10000個(gè)科學(xué)難題.農(nóng)業(yè)科學(xué)卷

內(nèi)容概要

　　《10000個(gè)科學(xué)難題.農(nóng)業(yè)科學(xué)卷》是教育部、科學(xué)技術(shù)部、中國(guó)科學(xué)院和國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)聯(lián)合組織開(kāi)展的“10000個(gè)科學(xué)難題”征集活動(dòng)的重要成果，書(shū)中的難題均由國(guó)內(nèi)外知名的農(nóng)業(yè)科學(xué)專家撰寫(xiě)。書(shū)中收集了有關(guān)農(nóng)業(yè)科學(xué)很多分支學(xué)科及農(nóng)業(yè)科學(xué)的應(yīng)用等方面的大量問(wèn)題，以及當(dāng)今一些重要的農(nóng)業(yè)科學(xué)問(wèn)題。
　　《10000個(gè)科學(xué)難題.農(nóng)業(yè)科學(xué)卷》可供高等院校和科研單位農(nóng)業(yè)科學(xué)領(lǐng)域的研究生、科研人員閱讀參考，也可供對(duì)農(nóng)業(yè)科學(xué)感興趣的其他讀者閱讀。有興趣的讀者可以在此基礎(chǔ)上就其中的某一問(wèn)題進(jìn)行深入探索和研究，研究生也可以在導(dǎo)師的指導(dǎo)下選擇其中的某一問(wèn)題作為自己的研究課題。

書(shū)籍目錄

前言
農(nóng)學(xué)
 間套作中的化感作用
 土壤耕層結(jié)構(gòu)
 作物復(fù)合群落的互補(bǔ)與競(jìng)爭(zhēng)
 農(nóng)田生物多樣性的結(jié)構(gòu)與功能
 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能
 農(nóng)作物的氣候變化適應(yīng)機(jī)理
 農(nóng)田溫室氣體排放與固碳
 種子貯藏物質(zhì)積累的調(diào)控機(jī)制
 種子休眠
 種子萌發(fā)與萌發(fā)期間修復(fù)機(jī)制
 種子活力
 種子的劣變與種子抗衰
 影響種子壽命和貯藏行為的遺傳機(jī)制
 種子耐脫水損傷的生理與分子機(jī)制
 種子干燥的熱力學(xué)機(jī)制
 種子出苗性狀的遺傳與分子機(jī)理
 種子生態(tài)學(xué)特性與植物繁衍
 作物雜種優(yōu)勢(shì)及超親變異遺傳機(jī)理
 作物多倍體優(yōu)勢(shì)的形成機(jī)理
 作物雄性不育
 作物誘發(fā)突變產(chǎn)生機(jī)理
 作物單倍體的自然加倍
 作物遠(yuǎn)緣雜交不親和性及其克服方法
 作物自交不親和性
 作物細(xì)胞核質(zhì)關(guān)系
 作物骨干親本
 小麥玉米雜交誘導(dǎo)小麥單倍體的穩(wěn)定性機(jī)理
 寄主植物寄生物的協(xié)同進(jìn)化
 作物數(shù)量性狀變異
 配合力的遺傳和分子基礎(chǔ)
 作物的感溫性和感光性
 組織培養(yǎng)再生能力差異的機(jī)理
 體細(xì)胞培養(yǎng)變異的分子機(jī)理
 農(nóng)作物結(jié)實(shí)期葉片早衰的機(jī)理與調(diào)控
 糧食作物產(chǎn)量與品質(zhì)協(xié)同提高
 作物產(chǎn)品器官退化和敗育的機(jī)理與調(diào)控
 作物產(chǎn)量差距及其成因
 禾谷類(lèi)作物弱勢(shì)籽粒的充實(shí)
 旱地作物“根土系統(tǒng)”的綜合調(diào)控研究
植保
 夜行性昆蟲(chóng)趨光機(jī)理
