現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的特點(diǎn)是單一作物大規(guī)模種植。長期種植同一種作物的土壤可能會(huì)變得越來越不利于該作物生長纵苛，從而造成連作表現(xiàn)不佳剿涮，稱為“連作障礙”。連作障礙是一種負(fù)植物土壤反饋（Negative plant soil feedback, PSF）攻人。植物土壤反饋是說取试，上一代植物改造了土壤環(huán)境，留下了“遺產(chǎn)Legacy”怀吻，而這種遺產(chǎn)對下一代同物種植物的生長產(chǎn)生了負(fù)面影響瞬浓。目前研究表明，土壤中的微生物是植物土壤反饋的決定因素烙博。
輪作是一種解決負(fù)反饋的策略：通過隔年種植不同的作物來減緩上一代作物遺留的不良影響瑟蜈。一個(gè)輪作常識(shí)是：“用來輪作的作物在親緣關(guān)系上越遠(yuǎn)越好”烟逊，因?yàn)椤坝H人見面分外眼紅”負(fù)反饋的一個(gè)重要原因就是連續(xù)種植的單一作物會(huì)不斷招來該作物的病害微生物在土壤中富集（病害微生物的富集通常也是親緣特異性的）、以及該作物高需求的養(yǎng)分元素在土中耗竭铺根。因而親緣關(guān)系越遠(yuǎn)的植物理應(yīng)越能逃避這些負(fù)面影響宪躯。
雖然常識(shí)深入人心，但科學(xué)家對此做嚴(yán)格檢驗(yàn)的結(jié)果卻大出所料：輪作作物親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近幾乎不影響作物產(chǎn)能表現(xiàn)位迂；盡管不同種的作物確實(shí)有各自獨(dú)特的微生物群落访雪、并且相近種確實(shí)會(huì)富集更類似的微生物群落組成，但是這種親緣性似乎并不能“跨界”影響到作物的產(chǎn)能——也就是說掂林，微生物組的物種組成的差異并沒有造成功能上的差異臣缀，不同作物“馴化”的不同微生物組似乎做著差不多的活，微生物組功能呈現(xiàn)出強(qiáng)烈冗余泻帮。
Ian Kaplan等科學(xué)家以番茄作為核心作物精置，挑選了35種與番茄的關(guān)系或遠(yuǎn)或近的作物/野草，進(jìn)行了兩年實(shí)驗(yàn)锣杂。第一年種上35種植物脂倦，對土壤進(jìn)行“充分馴化”留下土壤遺產(chǎn)；然后第二年全部種植番茄元莫，對比觀察不同的前茬作物對番茄產(chǎn)量的影響赖阻；并且重點(diǎn)關(guān)注那些和番茄關(guān)系更親密的作物，比如茄子（同屬）踱蠢、歐白英（同屬）火欧、北美刺龍葵（同科）、黏果酸漿（同科）…以及番茄本身（也就是連作）茎截。結(jié)果發(fā)現(xiàn)苇侵，只有在前茬作物是番茄的情況下，番茄的產(chǎn)量出現(xiàn)了顯著下降稼虎；而其他類型的前茬作物衅檀，無論是否是番茄近親，都對番茄產(chǎn)量沒有顯著的影響霎俩。
科學(xué)家顯然是不死心哀军，沒影響有沒有可能是因?yàn)槲⑸锶郝渚蜎]什么差異呢？但是測序以及隨機(jī)森林回歸等分析顯示打却，不同物種之間確實(shí)塑造了可辨別差異的微生物群落杉适，并且有些種屬的細(xì)菌和真菌確實(shí)會(huì)更偏好番茄及其近親（說明親緣關(guān)系確實(shí)塑造了相似的微生物組）。而可惜的是柳击，這種微生物組中物種多樣性的差異沒有影響到續(xù)茬作物的產(chǎn)量猿推。
盡管只是一個(gè)短期的小規(guī)模實(shí)驗(yàn)，結(jié)果依然值得關(guān)注：或許植物根際的微生物組的功能并沒有我們之前所預(yù)想的那樣物種特異。至少在作物產(chǎn)量上看蹬叭，只要不是同樣的作物連續(xù)種植藕咏，似乎輪作什么都會(huì)緩解負(fù)反饋——特意“避親”并無額外價(jià)值。相反秽五，相近作物的種植環(huán)境需求可能也類似孽查，反而能減少因?yàn)檩喿鞑町愡^大作物而產(chǎn)生的額外管理成本。
參考文獻(xiàn)：
Kaplan, I., Bokulich, N. A., Caporaso, J. G., Enders, L. S., Ghanem, W., & Ingerslew, K. S.. (2020). Phylogenetic farming: Can evolutionary history predict crop rotation via the soil microbiome?.?Evolutionary Applications,?13(8), 1984–1999. https://doi.org/10.1111/eva.12956
沒貂用】沒用的知識(shí)增加了棠笑。
一個(gè)讀文獻(xiàn)梦碗，順手寫點(diǎn)小科普的項(xiàng)目。永遠(yuǎn)在寫不是熱點(diǎn)的科普 :D
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