全 文 ：间作减轻蚕豆枯萎病的微生物和生理机制
董　 艳１　 董　 坤２　 杨智仙３　 郑　 毅１，４　 汤　 利１∗
（ １云南农业大学资源与环境学院，昆明 ６５０２０１； ２云南农业大学食品科技学院，昆明 ６５０２０１； ３云南大学，昆明 ６５００９１； ４西南
林业大学， 昆明 ６５０２２４）
摘　 要　 通过田间小区试验，研究了小麦与蚕豆间作对蚕豆枯萎病发病率、病情指数、根际镰
刀菌数量、蚕豆根系抗氧化酶活性和膜质过氧化的影响．采用 Ｂｉｏｌｏｇ ＥＣＯ 板分析了根际土壤
微生物的代谢功能多样性，通过高效液相色谱（ＨＰＬＣ）测定了蚕豆根际土壤中酚酸含量．结果
表明： 与单作蚕豆相比，小麦与蚕豆间作有降低蚕豆枯萎病发病率的趋势；发病盛期和发病
末期，间作使蚕豆枯萎病的病情指数比单作显著降低 １５．８％和 ２２．８％，明显提高了蚕豆根际微
生物活性（ＡＷＣＤ值），根际微生物的 Ｓｈａｎｎｏｎ多样性指数显著提高 ４．４％和 ５．３％，丰富度指数
显著提高 １９．４％和 ３７．１％．主成分分析表明，发病盛期和发病末期，间作明显改变了蚕豆根际
微生物的群落结构，蚕豆根际镰刀菌数量分别降低 ５３．８％和 ３３．１％；并显著降低了蚕豆根际土
壤中对羟基苯甲酸、香草酸、丁香酸、阿魏酸、苯甲酸和肉桂酸的含量．发病盛期和发病末期，
间作蚕豆根系的过氧化物酶（ＰＯＤ）和过氧化氢酶（ＣＡＴ）活性分别显著提高了 ２０．０％、３１．３％
和 ３８．５％、６６．７％，丙二醛（ＭＤＡ）含量显著降低 ３６．３％和 ４６．３％；发病初期间作对蚕豆根系的
ＰＯＤ、ＣＡＴ酶活性和 ＭＤＡ含量无显著影响．小麦与蚕豆间作显著提高了蚕豆根际微生物的活
性、多样性和根系抗氧化酶活性，降低了蚕豆根际土壤中酚酸含量和膜质过氧化程度，减少了
土壤镰刀菌的数量，从而提高了蚕豆对枯萎病的抗性，降低了枯萎病的危害程度．
关键词　 小麦与蚕豆间作； 枯萎病； 微生物多样性； 酚酸； 生理抗性
本文由国家自然科学基金项目（３１３６０５０７，３１５６０５８６，３１０６０２７７，３１２１０１０３９０６）和云南省自然科学基础研究计划项目（２０１５ＦＡ０２２）资助 Ｔｈｉｓ
ｗｏｒｋ ｗａｓ ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｉｎａ （３１３６０５０７， ３１５６０５８６， ３１０６０２７７， ３１２１０１０３９０６） ａｎｄ ｔｈｅ Ｂａｓｉｃ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｒｅ⁃
ｓｅａｒｃｈ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｙｕｎｎａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ， Ｃｈｉｎａ （２０１５ＦＡ０２２）．
２０１５⁃１２⁃０２ Ｒｅｃｅｉｖｅｄ， ２０１６⁃０３⁃１２ Ａｃｃｅｐｔｅｄ．
∗通讯作者 Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ａｕｔｈｏｒ． Ｅ⁃ｍａｉｌ： Ｉｔａｎｇ＠ ｙｎａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ａｎｄ ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｆｏｒ ａｌｌｅｖｉａｔｉｎｇ ｆｕｓａｒｉｕｍ ｗｉｌｔ ｏｆ ｆａｂａ ｂｅａｎ ｉｎ ｉｎｔｅｒ⁃
ｃｒｏｐｐｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ． ＤＯＮＧ Ｙａｎ１， ＤＯＮＧ Ｋｕｎ２， ＹＡＮＧ Ｚｈｉ⁃ｘｉａｎ３， ＺＨＥＮＧ Ｙｉ１，４， ＴＡＮＧ Ｌｉ１∗
（ １Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ， Ｙｕｎｎａｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｋｕｎｍｉｎｇ ６５０２０１， Ｃｈｉｎａ；
２Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｆｏｏｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｙｕｎｎａｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｋｕｎｍｉｎｇ ６５０２０１， Ｃｈｉ⁃
ｎａ； ３Ｙｕｎｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｋｕｎｍｉｎｇ ６５００９１， Ｃｈｉｎａ； ４Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｋｕｎｍｉｎｇ
６５０２２４， Ｃｈｉｎａ） ．
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ａ ｆｉｅｌｄ ｔｒｉａｌ ｗａｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｔｏ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｗｈｅａｔ ａｎｄ ｆａｂａ ｂｅａｎ ｉｎｔｅｒｃｒｏｐｐｉｎｇ ｏｎ
ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ ａｎｄ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｆｕｓａｒｉｕｍ ｗｉｌｔ， ａｍｏｕｎｔ ｏｆ Ｆｕｓａｒｉｕｍ ｏｘｙｓｐｏｒｕｍ ｏｆ ｆａｂａ ｂｅａｎ， ｏｘｉｄａｓｅ ａｃｔｉｖｉｔｙ
ａｎｄ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｐｅｒｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｆａｂａ ｂｅａｎ ｒｏｏｔｓ． Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｉｎ ｒｈｉｚｏ⁃
ｓｐｈｅｒｅ ｓｏｉｌ ｏｆ ｆａｂａ ｂｅａｎ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ Ｂｉｏｌｏｇ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｙｓｔｅｍ， ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ｐｈｅｎｏ⁃
