研究表明 土壤覆盖作物可能会降低主要作物的产量

研究表明土壤覆盖作物可能会降低主要作物的产量代替常用的黑麦（如图），豆科植物如苜蓿和毛绒草可能是作为覆盖作物的更好选择通过种植这些作物而不是让田地裸露，可以减少土壤的侵蚀和压实，减少水的流失，更少的氮（来自肥料）会流入水道，更多的碳从大气中被吸入土壤--后者既促进植物生长，又有助于减少温室气体的净排放。此外，由于杂草必须与覆盖作物植物竞争水和养分，这些杂草生长得更少，又减少了除草剂的使用。综上所述，过去的小规模研究表明，覆盖作物可能对主要作物的产量有不利影响。为了了解在现实世界的耕作中是否真的如此，斯坦福大学的科学家分析了美国"玉米带"（爱荷华州、印第安纳州、密苏里州、俄亥俄州、伊利诺伊州和密歇根州）2019-2020年种植季节的9万多块玉米和大豆田的卫星图像。研究人员知道这些田地中哪些在淡季种植了覆盖作物--至少都有三年了--哪些没有。根据天气模式和植物的绿色程度等因素，一个机器学习算法预测了每种主要作物的产量。结果发现，在使用了覆盖作物的田地里，玉米的产量平均降低了5.5%，而大豆的产量降低了3.5%。这意味着玉米每英亩损失约40美元，大豆每英亩损失20美元--这些数字还不包括种植和维护覆盖作物的额外成本。造成这些减少的原因可能有几个。首先，尽管覆盖作物确实有助于土壤保持水分，但它们本身也使用了大量的水。当进入干旱的生长季节时，这可能会导致主要作物种子可用的水减少，阻碍其发芽。同样，尽管覆盖作物减少了氮的流失，但它们也吸收了许多留在土壤中的氮，这意味着主要作物可用的氮更少。最后，覆盖作物可能会降低土壤氧气水平，因为它们会刺激土壤微生物，而这些微生物又会消耗氧气。科学家们很快指出，他们并不是说不应该使用覆盖作物，而只是需要对其实施进行更多的思考。例如，与常用的非豆类覆盖作物（如黑麦）相比，豆类覆盖作物可能有助于将氮重新固定在土壤中。此外，如果在一年中较早地收获覆盖作物，在种植主要作物之前，土壤应该有更多的时间来"恢复元气"。与博士后学者JillianDeines一起领导这项研究的DavidLobell教授说："农业中没有什么是简单的，"他说。"覆盖作物不是万能的，事实上它们有一些严重的限制。但我不认为我们想把婴儿和洗澡水一起扔掉。"关于这项研究的论文最近发表在《全球变化生物学》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1332457.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1332457.htm

