檳榔根系分泌物促生組分對連作胡椒根際微生物群落的影響

摘" 要：連作胡椒在檳榔間作后長勢恢復(fù)，且連作障礙得以緩解，這一現(xiàn)象主要與檳榔根系分泌物提高了連作胡椒土壤微生物多樣性有關(guān)，但其中起作用的具體組分及其作用機制尚不清楚。本研究在已探明的有機酸、酚酸、黃酮3類檳榔根系分泌物特異組分的基礎(chǔ)上，以添加去離子水為對照，采用BIOLOG微平板法分析對比不同添加處理的土壤微生物碳源利用能力的差異，以明確特異組分對連作胡椒根際土壤微生物群落功能多樣性和群落結(jié)構(gòu)的影響，并結(jié)合PCA方法分析添加處理與測定指標(biāo)的相關(guān)性。結(jié)果表明：3類特異促生組分處理的平均吸光度值（AWCD）在達到最大且穩(wěn)定時均顯著高于對照；黃酮類、酚酸類處理的香農(nóng)指數(shù)和香農(nóng)均勻度指數(shù)均顯著高于對照，而有機酸類處理僅香農(nóng)指數(shù)有顯著差異；對照的辛普森指數(shù)顯著高于其他處理，而黃酮類處理顯著低于其他處理；有機酸、酚酸、黃酮類和去離子水處理土壤引起B(yǎng)iolog培養(yǎng)板31種碳源變化的數(shù)量分別為17、18、15和12種，且被3類特異組分處理分解的碳源主要為碳水化合物類；隨著特異組分的添加土壤微生物群落結(jié)構(gòu)也發(fā)生明顯變化，黃酮類處理的變化最為明顯，其次為有機酸和酚酸類。另外，特異組分處理對連作土培胡椒根際土壤養(yǎng)分含量也有一定影響。綜上所述，檳榔根系分泌物中3類特異促生組分的添加均大幅提升了連作土培胡椒根際土壤微生物碳利用活性，提高了土壤群落功能多樣性；3類特異組分處理均主要通過增加碳水化合物類利用微生物來提升多樣性，并維持群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，從而使胡椒根際養(yǎng)分狀況趨好，減輕了胡椒連作障礙的危害。

關(guān)鍵詞：胡椒；檳榔；根系分泌物；特異組分；微生物多樣性；群落結(jié)構(gòu)中圖分類號：S154.3；S573.9 """""文獻標(biāo)志碼：A

Effects of Specific Promoting Components from Areca Nut Root Exduates on the Rhizosphere Microbial Community of Consecutive Cropping Pepper

ZHAO Yaqi^1，2，3， LUO Lixia^{1，2，3，4}， LI Zhigang^{1，2，3}， ZU Chao^1，2，3， YANG Jianfeng^{1，2，3}， KANG Jie^1，2，3，ZHENG Weiquan^{1，2，3}， WANG Can^{1，2，3*}

1. Institute of Flavoured Beverages， Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences， Wanning， Hainan 571533， China; 2. Key Laboratory of Genetic Resources Utilization of Spice and Beverage Crops， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Wanning， Hainan 571533， China; 3. Hainan Provincial Key Laboratory of Genetic Improvement and Quality Regulation for Tropical Spice and Beverage Crops， Wanning， Hainan 571533， China; 4. School of Tropical Agriculture and Forestry， Hainan University， Haikou， Hainan 570288， China

Abstract： After intercropping pepper with areca nut， the growth of pepper is restored and the intercropping barrier is alleviated. This is related to the increase in soil microbial diversity by the root exudates of areca nut. However， the specific components that play a role and the effects are still unclear. Three specific components of areca nut root exudates identified were added them to the deionized water for cultivation as the control and the differences in soil microbial carbon source utilization ability among different treatment groups were analyzed using the Biolog microplate method. This was done to clarify the effects of the specific component on the functional diversity and community structure of the rhizosphere soil microorganisms of intercropped pepper and to analyze the correlation between the treatment groups and related indicators using the PCA method. The average absorbance values （AWCD） of the three specific components treatments reached the maximum and were stable significantly higher than those of the deionized water control. The Shannon index and Shannon evenness of the treatments containing flavonoids and phenolic acids were significantly higher than those of the deionized water control， while the Shannon index of the organic acid treatment was only significantly different. The Simpson dominance index of the deionized water control was significantly higher than that of other treatments， while the yellowing acid treatment was significantly lower than that of other treatments. The number of carbon sources changed in the Biolog culture plates caused by the addition of organic acids， phenolic acids， flavonoids and deionized water was 17， 18， 15 and 12 respectively， and the carbon sources decomposed by the three specific component treatments were mainly carbohydrates. With the addition of specific components， the soil microbial community structure also changed significantly. The changes in the yellowing acid treatment were the most obvious， followed by organic acids and phenolic acids， and the soil nutrient indicators also changed with the addition. In summary， the addition of the three specific components of areca nut root exudates significantly enhanced the carbon utilization activity of soil microorganisms in the rhizosphere of intercropped pepper and increased the functional diversity of the soil community. The three treatment groups mainly increased the utilization of carbon sources by microorganisms to enhance diversity and maintained the stability of the community structure， thereby improving the nutrient status of the pepper rhizosphere and alleviating the harm of pepper intercropping barrier.

