连作对白花泡桐生长及根内外是什么？对微生物群落影响有多大？
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文丨大白有话讲
编辑丨大白有话讲
前言
为了弄清连作对白花泡桐生长的影响及其根内和根际微生物群落的变化情况，以连续种植1~3a的白花泡桐为研究对象，分析不同作条件下根内和根际微生物群落的结构变化，结果表明连作显著影响了白花泡桐的生长尤其表现在株高的降低。
其次还导致了白花泡桐叶片数的减少和叶片的变窄，不同树龄的白花泡桐根内细菌主要为变形菌门和厚壁菌门细菌，根内真菌主要为子菌门和担子菌门真菌根际细菌主要为放线菌门、变形菌门、根际真菌主要为子囊菌门等。
白花泡桐
白花泡桐连作提高了根内真南病理-魔生营养型、病理-腐生-共生营养型和魔生营养型等功能的相对丰度，降低了根内和根际共生营养型相对丰度，细菌-真菌共存网络分析发现白花泡桐存在一个根际核心微生物群落。
其中植物病原菌刀菌的相对丰度随树龄的增加而提高，植物有益菌假单胞菌属的相对丰度随树龄的增加而呈先升高后降低的趋势，白花泡桐连作引起了根内细菌和真菌的多样性降低、根内和根际细菌真菌的群落结构功能改变。
连作障碍指在同一块地里连续种植两茬以上同种或同科植物，而出现植株长势变弱产量和品质显著下降的现象，连作障碍在农业上十分常见在黄瓜、西瓜、烟草、花生、人参等作物的种植过程中均可发生从而严重影响了农业的发展。
科研工作者对于农作物的连作障碍已经进行了大量研究，认为连作障碍爆发有3种机制即壤理化性质劣化、土壤传染性病虫害和自毒作用，植物内部及表面存在着大量微生物形成复杂的微生物网络。
这种状况有助于土传病害的发生进而导致连作障碍，林木树种也会发生连作障碍现象但是目前未受到充分重视对其发生机制还不清楚，研究表明苹果连作障碍可能与尖抱镰刀菌的大量增殖有关。
在我国25个省均有自然分布传统的人工栽培集中在平原区，泡桐树具有发叶迟、树冠稀疏、主根深、须根少等生物学特性，在很大程度上减少了与农作物之间对光照、水分和养分的竞争，是建设农田防护林的理想树种泡桐抗旱耐盐碱。
在水土保持和防风固沙方面发挥着重要作用，其木材是家具制造和乐器制作的良好材料叶和花中含有苯甲酸和类黄酮等多种次生代谢物，因此泡具有重要的生态价值和经济价值，在生产中发现泡桐可能存在着严重的连作障碍现象。
即在同一地块内连续种植泡桐会出现苗木成活率低、植株矮小和生长缓慢的现象，这一情况严重影响了泡桐产业的健康发展，本研究以连续种植1~3a的白花泡桐为研究对象基于高通量测序技术。
连作对白花泡桐的影响
通过非度量多维尺度分析发现白花泡桐根内细菌群落相比完全分离，表明连作改变了白花泡桐根内细菌和真菌的群落结构，其中连作对根内细菌群落结构的影响大于对根内真菌群落结构的影响。
白花泡桐根际细菌群落相比有较大程度的分离，且有随着连作年限的增加而呈现分离程度加剧的趋势，根际真菌群落也有类似的规律表明连作改变了根际细菌和真菌的群落结构，且这种改变有随着连作年限的增加而加剧的趋势。
此外白花泡桐根际细菌和根际真菌发生了偏离，表明单次种植白花泡桐也可改变根际细菌和真菌群落结构，通过分析结构发现不同连作年限的白花泡桐根内和根际微生物群落的相对丰度较大的门种类基本没有变化。