 遷飛昆蟲(chóng)的定向機(jī)理
 捕食性昆蟲(chóng)定向獵物
 農(nóng)林害蟲(chóng)暴發(fā)的預(yù)測(cè)
 植食性昆蟲(chóng)的食性分化
 昆蟲(chóng)與植物病毒傳播
 廣對(duì)策型害蟲(chóng)暴發(fā)成災(zāi)
 氣候變暖及其對(duì)昆蟲(chóng)的影響
 由woibachia《2誘導(dǎo)產(chǎn)生的昆蟲(chóng)“后天”孤雌生殖
 植物誘導(dǎo)抗蟲(chóng)性
 作物抗病性喪失與病原物致病型變異
 植物病害生物防治
 作物多樣性調(diào)控病害的機(jī)理
 植物病原菌與寄主的協(xié)同進(jìn)化
 植物抗病基因容易被病原物克服的難題
 活體營(yíng)養(yǎng)型病原物和死體營(yíng)養(yǎng)型病原物
 植物病原真菌衰退
 植物病原細(xì)菌致病機(jī)理
 植物脫病毒的機(jī)理
 rnai與新農(nóng)藥
 殺菌劑與植物病原毒素
 農(nóng)藥殘留與農(nóng)藥污染修復(fù)
 昆蟲(chóng)基因組與農(nóng)藥新靶標(biāo)
 除草劑的選擇性
 害蟲(chóng)抗藥性
資環(huán)
 土壤水分的遙感監(jiān)測(cè)
 氣候變化與作物生產(chǎn)
 柞物的氣象災(zāi)害
 溫室小氣候與作物相互作用
 作物系數(shù)與作物需水量
 氣候變化中的氣候變率
 土壤植物大氣系統(tǒng)
 耕地肥力形成與演變
 根際互作過(guò)程及機(jī)理
 植物的有機(jī)營(yíng)養(yǎng)
 植物抗?fàn)I養(yǎng)逆境的機(jī)制
 叢枝菌根的營(yíng)養(yǎng)機(jī)理
 微量元素生物強(qiáng)化
 植物根系的向性
 農(nóng)業(yè)面源污染
 植物共生固氮
 土壤腐殖物質(zhì)的形成與結(jié)構(gòu)
 土壤團(tuán)聚體
 土壤有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體
 土壤生物成礦
 土壤微生物多樣性
 土壤干層的時(shí)空變化
 土壤養(yǎng)分光譜特性
 土壤退化
 土壤食物網(wǎng)
 土壤有機(jī)質(zhì)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力
 土壤緩沖性
 土壤侵蝕
 土壤中的基因轉(zhuǎn)移
 土壤磷有效性
 作物養(yǎng)分高效利用
園藝
 果樹(shù)童期
 蔬菜作物的育性及其調(diào)控
 蔬菜作物性型分化
 茶樹(shù)白化現(xiàn)象
 親本倍性配備與三倍體胚敗育
 設(shè)施蔬菜連作障礙
 果實(shí)著色的成因
 果實(shí)糖代謝的信號(hào)系統(tǒng)
 果樹(shù)花芽分化機(jī)制
 設(shè)施園藝條件下的光效應(yīng)
 茶葉成香機(jī)理
 園藝作物砧穗互作
 園藝作物種子萌發(fā)障礙
 植物的無(wú)融合生蘊(yùn)
 木本植物外植體幼態(tài)化培養(yǎng)
 柑橘黃龍病
 植物組培苗玻璃化
 采后果實(shí)衰老的信號(hào)調(diào)控
 果實(shí)冷藏低溫傷害
 鮮切果蔬變質(zhì)機(jī)理
 果實(shí)采后病害的生物防治機(jī)理
 茶樹(shù)氟鋁富集
 茶紅素和茶褐素
 電磁場(chǎng)對(duì)采后果蔬生理及保鮮的影響
食品
 淀粉結(jié)構(gòu)與食品品質(zhì)
 淀粉老化
 味覺(jué)解析與度量
 水的聚集態(tài)及功能性質(zhì)
 食品加工中的美拉德反應(yīng)
 食物蛋白質(zhì)功能特性形成機(jī)制