Keywords： pepper; areca nut; root exduate; specific components; microbial diversity; community structure

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2025.08.023

我國胡椒（Piper nigrum L.）主要分布在海南、云南、廣東、廣西等?。▍^(qū)），其中海南的胡椒種植面積和產(chǎn)量占全國的90%以上，是海南東部農(nóng)民脫貧致富的重要作物產(chǎn)業(yè)^[1-2]。作為多年生藤本植物，胡椒需要攀緣在支柱上生長，因而胡椒園開墾、支柱種植等前期投入成本大。為降低成本，農(nóng)戶多在同一塊地上連續(xù)種植，長此以往導(dǎo)致土壤及根際微環(huán)境失衡、微生物數(shù)量及結(jié)構(gòu)失調(diào)、土壤酶活性下降^[3]，植株也表現(xiàn)為生長緩慢，長勢弱，易感病，經(jīng)濟壽命縮短^[4]。據(jù)統(tǒng)計，海南東部胡椒主產(chǎn)區(qū)15 a以上胡椒園超過60%^[5]，由此帶來的土壤連作障礙已成為影響我國胡椒產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展的重要威脅之一^[6]。

通過合理間作構(gòu)建多樣性豐富的穩(wěn)定農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)是解決連作障礙的有效途徑之一^[4]。間作體系中，地下部根系互作可以提高養(yǎng)分利用，促進土壤微生物多樣性，吸引有益微生物在根際定殖，抑制病原菌生長，在這些因素的綜合作用下，作物的生長環(huán)境，特別是根際微環(huán)境得以改善，使植株抗性增強、營養(yǎng)吸收增強，從而促進植株生長。這在旱作水稻與西瓜^[7]、洋蔥與黃瓜^[8]、小麥與蠶豆^[9]、藥用植物與花生^[10]等多種間作模式中均得以證實。本研究團隊前期研究發(fā)現(xiàn)，間作檳榔（Areca catechu L.）后，連作胡椒長勢和產(chǎn)量均有一定恢復(fù)，二者合理間作時優(yōu)勢明顯^[11-12]，這可能與間作檳榔后，檳榔根系分泌物的作用顯著提高了胡椒根際土壤微生物多樣性有關(guān)。而且前期從檳榔根系分泌物水培液中篩選出有機酸、酚酸、黃酮類3類具有一定促生作用的特異組分^[13-14]，但這些組分的促生機制，特別是能否提高根際土壤微生物活性及多樣性尚不清楚。因此，本研究擬通過添加培養(yǎng)試驗，采用Biolog微平板法分析對比添加3類不同組分后土壤微生物碳源利用能力的差異，以驗證不同組分對土壤微生物活性及多樣性的促進作用，從而揭示檳榔根系分泌物中特異組分緩解連作胡椒的作用途徑，為進一步明確間作檳榔緩解胡椒連作障礙機制提供依據(jù)。

1" 材料與方法

1.1" 材料

試驗區(qū)域為海南省萬寧市興隆鎮(zhèn)中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院香料飲料研究所基地（110°20?E， 18°74?N）。供試胡椒品種為海南主栽品種熱引1號。

1.2" 方法

1.2.1" 試驗設(shè)計" 采集連作30 a胡椒園基地植株冠幅內(nèi)靠近胡椒根系的土壤，置于室內(nèi)風(fēng)干，作為胡椒幼苗培養(yǎng)土壤。將長勢一致的3月齡胡椒幼苗（5～6葉）種植于裝有900 g連作胡椒土的花盆中，待緩苗1周后，開始進行添加試驗。根據(jù)前期實際測得的間作土壤中有機酸、酚酸、黃酮等組分的實際平均濃度（每克土壤添加5 μg組分）進行添加^[13]，根據(jù)900 g土壤換算成添加總量，即每種單質(zhì)組分每盆添加總量為4.5 mg。每15 d添加1次，培養(yǎng)60 d共添加4次，每次每種單質(zhì)組分添加量為1.125 mg，即有機酸（T₁處理，草酸1.125 mg、琥珀酸1.125 mg）、酚酸（T₂處理，4-甲氧基肉桂酸1.125 mg、香草酸1.125 mg）、黃酮（T₃處理，金合歡素1.125"mg、橙皮苷1.125"mg），并以去離子水作為空白對照（CK），每個處理6個重復(fù)。培養(yǎng)后，取出盆中胡椒根系，采用抖土法收集土樣。一部分置于4"℃冰箱保存，用于Biolog分析；另一部分置于室內(nèi)通風(fēng)陰涼處風(fēng)干，過篩，用于土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)測定。

1.2.2" 土壤理化性質(zhì)測定" 土壤理化指標(biāo)測定均采用常規(guī)方法^[15]，采用酸度計法（土水比為1∶2.5，V/V）測定pH；采用KCr₂O₇-外加熱法測定土壤有機質(zhì)；采用堿解擴散法測定堿解氮；采用鉬銻抗比色法測定有效磷；采用中性NH₄OAc浸提-火焰光度法測定有效鉀。

