平面光极案例分享：土壤微生物变化影响根分泌物和根际pH

本次分享一篇由Laura de la Puente在《Plant and Soil》上发表的一篇学术论文“Changes in soil microbiota alter root exudation and rhizosphere pH of the gypsum endemic Ononis tridentata L."。

生长在石膏上的植物适应了在极度贫瘠的碱性土壤中吸收营养。在这样极--端的条件下，影响根际化学条件的过程可能对植物的生存和生长至关重要。以前从未报道过生长在石膏土壤上的植物的根际酸化现象，以及根分泌物和微生物对根际pH的影响尚未描述。在本研究中，我们在装有天然石膏土壤和微生物减少的石膏土壤的根箱中培养了石膏特--有植物三齿野豌豆（Ononis tridentata）的种子，并使用与校准的图像记录系统耦合的平面光极监测根际pH的变化。通过PLFAs分析估计了土壤微生物生活，并表征了根分泌物。
    结果表明：减少微生物处理降低了真菌和微生物的存在。在天然土壤中生长的植物，土壤微生物的存在未受影响，根际pH较低。然而，在微生物减少的处理中，我们发现几种有机酸和醇类（如丙二酸和异柠檬酸以及山梨糖-甘露糖）的根分泌物增加。有趣的是，植物生物量并没有显著受到处理的影响。
    结论：天然土壤微生物群落有助于酸化碱性石膏土壤，可能提高了营养可用性。然而，在微生物减少的土壤中生长的O. tridentata幼苗似乎通过增加根分泌物来补偿微生物的影响，在天然和微生物减少的土壤中都实现了类似的生长。这些幼苗似乎适应了微生物丰度波动的土壤。

在这篇文章中，平面光极（optode）技术被用来监测根际pH的变化。这项技术通过将平面光极传感器放置在植物根尖附近，来实时捕捉和记录根际pH的变化情况。这些传感器能够检测到根尖周围土壤pH的变化，因为植物通过根系分泌物质（如有机酸）来改变根际环境的pH值，从而影响营养元素的可利用性。

平面光极技术是当今先进的光电传感技术之一，智感环境团队基于这种技术，相继开发出了一种封闭式平面光极设备(PO2100)和一种便携式平面光极设备(PO1100)，可实现沉积物/土壤/植物根际/水体中pH、DO和CO₂的实时高分辨率检测，这在光电传感技术领域是一项重要的突破。