Trends in Plant Science | 遗留效应：植物-土壤-微生物组的互作支撑着农业的可持续性!

陆地植物群落是由植物与地上和地下多营养群落之间发生的许多相互作用构成的。然而，当前的植物群落也可能受到以前在同一地点生长的植物和以前在这些植物上发生的多营养相互作用的影响。现在越来越多的研究表明，这种遗留物（定义为由过去传播或从过去接受的任何东西）可以对植物的当前和未来表现产生重大影响。这些遗留效应已经在社会科学中以人类福祉为背景进行了广泛的研究，但遗留效应也可以在自然和农业系统中发挥关键作用。在过去的几十年里，农业集约化极大地提高了作物产量，并成功地满足了日益增长的粮食需求，但过多的农用化学品（如合成肥料）投入会造成严重的负面遗留效应，导致生物多样性的丧失，并最终导致生态系统的恶化和环境污染，尽管这些负面效应是生态系统特异的。

2022年6月11日，国际权威学术期刊Trends in Plant Science发表了中国农业大学荆晶莹和丛汶峰以及荷兰莱顿大学T. Martijn Bezemer（Nature Communications | 荷兰生态研究所揭示植物介导微生物土壤遗留效应的持久性！）撰写的题为Legacies at work: plant–soil–microbiome interactions underpinning agricultural sustainability的观点论文。

农业集约化产生了长期的负面影响，主要是因为农业化学品（如化肥）的过度投入和种植系统的简化（如连续的单一种植）。传统的农业管理重点是抑制这些负面的遗留效应。然而，现在人们越来越关注通过选择作物品种/基因型、优化作物的时间和空间组合、改善养分投入、开发智能肥料、应用土壤或微生物组接种来创造地上和地下的积极遗留效应。这可以提高产量，减少耕作系统中的病虫害胁迫，还可以减轻温室气体排放，提高土壤中的碳吸收。加强积极的遗留效应需要更深入地了解植物-土壤-微生物组的相互作用和创新的作物、投入和土壤管理，这有助于实现农业可持续性。

耕地和经济作物的负面和正面遗留效应的例子

通过优化农业可持续性的积极遗留效应来操纵农业管理

相邻作物之间多方面的相互作用可能产生的遗留效应

遗留效应影响后续作物的三种可能途径

未来农业系统中的遗留效应研究六个主题：首先，迫切需要更好地了解作物如何通过遗留效应使其他后继作物受益。这将为作物轮作计划提供科学依据。目前，植物-土壤反馈理论在自然生态系统中得到了广泛的应用，作为一种有效的工具，在农业系统中设计和优化适当的作物品种轮作序列，具有很大的潜力。第二，应更加重视了解创新管理措施（如智能肥料、微生物组接种）以及这些农业管理措施的组合对后续作物生长的遗留影响。第三，许多研究关注遗留效应如何影响作物生产力和农业可持续性，与作物营养质量（如微量元素供应）有关。这一点如何受到气候条件的影响还不太清楚，遗留效应在作物对气候事件（如极端干旱和气候变暖）的适应性方面的作用需要进一步研究。第四，通过接触整个土壤微生物组，植物不断受到微生物组的积极（如生长刺激）和消极（如致病）影响。由于遗留效应，这些微生物组的变化也会对植物造成积极和消极的影响。大多数关于植物-微生物相互作用的工作都采用了单个的微生物，而植物如何对这种多效性的影响作出反应却知之甚少。迫切需要更好地了解这些对植物反应的多重共存的影响。第五，遗留效应往往受到各种起源或影响因素（如植物种类、多营养食草动物、气候变化和管理方法）的影响，未来的研究应该研究类似于现实世界的复杂系统，并应重点解读其相对贡献。最后，大多数研究集中在短期遗留效应上，迫切需要对长期影响有更深入的了解。长期的现场实验将是必要的，以研究遗留效应将持续多长时间，以及了解这些遗留效应的动态模式。尽管仍有许多未知数，但积极的遗产对于创造一个更可持续的农业系统至关重要，引导这些遗产对于未来的农业管理至关重要。

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