1.2.3" 土壤微生物群落功能多樣性測定" 采用Biolog生態(tài)微平板測定土壤微生物群落功能多樣性。準(zhǔn)確稱取10.00 g新鮮土壤，加入裝有90 mL 0.85%無菌生理鹽水的250 mL三角瓶中，于4"℃下200 r/min振蕩30 min，靜置30 min，然后用0.85%無菌生理鹽水將土壤懸浮液稀釋至1000倍。將懸浮液接種于預(yù)熱的Biolog生態(tài)板（eco- plate）碳源孔中，每孔150 μL，置于恒溫培養(yǎng)箱中28"℃培養(yǎng)，每隔24 h選取掃描波長為590 nm的數(shù)據(jù)進行分析，培養(yǎng)240 h，至讀數(shù)穩(wěn)定為止。

1.3" 數(shù)據(jù)處理

Biolog微平板平均吸光度值（average well colour development， AWCD）表明微生物群落對不同碳源的代謝強度的差異，是土壤微生物活性及功能多樣性的一個重要指標(biāo)^[15]。AWCD= Σ（C_i–R）/n。式中，C_i為31個碳源孔每孔的吸光度值，R為對照孔的吸光度值，n為31是碳源的種類數(shù)。

土壤微生物的AWCD值反映土壤微生物的總體活性，而多樣性指數(shù)則反映微生物群落功能的多樣性。利用培養(yǎng)192"h的每孔吸光度值計算香農(nóng)指數(shù)（Shannon index， H）、香農(nóng)均勻度指數(shù)（Shannon evenness， E）和辛普森指數(shù)（Simpson index， D）等多樣性指數(shù)，計算公式：

式中，p_i為第i孔相對吸光度值與其相對吸光度值總和的比值，即p_i=（C_i–R）/Σ（C_i–R）；N為板上每32個孔相對吸光度值的總和即Σ（C_i–R），S為顏色變化的孔的數(shù)目，即C_i–Rgt;0的孔的數(shù)目。

采用單因素方差分析不同添加處理之間相關(guān)指標(biāo)的顯著性差異，并做多重比較。以達到穩(wěn)定的192 h每孔吸光度值用于主成分分析（PCA）。利用SPSS 19.0軟件進行單因素方差分析和主成分分析。

2 "結(jié)果與分析

2.1" 添加特異組分對連作土培胡椒根際土壤理化性質(zhì)的影響

由表1可知，與去離子水處理（CK）相比，添加特異組分的胡椒根際土壤pH呈顯著上升趨勢，添加有機酸（T₁）、酚酸（T₂）和黃酮類（T₃）處理的土壤pH分別上升0.10、0.10和0.17個單位，其中黃酮類處理與CK差異顯著，表明添加黃酮類物質(zhì)顯著提高了土壤pH。有機質(zhì)含量則呈顯著下降的趨勢，與CK相比，T₁、T₂和T₃處理的有機質(zhì)含量分別減少0.71、0.88、1.46"g/kg，表明添加特異組分有促進土壤有機質(zhì)分解的趨勢。不同處理的土壤堿解氮含量無顯著差異，而土壤有效磷、有效鉀含量呈下降趨勢，有效鉀尤為明顯。

2.2" 特異組分對連作土培胡椒根際土壤微生物群落功能多樣性的影響

2.2.1" 胡椒根際土壤微生物群落對碳源利用能力分析" AWCD是表征土壤微生物群落碳源利用能力的關(guān)鍵指標(biāo)，其數(shù)值變化可直接反映碳代謝總體活性水平^[16]。通過測定不同培養(yǎng)時間下添加特異組分土壤的AWCD值，分析不同處理間土壤碳源利用活性的差異（圖1）。結(jié)果表明，添加后0～24 h階段，屬于培育增殖初期，該階段AWCD變化不明顯；24～120 h階段，AWCD增加速率最快；在120～192 h階段，AWCD增加速率逐漸趨緩，且在192 h后趨于穩(wěn)定。達到穩(wěn)定期后不同處理的AWCD值存在一定差異，3個添加處理總體均顯著高于CK，表明添加檳榔根系分泌物中特異組分提升了連作土培下胡椒根際土壤微生物整體活性，其中黃酮類（T₃）處理的土壤微生物活性最高。

2.2.2" 多樣性指數(shù)分析" 采用培養(yǎng)192 h的平板微孔吸光度值，計算添加不同特異組分后連作土培胡椒根際土壤中微生物群落功能多樣性指數(shù)及均勻度。結(jié)果表明，與CK相比，添加特異組分處理的土壤香農(nóng)指數(shù)、香農(nóng)均勻度指數(shù)均顯著提高，有機酸（T₁）、酚酸（T₂）、黃酮類（T₃）處理的香農(nóng)指數(shù)分別上升6.5%、8.7%和9.3%，香農(nóng)均勻度指數(shù)分別上升3.8%、7.5%和5.8%，而辛普森指數(shù)則分別下降4.4%、4.5%和10.4%。CK的辛普森指數(shù)顯著高于添加處理，而黃酮類處理的辛普森指數(shù)也顯著低于其他添加處理"（表2）。