 食品溫?zé)釠龊畬傩缘目茖W(xué)基礎(chǔ)
 食品營(yíng)養(yǎng)與腸道微生態(tài)
 非營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的保健作用途徑
 中華飲食保健理論中現(xiàn)代科學(xué)基礎(chǔ)
 藥食兩用食物的保健機(jī)理
 營(yíng)養(yǎng)性疾病與單核苷酸多態(tài)性的關(guān)系
 食物組分的致癌與抗癌機(jī)制
 食品生物活性物質(zhì)體內(nèi)作用途徑
 食欲及其腸道信號(hào)通路
農(nóng)業(yè)工程
 農(nóng)作物擬人采摘
 農(nóng)業(yè)機(jī)械耕作部件仿生降阻
 農(nóng)藥靶標(biāo)界面行為與對(duì)靶噴霧
 農(nóng)藥?kù)F滴與農(nóng)藥有效利用率
 土壤氮磷鉀養(yǎng)分原位測(cè)定
 土壤農(nóng)業(yè)機(jī)器互作系統(tǒng)的力學(xué)表征
 植物工廠全封閉環(huán)境控制
 農(nóng)業(yè)水文尺度理論與不確定性
 作物生命需水信息與過(guò)程控制
 精量灌溉
 農(nóng)田水分溶質(zhì)運(yùn)移轉(zhuǎn)化的定量表征
 農(nóng)業(yè)水旱災(zāi)害預(yù)警
 農(nóng)業(yè)水資源系統(tǒng)對(duì)變化環(huán)境響應(yīng)的辨識(shí)
 作物生產(chǎn)力定量預(yù)測(cè)
 作物理想株型虛擬設(shè)計(jì)
 作物遙感監(jiān)測(cè)機(jī)理
 作物生長(zhǎng)信息感知
 土壤養(yǎng)分空間變異與精準(zhǔn)管理
 農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量信息探測(cè)
林學(xué)
 應(yīng)力木是怎樣形成的
 木質(zhì)材料的無(wú)膠結(jié)合理論
 人體對(duì)木材視覺(jué)的生理信號(hào)漲落的1/f頻譜分布是如何形成的?
 林木生物質(zhì)超微結(jié)構(gòu)的分子解譯
 木材細(xì)胞壁納米結(jié)構(gòu)單元及其結(jié)合關(guān)系
 木材變色誘因
 木材塑料復(fù)合時(shí)的界面相容性問(wèn)題
 森林群落內(nèi)樹(shù)種是如何空間布局的?
 雌雄異株樹(shù)種參與的森林群落樹(shù)種共存機(jī)制
 濕地的退化與恢復(fù)機(jī)理
 天然林和人工林碳匯功能評(píng)價(jià)
 全球氣候變化與生物災(zāi)害發(fā)生的關(guān)系
 為什么森林群落能夠多物種共存
 森林生態(tài)系統(tǒng)的多樣性與病蟲(chóng)害消長(zhǎng)的關(guān)系
 植物內(nèi)生菌轉(zhuǎn)變?yōu)椴≡纳飳W(xué)機(jī)理
 寄生性天敵對(duì)林木蛀干害蟲(chóng)的定位機(jī)制
 林木扦插不定根發(fā)生機(jī)理
 天然林退化與恢復(fù)機(jī)制
 林木生長(zhǎng)參數(shù)的地域分異規(guī)律
 森林植被遙感識(shí)別
 森林碳源匯精確估算與尺度問(wèn)題
 解碼林木基因組
 木材形成的遺傳調(diào)控
 林木干細(xì)胞
 林木基因型與外境
 林木高效光能利用和抗逆性遺傳操作
 林木理想型育種
 幾種中華名花的起源與形成問(wèn)題
 花卉器官瓣化及變型的原因
 病毒影響花卉花色的機(jī)理
 植物花香物質(zhì)的形成與釋放機(jī)制
 花的衰老
 蘭科植物種子萌發(fā)及生長(zhǎng)為何需要菌根真菌?
