为什么你需要了解丛枝菌根真菌

　　你可能不知道什么是丛枝菌根真菌。丛枝菌根真菌是土壤中与植物关系最密切的微生物之一。根据孢子形态特征鉴定，丛枝菌根真菌的种类大约有150-200个。陆地上1/3以上的植物能够被丛枝菌根真菌侵染。丛枝菌根真菌在改善植物营养，尤其是磷营养，提高植物抵御生物和非生物胁迫的作用已经得到广泛承认。

　　“传统种植方式教育我们使用越多的肥料就会得到越多的产量。但是当我们越来越了解植物与微生物之间相互作用的时候，我们意识到，我们施用的肥料越多，得到的产量其实越少。” 美国农业部微生物专家Wendy Taheri说道。

　　这一点至关重要，她说，尤其是在未来可预计的磷缺乏并且一些作物品种对菌根依赖性不强的情况下。

显微镜下的丛枝菌根真菌

　　众人拾柴火焰高

　　用“众人拾柴火焰高”可以形容丛枝菌根真菌如何维持植物健康。

　　“丛枝菌根真菌群落给植物带来诸多好处。” Taheri说道。这就是为什么要增加这类微小到只能通过显微镜观察到的真菌的多样性。

　　丛枝菌根真菌附着在植物根部形成网络，为植物提供以下好处：

　　增加土壤肥力

　　提高土壤保墒能力

　　提高植物抵御干旱胁迫的能力

　　提高植物抵御盐分胁迫的能力

　　增加产量

　　封存土壤中的碳

　　让植物变得对传粉者来说更可口

　　“一旦丛枝菌根真菌附着在植物根部，病原体就不会侵犯植物。” Taheri介绍道。

　　在15年前做矿区恢复研究时Taheri就目睹了丛枝菌根真菌的作用。由于植物覆盖，土壤得到了保持。这些植物之所以能够生长在页岩中，归功于丛枝菌根真菌。

　　“这展示了植物覆盖土壤的有效性。” Taheri说。“植物能够保护土壤并滋养微生物。”

　　土壤覆盖物可以提高丛枝菌根真菌的数量，无论覆盖的是作物、草还是树林。通过比较进行传统耕作且施肥的土壤和草原土壤，Taheri发现草原土壤中的丛枝菌根真菌孢子数量比耕作土壤中多800%。

　　磷缺乏

　　因为传统农业通过施用肥料得到好收成，缺乏丛枝菌根真菌看起来并不是什么要紧的事。但是即将发生的磷缺乏会使丛枝菌根真菌变得非常重要，Taheri说。

　　预计到2040年，美国的磷资源(仅占全球磷资源的2%)将耗尽。世界上大部分的磷资源位于摩洛哥，但那里又临近动荡地区。所以磷资源的缺乏并不是空穴来风，Taheri强调道。

　　在过去的十年中，生物燃料的价格翻了四倍，这使美国生产者对磷缺乏的潜在影响有了一些小小的认识。但这与价格增长了800%的世界其他地区相比，显得微不足道。

　　减少磷的施用并选择可以通过丛枝菌根真菌滋养土壤的耕作方式，是解决方案的一部分，Taheri说。

　　“大量施用肥料会抑制微生物的生长，而这些微生物正为植物提供了营养。”她说道。“没有微生物的帮助，我们不得不大量施用肥料，试图将养分输送到植物中。但是这样做的话，有20%的磷能够被植物吸收就已经很幸运了。”

　　“在易发生淋溶的耕作系统中，大部分没有被吸收的磷会流入溪流和湖泊中，最终汇入大海，造成环境危害。”她说道。

　　其中一种解决方法是通过培植丛枝菌根真菌来减少磷的需求量。“丛枝菌根真菌使有机磷变得可被植物利用，让植物吸收养分更有效率，将磷吸收量翻倍。” Taheri说道。

　　与作物品种有关

　　令Taheri惊讶的是，在施加过多磷肥的地块中，她发现有一株玉米根部完全没有丛枝菌根真菌附着。一开始她以为这是玉米品种的问题，但是后来她发现在其他品种的玉米和其他作物中同样存在着丛枝菌根真菌缺乏的问题。例如，通常状况下大豆根部仅有3%-5%的面积附着有丛枝菌根真菌，但理想状态下应该达到50%-60%。

　　“附着丛枝菌根真菌多的根部得到了很好的保护。” Taheri说。“但是我们发现，在高养分投入条件下选育的品种有较低的菌根依赖性。这对可持续生产可能是严重的打击，尤其是在国内磷资源即将耗尽的时候。丛枝菌根真菌对植物利用养分的有效性是至关重要的。在将不可利用的磷转化为可利用磷的过程中，这些真菌起到了重要作用。”

左侧样品长有丛枝菌根真菌，右侧样品没有丛枝菌根真菌

　　解决方案

　　经过对真菌的研究，Taheri赞同其他土壤科学家和具有先进理念的农民所推荐的种植方法：

　　减少肥料使用量

　　将种植方式改为免耕

　　种植覆盖植物

　　植物多样性越多，丛枝菌根真菌的数量就越多，这样能够使植物的磷利用率翻两倍到三倍，她说道。

　　Taheri正在计划研究哪种覆盖植物对目标作物最有利。免耕完全不用花费心思，她说。尽管在最初的几年会比较困难，但是研究表明，从传统种植转为有机种植带来的好处及土壤质量的提升可以持续15年。

　　“这些好处是由丛枝菌根真菌网络重建带来的。”她说。

　　但是一旦你重新进行了耕作，那么这一切都将推倒重来。“只要一次耕作就可以让之前的努力白费。”她说道。

　　使用丛枝菌根真菌接种剂也可以快速提高真菌数量，但是需要选择适合当地微生物群落的菌种。

　　“我相信我们正处在由高投入的种植方式转变为依靠微生物种植的关键时期。我们需要这种转变，因为我们的粮食安全取决于此。”她说道。

　　“转变是艰难的。” Taheri继续说道。“但是我们中的一些聪明人已经开始学习如何免耕，严格按照土壤测试结果种植，并且关心土壤健康和土壤恢复，不断增加土壤碳储量，他们是先行者。一旦磷资源消耗殆尽，那些没有做好准备的人会为维持高投入生产方式支付高昂的成本。”

　　文章来源：https://www.agriculture.com/crops/fertilizers/technology/why-you-need-to-know-arbuscular_175-ar52320

　　吾谷网陈思编译

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