2.2.3" 土壤微生物利用不同碳源的差異" ECO板上存在31種底物碳源^[17]。由圖2和表3可知，添加處理培養(yǎng)土壤后，有22種底物能夠被添加處理的土壤微生物利用，且被利用情況有差異。根據(jù)被利用情況，可分為4類：第Ⅰ類為僅能被1種添加處理土壤微生物利用，主要為β-甲基D-葡萄糖苷等4種底物，碳源類型為碳水化合物和羧酸類，涉及T₁和T₂處理，二者利用底物數(shù)量均為2種；第Ⅱ類能被2種添加處理土壤微生物利用，主要包括α-D-乳糖等5種底物，碳源類型為碳水化合物、羧酸類和胺類，主要涉及T₁、T₂、T₃和CK，其利用底物的數(shù)量分別為3種、3種、3種和1種；第Ⅲ類能被3種添加處理土壤微生物利用，主要為D-甘露醇等4種底物，涉及碳水化合物、氨基酸類和多聚物類碳源，涉及T₁、T₂、T₃和CK，其利用底物的數(shù)量分別為3種、4種、3種和2種；第Ⅳ類則能被4種添加處理土壤微生物利用，包括L-精氨酸等9種底物，涉及氨基酸類、羧酸類、多聚物類、酚酸類和胺類碳源，涉及T₁、T₂、T₃和CK，其利用底物的數(shù)量均為4種。求和可知，T₁、T₂、T₃和CK能夠利用底物數(shù)量分別為17種、18種、15種和12種。

因此，CK可利用底物數(shù)量最少，表明在未添加其他外來碳源條件下，該連作土培胡椒根際土壤可利用碳源微生物的數(shù)量相對較少；通過對比各處理的碳源利用能力發(fā)現(xiàn)，CK對羧酸類碳源D-蘋果酸和氨基酸類碳源L-絲氨酸2種底物的利用能力高于其他添加處理，而且CK利用氨基酸類碳源L-精氨酸、L-天冬酰胺酸、多聚物類吐溫80、α-環(huán)式糊精、羧酸類碳源丙酮酸甲酯、r-羥基丁酸、胺類碳源腐胺等7種底物能力也相對較強（圖2，表3）。

2.3" 31種不同碳源與根際土壤理化性質(zhì)的主成分分析

主成分分析（PCA）直觀地反映了不同添加處理、根際土壤理化性質(zhì)與31種不同碳源利用微生物之間的關(guān)系。如圖3所示，第1主成分和第2主成分分別解釋了數(shù)據(jù)中總變異的40.25%和34.69%，二者共同解釋了全部方差的74.94%。由于微生物利用底物碳源能力不同，不同添加處理誘導(dǎo)胡椒根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，因而不同樣品分布在不同象限。其中，CK位于第1象限，添加有機酸（T₁）處理位于第2象限，添加黃酮（T₃）處理位于第3象限，添加酚酸（T₂）處理位于第4象限。從土壤理化性質(zhì)來看，除土壤有效鎂對處理樣品微生物群落和添加處理無顯著影響外，其他土壤理化性質(zhì)均有顯著影響，但其影響程度有差異。土壤全氮、有機質(zhì)和有效鈣與CK的微生物群落變化呈正相關(guān)，而與黃酮處理的微生物變化呈負相關(guān)；土壤有效鉀和有效磷與有機酸處理的微生物群落變化呈正相關(guān)，而與酚酸處理的微生物群落變化呈負相關(guān)；土壤pH、全鉀、全磷和堿解氮與黃酮處理微生物群落變化呈正相關(guān)，與CK的微生物群落變化呈負相關(guān)。

3" 討論

胡椒長期單一連作會導(dǎo)致土壤微生物多樣性下降，群落結(jié)構(gòu)趨于單一^[18]，這可能與連作作物長期向土壤中分泌自身根系分泌物，造成土壤或根際中碳源輸入過于單一有關(guān)^[19]。增加土壤中碳源的輸入，如長期施用有機肥^[20]、開展輪作^[21]或者間作^[16]等措施均能有效提高土壤微生物多樣性。本課題組在前期添加檳榔根系分泌物全提取液的預(yù)試驗中發(fā)現(xiàn)，與去離子水對照相比，添加處理的胡椒幼苗長勢更好，且土壤微生物多樣性也顯著增加（尚未發(fā)表）。而本研究中部分檳榔根系分泌物的特有組分也能引起土壤微生物整體活性和多樣性指數(shù)增加，如培養(yǎng)192" h后達到穩(wěn)定的AWCD、香農(nóng)指數(shù)等指標(biāo)均顯著高于對照。這些結(jié)果進一步證實了前期研究結(jié)果，表明檳榔根系分泌物差異組分促進了更多碳源利用微生物的生長，因而這些物質(zhì)是提高胡椒連作土壤微生物多樣性的重要作用物質(zhì)。

