中國農業科學院農業資源與農業區劃所研究員張瑞福認為，從應用角度分析，研究植物與微生物在根際的相互作用對開發生物肥料和生物農藥具有重要的意義。
農業發展(zhan)呼(hu)喚(huan)微(wei)生物(wu)肥料
土(tu)壤是(shi)作物賴(lai)以生(sheng)長的(de)基地，而作物所需的(de)營(ying)養(yang)元素主(zhu)要是(shi)依靠土(tu)壤中生(sheng)活的(de)、每克土(tu)以億計的(de)微生(sheng)物的(de)作用。然而，目前(qian)的(de)土(tu)壤問題讓人擔憂。
在糧食十一連增的背后，化肥、農(nong)藥的(de)使用量不斷提升，牲畜糞(fen)便、秸稈等廢(fei)棄物也大(da)量增加，已造成了(le)農(nong)村和(he)農(nong)田的(de)廣泛(fan)面源污染和(he)土壤(rang)肥力下降等嚴(yan)重問題，惡化了(le)生(sheng)態和(he)城鄉(xiang)人民的(de)生(sheng)活環境。
中國農業在未來(lai)發展中面臨著既要保持高產，又要減(jian)少(shao)面源污染之時，迫(po)切需要可行的(de)技術方案來(lai)降低農業生產中對化(hua)肥、農藥的(de)依(yi)賴，提高其(qi)使(shi)用效(xiao)(xiao)率。而如何提高其(qi)使(shi)用效(xiao)(xiao)率？
在此種情(qing)況下，發展新型肥料，增強土壤(rang)活(huo)力，以可持續提高作物(wu)產量顯得(de)尤(you)為重要。
農業部微(wei)生(sheng)(sheng)物產(chan)品(pin)質(zhi)量安全評估實驗室和(he)農業部微(wei)生(sheng)(sheng)物肥料質(zhi)檢中心(xin)主(zhu)任李俊(jun)曾向記者介(jie)紹過，微(wei)生(sheng)(sheng)物肥料已成為(wei)植(zhi)物營養與肥料中的重要組成部分，在提高(gao)養分轉化利用率、維護植(zhi)物健康成長、增產(chan)提質(zhi)和(he)保證可(ke)持(chi)續(xu)生(sheng)(sheng)產(chan)能力(li)等(deng)方面具有不(bu)可(ke)替代的作用。
近年來，我國微生物(wu)肥料(liao)增長(chang)速度比較快，“每年有20%的(de)增長(chang)，但總(zong)量(liang)還(huan)是偏小，不到肥料(liao)總(zong)量(liang)的(de)3%。”張瑞(rui)福告訴《中(zhong)國科學報(bao)》記者。
而歐美及(ji)南美的(de)巴西(xi)、阿根廷等國家(jia)這一比例(li)要(yao)高得多(duo)，“這與(yu)我國對(dui)微生物(wu)肥(fei)料的(de)重視及(ji)我國農(nong)業(ye)可持續(xu)發(fa)展對(dui)微生物(wu)肥(fei)料的(de)需要(yao)不(bu)匹配，尤其是在國家(jia)關注農(nong)業(ye)‘減肥(fei)減藥’的(de)新形(xing)勢下(xia)。”張瑞(rui)福說。
他認(ren)為(wei)，農業生產上的(de)化肥(fei)不合理使(shi)用，化肥(fei)過多會(hui)掩蓋甚至抑制微(wei)生物的(de)肥(fei)效，使(shi)農民(min)認(ren)為(wei)微(wei)生物肥(fei)料效果不好(hao)，導致惡(e)性循環(huan)。
此外，目前市場(chang)上微(wei)生(sheng)(sheng)物肥(fei)(fei)(fei)料(liao)所使(shi)用菌種(zhong)(zhong)性狀不(bu)好，企業在(zai)研(yan)發時(shi)，對微(wei)生(sheng)(sheng)物肥(fei)(fei)(fei)料(liao)的(de)(de)核心要(yao)素——菌種(zhong)(zhong)的(de)(de)選育投入少，菌種(zhong)(zhong)來(lai)源雜亂，“造成微(wei)生(sheng)(sheng)物肥(fei)(fei)(fei)料(liao)產品質量參差不(bu)齊(qi)，影響了微(wei)生(sheng)(sheng)物肥(fei)(fei)(fei)料(liao)的(de)(de)推廣。”張瑞福告訴記者。
根(gen)際微生(sheng)物：植物的(de)第(di)二基因組
如何研究(jiu)和開發(fa)新(xin)型肥料，并合(he)理使(shi)用，成為我國農業發(fa)展的重要課(ke)題。
“對根際微生(sheng)物和植物根系互(hu)作(zuo)的(de)研究，可以為微生(sheng)物肥料開發中(zhong)菌種的(de)選擇及(ji)提高(gao)微生(sheng)物應用效果(guo)提供理論指導。”張(zhang)瑞福說。
