农学论文哪里有？本研究结果认为，生物炭能抑制FOL生长，但非降低发病的直接原因。首先，通过生物炭对FOL体外毒性试验发现，生物炭能够抑制FOL菌丝生长且浓度越高抑制作用越强，但田间试验结果表明，3%剂量生物炭促进了番茄发病，直接毒性无法解释较高生物炭剂量下对病害抑制作用降低的现象；其次，生物炭虽然显著降低了土壤中FOL的存活率，但试验结束时且土壤中仍存在足已致病的大量病原体；
1 引言
1.2 国内外研究动态和趋势
1.2.1 连作障碍产生的原因及防治措施
1.2.1.1 土壤理化性质失衡
土壤质量是影响农业生态系统产量和作物健康的重要因素之一[12]。土壤养分不平衡可能是园艺栽培和管理中连作障碍的主要方面[13]。化肥施用的增加导致土壤次生盐渍化、硝酸盐积累、酸化和土壤板结都是营养失衡的表现[14]。硝酸盐的积累源于长期不合理的施肥，以及不合理的灌溉和耕作，地下水位上升，进一步增加了土壤次生盐渍化[15]。同时，含氮酸性肥料对土壤孔隙度、体积密度、相对含水量和保水能力有较大的负面影响，从而加速了土壤酸化过程[16]。
1.2.1.2 土壤微生物菌群的变化
土壤微生物参与矿物营养循环、有机质循环、土壤结构形成和毒素去除等关键过程，对土壤生态系统的可持续发展和功能至关重要[17]。在连作土壤中，长期相同的营养物质来源和有毒化合物的积累，严重干扰土壤微生物的生长和繁殖，影响其种群密度的动态平衡[18, 19]。在苹果树栽培过程中，非连作土壤中细菌、真菌和线虫的生物多样性显著高于连作土壤[2]。长期持续的单一栽培不仅会导致土壤微生物菌群多样性的减少，而且还会导致有害微生物菌群的增加[20]。吴凤芝等[21]研究结果表明，设施黄瓜栽培过程中，有害真菌的数量和种类与连作年限成正相关，细菌的种类和数量则随连作年限的增加而减少。而细菌种群(包括放线菌)与真菌种群比例的下降表明土壤肥力下降[22]，不利于植物生长。
1.2.1.3 自毒作用
自毒现象是指一些植物通过地上部淋溶或挥发、根系分泌或残体分解等方式向环境释放一些化学物质而对同茬或下茬的同种或同科植物的生长产生直接或间接毒害作用的现象，它是化感作用的重要形式之一[23]。根系分泌物包括多种含碳的初级代谢产物的分泌，如糖、氨基酸和酚酸，以及更复杂的次生代谢产物，它们参与植物防御和与土壤生物相互刺激或抑制作用[24-26]，其中酚酸是公认的化感自毒物质[27, 28]。前人研究表明，化感物质可以通过影响植物的光合作用、呼吸和离子吸收等代谢过程来抑制植物的生长[29]。
3 不同剂量生物炭对番茄枯萎病发生和根际微生物的影响
3.1 引言
番茄是全球种植和消费的最重要的蔬菜作物之一。番茄枯萎病是由FOL引起的土传病害，对世界各地的番茄生产造成了严重威胁，造成了巨大的温室和田间经济损失[6]。选育抗病品种、生物防治和化学熏蒸剂等传统的土传病害防治方法并不能全面控制病害，有时还会造成较高的经济和环境成本。因此，制定安全有效的病害管理策略在设施产业可持续发展中显得尤为重要。
生物炭作为土壤改良剂，已被证明能够显著改善土壤性状、作物产量和植物抗病能力[90]。例如，施用生物炭可以提高甘薯[149]、小麦[150]、玉米[151]等作物产量，抑制由土传病原菌立枯丝核菌引起的大豆[119]和黄瓜[118]猝倒病。然而，植物对病害和生长的反应取决于生物炭的剂量。通常，低剂量生物炭可抑制病害的蔓延，而较高剂量生物炭对预防病害无效，甚至可能促进病害的发生[152, 153]。生物炭对植物生长影响也有类似的剂量效应[154]。然而，生长和抑病最佳生物炭响应剂量往往不同，植物生长所需的最佳生物炭剂量可能会促进病害的发生[86]。目前，造成这种现象的原因尚不明确。
越来越多的证据表明，生物炭促进植物健康和生产力主要原因是改变微生物群落结构和丰度[155, 156]。此外，有研究表明，在病原菌存在条件下植物可以调整他们根际微生物并招募特定的根际群落[157]。本试验以菊芋为原料制备生物炭，结合番茄地上生长和枯萎病发生情况，明确生物炭促进番茄生长和抑制枯萎病发生的最佳剂量及土壤微生物群落对不同剂量生物炭的响应。从而，为生物炭降低植物病害的应用提供理论依据。