 植物組織培養(yǎng)變異
 無(wú)融合生殖
 荒漠化過(guò)程與全球變化的互作機(jī)理
 黃土高原生態(tài)環(huán)境退化過(guò)程及其修復(fù)機(jī)理
 森林植被與大氣降水
 林草植被對(duì)徑流影響的尺度如何辨析與轉(zhuǎn)換?
 木本植物營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)轉(zhuǎn)變的機(jī)理
 動(dòng)物對(duì)地震的感知
 高大樹(shù)木如何運(yùn)輸水分
 森林樹(shù)木地理格局的形成
 樹(shù)木體內(nèi)生長(zhǎng)素的運(yùn)輸
水產(chǎn)學(xué)
 魚(yú)類(lèi)早期死亡與補(bǔ)充
 水生全程食物網(wǎng)能量傳遞與食物產(chǎn)出
 漁業(yè)資源優(yōu)勢(shì)種類(lèi)更替與海洋生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)型
 增殖放流的生態(tài)學(xué)效應(yīng)
 瀕臨滅絕魚(yú)類(lèi)物種保存與恢復(fù)
 水生生物多樣性與生物資源變動(dòng)“海洋生態(tài)災(zāi)害的發(fā)生機(jī)制”
 魚(yú)類(lèi)性別決定與性別控制
 貝類(lèi)雜交之謎
 水產(chǎn)選擇育種的分子基礎(chǔ)
 水產(chǎn)生物的分子設(shè)計(jì)育種
 水產(chǎn)生物的家系識(shí)別和溯源
 主要水產(chǎn)養(yǎng)殖生物基因組基礎(chǔ)
 貝類(lèi)多倍體產(chǎn)生機(jī)理及其應(yīng)用
 養(yǎng)殖魚(yú)類(lèi)早期發(fā)育階段為什么死亡率高
 魚(yú)類(lèi)免疫因子的親子傳遞及其對(duì)子代保護(hù)作用
 溫度與光照如何影響魚(yú)類(lèi)的繁殖周期
 生態(tài)系統(tǒng)水平水產(chǎn)養(yǎng)殖的科學(xué)基礎(chǔ)
 濾食性貝類(lèi)的增養(yǎng)殖生態(tài)容量
 工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)
 深水網(wǎng)箱高海況安全作業(yè)
 魚(yú)類(lèi)為什么不能很好地利用糖類(lèi)物質(zhì)?
 魚(yú)類(lèi)的hufa合成能力及進(jìn)化
 維生素c合成能力與水生動(dòng)物的協(xié)同進(jìn)化
 水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物攝食及其營(yíng)養(yǎng)調(diào)控
 魚(yú)類(lèi)對(duì)植物蛋白源的利用
 提高水生動(dòng)物免疫力的營(yíng)養(yǎng)基礎(chǔ)
 魚(yú)會(huì)學(xué)習(xí)么?
 養(yǎng)殖活動(dòng)對(duì)水生動(dòng)物病原演化的影響
 魚(yú)類(lèi)適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的起源與進(jìn)化
 水生動(dòng)物病毒的基因在感染中是如何發(fā)揮作用的?
 海水蝦、貝類(lèi)細(xì)胞體外建系難題解析
 魚(yú)能抵抗寄生蟲(chóng)感染嗎?
 水產(chǎn)養(yǎng)殖病原微生物的耐藥性
 魚(yú)群行為與精準(zhǔn)捕撈
 漁網(wǎng)水動(dòng)力學(xué)與網(wǎng)具設(shè)計(jì)
 中心漁場(chǎng)的形成機(jī)制
 魚(yú)類(lèi)對(duì)外界刺激的行為反應(yīng)與漁法
 聲學(xué)探魚(yú)的目標(biāo)識(shí)別與數(shù)量評(píng)估
 衛(wèi)星遙感能直接識(shí)別魚(yú)群?jiǎn)?