ｌｉｃ ａｃｉｄｓ ｉｎ ｆａｂａ ｂｅａｎ ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ ｓｏｉｌ ｗｅｒｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｌｉｑｕｉｄ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ
（ＨＰＬＣ）． Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｉｎ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈａｔ ｏｆ ｍｏｎｏｃｒｏｐｐｅｄ ｆａｂａ ｂｅａｎ， ｗｈｅａｔ ａｎｄ ｆａｂａ
ｂｅａｎ ｉｎｔｅｒｃｒｏｐｐｉｎｇ ｔｅｎｄｅｄ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ ａｎｄ ｄｉｓｅａｓｅ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｆａｂａ ｂｅａｎ． Ｔｈｅ ｆｕｓａｒｉｕｍ ｗｉｌｔ
ｗａｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ １５．８％ ａｎｄ ２２．８％ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｐｅａｋ ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｌａｔｅ ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ ｓｔａ⁃
ｇｅｓ， ａｎｄ ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｗｅｌｌ ｃｏｌｏｒ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ （ＡＷＣＤ ｖａｌｕｅ） ｗａｓ ｐｒｏｍｏｔｅｄ ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ． Ｔｈｅ Ｓｈａｎｎｏｎ
ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ （Ｈ） ａｎｄ ｒｉｃｈｎｅｓｓ （Ｓ） ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ ４．４％ ａｎｄ １９．４％ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｐｅａｋ ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ ｓｔａｇｅ ａｎｄ
５．３％ ａｎｄ ３７．１％ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｌａｔｅ ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ ｓｔａｇｅ， ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｐｒｉｎｃｉｐａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｄｅｍｏｎ⁃
ｓｔｒａｔｅｄ ｔｈａｔ ｉｎｔｅｒｃｒｏｐｐｉｎｇ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｃｈａｎｇｅｄ ｔｈｅ ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｉｃ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ．
Ｔｈｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ Ｆ． ｏｘｙｓｐｏｒｕｍ ｉｎ ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ ｓｏｉｌ ｏｆ ｉｎｔｅｒｃｒｏｐｐｅｄ ｆａｂａ ｂｅａｎ ｗａｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｄｅ⁃
应 用 生 态 学 报　 ２０１６年 ６月　 第 ２７卷　 第 ６期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ｈｔｔｐ： ／ ／ ｗｗｗ．ｃｊａｅ．ｎｅｔ
Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｅｃｏｌｏｇｙ， Ｊｕｎ． ２０１６， ２７（６）： １９８４－１９９２　 　 　 　 　 　 　 　 　 ＤＯＩ： １０．１３２８７ ／ ｊ．１００１－９３３２．２０１６０６．０１９
ｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ ５３．８％ ａｎｄ ３３．１％， ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ， ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｐｅａｋ ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｌａｔｅ ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ ｓｔａｇｅｓ，
ａｎｄ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ４⁃ｈｙｄｒｏｘｙ ｂｅｎｚｏｉｃ ａｃｉｄ， ｖａｎｉｌｌｉｃ ａｃｉｄ， ｓｙｒｉｎｇｉｃ ａｃｉｄ， ｆｅｒｕｌｉｃ ａｃｉｄ， ｂｅｎｚｏｉｃ ａｃｉｄ ａｎｄ
ｃｉｎｎａｍｉｃ ａｃｉｄ ａｌｓｏ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ， ｐｅｒｏｘｉｄａｓｅ （ＰＯＤ）， ｃａｔａｌａｓｅｓ （ＣＡＴ） ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ｉｎ ｒｏｏｔｓ
ｏｆ ｉｎｔｅｒｃｒｏｐｐｅｄ ｆａｂａ ｂｅａｎ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｂｙ ２０．０％ ａｎｄ ３１．３％， ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｐｅａｋ
ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ ｓｔａｇｅ ａｎｄ ３８．５％ ａｎｄ ６６．７％ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｌａｔｅ ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ ｓｔａｇｅ， ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｌｏｎｄｉ⁃
ａｌｄｅｈｙｄ （ＭＤＡ） ｃｏｎｔｅｎｔ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｂｙ ３６．３％ ａｎｄ ４６．３％， ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ｄｕｒｉｎｇ ｐｅａｋ ｉｎ⁃
ｆｅｃｔｉｏｎ ｓｔａｇｅ ａｎｄ ｌａｔｅ ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ ｓｔａｇｅ． Ｉｔ ｗａｓ ｃｏｎｃｌｕｄｅｄ ｔｈａｔ ｗｈｅａｔ ｗｉｔｈ ｆａｂａ ｂｅａｎ ｉｎｔｅｒｃｒｏｐｐｉｎｇ ｃｏｕｌｄ
ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｐｒｏｍｏｔｅ ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ａｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ， ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｈｅｎｏｌｉｃ
ａｌｌｅｌｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ ａｎｄ ｔｈｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ Ｆ． ｏｘｙｓｐｏｒｕｍ ｉｎ ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ ｓｏｉｌ， ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ｏｆ ＣＡＴ
ａｎｄ ＰＯＤ， ｒｅｄｕｃｅ ＭＤＡ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｒｏｏｔｓ， ａｎｄ ｔｈｕｓ ｐｒｏｍｏｔｅ ｔｈｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｆａｂａ ｂｅａｎ ｔｏ Ｆ． ｏｘｙｓｐｏ⁃
ｒｕｍ ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｗｈｅａｔ ａｎｄ ｆａｂａ ｂｅａｎ ｉｎｔｅｒｃｒｏｐｐｉｎｇ； ｆｕｓａｒｉｕｍ ｗｉｌｔ； ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ； ｐｈｅｎｏｌｉｃ ａｌｌｅｌｏ⁃
ｃｈｅｍｉｃａｌｓ； ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ．
　 　 受土地资源短缺、种植习惯、环境条件和经济利
益驱动等条件制约，我国在同一块土地上连续种植
同科或同一种作物的现象非常普遍［１］ ．长期单一作
物连作，植株出现生长和发育受阻，土传病害严重发
生，导致大幅减产的连作障碍问题．作物土传病害是
连作障碍最主要的表现形式，无论是发病面积还是
相对比例，我国均是目前世界上作物土传病害发生
率最高和最严重的国家［２］ ．作物连作障碍形成机理
与防治一直是国内外学者研究的热点［３］ ．
有关作物连作障碍的成因，国内外研究者多年
来从不同的角度进行了研究，一般认为连作障碍的
产生原因有：土壤理化性状变劣导致养分亏缺［４］；
土壤微生物变化［１］；土传病害加重［１］；化感自毒作
用等［５］ ．多年来，很多研究者通过施用生物有机
肥［６］、接种菌根［７］和嫁接［８］等措施来缓解连作障碍
并取得了一定的效果．近年来，在中药材茅苍术（Ａｒ⁃
ｔｒａｃｔｙｌｏｄｅｓ ｌａｎｃｅａ）与花生（Ａｒａｃｈｉｓ ｈｙｐｏｇａｅａ）间作［９］、
玉米（Ｚｅａ ｍａｙｓ）与大豆（Ｇｌｙｃｉｎｅ ｍａｘ）间作［１０］和旱
作水稻 （Ｏｒｙｚａ ｓａｔｉｖａ）与西瓜 （Ｃｉｔｒｕｌｌｕｓ ｌａｎａｔｕｓ）间
作［１１］等体系发现间作有效缓解了作物连作障碍，增
加了产量．但有关间作控制土传病害、缓解连作障碍
的机制研究较少，并且这些研究均是从根际微生物
区系和多样性变化方面来揭示间作缓解连作障碍的
机理．如中药材茅苍术与花生间作能显著增加土壤
微生物的多样性，减少土壤镰刀菌数量，缓解花生的
连作障碍［９］ ．但有关间作对根际土壤酚酸含量的影
响还鲜有报道．
蚕豆（Ｖｉｃｉａ ｆａｂａ）是典型的忌连作作物，蚕豆连
作造成土传枯萎病严重发生，结荚少、产量低［１２］ ．连
作土传病害已成为制约我国蚕豆生产的重要因素，
其中枯萎病是蚕豆连作障碍的主要病害之一［１３］ ．本
课题组在前期研究中发现连作导致蚕豆枯萎病普遍
发生，蚕豆枯萎病病原菌⁃尖孢镰刀菌蚕豆专化型在
田间的侵染过程复杂，存活时间长，发病后常规化学
方法很难控制．小麦（Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ａｅｓｔｉｖｕｍ）与蚕豆间作
是云南省乃至西南地区一种传统的种植模式，在提
高作物产量、增加作物抗病性方面具有显著的优
势［１４］ ．研究表明，小麦与蚕豆间作显著增加了蚕豆
根际微生物的数量和多样性，改变了根系分泌物的
含量，减轻了枯萎病的危害［１５］，但有关小麦与蚕豆
间作对根际土壤中酚酸含量的影响还未见报道，有
关根际微生物多样性与酚酸变化的关系尚不清楚．
小麦与蚕豆间作系统抗氧化酶活性和膜质过氧化程
度的研究对揭示间作缓解连作障碍的生理机制也具
有重要的理论指导意义．因此，本研究通过田间试
验，研究了蚕豆与小麦间作对蚕豆枯萎病发生危害、
蚕豆根系抗氧化酶活性和膜质过氧化程度、根际镰
刀菌数量和微生物代谢功能多样性的影响，并通过
高效液相色谱测定根际土中酚酸含量，旨在明确间
作缓解连作障碍的生理和根际微生物机制，为间作
控制土传病害提供理论依据．
１　 材料与方法
１􀆰 １　 试验设计
试验于 ２０１３—２０１４ 年在云南省安宁市禄脿镇
上村进行．试验地前作蚕豆，地块为连作蚕豆 １２ 年
