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有益微生物在农业应用的潜力及问题

发表时间:2020-04-29 14:01

长期以来农业是我国的第一产业,农业安全事关全体人民的身心安全。近年来,随着集约化生产模式在我国的大规模发展,化肥农药的大量投入使用已成为保障作物产量稳定的主要措施。大量的化肥农药的使用造成了农作物病虫害越来越难以防治,最终造成农产品农药残留严重超标。目前,我国农业生产方式正在加速向现代化转变,农作物有害生物绿色防控技术越来越受社会的关注,有益微生物在农业病虫害防控中的应用越来越受重视。

1 我国农业发展存在的问题

我国是农业大国,农业一直以来是我国的第一产业,是国民经济的基础。上世纪80年代以来,化肥和农药为我国粮食产量实现跨越式增长做出了巨大贡献,解决了我国几亿人口的温饱问题。随着社会发展水平的提高,盲目大量的使用化肥农药造成了大气、土壤和水体污染,已经严重威胁到了人民的身心健康。农业关系到大家日常的饮食生活,农业安全关系到大家每个人的生命安全。但是,现在大家在市场上买到的农产品农药残留过量、激素含量超标,还有部分未经国家批准的转基因产品。

2我国农业病虫害防治措施

植物病虫害是妨碍我国农业产量和质量稳定发展的重要原因,我国用以控制农田病虫害的主要措施用化学农药。大量的使用化学农药尽管在保障农产品产量方面起到重要作用,但同时也是对农田、农产品造成严重污染。

2015年,围绕“稳粮增收调结构,提质增效转方式”的工作主线,大力推进化肥减量提效、农药减量控害,积极探索产出高效、产品安全、资源节约、环境友好的现代农业发展之路,我国农业部制定了《到2020年化肥使用量零增长行动方案》和《到2020年农药使用量零增长行动方案》。我国在代替农田化学农药使用方面做了很多工作,但是,系统性的防治工作还十分少见。在发达国家,国家和农场主都十分重视农田生物多样性建设,通过提高农田生态系统的稳定性,来减轻病虫害发生,从而减少使用化学农药。我国也在苹果、水稻、棉花、柑橘等农田多样性控制有害生物方面做了一些工作,但是在增加植被和土壤生物多样性控制有害生物的实际应用则十分少见。在绿色防控技术方面,尽管国内外已经研制开发出很多非化学农药防治单一病虫害的方法,但是集成病虫兼治、成本低廉的、可以高效替代化学农药的绿色防控产品和技术还十分匮乏。目前我国农业生产方式正在加速向现代化转变,原有的农田有害生物绿色防控技术也面临严重挑战。

3 有益微生物在农业应用的潜力

正如人类微生物组研究越来越关注调控大家肠道微生物群体以改善人类健康一样,农田有害生物绿色防控技术越来越重视利用改善土壤微生物结构群落,增加有益菌的数量来改善农业土壤环境。通过添加特定的微生物来改良土壤,通过土壤的管理来促进有益微生物的生长,通过土壤中微生物群落的结构评估或测量的土壤条件。研究表明,在土壤中添加特定的细菌或菌根接种物可以促进植物生长。此外,有证据表明,大家可以积极管理土壤微生物,从而对抑制植物病害,减少土壤侵蚀,加速重金属污染土壤的修复等产生积极作用。

4 有益微生物在农业应用的问题

4.1 如何定义有益微生物。 尽管有很多方法可以通过添加有益微生物改善土壤微生物群落结构来提高农业生产力和可持续性,但可以这样说,这是一个非常复杂的领域。单一的微生物群落不太可能普遍促进作物生长、具有抗病性、并使用有限的营养。此外,可能在一组条件下是有益的微生物在其它条件下可能是致病的或有害的。如何判断一个有益群落将取决于以下内容:如何定义“有益”、所研究的作物、这些作物面对的具体的生物或非生物的挑战、以及特定的土壤条件。

4.2 如何让有益微生物发挥作用。 目前,如何让有益微生物在土壤中定殖是有益微生物开发与利用的最大阻力。影响微生物在土壤环境中存活和生长因素很多。可能存在持续性的非生物胁迫因子(如低的水分可利用性、有限的可利用的有机碳底物和酸性条件),与其他土壤微生物类群(如广泛存在的土壤细菌-可以产生抗生素和抵抗抗生素)的高度竞争、频繁的干扰(如干湿交替、蚯蚓和其他土壤动物的捕食和冻融交替),以及资源在空间和时间上的不均匀分配。众多的国内外研究表明,微生物在土壤环境中存活和生长是非常困难的。即使人工接种大量有益微生物到土壤中,这些微生物中的大部分也不可能在土壤中持续很长时间。

5 有益微生物在农业应用的策略

大家对土壤微生物组的认识非常少。对如何让有益微生物在土壤大环境中很好的定殖,改善土壤环境,大家尚没有明确的答案。此外,不断有新的方法涌现,可以用来进一步探索微生物群落的系统发育和功能多样性。大家往往缺少一个对微生物组认识的概念性框架-使大家能够识别和说明土壤微生物组格局。显而易见的是,仅仅用简单的指标,例如细菌与真菌的比率或植物丰度来表征土壤微生物组是不够的,大家也不应该把重点局限在基本的作用有限的微生物多样性指标上。相反,该领域需要超越对微生物群落多样性的简单描述,从而确定这种复杂性格局,并认识到这种复杂性的重要性。从而提高作物产量、增强陆地生态系统响应持续的环境变化的预测能力,为我国农业的健康绿色发展作出努力。

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