马铃薯产业的健康与可持续发展不仅关系到中国粮食安全,还在乡村振兴战略实施中具有重要意义。由致病链霉菌(Streptomyces spp.)引起的马铃薯疮痂病(Potato common scab,PCS)是威胁马铃薯生产的主要土传病害之一。该病原菌既具种传特性,也具土传特性,防控难度较大。土传植物病害的发生与土壤微生物群落密切相关,微生物群落被认为是推动下一次绿色革命的关键。已有研究表明,通过调节土壤微生物群落结构可以有效抑制疮痂病的发生。然而,土壤微生物群落在马铃薯疮痂病发生中的具体作用机制仍不明确,亟需深入研究。研究于2023年在黑龙江省农业科学院绥化分院的一个多年感病试验田(N46.614703°,E 126.988658°)开展。选择马铃薯品种"尤金",播种日期为5月15日,生长113 d后收获成熟马铃薯。为了连续无损采集根际土,所有马铃薯均种植在改进后的"根盒"装置中。该根盒具有三层结构,外层为孔径5 mm的金属圆筒,用于支撑;中层为15个孔径150μm、直径240 mm的尼龙网袋,内部填充2 mm厚的土壤,受植株根系活动的直接影响,作为根际土;内层为孔径50μm的尼龙网筒,作为植物根室,每个根盒填充9 kg土壤。研究中设立了健康土壤和灭菌土壤两种处理组,其中健康土壤采自当地深层地窖土,灭菌土则选用感病农田土经120℃、30 min灭菌处理。每种土壤类型分别施用化肥和有机肥,施肥量约为50 g。根盒被植入感病地块,施底肥并种植马铃薯原种。每个处理组设5个平行试验,并在马铃薯生长期间共采集9个阶段的土壤样本。前期每10 d采1次土壤,后期每20 d采1次。采集的土壤样本包括根际土(Rhizosphere soil,RS)、根区土(Root-zone,ZS)和外围土(Bulk soil,BS),其中RS通过刮取根盒中层尼龙布条表面土壤采集,ZS通过环刀在根盒内壁约10 cm处采集,BS则在根盒外壁约5 cm处采集。采集后的土壤样本在-20℃下储存,用于后续分析。最后1次采样后,收集成熟马铃薯并冲洗,统计病情指数。马铃薯疮痂病受土壤类型和施肥类型的影响,通过统计病情指数(Disease index,DI)分析不同处理的效果。大田试验结果显示,各处理组的DI均值在4.17～24.96,且分布符合正态分布。施用有机肥的处理组DI为11.23,施用化肥的处理组DI为21.31,施用有机肥使DI降低了47.34%(P<0.05)。不同土壤类型对DI也有显著影响,健康土处理组的DI为10.92,灭菌土为21.62,健康土处理后的DI显著低于灭菌土(P<0.05),表明健康土能够有效抵御链霉菌入侵,降低PCS感病程度。双因素方差分析表明,土壤和施肥类型显著影响PCS感病(P <0.05),但两者的交互作用不显著,表明两者可能通过独立途径影响马铃薯感病。在感病土中,灭菌、施化肥或有机肥处理未显著降低马铃薯感病,即土壤未受扰动时难以影响土壤功能。总体而言,在健康土中施用有机肥能够更有效地抑制PCS,而在灭菌土中施用化肥则可能诱发PCS发生。马铃薯疮痂病作为一种由链霉菌引起的土传病害,长期困扰着马铃薯种植。特别是马铃薯的连作会进一步恶化种植环境,加剧PCS病情。传统的防治措施,如化学农药,虽然有一定效果,但未能显著改善PCS的感病程度。土壤环境和植物根际对土传病害有重要影响,而施肥和土壤灭菌处理对病害有不同作用。试验结果表明,即使对感病土进行灭菌处理,并将其填充至根盒中,感病地块中的病原菌仍能侵染植株,导致病害发生。而健康土相较于灭菌土能显著降低PCS的病情指数。施肥类型也显著影响PCS的发生。在施用化肥处理组中,PCS感病程度更为严重,DI显著高于其他处理组。与施用有机肥处理组相比,施用化肥的处理组DI值较高,且有异常值的存在表明PCS的发生受多种因素影响,包括土壤类型、施肥类型以及微生物群落和病原菌。根际微生物群落被认为对植物健康有重要影响。宏基因组分析发现,马铃薯根际微生物群落中变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)占主导地位。特别是放线菌门与链霉菌有相互作用,其丰度的变化与病害感病程度密切相关。健康土中根际微生物群落稳定且抗干扰能力强,能够抵御外源病原菌的入侵,而灭菌土中微生物群落不稳定,病原菌更容易侵入。微生物群落的组装过程,包括选择、漂移和扩散等因素,决定了其稳定性。灭菌土由于缺乏稳定的微生物群落结构,容易受到外源病原菌的影响,而健康土则能维持较高的微生物多样性,减少病原菌的侵染。在微生物网络分析中,健康土处理组中的微生物群落结构更为复杂且稳定,这有助于提高植物的抗病能力。通过对功能基因的分析发现,健康土和灭菌土中微生物的功能也存在差异,健康土中以维持生长为主的功能基因丰富,而灭菌土则富集与微生物运动和抗生素抗性相关的基因。这些功能基因的差异驱动了微生物群落的组装过程,从而影响PCS的发生。综上所述,土壤类型和施肥处理对PCS感病有显著影响,健康土通过稳定的微生物群落结构和较高的多样性降低PCS感病程度,而灭菌土则由于微生物群落的快速变动,更容易导致病原链霉菌的侵染。施肥类型对病害的影响较为复杂,尤其是在健康土中施用有机肥能够进一步抑制PCS。未来的农业生产中,可以通过改进土壤管理方法,如添加健康土来减少土传病害的发生。此外,结合具有生防作用的有机肥,可能进一步提升土传病害的防控效果。