5 菊芋生物炭诱导的根际微生物菌群变化对番茄根系抗性的影响
5.1 引言
植物和微生物之间互利作用在自然界中普遍存在。在许多情况下，植物-微生物协作能提高植物的防御能力，并有效地抵御广泛的病原体侵袭[212]。例如，植物根际菌根真菌的定殖可以保护植物免受疫霉菌的感染[213]。同样，植物根际促生细菌(PGPR)菌株可以通过诱导系统抗性（ISR），减少地上部病害的发生。ISR是植物免疫系统启动加速激活防御的一种“启动”状态[110, 134, 214]。处于启动状态的植物在受生物或非生物胁迫时，表现出更快更强的的防御反应。这种“启动””状态，通过病原体侵染，或某些有益微生物的定殖，或各种天然和合成化合物来诱导。PGPR诱导后植株的防御基因表达水平一般没有明显变化，但在病原菌侵染后抗病基因表达量显著高于未被诱导的植株[203]。
土壤微生物群落在影响植物的同时，也会因寄主植物的响应而发生变化，形成反馈响应。根际微生物群对植物健康的影响，在病害抑制土壤中表现得最为明显。大多数土传病原体需要在根际进行腐生生长达到足够的数量才能感染寄主植物，病原体感染成功与否取决于当地土壤微生物群落结构[215]。每一种天然土壤在一定程度上都有抑制病原体的能力，且取决于总微生物活性，称为一般疾病抑制[204]。有机改良剂可以刺激土壤中有益微生物群落活性，从而增强土壤抑病能力[216]。当特定微生物导致土壤抑制疾病时，就会发生“特异性抑制”[11, 217]。这种“特异性抑制”可以通过添加0.1%-10%的抑病土壤转移到感病土壤中[146, 218, 219]。
5.2 材料与方法
本试验于2020年6月-12月在黑龙江省东北农业大学设施工程中心和设施生理与生态实验室进行。
5.2.1 试验材料与仪器药品
5.2.1.1 供试材料
供试品种：番茄“东农708”。
供试土壤：同2.2.1.1。
供试病原菌：同2.2.1.1。
生物炭：菊芋生物炭（同3.2.1）
5.2.1.2 试验药品
Trizol，氯仿，异丙醇，乙醇，DEPC水，SYBR GreenI PCR Master Mix（康为），HiFiScript cDNA Synthesis Kit（康为）。
5.2.1.3 试验器材
电子天平（Sartorius BSA223S，赛多利科学仪器有限公司），荧光定量PCR仪，4度离心机(Thermo)，微量紫外光度计。
6 综合讨论、结论与展望
6.1 综合讨论
土传病虫害是设施栽培条件下连作障碍产生的主要原因之一[259]。大量的前人研究表明，生物炭改良土壤能有效的增加作物产量，抑制杂草，控制病虫害[90]。目前研究者认为，生物炭抑制病虫的主要原因包括（1）改变根际微生物群落，增加了植物根际细菌群落多样性[92]及有益真菌和细菌的丰度；（2）诱导系统抗性[89]；（3）生物炭对病原体直接吸附和毒性作用[10, 193]。本研究结果认为，生物炭能抑制FOL生长，但非降低发病的直接原因。首先，通过生物炭对FOL体外毒性试验发现，生物炭能够抑制FOL菌丝生长且浓度越高抑制作用越强，但田间试验结果表明，3%剂量生物炭促进了番茄发病，直接毒性无法解释较高生物炭剂量下对病害抑制作用降低的现象；其次，生物炭虽然显著降低了土壤中FOL的存活率，但试验结束时且土壤中仍存在足已致病的大量病原体；此外，通过qPCR定量发现，除茄子生物炭外，不同秸秆生物炭都降低了FOL丰度，且各生物炭处理间无差异，然而，只有菊芋、番茄和青椒生物炭抑制了番茄枯萎病的发生。综上结果表明，直接毒性作用并不能完全解释生物炭抑制番茄枯萎病害的机制，可能与其他机制具有协同效应。
1%菊芋生物炭能够促进番茄生长，抑制枯萎病害，改变了番茄根际微生群落结构，增加根际有益微生物相对丰度。其中一些微生物丰度与病害发生负相关，例如链霉菌属、假单胞菌属、溶杆儿菌属等。这些菌属被认为是重要的PGPR，可能启动植物防御系统，诱导ISR或抑制病原菌的生长和毒力[129]，从而缓解植物胁迫。然而，番茄根际PGPR的富集是生物炭直接吸引作用还是通过刺激植物招募PGPR尚不清楚。针对这一问题我们对菊芋生物炭对番茄根际PGPR定殖能力的影响进行了研究。
参考文献（略）