的土壤．土壤基本农化性状为：有机质含量 １４． ６６
ｇ·ｋｇ－１，全氮 １．２５ ｇ·ｋｇ－１，碱解氮 ６２．９４ ｍｇ· ｋｇ－１，
速效磷 ３５．２３ ｍｇ·ｋｇ－１，速效钾 ６１．３４ ｍｇ·ｋｇ－１，ｐＨ
值为 ７．０２．
试验采用单因素随机区组设计，设蚕豆单作
（ＭＦ）和蚕豆与小麦间作（ ＩＦ） ２ 种种植模式，每个
处理重复 ３ 次，随机区组排列，共 ６ 个小区．于 ２０１３
年 １０月 １３日同时播种小麦和蚕豆， ２０１４年 ４月 ３０
５８９１６期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 董　 艳等： 间作减轻蚕豆枯萎病的微生物和生理机制　 　 　 　 　 　 　 　
日收获．
供试肥料为尿素、普通过磷酸钙和硫酸钾，间作
小麦尿素施用量为 ２２５ ｋｇ·ｈｍ－２（以 Ｎ 计），磷肥施
用量为 １１２．５ ｋｇ·ｈｍ－２ （以 Ｐ ２Ｏ５计） ，钾肥施用量
为 １１２．５ ｋｇ·ｈｍ－２（以 Ｋ２Ｏ 计） ，不施有机肥．单间
作蚕豆氮肥用量相同，均为小麦的一半，即 １１２． ５
ｋｇ·ｈｍ－２，磷钾肥用量均为 １１２．５ ｋｇ·ｈｍ－２ ．蚕豆氮
肥、磷肥和钾肥全部作为基肥一次性施入；间作小麦
氮肥 ５０％作为基肥，另外 ５０％作为追肥，在小麦拔
节期（蚕豆分枝期）兑水追施．
小区面积 ５．４ ｍ×６ ｍ＝ ３２．４ ｍ２，小麦条播，行距
０．２ ｍ，蚕豆点播，行距 ０．３ ｍ，株距 ０．１５ ｍ．间作小区
按 ６行小麦 ２ 行蚕豆的方式种植，间作小区内有 ３
个小麦种植带和 ４ 个蚕豆种植带（每个间作小区的
第 １和第 ４个蚕豆带的最外一行不采样）．在整个试
验田的四周均种植 １ ｍ宽的蚕豆带作为保护行．
１􀆰 ２　 蚕豆枯萎病调查
分别于蚕豆枯萎病发病初期（蚕豆分枝期）、发
病盛期（蚕豆开花期）和发病末期（蚕豆鼓荚期）进
行调查．调查时单作小区按对角线法选 ５ 点，每点调
查 ３ 株，每个小区共调查 １５ 株；间作小区在两个蚕
豆带上选取 ５ 点（第一个带选 ２ 点，第二个带选 ３
点），每点调查 ３ 株，每个小区共调查 １５ 株．蚕豆枯
萎病调查按 ５级分类标准进行［１６］ ．
１􀆰 ３　 土壤与植株取样
在病害调查的同时进行采样，即病害调查完的
蚕豆植株即作为采样植株，蚕豆单间作处理的每个
重复均采 １５ 株蚕豆，将 １５ 株蚕豆的根际土壤混合
为 １个样品．在田间取得的根际土样立即放入冰盒
中保存，用于土壤微生物代谢功能多样性、镰刀菌数
量和酚酸含量测定，抖完根际土的蚕豆植株用于抗
氧化酶活性和膜质过氧化测定．
１􀆰 ４　 土壤微生物代谢功能多样性分析
土壤微生物代谢功能多样性采用 Ｂｉｏｌｏｇ ＥＣＯ
板（ＥＣＯ ＭｉｃｒｏＰｌａｔｅ）进行测定．称取相当于 ５ ｇ 烘干
土的新鲜土样加入 ４５ ｍＬ 无菌的 ０．８５％ＮａＣ１ 溶液
中，在摇床上振荡 ３０ ｍｉｎ，将土壤样品稀释至 １０－３，
吸取 １５０ μＬ 稀释液至 ＥＣＯ 板的微孔中．将接种好
的测试板加盖置于 ２５ ℃下培养，每隔 ２４ ｈ 在自动
读盘机上用 Ｂｉｏｌｏｇ Ｒｅａｄｅｒ ４． ２ 软件 （ Ｂｉｏｌｏｇ， Ｈａｙ⁃
ｗａｒｄ， ＣＡ， ＵＳＡ）读取 ５９０ ｎｍ 波长的光密度值，培
养时间为 １９２ ｈ．采用培养 １４４ ｈ 的数据计算单孔平
均颜色变化率 （ ａｖｅｒａｇｅ ｗｅｌｌ ｃｏｌｏｒ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，
ＡＷＣＤ）、Ｓｈａｎｎｏｎ 多样性指数 （Ｈ）和丰富度指数
（Ｓ）．
ＡＷＣＤ ＝∑（Ｃ ｉ － Ｒ） ／ ３１
式中：Ｃ ｉ 为各反应孔在 ５９０ ｎｍ 下的光密度值；Ｒ 为
ＥＣＯ板对照孔的光密度值．在计算中，Ｃ ｉ －Ｒ 的值均
＞０．
Ｈ ＝－∑Ｐ ｉ ｌｎＰ ｉ
式中，Ｐ ｉ ＝ （Ｃ ｉ － Ｒ） ／∑（Ｃ ｉ － Ｒ） ．
群落丰富度指数（Ｓ）用碳源代谢孔的数目表示．
１􀆰 ５　 测定方法
１􀆰 ５􀆰 １镰刀菌数量　 尖孢镰刀菌参照 Ｂｏｏｔｈ［１７］的方
法选择 ＰＣＮＢ培养基进行培养．尖孢镰刀菌计数方
法为称取待测根际土 １０ ｇ，放入装有 ９０ ｍＬ 无菌水
的三角瓶中，振荡 ３０ ｍｉｎ，将样品稀释至 １０－３，吸取
１００ μＬ 菌悬液加入冷却的 ＰＣＮＢ 培养基中，刮匀，
置于 ２８ ℃黑暗条件下培养 ３ ｄ后计数，计算镰刀菌
数量．
１􀆰 ５􀆰 ２蚕豆根系抗氧化酶活性和膜质过氧化　 蚕豆
根系过氧化物酶（ＰＯＤ）、过氧化氢酶（ＣＡＴ）活性和
丙二醛（ＭＤＡ）含量测定参照李合生等［１８］方法．
１􀆰 ５􀆰 ３根际土中酚酸含量　 将田间取得的根际土 ３０
ｇ 放入盛有 ２００ ｍＬ 提取液 （ ｐＨ ５． ６， 包括 ２００
μｍｏｌ·Ｌ－１ ＭｇＣｌ２、１００ μｍｏｌ·Ｌ
－１ＫＣｌ、６００ μｍｏｌ·Ｌ－１
ＣａＣｌ２和 ５ μｍｏｌ·Ｌ
－１Ｈ３ＢＯ３）的容器中浸提 １ ｈ，其
间多次振摇．静置后取上清液液约 ２０ ｍＬ放入 ５０ ｍＬ
离心管中， 立即加入 ２～３ 滴微生物抑制剂（浓度为
９８％的浓磷酸， 可抑制微生物活性， 消除微生物分
解溶液中的有机组分）， 用冷冻干燥仪浓缩至干粉
状．测定前加水稀释至 １ ｍＬ，过 ０．４５ μｍ 膜，用高效
液相色谱（Ａｇｉｌｅｎｔ １２６０ Ｉｎｆｉｎｉｔｙ）分析测定酚酸的含
量．以香草酸、对羟基苯甲酸、丁香酸、水杨酸、阿魏
酸、苯甲酸和肉桂酸（色谱纯）为标准品．高效液相色
谱检测条件为色谱柱：Ｋｉｎｅｔｅｘ 柱，２．６ μｍ，４．６×１００
ｍｍ，柱温 ３０ ℃ ．进样量 １０ μＬ，２８０ ｎｍ ＤＡＤ检测器，
流速 ０．５ ｍＬ·ｍｉｎ－１，流动相：Ａ＝甲醇（色谱级），Ｂ ＝
０．１％磷酸－水，分离条件：流动相 Ｂ ８０％（０ ｍｉｎ）→
５％（１５．０ ｍｉｎ）→５％（１８．０ ｍｉｎ）→８０％（１８．５ ｍｉｎ）→
０％（２０．０ ｍｉｎ）→停止（２５．０ ｍｉｎ）进行梯度洗脱．根
据保留时间来确定酚酸类物质种类，通过外标法计
算出各酚酸的含量．
１􀆰 ６　 数据处理
采用 Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｅｘｃｅｌ 进行数据处理，采用 ＳＡＳ
８．０软件进行方差分析和主成分分析．
６８９１ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２７卷
２　 结果与分析
２􀆰 １　 间作对蚕豆枯萎病发生的影响
从图 １可以看出，３ 个发病时期间作蚕豆枯萎
病发病率均低于单作，但单间作间差异不显著．间作
对蚕豆枯萎病病情指数具有显著影响，表现为不同
发病时期影响不同．发病初期，间作降低了蚕豆枯萎
病的病情指数，但单间作处理间差异不显著；发病盛
期和发病末期，与单作相比，间作使蚕豆枯萎病的病
