中国农业大学高丽红/田永强团队揭示土壤碳氮平衡在调控植物应对根结线虫侵害中的关键作用

土壤障碍是制约我国设施蔬菜可持续生产的重大产业问题，其中土传根结线虫病害问题尤为突出。传统的根结线虫防治方法主要依赖化学农药，但长期使用化学农药已导致土壤生态环境的严重恶化。如何实现绿色、低碳防控根结线虫，一直是农业科学中的重要课题。土壤性质对植物对根结线虫的侵染反应具有重要影响，但具体的土壤因素在其中的作用机制仍不完全明确。尽管已有研究表明，土壤性质能够调控植物与根结线虫的互作关系，但决定这一关系的关键土壤因素及其机制仍待深入探讨。

近日，中国农业大学高丽红教授、田永强教授团队在国际知名期刊Journal of Advanced Research上发表了题为Evidence for the role of soil C/N ratio in shaping plant responses to root-knot nematode infection的研究论文，揭示了土壤有机碳/全氮（C/N）比在缓解根结线虫感染过程中的关键作用，强调了土壤碳氮平衡在植物应对根结线虫反应中的重要调控功能。研究表明，土壤C/N比不仅直接影响植物的生长与发育，还可能通过调节植物的免疫机制，增强其对根结线虫的抗性，从而有效减少病害的发生。这一发现为绿色防控策略提供了科学依据，有望为农业可持续发展提供新的思路。

研究团队从全国28个地区收集了不同类型的土壤样本，采用黄瓜作为宿主植物进行根结线虫侵染实验。结果表明，土壤C/N比是同时显著影响植物生长和病害症状的最关键因子。通过有机碳的添加，低C/N比土壤的抗病性显著提高，而高C/N比土壤中，增加有机碳则可能导致病害加重，这一发现强调了C/N比优化的重要性。进一步的机制研究表明，土壤C/N比通过调控土壤整体质量以及植物对南方根结线虫的趋化性来发挥作用。

该研究还构建了土壤C/N比与根结线虫危害之间的动态关系模型，发现8.0的C/N比为最佳比例，为土壤改良提供了精确的理论依据。同时，研究推动了可持续防控策略的实施，提出通过秸秆还田、高碳物料施用等措施来增强传统过量施肥（特别是氮肥）土壤的抗病能力，减少对化学农药的依赖，为绿色防控提供了新的思路。

中国农业大学田永强教授为论文通讯作者，高丽红教授为共同通讯作者。在读博士生李佳璠为论文第一作者，已毕业博士剌世凯（现就职于河北省农林科学院经济作物研究所）和在读博士生宋梦圆参与了该项工作。该研究得到国家自然科学基金、国家大宗蔬菜产业技术体系、中国农业大学2115人才培养计划和北京市农村振兴农业科技项目资助。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.jare.2025.03.036