土壤益生菌承諾更大更健康的作物但有一個(gè)缺點(diǎn)
超過(guò)一半的世界工廠所產(chǎn)生的能量攝入量來(lái)自于剛剛?cè)N作物:水稻,小麥和玉米。與大多數(shù)陸地植物一樣,這些作物與一種稱為叢枝菌根真菌的特定類型的真菌生活在一個(gè)進(jìn)化古老的伙伴關(guān)系中。這些真菌滲透植物的根,甚至進(jìn)入根細(xì)胞本身。在雙贏關(guān)系中,真菌為植物提供關(guān)鍵營(yíng)養(yǎng),植物為真菌提供糖。
通過(guò)幫助植物從土壤中吸收養(yǎng)分,這些真菌可以提高作物產(chǎn)量,增加害蟲(chóng)抗性,并減少對(duì)肥料的需求。因此,長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)利用這些土壤棲息真菌進(jìn)行農(nóng)業(yè)的興趣并不令人驚訝。
但是我們的研究表明,在某些情況下,這些真菌可以傷害作物而不是幫助它們。這意味著我們需要謹(jǐn)慎地追求使用這些真菌作為肥料的好處。
生物肥料
使用叢枝菌根真菌作為“生物肥料”的想法并不新鮮。許多公司已經(jīng)出售促進(jìn)作物生長(zhǎng)和礦物質(zhì)吸收的真菌產(chǎn)品。
然而,這些生物肥料對(duì)作物的影響實(shí)際上是高度可變的。盡管市場(chǎng)興趣日益增長(zhǎng),但幾乎沒(méi)有證據(jù)表明它們?cè)诟鞣N情況下都是有益的。
生物肥料可以促進(jìn)植物生長(zhǎng)和害蟲(chóng)抗性,但這種影響通常取決于背景。不同種類的叢枝菌根真菌可以提供不同的益處,或者有時(shí)根本沒(méi)有益處。
結(jié)果也可能因作物而異。一個(gè)品種可能會(huì)從生物肥料中獲得顯著提升,而另一個(gè)品種可能不會(huì)。土壤類型,養(yǎng)分供應(yīng),甚至季節(jié)的差異也會(huì)影響結(jié)果。
為了正常工作,真菌生物肥料還需要與當(dāng)?shù)貤l件相適應(yīng),包括已經(jīng)存在于土壤中的微生物。一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是接種真菌是否是已經(jīng)建立的“天然”真菌的優(yōu)勢(shì)競(jìng)爭(zhēng)者?更重要的是,人們對(duì)將這些真菌引入土壤和周圍生態(tài)系統(tǒng)的長(zhǎng)期影響知之甚少。
真菌朋友還是敵人?
菌根真菌也會(huì)對(duì)作物產(chǎn)生負(fù)面影響。在我們的研究中,我和我的同事探討了叢枝菌根真菌群落對(duì)小麥生長(zhǎng)的影響及其對(duì)攻擊根系的微小蠕蟲(chóng)的抗性。這些被稱為植物寄生線蟲(chóng)的害蟲(chóng)每年造成約800億美元的作物損害。
我們發(fā)現(xiàn)真菌接種實(shí)際上減少了植物生長(zhǎng)并抑制了根中重要的防御相關(guān)化合物。我們還觀察到土壤中線蟲(chóng)種群的增加,這可能是由于植物防御能力降低。
當(dāng)然這只是一個(gè)例子。而這個(gè)實(shí)驗(yàn)并沒(méi)有在現(xiàn)場(chǎng)完成。然而,并不是唯一一項(xiàng)確定了生物肥料潛在負(fù)面影響的研究。
土壤益生菌
生物肥料類似于腸道益生菌,因?yàn)檫@兩種方法都旨在將“好”微生物注入到它們將證明有益的地方。但正如腸道益生菌廣泛宣傳的健康益處并不適用于所有人,我們的研究結(jié)果為土壤真菌描繪了類似的圖景。
簡(jiǎn)而言之,沒(méi)有一種萬(wàn)能的真菌生物肥料可以促進(jìn)每種環(huán)境中的每種作物。但這并不意味著我們不應(yīng)該努力提高我們使用這些真菌的能力。事實(shí)上,這應(yīng)該是一個(gè)優(yōu)先事項(xiàng) - 生物肥料可以成為幫助解決人口增長(zhǎng)和氣候變化帶來(lái)的挑戰(zhàn)的有力工具。
在正確的情況下,生物肥料可以顯著提高作物產(chǎn)量和抗蟲(chóng)性,可能有助于我們更可持續(xù)地種植更多的食物。但是,在我們將植物和真菌之間的古老共生轉(zhuǎn)化為我們的優(yōu)勢(shì)之前,我們需要了解更多。
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