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“土壤免疫力”是近几年发展起来的概念,用以描述土壤通过调节功能微生物的活动抵抗病原物侵染保持内部稳定性的能力。近日,中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心博士王丽琨与研究员李小方在Critical Reviews in Microbiology发表概念论文,将土壤面临病原菌侵害和污染物毒害后所表现的恢复能力统一纳入到“土壤系统恢复力”的概念中,丰富了土壤作为“viable entity”的学科认知。
随着世界人口的不断增长和粮食需求量的增加,土地正遭受着前所未有的压力,而其中来自土传病害和土壤污染的压力尤为突出。土传病害与土壤污染二者紧密联系。为防控病害而使用的不易降解的化学农药进入土壤,导致土壤污染,进而危害人体健康。重金属、放射性元素、有机毒物等污染物进入土壤,影响植物的正常生长发育,加速病害的传播。因此,在实际农业生产中面对复杂的问题时,只针对其中一种问题而采取的解决办法不能达到理想的效果。微生物中蕴藏着基因宝库,通过“操纵”土壤微生物群落来抑制病害或治理污染是近年来的研究热点之一,但很少有研究提出利用土壤微生物来解决病害和污染这两个并行的问题。
研究提出,土壤功能性微生物可以提高土壤健康度,促进植物生长,并促进农业的可持续发展。因此,开发基于土壤功能性微生物的技术来提高土壤恢复力具有重要意义。如使用合适的宿主植物作为微生物的“驱动马达”,通过根系分泌物可以吸引有益微生物在根系定殖,从而达到控制病害和降解污染的作用。此外,一些土壤肥料、改良剂可以定向地富集有益微生物、促进有益微生物的生长。因此,多个角度出发提出综合治理措施是“操纵”土壤功能性微生物、维持土壤系统恢复力的经济、安全、可持续的方法。
该论文发表前,王丽琨在土壤免疫力领域发表了一系列论文,系统报道了通过土壤熏蒸技术-果苗基因型选择对苹果再植病的有效控制(Plant Disease103: 846-852;Phytopathology109: 1378-1391;Phytopathology109: 607-614)。
该研究得到了国家重点研发项目和河北省杰出青年基金的资助,王丽琨为第一作者和共通讯作者,李小方为通讯作者。
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氧化亚氮(N2O)是主要温室气体之一,土壤是N2O的重要排放源,其排放主要受N2O产生和还原的功能微生物影响。土壤团聚体是由原生颗粒(砂、粉、黏粒)、胶结物质和孔隙组成的土壤基本结构单元。根据粒径大小,土壤团聚体可分为大团聚体(>2mm)、小团聚体(2~0.25mm)、微团聚体(0.25~0.053mm)和粉黏颗粒(<0.053毫米)。不同粒径的土壤团聚体具有独特的物理化学特性,大团聚体孔隙连接度高、通气性好、周转率快、有机质丰富;微团聚体持水能力强、稳定性碳含量高,且受其保护的微生物不易被捕食。
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伴随着土壤的不断开发和利用,土壤污染、退化问题愈发严重,严重限制了土地的生产力,由此土壤调理剂应运而生。合理使用土壤调理剂产品能有效改善土壤物理性状、化学性状,补充土壤中的营养元素,同时对土壤微生物群落的结构和数量进行调整,从而改善土壤的障碍因子,使之可再次进行高质高效的农作物生产活动。但土壤调理剂的不合理施用会直接引起土壤退化加剧甚至产生二次污染,同时长期施用土壤调理剂也可能会对土壤生态系统的结构和功能造成一定影响,导致土壤的产能与品质下降,引发农产品安全等相关问题。
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