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植物影响土壤性质，这反过来土壤也可以改变植物生长和种间竞争，建立了一种植物-土壤反馈系统。许多不同的物理化学性质，如C/N比，土壤pH值或有机碳主要取决于植物类型和覆盖，这反过来可能受这些土壤变量的变化的影响[22]。有研究发现，盐度与土壤有机质含量 (OM) 和C/N有着显著的负相关，但与其他研究的环境参数 (pH，氧化还原，以及地上和地下植物生物量) 无关[23]。
土壤中各种酶的活性和各类微生物对植物的生长有一定的影响。酶主要来源于微生物、植物和土壤动物分泌物，并且能调节许多土壤生物过程[24]。土壤微生物虽然被认为是影响植物生长的关键因素，但很难充分表征土壤微生物群落；尤其是对有盐胁迫的土壤中生长的盐生植物的根际微生物群落结构的了解更少[4,25]。发现盐度与细菌丰度正相关，并与群落组成紧密相关[26,27]。鉴于酶活性是土壤有机质分解的限速步骤，土壤酶活性可作为具有直接生态影响的功能指标，因此可能与土壤微生物群落结构的变化有关[28-30]。
菊芋属于菊科，多年生块茎植物，富含菊糖，是一种潜在的能源作物[29-30]。分布于世界各地，能抵抗非生物胁迫，肥料需求量低，具有广泛的生态适应性和很高的光合效率，同时还有着强大的生态恢复功能和高商业价值。其广泛的用途、对盐碱土壤的抗性和强大的繁殖能力等使其成为可以获得良好的经济、社会和生态效益得能够改善盐碱土壤的潜力植物[4,31,32]。
菊芋富含碳水化合物，其中70-90% 为菊粉。菊芋可以产生相当于4至15吨/年的碳水化合物[33]。也可用作动物饲料，用于生产纯化的菊粉和高果糖糖浆，或通过合适的微生物发酵成生物乙醇或其他生化药物[34]。然而，与其他碳水化合物来源相比，由于菊粉的消化率低，其低热值，菊芋可以被认为是非粮食作物[35]；相比之下，由于生物量大量生产，尤其是在贫瘠的土壤和极端环境中，菊芋似乎是潜在的原料候选人[36]。
目前关于菊芋的文献主要是涉及生物量和生理性质，很少研究菊芋与土壤及其土壤微生物的相互作用。在本研究中，使用原位修复的方法，通过种植菊芋来改善不同盐度的盐碱土，探究菊芋生物量、土壤酶活性和土壤矿物、以及土壤及植物中金属离子等的特点，以评估菊芋修复和改良盐碱地的潜力。
1 材料与方法
1．1 材料
研究区位于大丰自然保护区 (32° 59′ N, 120° 49′ E)，具有典型的季风气候，由暖温带向北亚热带过渡，年平均气温14.4-15.5 ℃，年平均日照2280小时，无霜期214天。年降水量785-1310 毫米。
南芋1号被用于此研究。菊芋被种植在天然盐碱地上；除了在菊芋播种之前的割草，没有其他人为的干扰 (不施肥、不灌溉)。土壤使用常规模具板犁耕。将菊芋种植在盐碱地上生长9年。每年3月底种植，11月底收获。
根据土壤含盐量 (g 盐 kg-1 土) 将菊芋种植区域的土壤分为高盐区 (>4.0)、中盐区 (2.0-4.0) 和低盐区 (1.0-2.0) [29,34]。在每个区域，确定了三个重复地块 (每个5 m × 5 m)。在每个重复地块中，根据根际土和非根际土 (分别靠近和远离菊芋) 和对照土 (没有菊芋种植，没有人类影响)，在每个重复地块土壤进行取样。每个重复地块中在0-20 cm深度处使用土壤螺旋钻 (直径6 cm) 以“S”形在五个采样点随机抽取样品[37]。将所有土壤样品分别包装在标记好的自封袋中[38]，之后转移到实验室。将每个土壤样品的一部分风干，通过0.15 mm和0.05 mm筛，然后在室温下储存用于土壤生物化学分析和土壤矿物质检测。剩余的土壤样品在-80 ℃下冷冻，用于随后的DNA提取和分子分析。