明確根系分泌物對自身或周邊植物根際及土壤微環(huán)境的影響，對于解析根際微環(huán)境形成、揭示根系–微生物–土壤互作具有重要意義，這一研究方向已成為相關(guān)研究領(lǐng)域的熱點之一。早期研究發(fā)現(xiàn)，用擬南芥根系分泌物不同組分培養(yǎng)土壤微生物，發(fā)現(xiàn)糖類、糖醇類、氨基酸類和酚酸類等不同組分對土壤微生物群落產(chǎn)生不同的影響^[22]；LI等^[23]研究發(fā)現(xiàn)，藥用植物白術(shù)根系分泌物的揮發(fā)物可以吸引有益微生物在與其間作的花生根際定殖，從而提高花生根系抵抗病原菌的能力。本研究中，在22種可被微生物利用的碳源中，添加有機酸、酚酸、黃酮類和去離子水處理土壤引起變化的碳源數(shù)目分別為17種、18種、15種和12種，說明添加特異組分確實吸引了更多的碳源利用微生物在胡椒根際生長；而且能夠被添加有機酸、酚酸、黃酮類處理土壤單獨或共同體利用的碳源有10種，主要有碳水化合物、羧酸類、氨基酸和胺類物質(zhì)，其數(shù)量分別為7種、1種、1種和1種。說明碳水化合物類碳源利用微生物遠多于其他碳源利用微生物，即3類特異組分吸引了更多碳水化合物利用微生物在胡椒根際中生長。

本研究中添加去離子水處理中可培養(yǎng)的碳水化合物類利用微生物數(shù)目為0，表明連作土培胡椒根際土壤中該類微生物數(shù)量相對較少，這與課題組前期研究結(jié)果^[24]一致。已有研究表明，碳水化合物屬于微生物易代謝底物，在土壤中被微生物利用最為廣泛^[25-26]，這類微生物種群的衰退標(biāo)志著土壤微生物多樣性的整體下降。研究發(fā)現(xiàn)休耕土壤中碳水化合物利用微生物顯著增加^[27]，并通過大量分解枯枝落葉等有機物中的纖維素、木質(zhì)素等高分子有機物，加速有機質(zhì)分解并釋放養(yǎng)分，從而提高土壤生產(chǎn)力^[28]。本研究中3類檳榔根系分泌物特異組分均吸引了更多的碳水化合物類碳源利用微生物在胡椒幼苗根際土壤生長，而且添加組分處理的土壤有機質(zhì)含量較對照也有下降趨勢，黃酮類添加處理甚至達到了顯著水平，表明添加特異組分不僅提高了根際土壤中微生物多樣性，還加速了土壤有機質(zhì)分解，從而改善了因連作帶來土壤微環(huán)境失衡的不利影響。

PCA分析結(jié)果也驗證了檳榔根系分泌物不同特異組分對胡椒根際土壤微生物和土壤養(yǎng)分的影響，且不同組分的影響有差異。特異組分誘導(dǎo)胡椒根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯變化，其中黃酮類組分誘導(dǎo)下的群落結(jié)構(gòu)變化最為顯著，其次為有機酸和酚酸類。已有研究報道黃酮類物質(zhì)招募有益微生物作用顯著^[29-31]，而且這些微生物促進了土壤養(yǎng)分循環(huán)，對土壤養(yǎng)分含量有較大的提升作用^[31-33]，與本研究結(jié)果一致；有機酸不僅可以吸引特定微生物定殖^[34-35]，還可以活化土壤難溶性養(yǎng)分^[35-37]，因此本研究中有效磷和有效鉀與有機酸類組分添加微生物密切相關(guān)；BADRI等^[38]將擬南芥根系分泌物不同組分用于土壤微生物培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)酚酸類影響的微生物類群數(shù)目最多，與酚酸類為眾多非優(yōu)勢菌群提供了碳源有關(guān)，表明酚酸類有助于提升微生物多樣性，穩(wěn)定群落結(jié)構(gòu)，但與養(yǎng)分循環(huán)等過程相關(guān)性不大，與本研究中的PCA結(jié)果基本一致。

盡管添加差異組分引起了根際中不同碳源利用微生物活性的變化，但添加的碳源和添加后吸引的微生物可利用碳源類型并不是對應(yīng)關(guān)系，如添加有機酸、酚酸、黃酮類組分吸引的更多是碳水化合物類利用微生物在根際生長。這可能與2個原因有關(guān)，一是差異組分在添加后被分解，形成更多的次生代謝物^[39]，而這些次生代謝物的碳源類型可能發(fā)生了變化；二是與Biolog生態(tài)板中相對有限的碳源種類和數(shù)量有關(guān)，因而不能全面反映所有碳源利用微生物的變化情況。因此，下一步需采用分辨率更高的代謝組和高通量測序技術(shù)來解析差異組分與根際微生物種群變化的相互關(guān)系，為深入了解檳榔根系分泌物改善胡椒根際微環(huán)境的作用機制提供更為精準(zhǔn)和詳細的解析。

4 "結(jié)論

本研究采用Biolog微平板法研究了添加檳榔根系分泌物特異組分后連作胡椒土壤中微生物功能多樣性和群落結(jié)構(gòu)的變化，并采用PCA方法分析了添加處理與相關(guān)指標(biāo)的相關(guān)性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與對照（去離子水處理）相比，添加特異組分的連作胡椒土壤微生物群落功能多樣性均有顯著增加，群落結(jié)構(gòu)也發(fā)生明顯變化，其中黃酮類處理的變化最為明顯，其次為有機酸和酚酸類。進一步分析發(fā)現(xiàn)，3類特異組分的添加處理均主要通過增加碳水化合物類碳源利用微生物來提升微生物整體多樣性，土壤養(yǎng)分指標(biāo)也隨之發(fā)生變化。因此，本研究驗證了前期假設(shè)，即間作條件下，檳榔特異根系分泌物能夠吸引更多微生物在連作胡椒根際土壤中定殖，提升根際微生物多樣性，維持群落結(jié)構(gòu)，并引起連作土培下胡椒根際養(yǎng)分狀況趨好，從而減輕了胡椒連作障礙的危害。