新型合成微生物群落在消灭杂草的同时促进作物的健康生长

新型合成微生物群落在消灭杂草的同时促进作物的健康生长华中农业大学的研究团队开发出了实验室培养的新型合成微生物群落（也称为SynComs），这种群落本质上就像一个微型微生物群落，可以消灭杂草目标，同时促进作物的健康和生长。其中一种SynCom从杂草或小麦根瘤中分离出的细菌特别显示出了帮助行业减少除草剂使用的巨大前景。在对四种SynComs（C1、C2、C3和C4）进行的温室比较研究中，C4拔得头筹，它不仅能杀死危害小麦作物的有害稗草，还能促进谷物的健康和生长。研究小组指出："所有SynComs都能促进小麦生长，具体表现为土壤植物分析发育（SPAD）值和新鲜生物量的增加。与此同时，SynComC4与低剂量Axial除草剂结合使用时，可有效降低侵染杂草小金丝雀草的SPAD值和新鲜生物量。"在这些结果的鼓舞下，研究人员在一个连续多年遭受严重虫害的地区进行了大规模田间试验。他们试验了不同剂量的Axial（25%、50%、75%和100%），发现了一个黄金区域，该区有可能显著减少用于这种主要作物的化学品。研究人员指出："C4与50%和75%Axial的组合通过减轻除草剂对小麦的副作用，显著改善了小麦的生长。杂草侵扰使50%和75%Axial剂量的谷物产量分别减少16%和25%。与单独使用Axial相比，将Axial与C4结合使用可挽回杂草侵扰下22%的谷物产量损失。""研究结果表明，除草剂与SynComs的组合在控制杂草和促进小麦生长方面具有协同效应，因此这种组合提供了一种可持续的生态友好型杂草控制策略"。自商业化以来，除草剂就毁誉参半，数以百计的合成化合物被广泛应用于集约农业，提高了产量，减少了人工劳动。然而，尽管除草剂被广泛用于控制破坏作物的植物，并具有促进生长的作用，但在越战期间，美国军方使用橙剂（以及紫、蓝、粉、绿和白剂）混合除草剂来去除树木叶片、破坏植被和作物后，除草剂对人类的毒性就变得非常明显了。1971年，美国禁用了这种除草剂（比有毒杀虫剂滴滴涕早一年）。虽然美国对除草剂的使用进行了严格监管，但其使用会产生严重的连锁反应。就像人类肠道微生物群对整体健康的重要性一样，土壤中的微生物群对其维持的生命也至关重要。除草剂会减少土壤中循环养分的有机物，使这一独特的微生物群退化，从而降低作物产量。这反过来又会增加用于促进生长的化学品。不过，SynComs也有自己的挑战，例如在释放到自然环境中时，会面临土壤中的竞争物种。随着时间的推移，合成微生物也可能因进化和横向基因转移而发生变化。(除草剂的使用也导致植物发展出抵抗反复化学攻击的机制）。在这项研究中，科学家们发现C4能显著促进小麦的生长，即使在没有Axial的情况下也是如此。在包括一种基于糖的新型除草剂、另一种来自"失败"抗生素的除草剂、甚至基于植物的泡沫等研究领域，这是一个充满希望的进展。研究人员指出："在田间条件下，即使与低剂量除草剂一起使用，C4也能表现出理想的双重功能，既能控制小麦蚜虫，又能促进小麦生长。因此，将SynComs与低剂量除草剂结合使用有望成为一种可持续的环保除草策略。"这项研究发表在《土壤生态学通讯》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1416279.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1416279.htm