 人工魚(yú)礁及其生態(tài)功能
 水產(chǎn)品保鮮的生物化學(xué)基礎(chǔ)及品質(zhì)控制
 水產(chǎn)蛋白質(zhì)凝膠特性及其加工意義
 海洋微生物酶的特定功能
 海洋生物多糖的結(jié)構(gòu)與生物字作用
 水產(chǎn)品中污染物的產(chǎn)生機(jī)制與作用機(jī)理
 水產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)基礎(chǔ)
 水產(chǎn)功能食品功效因子
畜牧學(xué)
 經(jīng)濟(jì)性狀主效基因的發(fā)掘
 基因互作與基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)
 從基因型到表型的遺傳調(diào)控
 雜種優(yōu)勢(shì)的遺傳基礎(chǔ)
 畜禽經(jīng)濟(jì)性狀的分子遺傳改良
 滅絕畜禽資源的重生
 海量分子遺傳信息與復(fù)雜性狀遺傳分析
 非加性遺傳效應(yīng)與動(dòng)物育種
 從qtl到基因組選擇
 哺乳動(dòng)物卵子與胚胎低溫生物學(xué)
 哺乳動(dòng)物早期胚胎與發(fā)育微環(huán)境
 哺乳動(dòng)物卵子老化與凋亡
 植人前后胚胎與母體的分子對(duì)話
 精原干細(xì)胞的維持與分化誘導(dǎo)機(jī)理
 動(dòng)物初情期發(fā)動(dòng)機(jī)理
 原始卵泡發(fā)育的啟動(dòng)
 轉(zhuǎn)基因克隆動(dòng)物
 畜禽肉品質(zhì)性狀形成的營(yíng)養(yǎng)調(diào)控
 營(yíng)養(yǎng)與動(dòng)物健康
 反芻動(dòng)物與甲烷排放
 畜禽應(yīng)激的營(yíng)養(yǎng)代謝
 牛奶中乳脂肪和乳蛋白的合成機(jī)制
 乳腺泌乳細(xì)胞凋亡的機(jī)理
 畜禽飼料組合效應(yīng)
 飼料中霉菌毒素的降解
 草原生態(tài)系統(tǒng)的碳匯與碳源
 草原與草原動(dòng)物的協(xié)同進(jìn)化
 草原退化與氣候變化
 豆科牧草青貯中蛋白質(zhì)的水解與抑制
 栽培牧草的水分利用效率
 沙塵暴與草地植被
 草坪草的耐陰性
 草坪的生態(tài)作用
 高原畜禽低氧適應(yīng)的生理與遺傳機(jī)理
 外來(lái)動(dòng)物入侵的危害機(jī)理
 畜禽生產(chǎn)中的資源配置與生態(tài)平衡
 畜牧生產(chǎn)與溫室效應(yīng)
獸醫(yī)學(xué)
 異種移植的免疫排斥
 內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒
 非人靈長(zhǎng)類(lèi)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物轉(zhuǎn)基因
 人類(lèi)疾病的動(dòng)物模型
 動(dòng)物經(jīng)絡(luò)的實(shí)質(zhì)
 動(dòng)物脾功能與脾虛證之實(shí)質(zhì)
 中獸醫(yī)“正氣”與免疫
 中藥歸經(jīng)和引經(jīng)的實(shí)質(zhì)
 中藥抗微生物的作用機(jī)制
 針刺效應(yīng)的生物學(xué)機(jī)制
 圍產(chǎn)期奶牛疾病多發(fā)的機(jī)制
 環(huán)境污染物對(duì)動(dòng)物機(jī)體的聯(lián)合毒性效應(yīng)
 奶牛乳房炎的發(fā)病機(jī)理
 畜禽卵細(xì)胞發(fā)生與調(diào)控
 組織器官創(chuàng)傷的完全修復(fù)
 增強(qiáng)乳腺的固有防御能力
 抗菌藥的抗菌與促生長(zhǎng)
 瘋牛病之謎
 牛結(jié)核桿菌與宿主免疫細(xì)胞間的相互作用
 瘤胃生態(tài)環(huán)境ph的穩(wěn)態(tài)與反芻動(dòng)物的健康
 禽類(lèi)的色覺(jué)
 動(dòng)物病毒的先天性免疫識(shí)別
 布魯氏菌的持續(xù)性感染
 大腸桿菌的毒力基因
 動(dòng)物胞內(nèi)寄生菌的免疫逃避
 細(xì)菌毒力島的轉(zhuǎn)移與進(jìn)化
 聘為什么易發(fā)多種病毒性腫瘤?