參考文獻

1. 王輝， 王燦， 楊建峰， 祖超， 李志剛， 鄔華松， 魚歡. 海南主要熱帶經(jīng)濟林復(fù)合栽培發(fā)展現(xiàn)狀與構(gòu)建[J]. 中國熱帶農(nóng)業(yè)， 2016（6）： 8-14.WANG H， WANG C， YANG J F， ZU C， LI Z G， WU H S， YU H. Development status and construction of compound cultivation of main tropical economic forests in Hainan[J]. China Tropical Agriculture， 2016（6）： 8-14. （in Chinese）

[2]"""""" 鄔華松， 楊建峰， 王燦. 胡椒優(yōu)勢區(qū)域布局[M]. 北京： 中國農(nóng)業(yè)出版社， 2016： 216-226.WU H S， YANG J F， WANG C. The dominant regional layout of pepper[M]. Beijing： China Agriculture Press， 2016： 216-226. （in Chinese）

[3]"""""" 李威， 程智慧， 孟煥文， 周靜， 梁靜， 劉雪嬌. 輪作不同蔬菜對大棚番茄連作基質(zhì)中微生物與酶及后茬番茄的影響[J]. 園藝學(xué)報. 2012， 39（1）： 73-80.LI W， CHENG Z H， MENG H W， ZHOU J， LIANG J， LIU X J. Effect of rotating different vegetables on micro-biomass and enzyme in tomato continuous cropped substrate and afterculture tomato under plastic tunnel cultivation[J]. Acta Horticulturae Sinica， 2012， 39（1）： 73-80. （in Chinese）

[4]"""""" 侯慧， 董坤， 楊智仙， 董艷， 湯利， 鄭毅. 連作障礙發(fā)生機理研究進展[J]. 土壤. 2016， 48（6）： 1068-1076.HOU H， DONG K， YANG Z X， DONG Y， TANG L， ZHENG Y. Advance in mechanism of continuous cropping obstacle[J]. Soils， 2016， 48（6）： 1068-1076. （in Chinese）

[5]"""""" 李志剛， 王燦， 祖超， 魚歡， 鄭維全， 鄔華松， 楊建峰. 胡椒連作障礙機理研究進展及調(diào)控技術(shù)探討[J]. 中國熱帶農(nóng)業(yè)， 2017（4）： 74-77.LI Z G， WANG C， ZU C， YU H， ZHENG W Q， WU H S， YANG J F. Research progress on mechanism of pepper continuous cropping obstacles and discussion on regulation techniques[J]. China Tropical Agriculture， 2017（4）： 74-77. （in Chinese）

[6]"""""" 李志剛， 劉愛勤， 祖超， 楊建峰， 鄭維全， 魚歡， 鄔華松. 不同種植年限胡椒園土壤理化性質(zhì)及微生物生態(tài)特征研究初報[J]. 熱帶作物學(xué)報， 2012， 33（7）： 1245-1249.LI Z G， LIU A Q， ZU C， YANG J F， ZHENG W Q， YU H， WU H S. Soil physicochemical properties and microbial dynamics in the fields with the different aging black pepper[J]. Chinese Journal of Tropical Crops， 2012， 33（7）： 1245-1249. （in Chinese）

[7]"""""" 蘇世鳴， 任麗軒， 霍振華， 楊興明， 黃啟為， 徐陽春， 周俊， 沈其榮. 西瓜與旱作水稻間作改善西瓜連作障礙及對土壤微生物區(qū)系的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2008（3）： 704-712.SU S M， REN L X， HUO Z H， YANG X M， HUANG Q W， XU Y C， ZHOU J， SHEN Q R. Effects of intercropping watermelon with rain fed rice on Fusarium wilt and the microflora in the rhizosphere soil[J]. Scientia Agricultura Sinica， 2008（3）： 704-712. （in Chinese）

[8]"""""" 楊陽， 劉守偉， 潘凱， 吳鳳芝. 分蘗洋蔥根系分泌物對黃瓜幼苗生長及根際土壤微生物的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報， 2013， 24（4）： 1109-1117.YANG Y， LIU S W， PAN K， WU F Z. Effects of Chinese onion’s root exudates on cucumber seedlings growth and rhizosphere soil microorganisms[J]. Chinese Journal of Applied Ecology， 2013， 24（4）： 1109-1117. （in Chinese）

[9]"""""" DAI C， CHEN Y， WANG X， LI P. Effects of intercropping of peanut with the medicinal plant Atractylodes lancea on soil microecology and peanut yield in subtropical China[J]. Agroforestry Systems， 2013， 87（2）： 417-426.

