為什麼你需要了解叢枝菌根真菌

2020-12-20 吾谷網

為什麼你需要了解叢枝菌根真菌

吾谷網2016-02-22 13:54:49

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如果你關心土壤肥力，你可能會需要一個新工具：顯微鏡。在接受簡單的培訓後，你就可以檢查植物的根部，看叢枝菌根真菌是否在茁壯生長。 你可能不知道什麼是叢枝菌根真菌。叢枝菌根真...

如果你關心土壤肥力，你可能會需要一個新工具：顯微鏡。在接受簡單的培訓後，你就可以檢查植物的根部，看叢枝菌根真菌是否在茁壯生長。

你可能不知道什麼是叢枝菌根真菌。叢枝菌根真菌是土壤中與植物關係最密切的微生物之一。根據孢子形態特徵鑑定，叢枝菌根真菌的種類大約有150-200個。陸地上1/3以上的植物能夠被叢枝菌根真菌侵染。叢枝菌根真菌在改善植物營養，尤其是磷營養，提高植物抵禦生物和非生物脅迫的作用已經得到廣泛承認。

「傳統種植方式教育我們使用越多的肥料就會得到越多的產量。但是當我們越來越了解植物與微生物之間相互作用的時候，我們意識到，我們施用的肥料越多，得到的產量其實越少。」 美國農業部微生物專家Wendy Taheri說道。

這一點至關重要，她說，尤其是在未來可預計的磷缺乏並且一些作物品種對菌根依賴性不強的情況下。


顯微鏡下的叢枝菌根真菌

眾人拾柴火焰高

用「眾人拾柴火焰高」可以形容叢枝菌根真菌如何維持植物健康。

「叢枝菌根真菌群落給植物帶來諸多好處。」 Taheri說道。這就是為什麼要增加這類微小到只能通過顯微鏡觀察到的真菌的多樣性。

叢枝菌根真菌附著在植物根部形成網絡，為植物提供以下好處：

增加土壤肥力

提高土壤保墒能力

提高植物抵禦乾旱脅迫的能力

提高植物抵禦鹽分脅迫的能力

增加產量

封存土壤中的碳

讓植物變得對傳粉者來說更可口

「一旦叢枝菌根真菌附著在植物根部，病原體就不會侵犯植物。」 Taheri介紹道。

在15年前做礦區恢復研究時Taheri就目睹了叢枝菌根真菌的作用。由於植物覆蓋，土壤得到了保持。這些植物之所以能夠生長在頁巖中，歸功於叢枝菌根真菌。

「這展示了植物覆蓋土壤的有效性。」 Taheri說。「植物能夠保護土壤並滋養微生物。」

土壤覆蓋物可以提高叢枝菌根真菌的數量，無論覆蓋的是作物、草還是樹林。通過比較進行傳統耕作且施肥的土壤和草原土壤，Taheri發現草原土壤中的叢枝菌根真菌孢子數量比耕作土壤中多800%。

磷缺乏

因為傳統農業通過施用肥料得到好收成，缺乏叢枝菌根真菌看起來並不是什麼要緊的事。但是即將發生的磷缺乏會使叢枝菌根真菌變得非常重要，Taheri說。

預計到2040年，美國的磷資源(僅佔全球磷資源的2%)將耗盡。世界上大部分的磷資源位於摩洛哥，但那裡又臨近動蕩地區。所以磷資源的缺乏並不是空穴來風，Taheri強調道。

在過去的十年中，生物燃料的價格翻了四倍，這使美國生產者對磷缺乏的潛在影響有了一些小小的認識。但這與價格增長了800%的世界其他地區相比，顯得微不足道。

減少磷的施用並選擇可以通過叢枝菌根真菌滋養土壤的耕作方式，是解決方案的一部分，Taheri說。

「大量施用肥料會抑制微生物的生長，而這些微生物正為植物提供了營養。」她說道。「沒有微生物的幫助，我們不得不大量施用肥料，試圖將養分輸送到植物中。但是這樣做的話，有20%的磷能夠被植物吸收就已經很幸運了。」

「在易發生淋溶的耕作系統中，大部分沒有被吸收的磷會流入溪流和湖泊中，最終匯入大海，造成環境危害。」她說道。

其中一種解決方法是通過培植叢枝菌根真菌來減少磷的需求量。「叢枝菌根真菌使有機磷變得可被植物利用，讓植物吸收養分更有效率，將磷吸收量翻倍。」 Taheri說道。

與作物品種有關

令Taheri驚訝的是，在施加過多磷肥的地塊中，她發現有一株玉米根部完全沒有叢枝菌根真菌附著。一開始她以為這是玉米品種的問題，但是後來她發現在其他品種的玉米和其他作物中同樣存在著叢枝菌根真菌缺乏的問題。例如，通常狀況下大豆根部僅有3%-5%的面積附著有叢枝菌根真菌，但理想狀態下應該達到50%-60%。

「附著叢枝菌根真菌多的根部得到了很好的保護。」 Taheri說。「但是我們發現，在高養分投入條件下選育的品種有較低的菌根依賴性。這對可持續生產可能是嚴重的打擊，尤其是在國內磷資源即將耗盡的時候。叢枝菌根真菌對植物利用養分的有效性是至關重要的。在將不可利用的磷轉化為可利用磷的過程中，這些真菌起到了重要作用。」


左側樣品長有叢枝菌根真菌，右側樣品沒有叢枝菌根真菌

解決方案

經過對真菌的研究，Taheri贊同其他土壤科學家和具有先進理念的農民所推薦的種植方法：

減少肥料使用量

將種植方式改為免耕

種植覆蓋植物

植物多樣性越多，叢枝菌根真菌的數量就越多，這樣能夠使植物的磷利用率翻兩倍到三倍，她說道。

Taheri正在計劃研究哪種覆蓋植物對目標作物最有利。免耕完全不用花費心思，她說。儘管在最初的幾年會比較困難，但是研究表明，從傳統種植轉為有機種植帶來的好處及土壤質量的提升可以持續15年。

「這些好處是由叢枝菌根真菌網絡重建帶來的。」她說。

但是一旦你重新進行了耕作，那麼這一切都將推倒重來。「只要一次耕作就可以讓之前的努力白費。」她說道。

使用叢枝菌根真菌接種劑也可以快速提高真菌數量，但是需要選擇適合當地微生物群落的菌種。

「我相信我們正處在由高投入的種植方式轉變為依靠微生物種植的關鍵時期。我們需要這種轉變，因為我們的糧食安全取決於此。」她說道。

「轉變是艱難的。」 Taheri繼續說道。「但是我們中的一些聰明人已經開始學習如何免耕，嚴格按照土壤測試結果種植，並且關心土壤健康和土壤恢復，不斷增加土壤碳儲量，他們是先行者。一旦磷資源消耗殆盡，那些沒有做好準備的人會為維持高投入生產方式支付高昂的成本。」

文章來源：http://www.agriculture.com/crops/fertilizers/technology/why-you-need-to-know-arbuscular_175-ar52320

吾谷網陳思編譯

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