摘要:你家的菜园子是不是越种越 “娇气”?辣椒、番茄一沾土传病就成片枯蔫,年年用农药还越用越不管用?别慌,中国农业大学的科研团队最近找到了让土壤 “自己抗病” 的钥匙 —— 答案就藏在根系的 “悄悄话” 和土壤里的 “微生物军团” 里!中国农业大学资源与环境科学学院
你家的菜园子是不是越种越 “娇气”?辣椒、番茄一沾土传病就成片枯蔫,年年用农药还越用越不管用?别慌,中国农业大学的科研团队最近找到了让土壤 “自己抗病” 的钥匙 —— 答案就藏在根系的 “悄悄话” 和土壤里的 “微生物军团” 里!中国农业大学资源与环境科学学院丁国春教授团队(曲周实验站长期定位实验支持)在国际权威期刊《Microbiological Research》(微生物研究领域 TOP 期刊)发表《长期堆肥通过促进根系分泌物与根际微生物互作增强土壤抑病性》,首次清晰揭示 “堆肥→抑病土→根系分泌物→有益微生物” 的抗病链条,为绿色农业提供了 “精准调控” 新思路。
长期使用堆肥让作物更健康
咱们种地常遇到两个难题:一是土传病难缠,比如辣椒疫病,每年能让全国椒农损失近 7 亿元,用化学农药不仅伤土,还容易有残留;二是土壤越种越 “弱”,长期用化肥,土壤微生物 “军团” 乱了套,有益菌少了,致病菌多了。
早有农民发现,长期用堆肥(比如鸡粪、牛粪堆的肥)的地,病害少、收成稳。但没人说清:这堆肥养出来的 “好土”,到底是怎么抗病的?是肥里的养分?还是土壤里的微生物?或是植物自己的 “防御信号”?这就是团队要解开的谜题。
团队提出一个大胆猜想:长期堆肥形成的 “抑病土”,可能是让植物根系分泌了特殊的 “化学信号”(根系分泌物),这些信号像 “招募令” 一样,把土壤里的有益微生物召到根周围(根际),还让它们 “战斗力拉满”,专门对付致病菌(比如引起辣椒疫病的疫霉菌)。
简单说就是:抑病土→根系发信号→微生物来帮忙→作物不生病。这个链条到底通不通?团队用实验一步步验证。
团队在河北曲周实验站(从 2002 年就开始的长期实验田)选了两块地:
抑病土(DSS):20 多年一直用堆肥,种辣椒几乎不得疫病;非抑病土(NSS):一直用化肥农药,辣椒疫病年年发。然后用 “分根系统”(把辣椒根一半种在抑病土,一半泡在营养液里),收集根系分泌的 “化学信号”。
用精密的 GC-MS(气相色谱 - 质谱联用)技术分析,发现:抑病土里的辣椒根系,比非抑病土多分泌了 7 种关键化合物!像苯甲酸、山梨糖醇、1,3 - 环己二酮这些(不用记名字,知道是根系给微生物的 “暗号” 就行)。
团队把这 7 种化合物按抑病土里的比例混合,起了个名字叫 “MSEC”,相当于 “人工根系信号”。
团队做了 “迷你根箱”(透明亚克力盒子),能直接看到辣椒根和周围土壤的互动。把 MSEC 注射到根旁边,发现:
这些 “信号” 能让根际微生物 “大洗牌”,11% 的细菌群落变化都跟它有关;离 “信号” 注射点 20 毫米内,能对抗疫霉菌的有益菌特别多,像 “聚光灯下的好兵” 一样聚集;不同土壤里的微生物反应不一样:抑病土里会富集节杆菌、肠杆菌,非抑病土里则是短杆菌、假黄单胞菌 —— 说明 “信号” 也挑 “土壤底子”。之前发现,抑病土里有一种叫 “甲基营养型芽孢杆菌 BM400” 的细菌,是抗辣椒疫病的 “主力”。团队测试 MSEC 对它的影响:
“吸引”:MSEC 里的 6 种化合物(除了高浓度苯甲酸)都能让 BM400 “闻着味过来”,像磁铁吸铁屑;“激活”:能让 BM400 更能跑(运动性增强),还能利用这些化合物当 “粮食”;“稳住”:通过转录组分析发现,MSEC 能阻止 BM400 “瞎忙活”—— 不让它过度合成蛋白质(浪费能量),也不让它休眠(形成芽孢),让它一直保持 “战斗状态”。团队找了广州、上海、盐城三地的菜园土(代表不同气候和土壤类型),发现:
MSEC 在广州、上海的土壤里效果明显,能改变微生物群落;但在盐城的土壤里效果一般;可惜的是,MSEC 没能让 BM400 在所有土壤里都 “站稳脚跟”—— 说明 “抗病方案” 不能一刀切,得看土壤 “脾气”。以后不用光靠堆肥 “慢养土”,可以直接用这 7 种化合物做 “仿生肥”,像 “给根系发信号” 一样,精准招募有益菌,少用化肥农药。比如种辣椒、番茄时,撒点这种 “信号肥”,根际就会形成 “抗病微生物保护层”。
有机蔬菜最怕土传病,现在知道了 “抑病密码”,可以针对性调控根系分泌物和微生物,不用再靠 “碰运气” 种有机菜。而且减少农药残留,吃着更放心,土壤也不会越种越差。
现在国家提倡 “化肥农药减量”,这个研究正好提供了 “生物解决方案”—— 靠土壤自身的 “免疫力” 抗病,既保护了环境,又能稳定收成,特别适合设施农业(大棚)这种容易连作发病的场景。
从河北曲周的实验田,到广州、上海的菜园,中国农大学者的研究告诉我们:土壤不是 “死的基质”,而是有 “生命” 的生态系统。根系的 “悄悄话”、微生物的 “军团协作”,这些藏在土里的秘密,正在让我们的种地方式变得更绿色、更聪明。
也许过不了多久,咱们种地时,不用再背着农药桶,而是撒点 “微生物信号肥”,就能让土壤自己 “扛病”—— 这片被堆肥滋养的土地,正在用最自然的方式,守护着我们的饭碗和生态。
来源:农科最前线一点号