情指数显著降低了 １５．８％和 ２２．８％．
２􀆰 ２　 间作对蚕豆根际微生物代谢功能多样性的影响
２􀆰 ２􀆰 １间作对蚕豆根际微生物平均颜色变化率的影
响　 平均颜色变化率（ＡＷＣＤ）表征微生物群落的碳
源利用率，其值可表征土壤微生物的活性［１９］ ．从图 ２
可以看出，３个发病时期，以发病盛期的微生物活性
最高，其次为发病末期，而发病初期的微生物活性最
低．发病初期，间作蚕豆根际微生物活性低于单作；
发病盛期和发病末期间作蚕豆根际微生物的活性均
高于单作，并以发病末期单间作处理间蚕豆根际微
生物活性差异最大．但 ３ 个发病时期单间作间差异
未达到显著水平．
２􀆰 ２􀆰 ２ 小麦与蚕豆间作对蚕豆根际微生物多样性指
图 １　 间作对蚕豆枯萎病发病率和病情指数的影响
Ｆｉｇ．１　 Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｉｎｔｅｒｃｒｏｐｐｉｎｇ ｏｎ ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ ａｎｄ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｆａｂａ
ｂｅａｎ ｆｕｓａｒｉｕｍ ｗｉｌｔ．
ＭＦ： 蚕豆单作 Ｆａｂａ ｂｅａｎ ｍｏｎｏｃｒｏｐｐｉｎｇ； ＩＦ： 小麦蚕豆间作Ｗｈｅａｔ ａｎｄ
ｆａｂａ ｂｅａｎ ｉｎｔｅｒｃｒｏｐｐｉｎｇ． Ⅰ： 发病初期 Ｉｎｉｔｉａｌ ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ ｓｔａｇｅ； Ⅱ： 发病
盛期 Ｐｅａｋ ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ ｓｔａｇｅ； Ⅲ： 发病末期 Ｌａｔｅ ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ ｓｔａｇｅ． 下同 Ｔｈｅ
ｓａｍｅ ｂｅｌｏｗ． 不同小写字母表示差异显著（Ｐ＜ ０．０５） Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌｅｔｔｅｒｓ
ｍｅａｎｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ａｔ ０．０５ ｌｅｖｅｌ．
图 ２　 间作对蚕豆根际微生物平均颜色变化率的影响
Ｆｉｇ．２　 Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｉｎｔｅｒｃｒｏｐｐｉｎｇ ｏｎ ＡＷＣＤ ｖａｌｕｅ ｉｎ ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ
ｓｏｉｌ ｏｆ ｆａｂａ ｂｅａｎ
数的影响　 从表 １ 可以看出，间作显著提高了蚕豆
根际微生物的 Ｓｈａｎｎｏｎ 多样性指数（Ｈ，Ｐ＜０．０５）和
丰富度指数（Ｓ，Ｐ＜０．０１）．发病初期、发病盛期和发
病末期，间作使蚕豆根际微生物的 Ｈ 分别比单作显
著提高 ５．３％、４．４％和 ５．３％．发病盛期和发病末期间
作使蚕豆根际微生物的 Ｓ 分别比单作显著提高
１９．４％和 ３７．１％，而发病初期间作蚕豆根际微生物
的 Ｓ比单作显著降低 １０．７％．
２􀆰 ３　 小麦与蚕豆间作对蚕豆根际微生物群落结构
的影响
利用培养 １４４ ｈ的数据进行微生物群落功能的
主成分分析（ＰＣ）．３１个主成分因子中前 ５ 个累积方
差贡献率达 １００％，从 ３１ 个变量中提取 ２ 个主成分
因子，其中第 １ 主成分 （ ＰＣ１） 的方差贡献率为
４８．６％，第 ２主成分（ＰＣ２）为 ２４．９％．前 ２ 个主成分
累积方差贡献率达到 ７３􀆰 ５％，可认为前 ２ 个主成分
能够表征原来 ３１ 个变量的特征．因此，取前 ２ 个主
成分（ ＰＣ１和ＰＣ２）得分作图来表征微生物群落碳
表 １　 间作对蚕豆根际微生物多样性指数和丰富度指数的
影响
Ｔａｂｌｅ １　 Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｉｎｔｅｒｃｒｏｐｐｉｎｇ ｏｎ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｉｎ⁃
ｄｅｘ ａｎｄ ｒｉｃｈｎｅｓｓ ｉｎｄｅｘ ｉｎ ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ ｓｏｉｌ ｏｆ ｆａｂａ ｂｅａｎ
时期
Ｓｔａｇｅ
种植模式
Ｐｌａｎｔ ｐａｔｔｅｒｎ
Ｓｈａｎｎｏｎ多样性指数
Ｈ
丰富度指数
Ｓ
Ⅰ ＭＦ ３．１０±０．１１ｂ ２８．００±２．００ａ
ＩＦ ３．２６±０．０５ａ ２５．００±１．００ｂ
Ⅱ ＭＦ ３．１３±０．０５ｂ ２４．００±０．００ｂ
ＩＦ ３．２７±０．０３ａ ２８．６７±０．５８ａ
Ⅲ ＭＦ ３．１０±０．１１ｂ ２０．６７±１．１５ｃ
ＩＦ ３．２６±０．０５ａ ２８．３３±１．５３ａ
ＭＦ： 蚕豆单作 Ｆａｂａ ｂｅａｎ ｍｏｎｏｃｒｏｐｐｉｎｇ； ＩＦ： 小麦蚕豆间作Ｗｈｅａｔ ａｎｄ
ｆａｂａ ｂｅａｎ ｉｎｔｅｒｃｒｏｐｐｉｎｇ． Ⅰ： 发病初期 Ｉｎｉｔｉａｌ ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ ｓｔａｇｅ； Ⅱ： 发病
盛期 Ｐｅａｋ ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ ｓｔａｇｅ； Ⅲ： 发病末期 Ｌａｔｅ ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ ｓｔａｇｅ． 下同 Ｔｈｅ
ｓａｍｅ ｂｅｌｏｗ． 同列相同发病时期不同字母表示差异显著（Ｐ＜ ０． ０５）
Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌｅｔｔｅｒｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｃｏｌｕｍｎ ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ ｓｔａｇｅ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ
ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ａｔ ０．０５ ｌｅｖｅｌ．
７８９１６期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 董　 艳等： 间作减轻蚕豆枯萎病的微生物和生理机制　 　 　 　 　 　 　 　
