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西瓜在世界范围内广泛种植和消费，是一种受欢迎且重要的水果。为了满足全球日益增长的消费需求，单一栽培成为最近西瓜生产的主要种植系统。

然而，连续单一栽培的西瓜易受尖孢镰刀菌土壤传播真菌引起的镰刀菌枯萎病的影响，每年导致巨大的产量和经济损失。一旦土壤被F感染。尖孢子虫，几乎不可能去除这种病原体，由于对环境压力的抵抗能力很强，存活时间长达 10 年。

长期以来，为了抑制这种土壤传播疾病，施用土壤化学熏蒸剂，如甲基溴，一直被认为是最有效的措施。在过去二十年中，开发生物和环境友好型方法对于预防这种疾病至关重要。在温度、土壤湿度、作物季节等波动的环境条件下，这些方法的抑制效率并不一致和稳定。

本文提出了两个假设：1）RSD调控和对照土壤中的微生物群落在植物生长后差异更大，因为在根系分泌物的影响下，群落差异加剧;2）植物生长后，RSD调控和对照土壤中的微生物群落趋于相似，因为某些根系分泌物能够选择一些相似的特定土壤微生物组。

为了验证这些假设，以温度、水分和养分含量可控的均质土壤为研究对象，通过Miseq测序法结合定量PCR技术，对RSD和西瓜栽培后土壤微生物种群、微生物活性和微生物群落的变化进行了试验。

1.材料与方法

1.1. 土壤和有机物质

本试验所用土壤采集自江苏省农业科学院鹿河动物科学基地。西瓜在这种土壤中连续种植了数年，最终患上了严重的镰刀菌枯萎病。土壤为Tye-Fel-Stagnic Antrosols粘土，初始特性如下：pH 7.03;总有机碳 19.46 g kg−1;总氮3.74 g kg−1和 F。

用于RSD处理的有机材料糖发酵液是使用糖蜜进行乙醇发酵的副产品，来自中国广西的一家糖厂。SF的TOC、TN和易氧化有机碳含量分别为59.27 g kg−1， 5.89 克 公斤−1和 58.20 克千克−1分别。

1.2. 试验设计与西瓜栽培

F.在西瓜种植前，用RSD处理上述尖孢菌感染的土壤。简而言之，该实验采用完全随机设计，有三次重复，每个重复包含10个盆，具有以下处理，1）CK，将4公斤土壤装入盆中，无需有机质改良，灌溉和密封;2）RSD，将4 kg土壤掺入2% SF中，装入盆中，灌溉至土壤饱和，并用塑料薄膜密封。

将盆中的土壤在20°C下孵育35天。 在培养期内，CK处理的土壤含水量保持在15%–18%，以符合田间土壤水分条件。孵育 20 天后，将所有土壤自然排干、过筛并充分混合。

1.3. 土壤特性和总微生物活性的测量

根据先前的研究检测到SF中的EOC。使用S220K pH计测量土壤pH值，比例为1：2.5。根据Adam和Duncan通过荧光素二乙酸酯水解测量土壤微生物总活性，并表示为每小时每克干重土壤释放的μg荧光素。

1.4. DNA提取和实时定量分析

通过分光光度计对提取的DNA进行质量控制和定量。随后将所有DNA提取物储存在-20°C下用于下游分子分析。

1.5. MiSeq测序和原始数据处理

为了表征响应RSD处理和西瓜栽培的微生物群落，选择从所有土壤样品中提取的DNA进行Miseq测序。使用引物组 4F/1R 和 ITS515F/ITS806 分别扩增细菌 V1 区和真菌 ITS2。

然后将细菌和真菌的质量过滤序列聚类到操作分类单元中，与细菌Greengenes 97_13数据库和真菌UNITE数据库的相似性为2013%。UCHIME用于去除嵌合体序列，并将单例排除在下游分析之外。

最后，根据上述数据库，使用RDP朴素贝叶斯rRNA分类器对获得的代表性序列进行分类，细菌和真菌的置信阈值分别为80%和50%。所有样品中的细菌和真菌序列分别稀疏为26,000和12,000。

2. 数据分析

基于稀薄的OTU表计算RSD处理和西瓜栽培后微生物α多样性的变化。为了可视化样本间成对的群落差异，基于Bray-Curtis距离进行了原理坐标分析。

主成分分析使用CANOCO for Windows分析优势门与不同土壤样品之间的关系。采用冗余分析方法考察优势属与环境因子的关系。

2.1. 统计分析

微生物计数数据记录10-转换了先前的统计分析。在SPSS 0.05中使用LSD检验使用单因素方差分析测试了治疗之间的显着差异。

3. 结果

3.1. 土壤pH值和总微生物活性

孵育20 d后，RSD处理的土壤pH值显著比CK处理提高了0.81，而西瓜栽培后也出现了类似的趋势，但CK和RSD处理的土壤pH值分别显著下降，与西瓜生长相吻合。