白花泡桐根内细菌主要是变形菌门和厚药门白花泡根内真菌主要是子囊药门和担子菌门，白花泡桐根际细菌主要是放线菌门、变形菌门、酸杆菌门和绿屈挠菌门白花泡桐根际真菌，主要是子囊菌门、被跑菌门和担子菌门。
微生物群落功能
值得注意的是连作显著改变了某些重要微生物群落结构的相对丰度，白花泡桐根内细菌酸杆菌门的相对丰度为1.7%，白花泡桐根内细菌酸杆菌门的相对丰度分别降低到0.6%和0.4%而白花泡桐根内真菌球囊菌门的相对丰度为1.7%。
通过鉴定出白花泡桐根内和根际细菌的群落功能分别有24和31个，其中连作对氮代谢功能的影响较大，例如连作提高了白花泡桐根内细菌氮素还原和氮素固定功能的相对丰度但降低了根际细菌反确化、亚硝酸盐呼吸等功能的相对丰度。
此外连作还降低了白花泡桐根际细菌与光合作用相关功能的相对丰度，如光合营养和光能自养和光能异养表明连作改变了白花泡桐根际和根内细菌群落的功能，基于真菌群落功能预测结果表明白花泡根内真菌群落有15.7%的功能得到了识别。
其中相对丰度最高的群落功能分别为腐生营养型、腐生-共生营养型、病理营养型和共生营养型，连作提高了腐生营养型等功能的相对丰度，而降低了共生营养型的相对丰度的白花泡桐根际真菌有50.9%的功能得到了识别。
白花泡桐根际细菌
其中相对丰度较大的群落功能分别为共生营养型、腐生营养型、共生营养型、病理营养型、病理共生营养型连作改变了根际真菌功能，以上结果表明连作改变了根际和根内真菌群落的功能。
通过建立白花泡桐根际细菌真菌共存网络分析了相对丰度最大的8个模块，结果表明连作年限之间存在显著的正相关关系，因此被定义为核心微生物群落该群落涵盖了25个属包括23个细菌属和2个真菌属在根际核心微生物群落中。
一些有益菌如假单胞菌属和固氮菌剑菌属和贪铜菌属等相对丰度随连作年限的增加而呈现先提高后降低的趋势，而病原菌刀菌的相对丰度随连作年限的增加而提高，纤维素降解菌假黄单胞菌属的相对丰度随着连作年限的增加而升高。
处理的白花泡桐生长状况良好生长迅速株型较高而随着连作年限的增加，此外连作年限的增加也造成了叶宽和叶片数量的降低，这些现象与连作障碍现象类似在白花泡桐的生产实践中也被常常观察到。
在连作障碍时虽然能够正常出苗但叶片生长较弱、枯黄萎意地下部分多形成须根，不能正常膨大形成具有商品价值的块根果树的连作障碍常表现为新植树根系发育不良，由此可见白花泡桐连作具有典型的连作障碍现象。
根际微生物多样性
微生物群落是多样性的重要指标之一，可用来表征微生物群落的丰富度在研究中连作大幅度降低了白花泡桐根内细菌和真菌群落的丰富度，植物分的化感物质及病原菌的侵染可能是造成微生物群落多样性降低的主要原因。
而微生物群落多样性的降低可能加剧病原菌的侵染，因此白花泡桐根内细菌群落多样性的降低可能是导致连作障碍发生的重要原因之一，连作对白花泡桐根内的组成具有较大的影响且对根内细菌群落结构的影响大于真菌。
此外C处理的白花泡桐与对照相比其根际细菌和真菌的群落结构也发生了较大变化，且随着连作年限的增加这种变化有加剧的趋势，如白花泡桐根内细菌酸杆菌门和根内真菌球囊菌门的相对丰度随着连作年限的增加而降低。
球囊菌门的成员又称丛枝菌根真菌该门真菌均可以与植物根系形成菌，根据统计全球约有80%的植物可形成菌根在植物生长发育过程中发挥了重要作用，可以提高植物对氮磷等养分的利用率。