據了(le)解(jie)，根際微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)對(dui)宿主植(zhi)物(wu)(wu)類(lei)似于腸道(dao)微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)對(dui)人體的重要性(xing)，根際微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)在養分(fen)轉化吸收、植(zhi)物(wu)(wu)促(cu)生(sheng)(sheng)(sheng)、污(wu)染(ran)物(wu)(wu)降(jiang)解(jie)、有機(ji)質分(fen)解(jie)、土傳病原菌抑制和植(zhi)物(wu)(wu)健康維護(hu)、協助植(zhi)物(wu)(wu)抵抗逆(ni)境等方面發(fa)揮重要作用。充分(fen)發(fa)揮根際微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)的有益(yi)作用是減(jian)(jian)少農(nong)用化學品投(tou)入(ru)（減(jian)(jian)肥(fei)減(jian)(jian)藥）、支撐(cheng)農(nong)業可(ke)持(chi)續發(fa)展的有效途徑。
國際上目前倡導的(de)農業“常(chang)綠(lv)革(ge)命”是對過(guo)去幾(ji)十年“綠(lv)色革(ge)命”的(de)進(jin)一步提升，綠(lv)色革(ge)命的(de)主要特征是依靠育種技術和(he)農用化學品(pin)投入增(zeng)加糧(liang)食產量，而常(chang)綠(lv)革(ge)命倡導通過(guo)充分利用植物和(he)微生物的(de)有益(yi)互作促進(jin)作物增(zeng)產，并提高產品(pin)品(pin)質。
目前微生物肥(fei)料(liao)普遍面臨的共性問題是(shi)大(da)田(tian)應(ying)用(yong)效果不穩定，張瑞福指出，其(qi)主(zhu)要原(yuan)因是(shi)環境因素復雜(za)多樣(yang)，對施入(ru)土壤(rang)中的微生物肥(fei)料(liao)菌(jun)株(zhu)的存活、競爭、定殖及(ji)功(gong)能發揮影響巨大(da)。
張(zhang)瑞福介紹，優良菌種是微生(sheng)物肥料的基礎，由于土著微生(sheng)物的競爭和(he)土壤(rang)環(huan)境的復雜(za)，微生(sheng)物功能的發揮會(hui)受到影(ying)響，“在菌種篩選(xuan)收集(ji)時，土壤(rang)適應性(xing)和(he)宿(su)主植物的匹(pi)配性(xing)要(yao)成為考慮因素。”張(zhang)瑞福說。
事實上，微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)肥(fei)料菌株在植物(wu)(wu)根(gen)際的競(jing)爭定(ding)(ding)殖能(neng)力(li)是微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)肥(fei)料功能(neng)穩定(ding)(ding)發(fa)揮的保障，所以對(dui)不同(tong)植物(wu)(wu)要選育在該植物(wu)(wu)根(gen)際競(jing)爭定(ding)(ding)殖能(neng)力(li)強的菌株研發(fa)微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)肥(fei)料，比如利(li)用某種植物(wu)(wu)的根(gen)系分泌物(wu)(wu)作(zuo)為營養，生(sheng)(sheng)長速(su)度快(kuai)。
“菌(jun)種選育時(shi)，應(ying)(ying)以植物匹(pi)配性(xing)好、土壤適應(ying)(ying)性(xing)廣為目標，微生物肥料菌(jun)種如果與(yu)植物匹(pi)配性(xing)能好，則該(gai)菌(jun)株的功(gong)能發揮受宿主植物影響較大(da)。”張瑞(rui)福說。
在此(ci)基礎(chu)上，受土(tu)壤(rang)環境影響就較小，從(cong)而研(yan)制地域廣(guang)適性的作物專用微(wei)生物肥料(liao)，便于推廣(guang)應(ying)用，因為(wei)農民對作物類(lei)型(xing)的判(pan)斷要比(bi)對土(tu)壤(rang)類(lei)型(xing)的判(pan)斷容易(yi)。
求突破重推廣