图 ３　 蚕豆根际微生物群落结构的主成分分析
Ｆｉｇ．３ 　 Ｐｒｉｎｃｉｐａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｔｉｅｓ
ｉｎ ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ ｓｏｉｌ ｏｆ ｆａｂａ ｂｅａｎ．
源代谢特征．从图 ３ 可以看出，小麦与蚕豆间作对蚕
豆根际微生物群落结构均有明显影响．发病初期，单
作蚕豆和间作蚕豆主要在 ＰＣ２ 上有较好的分离，而
发病盛期和发病末期，单间作蚕豆根际微生物群落均
是在 ＰＣ１上有较好的分离．表明间作明显改变了蚕豆
根际微生物的群落结构，但由于 ＰＣ１ 的方差贡献率
大于 ＰＣ２，表明发病盛期和发病末期间作对蚕豆根际
微生物群落结构的影响大于发病初期．
　 　 Ｇａｒｌａｎｄ［１９］认为，各样本在空间位置上的差异和
碳源底物的利用能力相关联，具体而言，各样本在
ＰＣ空间轴坐标的差异是与聚集在该 ＰＣ 轴上碳源
利用能力相关联的．从表 ２可以看出，与 ＰＣ１显著相
关的碳源有 １０ 种，其中糖类碳源 ３ 种、氨基酸类碳
源 ４种、聚合物类碳源 ２ 种、胺类碳源 １ 种．与 ＰＣ２
显著相关的碳源有 ２种，均为糖类．表明糖类和氨基
酸类碳源是区分枯萎病发病盛期和发病末期单间作
处理间差异的敏感碳源，而区分发病初期单间作处
理间差异的敏感碳源则是糖类．
２􀆰 ４　 小麦与蚕豆间作对蚕豆根际镰刀菌数量的影响
从图 ４可以看出，发病初期，间作对蚕豆根际镰
图 ４　 间作对蚕豆根际镰刀菌数量的影响
Ｆｉｇ．４　 Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｉｎｔｅｒｃｒｏｐｐｉｎｇ ｏｎ ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ Ｆｕｓａｒｉｕｍ ｏｘｙｓｐｏ⁃
ｒｕｍ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｆａｂａ ｂｅａｎ．
表 ２　 ３１种碳源与 ＰＣ１、ＰＣ２ 的相关系数
Ｔａｂｌｅ ２　 Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ ｏｆ ３１ ｃａｒｂｏｎ ｓｏｕｒｃｅｓ ｗｉｔｈ
ＰＣ１ ａｎｄ ＰＣ２
类 别
Ｔｙｐｅ
底 物
Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ
主成分 １
ＰＣ１
主成分 ２
ＰＣ２
碳水化合物
Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ
β⁃甲基⁃Ｄ⁃葡萄糖苷
β⁃Ｍｅｔｈｙｌ⁃Ｄ⁃ｇｌｕｃｏｓｉｄｅ
－０．９０４５∗ －
Ｄ⁃半乳糖酸⁃γ⁃内酯
Ｄ⁃Ｇａｌａｃｔｏｎｉｃ ａｃｉｄ⁃γ⁃ｌａｃｔｏｎｅ
－ －０．８４０２∗
Ｄ⁃木糖
Ｄ⁃Ｘｙｌｏｓｅ
－ －
ｉ⁃赤藓糖醇
ｉ⁃Ｅｒｙｈｒｉｔｏｌ
－０．８４０４∗ －
Ｄ⁃甘露醇
Ｄ⁃Ｍａｎｎｉｔｏｌ
－ －
Ｎ⁃乙酰基⁃Ｄ⁃葡萄糖胺
Ｎ⁃Ａｃｅｔｙｌ⁃Ｄ⁃ｇｌｕｃｏｓａｍｉｎｅ
－ ０．８５１６∗
Ｄ⁃纤维二糖
Ｄ⁃Ｃｅｌｌｏｂｉｏｓｅ
－ －
葡萄糖⁃１⁃磷酸盐
Ｇｌｕｃｏｓｅ⁃１⁃ｐｈｏｓｐｈａｔｅ
－ －
α⁃Ｄ⁃乳糖
α⁃Ｄ⁃ｌａｃｔｏｓｅ
－０．８１０９∗ －
Ｄ，Ｌ⁃α⁃甘油磷酸盐
Ｄ，Ｌ⁃α⁃ｇｌｙｃｅｒｏｌ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ
－ －
氨基酸
Ａｍｉｎｏ ａｃｉｄ
Ｌ⁃精氨酸
Ｌ⁃Ａｒｇｉｎｉｎｅ
－０．９８０８∗ －
Ｌ⁃天冬酰胺酸
Ｌ⁃Ａｓｐａｒａｇｉｎｅ
－ －
Ｌ⁃苯基丙氨酸
Ｌ⁃Ｐｈｅｎｙｌａｌａｎｉｎｅ
－０．８１１６∗ －
Ｌ⁃丝氨酸
Ｌ⁃Ｓｅｒｉｎｅ
－０．８５８５∗ －
Ｌ⁃苏氨酸
Ｌ⁃Ｔｈｒｅｏｎｉｎｅ
－ －
葡萄糖⁃Ｌ⁃谷氨酸
Ｇｌｙｃｙｌ⁃Ｌ⁃ｇｌｕｔａｍｉｃ ａｃｉｄ
０．８１５６∗ －
羧酸类化合物
Ｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ
丙酮酸甲酯
Ｐｙｒｕｖｉｃ ａｃｉｄ ｍｅｔｈｙｌ ｅｓｔｅｒ
－ －
ａｃｉｄ Ｄ⁃半乳糖醛酸
Ｄ⁃Ｇａｌａｃｔｕｒｏｎｉｃ ａｃｉｄ
－ －
γ⁃羟基丁酸
γ⁃Ｈｙｄｒｏｘｙｂｕｔｙｒｉｃ ａｃｉｄ
－ －
Ｄ⁃葡萄糖胺酸
Ｄ⁃Ｇｌｕｃｏｓａｍｉｎｉｃ ａｃｉｄ
－ －
衣康酸
Ｉｔａｃｏｎｉｃ ａｃｉｄ
－ －
α⁃丁酮酸
α⁃Ｋｅｔｏｂｕｔｙｒｉｃ ａｃｉｄ
－ －
Ｄ⁃苹果酸
Ｄ⁃Ｍａｌｉｃ ａｃｉｄ
－ －
聚合物
Ｐｏｌｙｍｅｒ
聚山梨醇酯 ４０
Ｔｗｅｅｎ⁃４０
－０．８３５８∗ －
聚山梨醇酯 ８０
Ｔｗｅｅｎ⁃８０
－ －
α⁃环糊精
α⁃Ｃｙｃｌｏｄｅｘｔｒｉｎ
－０．８８０５∗ －
糖原
Ｇｌｙｃｏｇｅｎ
－ －
胺类化合物
Ａｍｉｎｅ ／
苯基乙胺
Ｐｈｅｎｙｌｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ
－ －
ａｍｉｄｅ 腐胺
Ｐｕｔｒｅｓｃｉｎｅ
－０．８０３４∗ －
酚酸类化合物
Ｐｈｅｎｏｌｉｃ
２⁃羟基苯甲酸
２⁃Ｈｙｄｒｏｘｙ ｂｅｎｚｏｉｃ ａｃｉｄ
－ －
ａｃｉｄ ４⁃羟基苯甲酸
４⁃Ｈｙｄｒｏｘｙ ｂｅｎｚｏｉｃ ａｃｉｄ
－ －
∗ Ｐ＜０．０５． － 相关系数＜０．８或＞－０．８ Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ ｗｅｒｅ ＜０．８
ｏｒ ＞－０．８．
８８９１ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２７卷
表 ３　 间作对蚕豆根际酚酸含量的影响
Ｔａｂｌｅ ３　 Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｉｎｔｅｒｃｒｏｐｐｉｎｇ ｏｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｐｈｅｎｏｌｉｃ ａｌｌｅｌｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ ｉｎ ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ ｓｏｉｌ ｏｆ ｆａｂａ ｂｅａｎ （μｇ·ｇ－１）
时期
Ｓｔａｇｅ
种植模式
Ｐｌａｎｔ
ｐａｔｔｅｒｎ
对羟基苯甲酸
４⁃Ｈｙｄｒｏｘｙｂｅｎｚｏｉｃ
ａｃｉｄ
香草酸
Ｖａｎｉｌｌｉｃ
ａｃｉｄ
丁香酸
Ｓｙｒｉｎｇｉｃ
ａｃｉｄ
阿魏酸
Ｆｅｒｕｌｉｃ
ａｃｉｄ
苯甲酸