 突變或重組病毒成為流行毒株的選擇壓
 動(dòng)物支原體的致病與免疫
 豬口蹄疫感染與免疫
 動(dòng)物疫病混合感染致病機(jī)理
 動(dòng)物病毒的免疫逃逸
 細(xì)菌生物被膜在動(dòng)物感染中的作用
 動(dòng)物流感病毒的變異與致病性
 新城疫病毒進(jìn)化和跨種間傳播
 豬繁殖與呼吸綜合征病毒的變異與致病
 豬瘟病毒的致病機(jī)制
 動(dòng)物病毒的持續(xù)感染
 胞內(nèi)寄生原蟲(chóng)抑制宿主細(xì)胞凋亡的機(jī)制
編后記

章節(jié)摘錄

間套作中的化感作用1.問(wèn)題提出間作套種是指兩種或兩種以上作物隔畦、隔行或隔櫬有規(guī)則栽種的種植制度。間作，兩種作物共同生長(zhǎng)的時(shí)間長(zhǎng)；套作，主要是在一種作物生長(zhǎng)的后期，種上另一種作物，其共同生長(zhǎng)的時(shí)間短。間套作是我國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的精髓，由于具有增加產(chǎn)量、提高土地利用效率、控制病蟲(chóng)害和養(yǎng)分資源高效利用的潛力，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中也具有重要的作用。長(zhǎng)期以來(lái)，有關(guān)間套作的大量研究都集中在地上部光熱資源的補(bǔ)償利用方面［1］。然而，近年來(lái)的研究也表明地下部種間根系相互作用具有重要作用［2］。隨著地下部根系相互作用研究的逐步深入，間作套種種植體系中的化感作用也逐漸被認(rèn)識(shí)，盡管機(jī)理還不清楚，但是根系分泌物、根系分解產(chǎn)物以及次生代謝產(chǎn)物被認(rèn)為在其中發(fā)揮了重要作用。因此，全面解讀間作優(yōu)勢(shì)，明晰種間根系相互作用的機(jī)理，對(duì)于進(jìn)一步設(shè)計(jì)和利用間套作模式增加作物產(chǎn)量、改善作物品質(zhì)、控制雜草和改善土壤肥力，發(fā)展可持續(xù)農(nóng)業(yè)，有著重要的意義。奧地利科學(xué)家Molish在1937年第一次提出化感作用的概念，是指植物間（包括微生物）相互作用的生物化學(xué)關(guān)系。1974年，Rice在他的經(jīng)典著作Allelopathy中明確定義化感為一種植物通過(guò)向環(huán)境釋放化學(xué)物質(zhì)而對(duì)另一種植物所產(chǎn)生的直接或間接的傷害作用。首次闡明化感作用是通過(guò)向環(huán)境釋放化學(xué)物質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。清晰的定義和總結(jié)極大地推動(dòng)了化感作用的研究，在此基礎(chǔ)上，Rice在10年后Allelopathy的再版中，化感作用被補(bǔ)充定義為指植物通過(guò)向環(huán)境釋放生物化學(xué)物質(zhì)而對(duì)其他植物（含微生物）產(chǎn)生的直接或間接的促進(jìn)或抑制作用［3］?；凶饔迷谧匀唤缰袕V泛存在，在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，特別是間作套種和農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)中化感作用也經(jīng)常被觀察到?；凶饔门c種間資源競(jìng)爭(zhēng)作用最主要的區(qū)別是種間競(jìng)爭(zhēng)可以通過(guò)補(bǔ)充充足的養(yǎng)分資源而減輕或消失，而化感作用不能。植物化感物質(zhì)的釋放主要通過(guò)根系分泌物實(shí)現(xiàn)。