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

日研究员开发新方法 测量土壤中微塑料污染含量

日研究员开发新方法测量土壤中微塑料污染含量受人类活动影响，纳米和微米级微塑料（N/MP）污染广泛存在于土壤、海洋、空气中甚至人体内，其危害日渐严重。日本研究人员近期开发出一种新方法，利用光谱法在两种波长下测量不同土壤类型中的N/MP含量。新华社报道，环境中很大一部分纳米和微米级微塑料（N/MP）存在于土壤中，了解土壤中N/MP的分布和迁移对于应对其威胁至关重要。目前要测量土壤中N/MP的含量，需要先将土壤中的N/MP与有机物等分离开来，再利用拉曼光谱等方法检测。但现有方法对技术要求较高且分辨率有限，此外在分离土壤过程中常会丢失一部分N/MP，导致测量不准。日本早稻田大学等机构研究人员开发出一种新的可测量土壤中N/MP含量的光谱法，无需将土壤中的有机物分离出去。其原理是使特定波长的光穿过样本，利用N/MP和土壤颗粒吸收光谱差异来量化N/MP。因此找到合适的波长来区分N/MP和土壤颗粒十分关键。[Media]研究人员将六种在粒径分布、有机物含量等方面呈不同特性的干土壤样本制成悬浮液，并与聚苯乙烯（一种常见微塑料成分）纳米颗粒混合，形成六种不同的模拟含N/MP污染物的土壤悬浮液。N/MP含量均保持在每升五毫克。然后使用分光光度计测量这些土壤悬浮液在200纳米至500纳米波长范围的吸收光谱，并据此确定干土壤中N/MP的含量。随后找出测量N/MP的两种波长的最佳组合。研究显示，使用220纳米至260纳米和280纳米至340纳米波长组合时，六个样本的误差最低，因此适合测量不同土壤类型中的N/MP含量。研究人员还创建了土壤悬浮液中N/MP含量与添加到干土壤样本中的N/MP含量之间的校准曲线，从而能准确估算干土壤中N/MP的含量。研究成果近期发表在《生态毒理学与环境安全》杂志上。研究人员表明，该方法可以用作土壤中N/MP含量的初步评估工具，以帮助人们进一步了解N/MP在土壤中的分布和迁移。[Media]2024年6月23日11:57AM

科学家通过在田间施用固碳用岩尘以提高作物产量并减少温室气体

科学家通过在田间施用固碳用岩尘以提高作物产量并减少温室气体在自然状态下，岩石在环境中分解时会自然吸收大气中的二氧化碳。岩石碎裂成的块数越多，可用于固碳的总表面积就越大，因此可吸收的二氧化碳量也就越大。然而，大多数岩石需要很长时间才能自行碎裂成小块。此外，为了让所有这些碎块都能吸收二氧化碳，它们必须分布在一个大范围内，全部暴露在大气中。这就是强化岩石风化的作用所在。该工艺是用机械将岩石粉碎成粉尘状，然后将其撒在农田里。农民不一定要花费额外的时间来做这些工作，因为这些粉尘可以与已经施用在农田里的肥料或其他添加剂一起撒播。在2020年的研究中确定，如果在全球范围内实施强化岩石风化，每年可从大气中吸收多达20亿吨（约22亿吨）二氧化碳。这比全球航空和海运每年排放的二氧化碳总和还要多得多。这些岩石可以从采矿作业等渠道获得，农民可以得到经济激励，在他们的田地里使用这些粉尘。如果仅靠金钱还不够，那么提高产量的承诺可能会有所帮助。迪米塔-埃皮霍夫博士在一块试验田里视察大豆IlsaKantola，加州大学洛杉矶分校这项新研究在伊利诺伊大学能源农场进行，为期四年，研究对象是轮流种植玉米和大豆的田块。这些田地中的一些地块未经处理，作为对照组，而其他地块则每年以每公顷50吨（45吨）的比例施用玄武岩粉尘。最终发现，经过处理的地块产量比对照地块高出12%至16%。这一结果主要是由于玄武岩提高了土壤的pH值，进而增强了植物吸收土壤中已有养分的能力。此外，玄武岩在土壤中分解时，自身也释放出磷、钾和钙等养分。此外，经过玄武岩处理的地块上的植物含有更多的微量和大量营养元素，从而提高了它们对人类和牲畜的营养价值。固碳效果也得到了证实--现在人们相信，施用碎石粉每年每公顷可以清除大气中大约三到四吨的二氧化碳。首席科学家、谢菲尔德大学戴维-比尔林（DavidBeerling）教授说："我们用来之不易的数据证明了增强风化法在现实世界中的碳清除潜力。这是了解这项技术在减缓气候变化的同时提高产量和改善土壤健康的巨大潜力方面迈出的一大步"。有关这项研究的论文最近发表在《美国国家科学院院刊》上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1425844.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1425844.htm