Ｂｅｎｚｏｉｃ
ａｃｉｄ
水杨酸
Ｓａｌｉｃｙｌｉｃ
ａｃｉｄ
肉桂酸
Ｃｉｎｎａｍｉｃ
ａｃｉｄ
Ⅰ ＭＦ ５．３８±０．４２ｂｃ １．３３±０．１２ｃ ０．２１±０．１６ｂ ０．５４±０．０４ｃ １．１２±０．１１ａｂｃ ０．４０±０．０１ｂ １２．０５±０．４２ａｂｃ
ＩＦ ３．９１±１．１５ｃ ０．８９±０．２６ｃ ０．０６±０．０２ｃ ０．４３±０．０９ｃ ０．７１±０．１８ｂｃ ０．３２±０．０２ｂ ９．５９±１．６９ｄｃ
Ⅱ ＭＦ ７．２０±０．７７ｂ ５．２６±３．７８ａｂ ０．１２±０．０１ｂｃ １．４３±０．５２ｂ １．６９±０．８６ａ ３．６２±１．９３ｂ １４．５６±１．０７ａ
ＩＦ ４．０４±０．４４ｃ １．５６±０．１７ｃ ０．０７±０．０７ｃ ０．６２±０．０２ｃ ０．９０±０．１７ｂｃ ８．５０±４．１３ａ １１．４９±２．２８ｂｃ
Ⅲ ＭＦ １１．２８±２．５４ａ ８．０６±１．５４ａ ０．５６±０．１２ａ ３．３８±０．２１ａ １．３１±０．２２ａｂ ４．０９±１．３７ｂ １３．２２±２．２２ａｂ
ＩＦ ７．５７±３．４４ｂ ３．５５±０．７７ｂｃ ０．１６±０．０１ｂｃ ０．６９±０．２４ｃ ０．５８±０．１７ｃ ３．４８±０．０４ｂ ７．０６±１．０３ｄ
同列不同字母表示差异显著（Ｐ＜０．０５） Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌｅｔｔｅｒｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｃｏｌｕｍｎ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ａｔ ０．０５ ｌｅｖｅｌ．
刀菌数量有降低的趋势，但差异未达到显著水平．发
病盛期和发病末期，间作使蚕豆根际镰刀菌数量比
单作显著降低 ５３．８％和 ３３．１％．
２􀆰 ５　 小麦与蚕豆间作对蚕豆根际酚酸含量的影响
从蚕豆根际土壤中检测出 ７ 种酚酸：对羟基苯
甲酸、香草酸、丁香酸、阿魏酸、苯甲酸、水杨酸和肉
桂酸（图 ５）．从 ３个发病时期土壤中酚酸含量来看，
图 ５　 酚酸色谱图
Ｆｉｇ．５　 Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｍｓ ｏｆ ｐｈｅｎｏｌｉｃ ａｃｉｄｓ．
ＳＴ： 标准品 Ｓｔａｎｄａｒｄｓ． １） 对羟基苯甲酸 ４⁃ｈｙｄｒｏｘｙｂｅｎｚｏｉｃ ａｃｉｄ； ２） 香
草酸 Ｖａｎｉｌｌｉｃ ａｃｉｄ； ３） 丁香酸 Ｓｙｒｉｎｇｉｃ ａｃｉｄ； ４） 阿魏酸 Ｆｅｒｕｌｉｃ ａｃｉｄ；
５） 苯甲酸 Ｂｅｎｚｏｉｃ ａｃｉｄ； ６） 水杨酸 Ｓａｌｉｃｙｌｉｃ ａｃｉｄ； ７） 肉桂酸 Ｃｉｎｎａｍｉｃ
ａｃｉｄ．
随发病时期的推进，蚕豆根际土壤中酚酸含量逐渐
增加，在发病末期达到较高水平．土壤中不同种类酚
酸含量，总体上以肉桂酸、对羟基苯甲酸、水杨酸和
阿魏酸含量较高，而香草酸、丁香酸和苯甲酸含量较
低（表 ３）．
发病初期，与单作相比，间作除显著降低了丁香
酸含量外，其他酚酸含量在单间作处理间均无显著
差异．发病盛期，与单作相比，小麦与蚕豆间作分别
使蚕豆根际对羟基苯甲酸、香草酸、阿魏酸、苯甲酸
和肉桂酸含量显著降低 ４３． ９％、 ７０． ３％、 ５６． ７％、
４６．８％和 ２１．１％，而丁香酸含量在单间作处理间无
显著差异．间作蚕豆根际土壤中水杨酸含量比单作
增加 ７７．４％．
发病末期，与单作相比，小麦与蚕豆间作使蚕豆
根际对羟基苯甲酸、香草酸、丁香酸、阿魏酸、苯甲酸
和肉桂酸含量分别显著降低 ３２．９％、５５．９％、７０．６％、
７９．７％、５５．７％和 ４６．６％，而水杨酸含量在单间作处
理间无显著差异．
２􀆰 ６　 小麦与蚕豆间作对蚕豆根系抗氧化酶活性和
膜质过氧化的影响
从图 ６ 可以看出，镰刀菌侵染对蚕豆根系
ＰＯＤ、ＣＡＴ酶活性和 ＭＤＡ 含量均有显著影响．单作
条件下，与发病初期相比，发病盛期和发病末期蚕豆
根系 ＰＯＤ酶活性显著降低 ３０．０％和 ３５．０％，ＣＡＴ 酶
活性显著降低 ４８．３％．与发病初期相比，发病盛期和
发病末期蚕豆根系的 ＭＤＡ 含量分别显著升高
９０．５％和 １３７．４％．表明蚕豆根系抗氧化酶活性和膜
质过氧化程度与蚕豆枯萎病的发生密切相关．
与单作相比，发病初期，间作蚕豆根系的 ＰＯＤ
和 ＣＡＴ酶活性及 ＭＤＡ 含量均无显著变化；发病盛
期，ＰＯＤ 和 ＣＡＴ 酶活性显著提高 ２０．０％和 ３１．３％，
ＭＤＡ含量显著降低 ３６．３％．发病末期，间作蚕豆根系
的 ＰＯＤ和 ＣＡＴ 酶活性显著提高 ３８．５％和 ６６．７％、
ＭＤＡ含量显著降低 ４６．３％．
９８９１６期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 董　 艳等： 间作减轻蚕豆枯萎病的微生物和生理机制　 　 　 　 　 　 　 　
图 ６　 间作对蚕豆根系过氧化物酶、过氧化氢酶活性和丙二
醛含量的影响
Ｆｉｇ．６　 Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｉｎｔｅｒｃｒｏｐｐｉｎｇ ｏｎ ＰＯＤ ａｎｄ ＣＡＴ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ， ａｓ
ｗｅｌｌ ａｓ ＭＤＡ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｆａｂａ ｂｅａｎ ｒｏｏｔｓ．
３　 讨　 　 论
３􀆰 １　 间作系统根际微生物活性和群落结构变化与
枯萎病控制
间作是利用种间互作提高粮食产量和缓解连作
障碍的传统农作措施，间作缓解连作障碍、增加作物
产量的现象已经在多种间作体系中得到证实［９－１０］ ．
金盏花与番茄间作抑制了番茄早疫病病原菌孢子的
萌发，减轻了番茄土传早疫病的危害［２０］；大蒜与十
字花科蔬菜间作减轻了大蒜土传白腐病的发生［４］ ．
本研究结果表明，小麦与蚕豆间作显著降低了蚕豆
枯萎病的发生，与旱作水稻和西瓜间作缓解西瓜连
作障碍的结论相同［１１］ ．
间作种植在增加地上部多样性的同时，也显著
增加了根系分泌物的种类和数量，从而产生正反馈
调节作用，增加根际土壤微生物的活性和多样性，改
变微生物的群落结构［１０，２１－２２］ ．本研究中主成分分析
表明，ＰＣ１ 把发病盛期和发病末期蚕豆单间作处理
较好地分开，间作改变蚕豆根际微生物的群落结构
主要由糖类和氨基酸类碳源的利用差异形成的（表
２、图 ３）；发病初期间作改变蚕豆根际微生物的群落
结构主要由糖类碳源的利用差异形成的（表 ２、图
３）．在作物根际，糖和氨基酸是根系分泌物中两类最
主要的物质，是微生物利用的重要碳源和氮源，对微
生物的生长具有重要作用；与糖类相比，氨基酸对微
