渭北黄土残塬区生态环境脆弱和经济落后,核桃农林复合系统在改善当地环境和经济条件方面起着很重要的作用。因此,亟待研究其生态过程以便优化核桃农林复合模式。本研究以渭北黄土残塬区具有代表性的核桃-小麦、核桃-大豆和核桃-油菜农林复合系统为研究对象,利用气相色谱-质谱联用技术对核桃根系分泌化感物质的种类和含量进行了测定;通过生物鉴定法对比了不同核桃农林复合系统内核桃根系分泌物的化感强度;采用体式显微镜观测和18rs DNA测序法对核桃外生菌根真菌的种类、多度和频度进行了测定;借助根系检测仪监测了不同核桃农林复合系统内根系的生长动态,同时利用便携光合测定仪对核桃农林复合系统内农作物的光合生长进行测定,为优化渭北黄土区的核桃农林复合系统提供科学依据。主要研究结果如下:（1）单作及间作核桃根系分泌物内主要存在着有机酸类、烷烃类、苯环类、烯烃类、酰胺类、酯类、酚类、醌类、醇类、酮类、醛类物质。核桃单作、核桃-小麦、核桃-大豆和核桃-油菜农林复合系统对核桃树根系分泌物浸提液的组分影响比较大,单作核桃根系分泌物中检测出了35种有机成分,核桃-小麦农林复合系统核桃根系分泌物中检测出了43种有机成分,核桃-大豆农林复合系统核桃根系分泌物中检测出了50种有机成分,核桃-油菜农林复合系统核桃根系分泌物中检测出了38种有机成分。（2）核桃根系分泌物对小麦、大豆和油菜种子发芽率、苗高和根长的抑制能力不同。发芽抑制率:核桃-小麦间作核桃根系分泌物对小麦发芽率的抑制率最高（62.04%）,单作核桃根系分泌物对大豆发芽率的抑制率最低（19.1%）;苗高抑制率:核桃-油菜间作系统中核桃根系分泌物对油菜苗高的抑制率最显著（51.54%）,核桃-大豆间作核桃根系分泌物对大豆苗高的抑制率最小（28.5%）;根长抑制率:核桃-油菜间作系统中核桃的根系分泌物对油菜的根长抑制率最高（42.71%）,核桃-大豆间作核桃根系分泌物对大豆根长的抑制率最小（38.5%）。（3）核桃根系分泌物对小麦、大豆和油菜幼苗叶片SOD、POD、CAT活性和MDA含量的抑制能力不同。幼苗叶片SOD活性的抑制率:核桃单作（油菜）＞核桃-油菜（油菜）＞核桃-大豆（大豆）＞核桃单作（大豆）＞核桃-小麦（小麦）＞核桃单作（小麦）;幼苗叶片POD活性的抑制率:核桃-油菜（油菜）＞核桃单作（油菜）＞核桃单作（大豆）＞核桃-小麦（小麦）＞核桃-大豆（大豆）＞核桃单作（小麦）;幼苗叶片CAT活性的抑制率:核桃-小麦（小麦）＞核桃单作（大豆）＞核桃单作（油菜）＞核桃单作（小麦）＞核桃-大豆（大豆）＞核桃-油菜（油菜）;幼苗叶片MDA含量的抑制率:核桃-小麦（小麦）＞核桃单作（大豆）＞核桃单作（小麦）＞核桃-大豆（大豆）＞核桃单作（油菜）＞核桃-油菜（油菜）。（4）核桃单作、核桃-小麦、核桃-大豆和核桃-油菜间作模式下核桃的外生菌根真菌种类明确可知的一共有25个属,其中疣杯菌属（Tarzetta）、层杯菌属（Hymenoscyphus）和疣膜块菌属（Pachyphloeus）的真菌占绝对比重。核桃-大豆农林复合系统中核桃外生菌根真菌的多度、频度、多样性指数显著地优于核桃单作、核桃-小麦和核桃-油菜间作。（5）农林复合系统中的化感作用会影响系统内植物根系的生长动态和光合作用。核桃的根长密度:核桃-大豆＞核桃单作＞核桃-小麦＞核桃-油菜;作物的根长密度:小麦间作＞小麦单作,大豆间作＞大豆单作,油菜间作＜油菜单作;核桃根系的平均直径:核桃-大豆＞核桃单作＞核桃-小麦＞核桃-油菜;作物的细根平均直径:小麦间作＜小麦单作,大豆间作＞大豆单作,油菜间作＜油菜单作;净光合速率:小麦间作＜小麦单作,大豆间作＞大豆单作,油菜间作＜油菜单作;生物量:小麦间作＜小麦单作,大豆间作＞大豆单作,油菜间作＜油菜单作。综上所述,核桃-大豆农林复合模式可以影响核桃根系分泌物的种类和含量,降低化感物质对大豆生长发育不利的影响,同时核桃-大豆农林复合模式会促进核桃根系形成外生菌根,从而促进核桃根系的生长。西北黄土残塬区核桃-大豆农林复合模式相对于核桃-小麦和核桃-油菜农林复合模式具有更大的经济和生态效益。