例如接种AMF可提高果对刀菌侵染的抗性，可有效缓解苹果的连作障碍白花泡桐也是菌根植物，因此连作条件下白花泡桐根内菌根真菌相对丰度的下降可能削弱了白花泡桐的抗逆能力，并在一定程度上加剧了连作障碍的发生。
核心微生物群落
通过构建根际细菌-真菌共现网络鉴定出了一个核心微生物群落，在核心微生物群落中镰刀菌是典型的植物病原菌可导致多种植物疾病，在多种作物连作障碍中苹果连作后其根际的病原菌是以刀菌为代表的优势真菌。
通过盆裁试验已证明接种镰刀菌对苹果幼苗具有致病性，表明镰刀菌可引起林木树种的连作障碍，本研究发现白花泡桐根际镰刀菌的相对丰度随着连作年限的增加而升高，表明镰刀菌可能是导致白花泡桐连作障碍的重要病原菌之一。
假单胞菌属细菌也是核心微生物群落的成员该属细菌是一类典型植物促生菌，宿主植物可主动招募假单胞菌属细菌来抵御病原菌的侵扰，此外还有研究表明假单胞菌属细菌对镰刀菌有较强的拮抗作用。
因此白花泡桐在连作条件下假单胞菌属细菌的相对丰度提高有可能是镜刀菌胁迫诱导了白花泡桐对假单胞菌属的招募作用，剑菌属和贪铜菌属细菌均属固氮菌也存在于核心微生物群落中。
表明这可能是连作造成氮代谢功能改变的重要原因，也可能是造成土壤氮素含量呈现增加趋势的重要原因，核心微生物群落中还存在假黄单胞菌属细菌该类细菌具有纤维素分解功能其相对丰度随着连作年限的增加而增加。
实验结果
本次实验表明白花泡桐连作主要表现为株高降低、叶宽减小、叶片数量减少，连作降低了白花泡桐根内细菌和真菌的指数改变了白花泡桐根内和根际微生物的群落结构，尤其是降低了根内从植菌根真菌的相对丰度。
此外连作改变白花泡桐根内和根际细菌氮代谢功能的相对丰度，提高了白花泡桐根内真菌病理腐生营养型、病理-腐生-共生营养型、腐生营养型等功能的相对丰度，降低了白花泡桐根内的相对丰度随连作年限增加而提高。
植物有益菌芽抱杆菌的相对丰度随连作年限的增加呈先提高后降低的趋势，此外连作还提高了固氮菌和纤维素降解菌的丰度，还导致根际镰刀菌的大量增殖这些综合结果可能是造成白花泡桐连作障碍的主要原因。
笔者观点
笔者认为尽管连作可能对白花泡桐的生长和根内外微生物群落产生一定的负面影响，但通过科学合理的土壤管理和栽培措施，例如合理施用有机肥料和土壤改良剂可以增加土壤养分改善士壤质地有利于白花泡桐的生长。
此外采取轮作或间作的方式引入其他作物有助于减少连作带来的土壤病害风险，连作对白花泡桐的生长和根内外微生物群落可能会产生一定的负面影响但通过科学合理的土壤管理和栽培措施可以缓解这些问题，为白花泡桐的健康生长提供更好的土壤环境。
参考文献
[1]吴凤芝,赵风艳,刘元英.连作障碍原因综合分析.农业大学学报,2000.
[2]王飞,李世贵,徐风花.连作障碍发生机制研究进展.中国土壤与肥料,2013.
[3]瞿瑜婷,张前前,俞叶飞.根际微生态缓解措施研究进展.浙江大学学报,2022.
[4]韩建霞,曹喜兵,刘海芳.白花泡桐对丛枝病和干早的响应.森林与环境学报,2022.
[5]赵阳,乔杰,王炜炜.泡桐林网系统对光合辐射响应.中国生态农业学报,2017.
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