平面光極案例分享：土壤微生物變化影響根分泌物和根際pH

本次分享一篇由Laura de la Puente在《Plant and Soil》上發表的一篇學術論文“Changes in soil microbiota alter root exudation and rhizosphere pH of the gypsum endemic Ononis tridentata L."。

生長在石膏上的植物適應了在極度貧瘠的堿性土壤中吸收營養。在這樣極--端的條件下，影響根際化學條件的過程可能對植物的生存和生長至關重要。以前從未報道過生長在石膏土壤上的植物的根際酸化現象，以及根分泌物和微生物對根際pH的影響尚未描述。在本研究中，我們在裝有天然石膏土壤和微生物減少的石膏土壤的根箱中培養了石膏特--有植物三齒野豌豆（Ononis tridentata）的種子，并使用與校準的圖像記錄系統耦合的平面光極監測根際pH的變化。通過PLFAs分析估計了土壤微生物生活，并表征了根分泌物。
    結果表明：減少微生物處理降低了真菌和微生物的存在。在天然土壤中生長的植物，土壤微生物的存在未受影響，根際pH較低。然而，在微生物減少的處理中，我們發現幾種有機酸和醇類（如丙二酸和異檸檬酸以及山梨糖-甘露糖）的根分泌物增加。有趣的是，植物生物量并沒有顯著受到處理的影響。
    結論：天然土壤微生物群落有助于酸化堿性石膏土壤，可能提高了營養可用性。然而，在微生物減少的土壤中生長的O. tridentata幼苗似乎通過增加根分泌物來補償微生物的影響，在天然和微生物減少的土壤中都實現了類似的生長。這些幼苗似乎適應了微生物豐度波動的土壤。

在這篇文章中，平面光極（optode）技術被用來監測根際pH的變化。這項技術通過將平面光極傳感器放置在植物根尖附近，來實時捕捉和記錄根際pH的變化情況。這些傳感器能夠檢測到根尖周圍土壤pH的變化，因為植物通過根系分泌物質（如有機酸）來改變根際環境的pH值，從而影響營養元素的可利用性。

平面光極技術是當今先進的光電傳感技術之一，智感環境團隊基于這種技術，相繼開發出了一種封閉式平面光極設備(PO2100)和一種便攜式平面光極設備(PO1100)，可實現沉積物/土壤/植物根際/水體中pH、DO和CO₂的實時高分辨率檢測，這在光電傳感技術領域是一項重要的突破。