生物生长的影响更大［３］ ．在西瓜与水稻间作体系中，
寄主作物西瓜根系分泌物在糖和氨基酸的含量及组
成方面显著高于水稻（非寄主作物），作为碳氮比营
养需要较高的异养病原微生物，糖和氨基酸类物质
对尖孢镰刀菌生长的促进作用显而易见［２３］ ．本研究
中，发病盛期和发病末期间作提高了根际微生物对
糖类和氨基酸类碳源的利用，改变了根际微生物群
落结构，而微生物在根际生长旺盛，需要消耗根际大
量的能源和碳源（糖类和氨基酸类），病原微生物，
因为可用的碳源较少而不能大量增殖，表明间作系
统根系微生物与病原物进行“营养竞争”有利于病
害控制［２４］；同时间作减少了对病原菌供应有效的糖
类和氨基酸类碳源，进而抑制了镰刀菌的生长［２３］ ．
表明小麦与蚕豆间作抑制枯萎病的发生和发展与微
生物群落结构变化有关．
Ｂｏｒｒｅｒｏ等［２５］研究表明，番茄生长在对枯萎病抗
性较高的基质中时，根际微生物对 Ｂｉｏｌｏｇ ＥＣＯ 板中
６ 类碳源均有较高的利用率；而生长于对枯萎病抗
性较低的基质中时，根际微生物几乎不能利用这 ６
类碳源．番茄青枯病发病率与 Ｂｉｏｌｏｇ ＥＣＯ 板中碳源
利用数目呈负相关关系．本研究表明，发病盛期和发
病末期小麦与蚕豆间作提高了根系分泌物的数量与
种类组成，尤其是糖类和氨基酸类．笔者的前期研究
也表明，不同生育期，小麦与蚕豆间作对根系分泌物
（糖、氨基酸和有机酸）的组分和含量具有显著影
响［２２，２６］ ．本研究中发病盛期和发病末期间作显著降
低蚕豆根际镰刀菌数量，而间作对发病初期蚕豆根
际镰刀菌数量无显著影响．在旱作水稻与西瓜间作
系统中也观察到了相似的现象，西瓜与旱作水稻间
作初期，间作和单作处理的根际土中尖孢镰刀菌数
量并没有差异；西瓜定植 ３０ ｄ 后，与旱作水稻间作
的西瓜根际土壤中细菌、放线菌及总微生物数量升
高，真菌数量降低，尖孢镰刀菌数量下降［１１］ ．表明间
作控病效果与间作种间根际效应有关．
３􀆰 ２　 间作对根际酚酸含量的影响与枯萎病控制
引起连作障碍的化感物质众多，酚酸类物质是
０９９１ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２７卷
目前研究最多、活性较强的一类化感物质［１］ ．酚酸类
物质作为化感自毒作用研究的重点，已成为公认的
化感自毒物质［２７－２８］ ．连作土壤中酚酸类物质的累积
是引起作物连作障碍的一个重要因素［１］ ．与拮抗菌
相比，烟草青枯病病原菌可以更好地利用烟草根系
分泌物中的酚酸类物质，从而比拮抗菌更易定殖于
烟株根际．这是造成土传病害流行暴发的机理之一，
表明酚酸类碳源的累积是促进病害发生的重要诱
因［２９］ ．微生物降解是酚酸类物质在土壤中降解的一
条有效途径，微生物可降低作物根际土壤中酚酸浓
度，缓解其对作物产生的自毒作用［３０］ ．在中药材茅
苍术与花生间作体系中，间作显著降低了花生根际
土壤中对羟基苯甲酸、香草酸和香豆酸的含量，且茅
苍术与花生间作时距离越近，降低花生根际酚酸含
量的效果越好，缓解了花生连作障碍［９］ ．本研究中，
发病初期间作有降低蚕豆枯萎病发病率和病情指数
的趋势，但单间作处理间差异不显著，原因可能是间
作系统根系分泌物较少，不能显著提高蚕豆根际微
生物的活性，导致蚕豆根际的酚酸含量没有得到显
著降解．发病盛期和发病末期，随着间作作物根系的
交错叠加作用，根系分泌物十分丰富，使根际土壤中
含有更多的维生素、碳水化合物、氨基酸和有机酸等
碳源，为根际微生物的生存和繁殖提供了所需的营
养和能源物质，显著提高了微生物活性并明显改变
了微生物群落结构，降低了蚕豆枯萎病的病情指数．
表明间作系统根系互作通过影响根际微生物活性和
多样性影响根际土壤中酚酸的降解，因此间作缓解
连作障碍与根际微生物⁃酚酸的互作密切相关．
３􀆰 ３　 间作作物抗氧化酶活性和膜质过氧化变化与
枯萎病控制
ＰＯＤ和 ＣＡＴ活性可作为植物抗病性的生理指
标．连作土壤上栽培的西瓜，由于受到土壤中尖孢镰
刀菌等病原菌的侵害，膜系统的氧自由基升高，导致
西瓜体内 ＭＤＡ 含量上升．此时西瓜除启动 ＣＡＴ 和
ＰＯＤ 以外，还启动苯丙氨酸解氨酶（ＰＡＬ）和诱导型
多酚氧化酶（ＰＰＯ）来形成对植株具有保护作用的
酚类物质、醌类物质以及木质素等，以抑制病原菌的
破坏和保护自身的生长和代谢［１１］ ．本研究中，随蚕
豆枯萎病发病程度的增加，蚕豆根系的 ＰＯＤ和 ＣＡＴ
活性显著降低．发病盛期和发病末期，与单作相比，
间作显著提高了蚕豆根系的 ＰＯＤ 和 ＣＡＴ 活性，表
明小麦与蚕豆间作使蚕豆根系氧化酶类活性升高，
从生理上提高了蚕豆对枯萎病的抗性．
丙二醛（ＭＤＡ）含量是膜脂过氧化程度的一个
重要标志．自毒物质通过加速膜脂过氧化程度，造成
营养元素的泄漏，从而刺激了病原菌，使病菌更易侵
入寄主，表现为发病率高，土传病害严重［２８］ ．花生幼
苗期，酚酸物质会造成幼苗根系细胞膜的损伤，使细
胞内活性氧自由基增加，ＭＤＡ 含量也增加，破坏细
胞膜的完整性，从而使连作土壤中的土传病原菌更
容易入侵，造成花生种腐烂或使花生携带病原菌，从
而造成花生发病率增加［３１］ ．本研究中，发病盛期和
发病末期，小麦与蚕豆间作显著降低了蚕豆根系的
ＭＤＡ含量，降低了蚕豆根系的膜脂过氧化程度，增
加了根系生物膜的稳定性，提高了对枯萎病菌入侵
的抗性．Ｘｕ等［３２］研究表明，与小麦间作的西瓜在接
种黄瓜枯萎病病原菌后 ５、１０ 和 １５ ｄ 均显著降低了
西瓜根系的 ＭＤＡ 含量，提高了对西瓜枯萎病的抗
性，缓解了西瓜连作障碍．本研究结果与上述结论
相同．
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作者简介　 董　 艳，女，１９７５年生，博士，副教授．主要从事间
作系统根际微生态与病害控制研究． Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｄｏｎｇｙａｎｙｘ＠
１６３．ｃｏｍ
责任编辑　 肖　 红
董艳， 董坤， 杨智仙， 等． 间作减轻蚕豆枯萎病的微生物和生理机制．应用生态学报， ２０１６， ２７（６）： １９８４－１９９２
Ｄｏｎｇ Ｙ， Ｄｏｎｇ Ｋ， Ｙａｎｇ Ｚ⁃Ｘ， ｅｔ ａｌ． Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ａｎｄ ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｆｏｒ ａｌｌｅｖｉａｔｉｎｇ ｆｕｓａｒｉｕｍ ｗｉｌｔ ｏｆ ｆａｂａ ｂｅａｎ ｉｎ ｉｎｔｅｒｃｒｏｐｐｉｎｇ
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２９９１ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２７卷