科学家正利用土壤微生物的DNA帮助提高气候模型的准确性

科学家正利用土壤微生物的DNA帮助提高气候模型的准确性微生物模型利用广泛的基因组数据为土壤碳模拟提供动力。图片来源：VictorO.Leshyk插图这个新模型使科学家们能够更好地了解某些土壤微生物如何有效地储存植物根系提供的碳，并为农业战略提供信息，以保护土壤中的碳，支持植物生长和减缓气候变化。"我们的研究证明了直接从土壤中收集微生物遗传信息的优势。在此之前，我们只掌握了实验室研究的少数微生物的信息，"论文第一作者、伯克利实验室博士后研究员吉安娜-马施曼（GiannaMarschmann）说。"有了基因组信息，我们就能建立更好的模型，预测各种植物类型、作物甚至特定栽培品种如何与土壤微生物合作，更好地捕集碳。同时，这种合作还能增强土壤健康"。最近发表在《自然-微生物学》杂志上的一篇新论文介绍了这项研究。论文的通讯作者是伯克利实验室的EoinBrodie和劳伦斯利弗莫尔国家实验室的JenniferPett-Ridge，后者领导着"微生物持久存在"土壤微生物组科学重点领域项目，该项目由能源部科学办公室资助，以支持这项工作。看见看不见的东西-微生物对土壤健康和碳的影响土壤微生物帮助植物获取土壤养分，抵抗干旱、疾病和虫害。它们对碳循环的影响在气候模型中的体现尤为重要，因为它们会影响土壤中储存的碳量或在分解过程中以二氧化碳形式释放到大气中的碳量。通过利用这些碳构建自己的身体，微生物可以将碳稳定（或储存）在土壤中，并影响碳在地下的储存量和储存时间。这些功能与农业和气候的相关性正受到前所未有的关注。然而，仅一克土壤中就含有多达100亿个微生物和数千个不同物种，绝大多数微生物从未在实验室中被研究过。直到最近，科学家们才从实验室研究的极少数微生物中获得数据，为这些模型提供依据，其中许多微生物与需要在气候模型中体现的微生物无关。Brodie解释说："这就好比根据只生长在热带森林中的植物所提供的信息，为沙漠建立生态系统模型。"为了应对这一挑战，科学家团队直接利用基因组信息建立了一个模型，该模型能够适应任何需要研究的生态系统，从加利福尼亚的草原到北极解冻的永久冻土。该模型利用基因组深入了解土壤微生物的功能，研究小组将这种方法用于研究加利福尼亚牧场中植物与微生物组之间的相互作用。牧场在加州具有重要的经济和生态意义，占陆地面积的40%以上。研究重点是生活在植物根部周围的微生物（称为根圈）。这是一个重要的研究环境，因为尽管根区只占地球土壤体积的1-2%，但据估计，根区储存了地球土壤中30-40%的碳，其中大部分碳是由根系在生长过程中释放出来的。为了建立这个模型，科学家们利用加州大学霍普兰研究与推广中心提供的数据，模拟了微生物在根部环境中的生长情况。不过，这种方法并不局限于特定的生态系统。由于某些遗传信息与特定的性状相对应，就像人类一样，基因组（模型所基于的）与微生物性状之间的关系可以转移到世界各地的微生物和生态系统中。研究小组开发了一种新方法来预测微生物的重要性状，这些性状会影响微生物利用植物根系提供的碳和养分的速度。研究人员利用该模型证明，随着植物的生长和碳的释放，由于根系化学和微生物性状之间的相互作用，会出现不同的微生物生长策略。特别是，他们发现，生长速度较慢的微生物在植物生长后期会受到碳释放类型的青睐，而且它们在利用碳方面的效率出奇地高--这使它们能够在土壤中储存更多的这种关键元素。这一新的观测结果为改进模型中根系与微生物之间的相互作用提供了依据，并提高了预测微生物如何影响气候模型中全球碳循环变化的能力。"这些新发现对农业和土壤健康具有重要意义。通过我们正在建立的模型，我们越来越有可能利用对碳如何在土壤中循环的新认识。这反过来又为我们提供了可能性，使我们能够提出保护土壤中宝贵的碳的策略，从而在可行的范围内支持生物多样性和植物生长，以衡量其影响，"马施曼说。这项研究强调了利用基于遗传信息的建模方法来预测微生物性状的威力，有助于揭示土壤微生物组及其对环境的影响。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1420579.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1420579.htm