根(gen)際微(wei)(wei)生物種類繁多，張(zhang)瑞福也指(zhi)出(chu)了其中存在的(de)問題：“絕大多數還(huan)(huan)未獲(huo)得培養，所(suo)以(yi)對(dui)根(gen)際微(wei)(wei)生物群落組成(cheng)和功能表達的(de)認識還(huan)(huan)很(hen)片面，缺乏整體的(de)認識。”
如何通過農(nong)業措施調控根際(ji)微生物群落，使(shi)其(qi)結構組成(cheng)和(he)功能(neng)發揮更能(neng)滿足植物營養和(he)健康需要，這些都是比較(jiao)重要而具有挑(tiao)戰(zhan)性的課題，“但目前已(yi)經(jing)有了很多有益的探索”。
據介紹，國際(ji)上對(dui)(dui)根(gen)際(ji)微(wei)生(sheng)物(wu)研究(jiu)非常(chang)活(huo)躍(yue)，已(yi)經通過高通量測序等技術(shu)探索根(gen)際(ji)微(wei)生(sheng)物(wu)群落組(zu)(zu)(zu)成；宏(hong)基(ji)因組(zu)(zu)(zu)和(he)轉錄組(zu)(zu)(zu)也應用于對(dui)(dui)根(gen)際(ji)微(wei)生(sheng)物(wu)功能(neng)基(ji)因表達時空特征(zheng)的(de)描述；還(huan)有對(dui)(dui)根(gen)際(ji)微(wei)生(sheng)物(wu)組(zu)(zu)(zu)成與植(zhi)(zhi)物(wu)根(gen)系分(fen)泌(mi)物(wu)組(zu)(zu)(zu)分(fen)的(de)關聯等研究(jiu)，期(qi)望找到能(neng)誘導(dao)有益微(wei)生(sheng)物(wu)到植(zhi)(zhi)物(wu)根(gen)際(ji)的(de)根(gen)系分(fen)泌(mi)物(wu)組(zu)(zu)(zu)分(fen)，然后將其開發成“調控劑”；對(dui)(dui)根(gen)際(ji)微(wei)生(sheng)物(wu)與植(zhi)(zhi)物(wu)互作(zuo)的(de)分(fen)子機制及信號也研究(jiu)得(de)非常(chang)深入。
事實上(shang)，科(ke)學家們提(ti)出(chu)應該把增(zeng)強(qiang)與有益微生(sheng)(sheng)物互(hu)作(zuo)作(zuo)為(wei)植物的(de)育(yu)種目標之(zhi)一(yi)，很多跨國公司(si)如(ru)孟山(shan)都(dou)、杜邦、諾維信(xin)等都(dou)把利用根際有益微生(sheng)(sheng)物開(kai)發微生(sheng)(sheng)物肥(fei)料和微生(sheng)(sheng)物農藥(yao)作(zuo)為(wei)重要產品開(kai)發方向。
在我(wo)國(guo)(guo)，中國(guo)(guo)農(nong)業科學(xue)院農(nong)業資源(yuan)與農(nong)業區劃研(yan)究所是我(wo)國(guo)(guo)微(wei)生(sheng)物肥料研(yan)究的(de)主(zhu)要機構之一，上世(shi)紀(ji)七八十年代研(yan)制出很多(duo)國(guo)(guo)內廣泛(fan)應用的(de)微(wei)生(sheng)物肥料產品(pin)，獲得了(le)多(duo)項國(guo)(guo)家獎勵。
“我也從事多(duo)年根(gen)(gen)際微(wei)生(sheng)物(wu)與微(wei)生(sheng)物(wu)肥(fei)料研究(jiu)，收集建立了(le)根(gen)(gen)際促(cu)(cu)生(sheng)菌菌種(zhong)資源(yuan)庫，尤(you)其是在增(zeng)強促(cu)(cu)生(sheng)菌根(gen)(gen)際定殖(zhi)以(yi)及微(wei)生(sheng)物(wu)與根(gen)(gen)系互作(zuo)的機(ji)理(li)與調控(kong)機(ji)制上做(zuo)了(le)很多(duo)工作(zuo)。”張瑞(rui)福說，希(xi)望能找到增(zeng)強促(cu)(cu)生(sheng)菌根(gen)(gen)際定殖(zhi)的調控(kong)信號，開發成微(wei)生(sheng)物(wu)肥(fei)料的“增(zeng)效劑”。
另外，張(zhang)瑞福介紹，通過高通量測序與生物信息學等技術，對根際(ji)微生物群(qun)落組(zu)成的解(jie)析(xi)及功(gong)能表達(da)等方面也(ye)做了很多工作。
“我們研制的(de)一些(xie)微生物肥料也通過(guo)與企業合(he)作(zuo)共同推廣。”張瑞福(fu)說(shuo)。