机器人系统通过测量叶子的角度检查玉米植物

机器人系统通过测量叶子的角度检查玉米植物AngleNet系统由北卡罗来纳州立大学和爱荷华州立大学的一个团队开发，它将现有的PhenoBot3.0轮式农业机器人与基于机器学习的特殊软件相结合。安装在机器人上的是四个PhenoStereo相机模块，每个模块由两个相机和一组频闪灯组成。这些模块一个比一个排列，中间有空隙。当遥控机器人沿着一排排玉米植物移动时，摄像机自动捕捉每株植物上不同高度的叶片的立体侧视照片。软件结合这些图像形成这些叶片的三维模型，从中可以计算出叶片相对于茎的角度。此外，由于相机模块安装在已知的高度，因此可以确定叶片离地面有多高--这是另一个重要的信息。该研究的第一作者、北卡罗来纳州立大学助理教授项立荣说："在玉米中，你希望顶部的叶子是相对垂直的，但在茎的更下方的叶子则是更水平的。这使植物能够收获更多的阳光。专注于植物育种的研究人员监测这种植物结构，因为这为他们的工作提供了参考。"在对该技术的测试中，发现AngleNet系统测量的叶子角度与手工测量的叶子角度相差5度以内。根据科学家们的说法，这一数额完全在植物育种的公认误差范围之内。Xiang说："我们已经在与一些作物科学家合作，利用这项技术，而且我们乐观地认为，更多的研究人员将有兴趣采用这项技术，为他们的工作提供信息。最终，我们的目标是帮助加快植物育种研究，以提高作物产量。"关于这项研究的论文最近发表在《田间机器人学杂志》上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1348085.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1348085.htm

"哨兵植物"可通过叶片中的压力传感器拯救作物

"哨兵植物"可通过叶片中的压力传感器拯救作物经过特殊标记的"哨兵植物"很快就能对作物问题（如虫害或细菌感染）发出预警。这些植物将利用两个"发光"传感器，对叶片中与压力有关的化合物做出反应。最常用的两种信号分子是过氧化氢和水杨酸。四年前，麻省理工学院的迈克尔-斯特拉诺教授及其同事创造了一种叶片集成传感器，它能在过氧化氢存在时发出荧光。这种"传感器"实际上由许多单壁碳纳米管组成，每根碳纳米管都包裹着一条被称为寡聚体的合成DNA链。当把含有这些"电晕相分子识别"（CoPhMoRe）纳米传感器的载体溶液涂抹在叶片背面时，这些微小的物体就会穿过叶片表面被称为气孔的微小开口。纳米传感器最终进入叶肉中层，叶肉中层是叶片的内层，大部分光合作用都在叶肉中进行。当该层随后产生过氧化氢时，过氧化氢会与纳米传感器结合，使其发出荧光。这种荧光很容易用红外摄像机检测到。虽然过氧化氢的产生本身就能表明某些植物胁迫因素的存在，但如果能同时检测到水杨酸，那就更有用了。有鉴于此，斯特拉诺的团队改变了该技术中使用的低聚物结构，创造出了第二种CoPhMoRe纳米传感器，这种传感器在与水杨酸而不是过氧化氢结合时会发出荧光。在研究中，用水杨酸传感纳米传感器（蓝色）、过氧化氢传感纳米传感器（红色，右图）和惰性对照纳米传感器（绿色）处理单个植物叶片的不同部分。在对白菜植物进行的实验室测试中，将含有两种不同类型纳米传感器的溶液涂抹在同一片叶子的不同部位。然后让这些植物承受强光、高温、细菌感染和昆虫叮咬等压力。研究发现，前三种压力会在几分钟内产生过氧化氢，然后在两小时内的某个时间段产生水杨酸。不过，水杨酸出现的确切时间却因压力源的类型而有一致的差异。这意味着，如果用红外摄像机对经过CoPhMoRe增强的植物进行持续监测，农民就可以根据植物叶片从开始产生过氧化氢到随后产生水杨酸之间的时间间隔，判断植物是否处于光、热或细菌胁迫的早期阶段。如果只产生过氧化氢，那就意味着昆虫叮咬是罪魁祸首。当然，如果两种信号分子都没有产生，那就意味着植物没有问题。"这两个传感器结合在一起，可以准确地告诉用户植物正在承受什么样的压力。"Strano教授说："在植物内部，你可以实时看到化学变化的起伏，每一种变化都是不同胁迫的指纹。我们正在将这项技术应用到诊断中，它能比任何其他传感器更快地为农民提供实时信息，足以让他们进行干预。"有关这项研究的论文最近发表在《自然通讯》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1428270.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1428270.htm

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