[10]""" LI X G， DE BOER W， ZHANG Y N， DING C F， ZHANG T L， WANG X X. Suppression of soil-borne Fusarium pathogens of peanut by intercropping with the medicinal herb Atractylodes lancea[J]. Soil Biology amp; Biochemistry， 2018（116）： 120-130.

[11]""" 王燦， 楊建峰， 祖超， 李志剛， 魚歡， 鄔華松. 胡椒園間作檳榔對胡椒產(chǎn)量及養(yǎng)分利用的影響[J]. 熱帶作物學(xué)報， 2015， 36（7）： 1191-1196.WANG C， YANG J F， ZU C， LI Z G， YU H， WU H S. Effect of black pepper-arecanut intercropping on black pepper yield and nutrients utilization[J]. Chinese Journal of Tropical Crops， 2015， 36（7）： 1191-1196. （in Chinese）

[12]""" 楊建峰， 祖超， 李志剛， 王燦， 魚歡， 鄔華松， 譚樂和. 胡椒園間作檳榔優(yōu)勢及適宜種植密度研究[J]. 熱帶作物學(xué)報， 2014， 35（11）： 2129-2133.YANG J F， ZU C， LI Z G， WANG C， YU H， WU H S， TAN L H. Advantage of the areca intercropping in pepper garden and the suitable planting density[J]. Chinese Journal of Tropical Crops， 2014， 35（11）： 2129-2133. （in Chinese）

[13]""" 羅麗霞. 檳榔根系分泌物緩解胡椒連作障礙的化感物質(zhì)篩選鑒定及驗證[D]. ?？冢?海南大學(xué)， 2021.LUO L X. Screening， identification and verification of allelochemicals used in betel nut root exudates to relieve pepper continuous cropping obstacles[D]. Haikou： Hainan University， 2021. （in Chinese）

[14]""" 王燦， 趙嚴， 羅麗霞， 李志剛， 楊建峰， 祖超， 魚歡， 鄔華松， 鄭維全. 植物根系分泌物收集方法的比較研究——以檳榔為例[J]. 熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2020， 40（10）： 21-29.WANG C， ZHAO Y， LUO L X， LI Z G， YANG J F， ZU C， YU H， WU H S， ZHENG W Q. Comparative study on collection methods of plant root exudates： take betel nut as an example[J]. Chinese Journal of Tropical Agriculture， 2020， 40（10）： 21-29. （in Chinese）

[15]""" 鮑士旦. 土壤農(nóng)化分析[M]. 北京： 中國農(nóng)業(yè)出版社， 2000.BAO S D. Soil agrochemical analysis[M]. Beijing： China Agriculture Press， 2000. （in Chinese）

1. JULIET P M， LYNNE B， RANDERSON P F. Analysis of microbial community functional diversity using sole-carbon- source utilisation procles-a critique[J]. FEMS Microbiology Ecology， 2002， 42（1）： 1-14.

[17]""" DOMEIGNOZ-HORTA L A， CAPPELLI S L， SHRESTHA R， GERIN S， LOHILA A K， HEINONSALO J， NELSON D B， KAHMEN A， DUAN P， SEBAG D， VERRECCHIA E， LAINE A. Plant diversity drives positive microbial associations in the rhizosphere enhancing carbon use efficiency in agricultural soils[J]. Nature Communications， 2024， 15（1）： 8065.

1. LI Z G， ZU C， WANG C， YANG J F， YU H， WU H S. Different responses of rhizosphere and non-rhizosphere soil microbial communities to consecutive Piper nigrum L. monoculture[J]. Scientific Reports， 2016， 6： 35825.

[19]""" 宋秀麗， 黃瑞龍， 柯彩杰， 黃蔚， 章武， 陶波. 不同種植方式對連作土壤細菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性的影響[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報， 2022， 31（3）： 487-496.SONG X L， HUANG R L， KE C J， HUANG W， ZHANG W， TAO B. Effects of different cropping systems on bacterial community structure and diversity in continuous cropping soil[J]. Ecology and Environmental Sciencest， 2022， 31（3）： 487-496. （in Chinese）

[20]""" 王靜， 王磊， 張愛君， 張輝， 張永春. 長期增施有機肥對土壤不同組分有機磷含量及微生物豐度的影響[J]. 生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報， 2020， 36（9）： 1161-1168.WANG J， WANG L， ZHANG A J， ZHANG H， ZHANG Y C. Effect of long-term organic fertilization on the content of soil organic phosphorus fractions and abundance of soil microorganism[J]. Journal of Ecology and Rural Environment， 2020， 36（9）： 1161-1168. （in Chinese）

[21]""" ZHANG K， MALTAIS-LANDRY G， LIAO H. How soil biota regulate C cycling and soil C pools in diversified crop rotations[J]. Soil Biology and Biochemistry， 2021， 156： 108219.

