时间：2026-10-31

- 甘蔗间作花生根系分泌物中富马酸对土壤微生态的影响
- Effects of fumaric acid in root exudates on soil microecology in sugarcane/peanut intercropping system
- 中国油料作物学报 2026年48卷第4期页码：195-203
- 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：
  
  熊军（1978- ），男，博士，副研究员，主要从事花生栽培基础理论研究，E-mail： 541982389@qq.com
  唐秀梅（1983- ），女，博士，研究员，主要从事间作花生栽培生理生态研究，E-mail： tangxiumei2005@163.com；
- 基金信息：
  
  广西自然科学基金(2024GXNSFAA010172);国家自然科学基金(32260544;32560510);现代农业产业技术体系建设专项资金(CARS-13-华南区栽培);广西农业科学院基本科研业务专项(2026YT109;2026YP006);国家现代农业产业技术体系广西大豆油料创新团队(nycytxgxcxta-2023-22-01)
- DOI：10.19802/j.issn.1007-9084.2025284
  中图分类号： S565.2;S566.1
- 收稿：2025-12-11，
  
  纸质出版：2026-08-25
- 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

路贵龙，王朔，连玉珍，等 . 甘蔗制糖副产物的开发与利用［J］. 中国糖料， 2020 ， 42 （ 2 ）： 75 - 80 .

林秀芳，陈庆政，刘海东，等 . 广西花生生产成本与收益分析［J］. 湖南农业科学， 2022 （ 3 ）： 91 - 95 .

耿星，吴罡腾，刘文，等 . 甘蔗间作花生栽培技术研究［J］. 仲恺农业工程学院学报， 2025 ， 38 （ 1 ）： 1 - 5 .

Hu L F ， Robert C A M ， Cadot S ， et al . Root exudate metabolites drive plant-soil feedbacks on growth and defense by shaping the rhizosphere microbiota ［J］. Nat Commun ， 2018 ， 9 ： 2738 . DOI： 10.1038/s41467-018-05122-7 http://dx.doi.org/10.1038/s41467-018-05122-7 .

Chen Z J ， Tian Y H ， Zhang Y ， et al . Effects of root organic exudates on rhizosphere microbes and nutrient removal in the constructed wetlands ［J］. Ecol Eng ， 2016 ， 92 ： 243 - 250 . DOI： 10.1016/j.ecoleng.2016.04.001 http://dx.doi.org/10.1016/j.ecoleng.2016.04.001 .

Wu H L ， Wang X Z ， He X J ， et al . Effects of root exudates on denitrifier gene abundance， community structure and activity in a micro-polluted constructed wetland ［J］. Sci Total Environ ， 2017 ， 598 ： 697 - 703 . DOI： 10.1016/j.scitotenv.2017.04.150 http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.04.150 .

吴林坤，林向民，林文雄 . 根系分泌物介导下植物-土壤-微生物互作关系研究进展与展望［J］. 植物生态学报， 2014 ， 38 （ 3 ）： 298 - 310 .

Gu Y A ， Wang X F ， Yang T J ， et al . Chemical structure predicts the effect of plant-derived low-molecular weight compounds on soil microbiome structure and pathogen suppression ［J］. Funct Ecol ， 2020 ， 34 （ 10 ）： 2158 - 2169 . DOI： 10.1111/1365-2435.13624 http://dx.doi.org/10.1111/1365-2435.13624 .

Wu C F ， Wang F Y ， Zhang H Q ， et al . Enrichment of beneficial rhizosphere microbes in Chinese wheat yellow mosaic virus-resistant cultivars ［J］. Appl Microbiol Biotechnol ， 2021 ， 105 （ 24 ）： 9371 - 9383 . DOI： 10.1007/s00253-021-11666-4 http://dx.doi.org/10.1007/s00253-021-11666-4 .

王倩倩，刘志强，陈康，等 . 不同土壤施磷和接种根瘤菌对大豆||玉米间作系统氮磷吸收的影响［J］. 中国生态农业学报（中英文）， 2022 ， 30 （ 12 ）： 1913 - 1924 .

董楠 . 不同作物组合间作优势和时空稳定性的生态机制［D］. 北京：中国农业大学， 2017 .

黄宇，张海伟，徐芳森 . 植物酸性磷酸酶的研究进展［J］. 华中农业大学学报， 2008 （ 1 ）： 148 - 154 .

李彦林，贺怀鹏，刘菁，等 . 不同根系分泌有机酸组分分析及其对土壤养分、酶活性的影响［J］. 北方园艺， 2024 （ 12 ）： 73 - 79 .

衣婷婷，唐朝辉，李庆凯，等 . 玉米花生间作复合种植对花生根际微生态环境及其产量的影响［J］. 山东农业科学， 2024 ， 56 （ 12 ）： 70 - 78，85 .

唐秀梅，蒙秀珍，蒋菁，等 . 甘蔗间作花生对不同耕层土壤微生态的影响［J］. 中国油料作物学报， 2020 ， 42 （ 5 ）： 713 - 722 .

Tang X M ， Liao L L ， Wu H N ， et al . Effects of sugarcane/peanut intercropping on root exudates and rhizosphere soil nutrient ［J］. Plants ， 2024 ， 13 （ 22 ）： 3257 . DOI： 10.3390/plants13223257 http://dx.doi.org/10.3390/plants13223257 .