3.2. 西瓜植株鲜活生物量、长度和病害指数

在培养0 d-05 d期间，CK处理的病害指数始终<高于RSD，RSD处理的枝条长度比CK处理高90.1%–37.0%。

栽培7 d后，RSD处理的地上部和根部鲜活生物量和株长均显著增加，比CK处理分别增加了0.05%、47.67%、83.33%和23.67%。此外，与CK相比，RSD治疗组的疾病指数显著下降。

3.3. 土壤细菌、真菌和尖孢镰刀菌种群

总体而言，与CK治疗相比，RSD处理对细菌和真菌的种群规模没有显著影响。然而，F.RSD土壤中的尖孢子菌显著减少99.22%。西瓜栽培后，两种处理的细菌数量均无显著增加，而CK-C和RSD-C处理的真菌数量分别显著增加。且在西瓜种植后，两种处理均迅速恢复，且呈稳定趋势。

3.4. 土壤微生物群落结构和组成

PCoA图显示，与CK处理相比，RSD处理对土壤细菌和真菌群落结构的影响均显著。然而，土壤细菌和真菌群落再次发生变化，并且在西瓜栽培后趋于相似，尤其是细菌群落。此外，RSD处理和西瓜栽培均显著将微生物群落从门转移到属水平。

4. 讨论

病原体抑制可能是控制土传疾病的关键因素。在这项研究中，RSD显著抑制了F的种群规模。我们之前的研究表明，RSD过程中产生的有机酸是抑制土传病原体的决定因素之一，其产生主要由有机材料中EOC的微生物分解驱动。

本研究中病原体的良好减少可能是由于SF中的EOC含量高。然而，F.在RSD-C土壤中西瓜生长期间，尖孢子虫迅速复苏，这可能是由于特定的根系分泌物的正刺激。

观察到F.氧化孢子菌在氨气熏蒸后受到显著抑制，并随着黄瓜的生长而显著恢复。此外，F.尖孢子虫在CK处理中也显著增加，表明西瓜生长过程中释放的根系分泌物显著支持F.尖孢子虫增殖。

在西瓜栽培后，两种比例都显示出相反的模式，但F.与CK-C土壤相比，RSD-C土壤的尖孢子/真菌比仍然显著降低。结果表明，西瓜种植后土壤健康水平可能有所改善，而西瓜种植后土壤健康状况可能有所下降。

尖孢菌与这些潜在植物病原菌的增加相结合，严重限制了西瓜发育后期的生长。综上所述，RSD处理可显著降低土壤对枯萎病的有利性，且在西瓜种植后，由于西瓜根系渗出的影响，这些有利性迅速恢复。

这些结果与先前的研究结果一致，即通过花生根系渗出的影响，有益微生物组重塑为致病微生物组是导致土传病害发生的主要机制。此外，本研究采用的微环境条件不能完全反映开阔的场况，需要进一步的现场实验来验证这些结果。

培养90 d后，RSD处理的疾病指数显著降低至42.22%，对照效果为42.42%。这种功效低于对照策略，如与好氧水稻间作或施用生物有机肥。这可能是由于这些控制策略的种植时间相对较短，例如Ren等人的种植时间为40天，Wu等的种植时间为63天，而西瓜镰刀菌枯萎病的高发往往发生在西瓜种植的发育后期。

最近的研究还表明，沼液改良剂在移栽70天后对西瓜病害抑制没有显着影响，但与对照组相比，它大大延迟了发病时间并缓解了疾病症状，与本研究的观察结果相似。因此，可能仍需要额外的策略，例如施用生物有机肥，以开发RSD处理后西瓜的可持续病害抑制。

5. 结论

据我们所知，这是第一项评估作物栽培对RSD处理后土壤传播病原体丰度和群落组装影响的研究。本研究表明，RSD与SF可以显著抑制F。尖孢子菌和抑制西瓜的镰刀菌枯萎病。

尽管如此，F.在种植西瓜一季后，尖孢子虫将得到相当大的恢复。此外，RSD处理通过增强土壤对非致病性联合体的有利性来控制西瓜枯萎病，如潜在有益微生物Uc-Bacteroidales、黄链杆菌、Uc-lgnavibacteriaceae、Gracilibacter和Peziza显著增加，且与西瓜DI呈负相关。

然而，这种非致病性联合体在西瓜栽培后迅速重塑为非植物偏好的微生物组，与CK相似，如潜在的致病微生物Uc-Xanthomonadaceae、Conocybe、Davidiella和Monosporascus显著增加，并与西瓜DI呈正相关。这些结果说明了西瓜栽培能够中和RSD处理产生的微生物群落的差异。