1. ZHALNINA K， LOUIE K B， HAO Z， MANSOORI N， DA ROCHA U N， SHI S， CHO H， KARAOZ U， LOQUé D， BOWEN B P， FIRESTONE M K， NORTHEN T R， BRODIE E L. Dynamic root exudate chemistry and microbialsubstrate preferences drive patterns inrhizosphere microbial community assembly[J]. Nature Microbiology. 2018， 4（3）： 470-480.
2. LI X G， YANG Z， ZHANG Y N， YU L， DING C F， LIAO Y， DAI C C， WANG X X. Atractylodes lancea volatiles induce physiological responses in neighboring peanut plant during intercropping[J]. Plant and Soil， 2020， 453（1/2）： 409-422.
3. 王燦， 李志剛， 楊建峰， 祖超， 鄭維全， 鄔華松， 魚歡. 胡椒連作對土壤微生物群落功能多樣性與群落結(jié)構(gòu)的影響[J]. 熱帶作物學(xué)報， 2017， 38（7）： 1235-1242.WANG C， LI Z G， YANG J F， ZU C， ZHENG W Q， WU H S， YU H. Effects of consecutive monoculture of Piper nigrum L. on soil microbial functional diversity and community structure[J]. Chinese Journal of Tropical Crops， 2017， 38（7）： 1235-1242. （in Chinese）

[25]""" BRACKIN R， ROBINSON N， LAKSHMANAN P， SCHMIDT S. Microbial function in adjacent subtropical forest and agricultural soil[J]. Soil Biology and Biochemistry， 2013， 57： 68-77.

1. NIVELLE E， VERZEAUX J， HABBIB H， KUZYAKOV Y， DECOCQ G， ROGER D， LACOUX J， DUCLERCQ J， SPICHER F， NAVA-SAUCEDO J， CATTEROU M， DUBOIS F， TETU T. Functional response of soil microbial communities to tillage， cover crops and nitrogen fertilization[J]. Applied Soil Ecology， 2016， 108： 147-155.
2. NAUTIYAL C S， CHAUHAN P S， BHATIA C R. Changes in soil physico-chemical properties and microbial functional diversity due to 14 years of conversion of grassland to organic agriculture in semi-arid agroecosystem[J]. Soil and Tillage Research， 2010， 109（2）： 55-60.
3. LORENZ K， PRESTON C M， KRUMREI S， FEGER K. Decomposition of needle/leaf litter from Scots pine， black cherry， common oak and European beech at a conurbation forest site[J]. European Journal of Forest Research， 2004， 123（3）： 177-188.
4. SHAH A， SMITH D L. Flavonoids in agriculture： chemistry and roles in， biotic and abiotic stress responses， and microbial associations[J]. Agronomy， 2020， 10（8）： 1209.
5. KUMAR R， SWAPNIL P， MEENA M， SELPAIR S， YADAV B G. Plant growth-promoting rhizobacteria （PGPR）： approaches to alleviate abiotic stresses for enhancement of growth and development of medicinal plants[J]. Sustainability， 2022， 14（23）： 15514.
6. BAG S， MONDAL A， MAJUMDER A， MONDAL S K， BANIK A. Flavonoid mediated selective cross-talk between plants and beneficial soil microbiome[J]. Phytochemistry Reviews， 2022， 21（5）： 1739-1760.
7. XIONG C， LI X， WANG X， WANG J， LAMBERS H， VANCE C P， SHEN J， CHENG L. Flavonoids are involved in phosphorus-deficiency-induced cluster-root formation in white lupin[J]. Annals of Botany， 2022， 129（1）： 101-112.
8. KUMAR G A， KUMAR S， BHARDWAJ R， SWAPNIL P， MEENA M， SETH C S， YADAV A. Recent advancements in multifaceted roles of flavonoids in plant-rhizomicrobiome interactions[J]. Frontiers in Plant Science， 2024， 14： 14.
9. LV J X， XIAO J X， GUO Z P， DONG K， DONG Y. Nitrogen supply and intercropping control of Fusarium wilt in faba bean depend on organic acids exuded from the roots[J]. Scientific Reports， 2021， 11（1）： 9589.
10. CHANG D N， SONG Y R， LIANG H， LIU R， CAI C， LV S L， LIAO Y L， NIE J， DUAN T Y， CAO W D. Planting Chinese milk vetch with phosphate-solubilizing bacteria inoculation enhances phosphorus turnover by altering the structure of the phoD-harboring bacteria community[J]. European Journal of Soil Biology， 2024， 123： 103678.

[36]""" AN R， YU R， XING Y， ZHANG J， BAO X， LAMBERS H， LI L. Enhanced phosphorus-fertilizer-use efficiency and sustainable phosphorus management with intercropping[J]. Agronomy for Sustainable Development， 2023， 43（5）： 57.

[37]""" ZHAO Y， ZHANG M， LIU Z， YANG F. Migration and transformation of soil phosphorus by organic acids： a global meta-analysis[J]. Journal of Soils and Sediments， 2024， 24（2）： 589-602.

[38]""" BADRI D V， CHAPARRO J M， ZHANG R， SHEN Q， VIVANCO J M. Application of natural blends of phytochemicals derived from the root exudates of Arabidopsis to the soil reveal that phenolic-related compounds predominantly modulate the soil microbiome[J]. Journal of Biological Chemistry， 2013， 288（7）： 4502-4512.

[39]""" 李孝剛， 張?zhí)伊郑?王興祥. 花生連作土壤障礙機制研究進展[J]. 土壤， 2015， 47（2）： 266-271.LI X G， ZHANG T L， WANG X X. Advances in mechanism of peanut continuous cropping obstacle[J]. Soils， 2015， 47（2）： 266-271. （in Chinese）