通过叶片测量根系长度的新方法可帮助提高作物产量

通过叶片测量根系长度的新方法可帮助提高作物产量深根植物比浅根植物更耐旱，因为它们的长根能够进入地下水位，而短根无法进入地下水位。深根植物也更善于吸收氮等养分，而这些养分往往会随着雨水或灌溉水深入土壤。还有一个减少温室气体排放的好处是，植物的根扎得越深，其捕获的大气二氧化碳在土壤中锁定的时间就越长。这是因为二氧化碳是由叶片吸收并带入根部的。出于这些原因和其他原因，作物科学家一直在努力培育根系更深的作物新品种。目前，检查根系长度的标准方法是在试验地里挖出多株植物，然后用卷尺测量它们的根系。这个过程不仅费时费力，而且在研究后期无法再次测量这些植物的根系，因为它们不会被重新种植。这就是LEADER的由来。LEADER是"LeafElementAccumulationfromDEepRoot"的缩写，这种根部测量方法是由宾夕法尼亚州立大学的乔纳森-林奇教授及其同事创造的。这项技术的基础是，在任何给定的农田里，不同的矿物质和其他元素存在于土壤的不同深度。当植物的根系向下生长到土壤中时，就会吸收这些元素，并将其带入叶片。因此，通过观察叶片中含有哪些土壤元素，就可以知道根系目前已经向下生长了多远。当然，你首先需要知道哪些元素位于哪个深度，这可以通过采集和分析有关田地的初始土壤核心样本来确定。LEADER运作示意图宾夕法尼亚州立大学在这项研究中，林奇的团队在全美四个地点种植了30个不同基因的玉米品系，并在六年时间里对这些地点的土壤和叶片进行了检测。叶片分析是在现场使用手持式X射线荧光分光光度计进行的。对于根系长度在30厘米（1英尺）或更长的植物，LEADER的精确度与传统的根系测量技术不相上下。尽管如此，在某些试验地块中，不同土壤深度的不同天然元素之间可能没有明确的界限。在这种情况下，可以在种植作物之前，将锶等"示踪元素"埋入已知深度的土壤中。一旦锶开始在叶片中出现，作物科学家就会知道根系已经到达了那个深度。重要的是，虽然研究中使用的是玉米，但LEADER应该适用于所有类型的植物。"要培育根系更深的作物，你需要观察成千上万株植物。把它们挖出来既费钱又费时，因为有些根系深达两米或更深，"林奇说。"每个人都想要深根作物--但直到现在，我们还不知道如何获得它们。"有关这项研究的论文最近发表在《作物科学》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1425017.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1425017.htm

天然“超级真菌”AMF可使作物产量提高40%

天然“超级真菌”AMF可使作物产量提高40%这种真菌天然存在于健康的土壤中，能穿透植物根部形成树状结构（菌核）。当它们分枝时，会增加植物根部的表面积，从而促进养分吸收。这项研究的共同负责人、苏黎世大学和农业研究中心的土壤生态学家马塞尔-范德海登（MarcelvanderHeijden）说："在四分之一的地块上，菌根真菌使产量提高了40%，这是巨大的进步。"研究人员在调查为什么有三分之一的土壤几乎没有增产甚至减产时发现，健康土壤的产量与健康土壤相同（或者在某些情况下产量更低）。来自Agroscope公司的共同第一作者StefanieLutz说："我们发现，当土壤中已经存在大量真菌病原体时，接种效果最好。"真菌被认为是土壤的第一道防线，可以抵御攻击植物的病原体，这些病原体会大大降低作物产量。因此，在有病原体的田地里，如果没有真菌，产量可以保持不变，而在没有病原体污染的田地里，真菌对产量的有利影响则较低。作为有益生物，真菌还能帮助植物从土壤中吸收养分。在广泛结果的基础上，研究小组随后利用土壤微生物组指标成功地确定了播种前任何给定地块的植物生长变化，准确率高达86%。来自巴塞尔大学的共同第一作者克劳斯-施拉比（KlausSchläppi）说："我们能够预测10块田地中9块的接种成功率，因此也能在田间季节到来之前预测收获产量。这种可预测性使我们有可能在真菌能够发挥作用的田地里有针对性地使用真菌。这是将这些技术发展成为可靠的农业方法的关键因素"。这一发现可以提高粮食产量，而无需大量使用杀虫剂和化肥。联合国2022年的一份报告发现，世界上有40%的土壤中度或严重退化，并预测这一比例可能上升到90%。如何在更大的商业规模上有效地传播真菌还有待解决，但"这次田间试验的结果代表着向更可持续的农业迈进了一大步"，范德海登说。这项研究发表在《自然-微生物学》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1400895.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1400895.htm

FAO：预计全球玉米和小麦产量将有所下滑

FAO：预计全球玉米和小麦产量将有所下滑粮农组织对2024/25年度的初期预测显示，全球谷物供需形势总体较为乐观。根据目前对世界谷物产量前景的评估，2024/25年度全球谷物产量预计将达到28.46亿吨（包括以碾米计的大米），几乎与2023/24年度的创纪录产量持平。在主要谷物中，预计全球玉米和小麦产量将有所下滑。黑海地区最近的恶劣天气条件可能会导致世界小麦产量下降。相比之下，大麦、大米和高粱的产量预计都将增加。