2003年Bais等通過(guò)對(duì)美國(guó)西北部入侵物種黑斑矢車(chē)菊的入侵機(jī)理研究，支持了化感物質(zhì)是入侵生物與本地種相互作用并最終獲得勝利的“秘密武器假說(shuō)”。他們提出入侵種通過(guò)根分泌物中反式兒茶酚對(duì)本地種如擬南芥等根系產(chǎn)生影響，誘發(fā)根系整個(gè)基因組的變化最終導(dǎo)致根系的死亡［4］。間套作體系中的化感作用研究，主要以不同模式的間套作體系為研究對(duì)象，結(jié)合化感作用的研究方法及間套作的研究手段，研究一種作物通過(guò)的根系分泌物或者其代謝產(chǎn)物直接或者間接地對(duì)另一種作物生長(zhǎng)和發(fā)育，以及存活等的影響，進(jìn)一步闡明間作作物種間根系相互作用的實(shí)質(zhì)。2.種間根際效應(yīng)與化感作用對(duì)間套作體系地下部種間根系相互作用的研究中，種間根際效應(yīng)與化感作用常常難以區(qū)分。玉米/花生間作體系中，玉米根系分泌的植物高鐵載體被認(rèn)為是改善花生鐵營(yíng)養(yǎng)的主要原因［5］。由于土壤中的鐵主要是以Fe（Ⅲ）形式存在，移動(dòng)性差，對(duì)雙子葉植物的有效性差。而近年來(lái)研究證明，禾本科植物能夠分泌一種稱為植物高鐵載體的鐵蛋白，螯合三價(jià)鐵，增加鐵在土壤中的移動(dòng)性，從而增強(qiáng)了對(duì)雙子葉植物的有效性。植物鐵載體螯合的鐵能夠被禾本科植物根系吸收利用，而是否能夠被雙子葉植物吸收利用還有待進(jìn)一步證明。此外，土壤中大部分磷以對(duì)植物有效性較低的難溶性無(wú)機(jī)化合物形式存在，只有少量的可溶性磷能夠被植物直接吸收利用。在長(zhǎng)期進(jìn)化中，有些植物形成了適應(yīng)土壤低有效磷的機(jī)制，通過(guò)分泌質(zhì)子，低分子質(zhì)量有機(jī)酸和酸性磷酸酶等機(jī)制增加了對(duì)這部分磷的利用，稱之為磷獲取能力強(qiáng)植物。將磷獲取能力強(qiáng)和弱的植物間作后，活化土壤中難溶性磷可以促進(jìn)間作體系對(duì)磷的吸收［6］。這些都屬于典型的種間根際效應(yīng)。種間化感作用區(qū)別于根際效應(yīng)主要表現(xiàn)為主要的生物活性物質(zhì)分泌到環(huán)境中，并直接作用于另一植物而產(chǎn)生影響。對(duì)于關(guān)鍵化感物質(zhì)的分析和功能確定成為區(qū)別兩種效應(yīng)的關(guān)鍵。然而，自然界或者農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的根系互作是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，并非某一種作用可以完全解釋，同時(shí)引發(fā)和影響化感作用的機(jī)制仍然沒(méi)有得到清晰的解釋，從而使得通過(guò)化感作用解讀根系相互作用依舊是一個(gè)艱巨而復(fù)雜的過(guò)程。3.根分泌物與化感作用根分泌物是植物根系與環(huán)境和其他植物根系進(jìn)行交流的主要媒介，承擔(dān)著多種重要作用。Falik在2005年的研究指出，植物根系可以利用根系分泌物來(lái)識(shí)別鄰近的障礙物，并進(jìn)行規(guī)避，即抑制自身根系的生長(zhǎng)。當(dāng)使用高錳酸鉀將根系分泌物氧化后，根系的規(guī)避活動(dòng)消失，說(shuō)明根系分泌物在根系生長(zhǎng)及分布方面起著重要作用［7］。同時(shí)，根系分泌物作為一種信號(hào)物質(zhì)可能在種間根系識(shí)別過(guò)程中起關(guān)鍵作用。