Drake J E ， Darby B A ， Giasson M A ， et al . Stoichiometry constrains microbial response to root exudation- insights from a model and a field experiment in a temperate forest ［J］. Biogeosciences ， 2013 ， 10 （ 2 ）： 821 - 838 . DOI： 10.5194/bg-10-821-2013 http://dx.doi.org/10.5194/bg-10-821-2013 .

Renella G ， Egamberdiyeva D ， Landi L ， et al . Microbial activity and hydrolase activities during decomposition of root exudates released by an artificial root surface in Cd-contaminated soils ［J］. Soil Biol Biochem ， 2006 ， 38 （ 4 ）： 702 - 708 . DOI： 10.1016/j.soilbio.2005.06.021 http://dx.doi.org/10.1016/j.soilbio.2005.06.021 .

鲍士旦 . 土壤农化分析［M］. 3 版 . 北京：中国农业出版社，2000.

关松荫 . 土壤酶及其研究法［M］. 北京：农业出版社， 1986 .

于会泳，宋晓丽，王树声，等 . 低分子量有机酸对植烟土壤酶活性和细菌群落结构的影响［J］. 中国农业科学， 2015 ， 48 （ 24 ）： 4936 - 4947 .

陆红飞，乔冬梅，齐学斌，等 . 外源有机酸对土壤pH值、酶活性和Cd迁移转化的影响［J］. 农业环境科学学报， 2020 ， 39 （ 3 ）： 542 - 553 .

刘振华 . 间作及添加根系分泌物对玉米花生生长发育和土壤理化性质的影响［D］. 沈阳：沈阳农业大学， 2023 .

郭斌 . 缓控释氮肥对夏玉米氮素利用及产量的影响［D］. 保定：河北农业大学， 2021 .

谢秋丽，唐玉娟，苏厚人，等 . 不同株龄田七根际土壤微生物和酶活性变化［J］. 广西师范大学学报（自然科学版）， 2017 ， 35 （ 3 ）： 149 - 156 .

孙雪婷，龙光强，张广辉，等 . 基于三七连作障碍的土壤理化性状及酶活性研究［J］. 生态环境学报， 2015 ， 24 （ 3 ）： 409 - 417 .

许江，戴慧敏，刘国栋，等 . 不同土地利用方式下土壤酶活性的变化研究［J］. 地质与资源， 2020 ， 29 （ 6 ）： 579 - 584 .

Li H G ， Zhang F S ， Rengel Z ， et al . Rhizosphere properties in monocropping and intercropping systems between faba bean （ Vicia faba L.） and maize （ Zea mays L.） grown in a calcareous soil ［J］. Crop Pasture Sci ， 2013 ， 64 （ 10 ）： 976 - 984 . DOI： 10.1071/cp13268 http://dx.doi.org/10.1071/cp13268 .

Wang L Y ， Hou B C ， Zhang D S ， et al . The niche complementarity driven by rhizosphere interactions enhances phosphorus-use efficiency in maize/alfalfa mixture ［J］. Food Energy Secur ， 2020 ， 9 （ 4 ）： e252 . DOI： 10.1002/fes3.252 http://dx.doi.org/10.1002/fes3.252 .

Li C J ， Kuyper T W ， Van Der Werf W ， et al . A conceptual framework and an empirical test of complementarity and facilitation with respect to phosphorus uptake by plant species mixtures ［J］. Pedosphere ， 2022 ， 32 （ 2 ）： 317 - 329 . DOI： 10.1016/s1002-0160（21）60076-0 http://dx.doi.org/10.1016/s1002-0160（21）60076-0 .

周慧杰 . 棉花根系分泌物对棉田土壤微生物的影响［J］. 安徽农业科学， 2013 ， 41 （ 36 ）： 13880 - 13882 .

Vranova V ， Rejsek K ， Formanek P . Aliphatic， cyclic， and aromatic organic acids， vitamins， and carbohydrates in soil： a review ［J］. Sci World J ， 2013 ， 2013 ： 524239 . DOI： 10.1155/2013/524239 http://dx.doi.org/10.1155/2013/524239 .

Chen J R ， Shafi M ， Wang Y ， et al . Organic acid compounds in root exudation of Moso Bamboo （ Phyllostachys pubescens ） and its bioactivity as affected by heavy metals ［J］. Environ Sci Pollut Res ， 2016 ， 23 （ 20 ）： 20977 - 20984 . DOI： 10.1007/s11356-016-7323-8 http://dx.doi.org/10.1007/s11356-016-7323-8 .

高雪峰，贾渊 . 荒漠草原植物根分泌物中有机酸组分分析及其生态效应研究［J］. 生态环境学报， 2020 ， 29 （ 10 ）： 1927 - 1934 .

Dong Z ， Wei T X ， Zhu Q K . Root exudates in Hippophae rhamnoides of different growth states detected by GC-MS ［J］. Asian J Chem ， 2013 ， 25 （ 18 ）： 10076 - 10078 . DOI： 10.14233/ajchem.2013.15152 http://dx.doi.org/10.14233/ajchem.2013.15152 .

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