氮肥驱动下多倍体大青杨根系-土壤-微生物互作机制及其生长优势解析

本研究揭示了氮肥(N)施用下多倍体大青杨(Populus ussuriensis)通过根系形态重塑（如比根长SRL提升）、菌根共生(AMF/ECMF)策略调整，以及富集固氮菌(N-fixing bacteria)、解磷菌(P-solubilizing bacteria)和促生真菌(PGPF)等关键微生物群落，形成显著的生长优势。该研究为多倍体植物的营养调控提供了"根际微生物-土壤-根系"三位一体的作用框架。

　　

Highlight

氮肥处理显著增强了多倍体大青杨扦插苗的生长优势，其株高、地径和生物量的增幅均显著高于二倍体（P < 0.05）。这种生长差异与根系营养获取策略的"自助型"（do-it-yourself）维度变化密切相关。

Relationship between root functional traits and growth of three ploidies under N fertilization

氮肥对扦插苗生长的促进作用远超倍性水平及其交互效应（见表A2）。多倍体苗木在比根长(SRL)和细根比例上的提升尤为显著，表明其更倾向于通过根系延伸（而非菌根外包）来获取氮素。值得注意的是，三倍体在菌根定殖率(ECMF colonization rate)与根系组织密度间的负相关性最强（r = -0.82），暗示其营养获取策略具有独特的倍性特异性。

Changes in root nutrient acquisition strategies

在自然条件下，多倍体苗木未显现生长优势，可能因其较高的氮需求未被满足。但施氮后，多倍体通过快速调整根系形态（如降低平均直径35%），并协同富集硝化细菌(nitrifying bacteria)和植物促生菌(PGPR)，实现了氮素捕获效率的飞跃。有趣的是，四倍体根系性状变化与真菌群落β多样性的关联强度是二倍体的2.3倍，凸显了"微生物-根系"互作在倍性差异中的核心作用。

Conclusions

氮肥诱导的多倍体生长优势本质上是根系-土壤-微生物三方对话的结果：一方面通过优化"细长型"根系构型提升氮素勘探能力，另一方面招募功能微生物（如固氮菌和解磷菌）构建"营养循环快车道"。该发现为人工林多倍体品种的精准施肥提供了理论依据。