種間根系識(shí)別與躲避系統(tǒng)最初在Ambrosiadumosa和Larreatridentata這兩種植物根系相互作用中發(fā)現(xiàn)，并且這種根系識(shí)別與躲避是在兩種植物根系未接觸的情況下發(fā)生的，這為植物根系分泌的化感物質(zhì)作為信號(hào)物質(zhì)影響根系識(shí)別提供了證據(jù)［8］。根分泌物作為植物根系向環(huán)境釋放生物化學(xué)物質(zhì)的主要途徑，是化感物質(zhì)存在的主體。酚類(lèi)物質(zhì)是根分泌物中已廣泛研究并達(dá)成共識(shí)的一類(lèi)化感物質(zhì)，屬于低分子質(zhì)量的化合物，廣泛存在于高等植物所有組織之中，對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育具有重要的意義。目前被廣泛研究的酚類(lèi)物質(zhì)主要包括苯酚、安息香酸和苯乙烯酸衍生物、香豆素、黃酮、異黃酮、單寧酸、對(duì)羥基苯甲酸、香草酸、香豆酸、丁香酸、阿魏酸等，且發(fā)現(xiàn)不同濃度的酚類(lèi)物質(zhì)可以抑制種子萌發(fā)和豆科作物苗期生長(zhǎng)。酚酸類(lèi)、苯并嗪酮類(lèi)和脂肪酸類(lèi)為小麥中的主要化感物質(zhì)，而小麥根系分泌物中主要的酚酸類(lèi)物質(zhì)為對(duì)羥基苯甲酸、香草酸、香豆酸、丁香酸、阿魏酸。此外蠶豆分泌的黃酮、黃酮醇可作為信號(hào)物質(zhì)誘導(dǎo)根瘤菌結(jié)瘤，而在眾多酚類(lèi)物質(zhì)中最為重要的即為黃酮類(lèi)物質(zhì)，它是豆科-根瘤菌互作的信號(hào)成分，且異黃酮只在一些豆科植物中存在。苯并嗪酮類(lèi)化合物是禾本科在受到傷害或者侵染的時(shí)候分泌的一類(lèi)植物性毒素，目前主要在小麥、玉米和黑麥中發(fā)現(xiàn)［9］。存在于根系分泌物中的化學(xué)活性物質(zhì)種類(lèi)繁多，且不同作物分泌的根系分泌物的種類(lèi)的含量均不相同，作物的化感作用往往不是一種化感物質(zhì)的單一作用，而是多種化感物質(zhì)的協(xié)同作用的結(jié)果。利用現(xiàn)代分析化學(xué)手段，對(duì)作物根系分泌物中的化感物質(zhì)進(jìn)行分析、鑒定及化感物質(zhì)有效性的生物測(cè)定工作對(duì)揭示種間根系化感相互的機(jī)理具有重要且不可替代的作用。目前研究一種作物單一種類(lèi)的化感物質(zhì)對(duì)另外一種作物生長(zhǎng)的影響還未能提供最直接的證據(jù)。證明化感物質(zhì)在環(huán)境中依舊保持生物活性并發(fā)生實(shí)際作用，必須將化感作用與種間競(jìng)爭(zhēng)、種間促進(jìn)作用機(jī)理有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，為間作優(yōu)勢(shì)機(jī)理提供一個(gè)清晰的理論框架［10，11］。在可持續(xù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，充分利用間套作及作物的化感作用，并探索配套的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)栽培措施，使不同作物生長(zhǎng)組合發(fā)揮間作優(yōu)勢(shì)，減少農(nóng)藥、化肥的投入，進(jìn)一步提高農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力，將是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的工作。

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