湖北
揭秘土壤“越种越好”反馈机制！中国农业大学又一篇Science来了
微言校园
在农业绿色发展的探索道路上
中国农业大学再次取得突破性进展
国际顶级学术刊物《科学》发表
中国农大张福锁院士团队
张俊伶/王光州课题组最新成果
揭示土壤“越种越好”的科学机制
为破解耕地质量退化难题
实现土壤健康管理
提供创新思路与绿色方案
近日，国际顶级学术刊物《科学》（Science）发表了中国农大养分资源高效利用全国重点实验室、资源与环境学院、国家农业绿色发展研究院王光州副教授、张俊伶教授、张福锁院士等在农业绿色发展领域取得的最新成果：《调控植物-土壤反馈，推动农业可持续发展》（Steering plant-soil feedback for sustainable agriculture）。团队首次将“植物-土壤反馈”理论引入农田生态系统，揭示了土壤“越种越好”的反馈机制，为土壤健康管理提供绿色方案。
该成果源于团队长期驻扎科技小院生产一线的实践积累，观察和剖析了农业绿色发展所面临的各种限制因素，基于在根际生态与调控领域40多年的研究积累，系统阐述了植物-土壤反馈的原理、机制与调控过程，及其对推动农业绿色转型的实践意义，为农业可持续发展提供了全新的解决思路和方案。
科技小院的师生在长期实践的过程中发现土壤的问题，如种人参、田七等中药材，种一次这块地大概10年不能继续种同样的药材，这种连作障碍，其实就是土壤中富集了大量对该作物有害的病原菌，很多作物都有同样的问题，需要采取很多办法去缓解和治理。这里到底有哪些具体的土壤问题，有什么样的办法，可以治理这样的土壤？为了弄清楚这个事情，上千家科技小院针对不同的作物，在全国各地展开了长期监测和研究，形成了新的认识和解决问题的思路。
“在栽培管理中，过度依赖化肥、农药等化学品的大量投入，还会导致土壤酸化、次生盐碱化、土壤生物多样性下降等严重问题，极大影响土壤健康，对作物产量和农产品品质产生负面影响。我们的研究发现，在粮食种植中，一亩地每年因为土壤问题造成的隐形损失，可达100公斤，而全国的农业专家、农民拼命努力，加上风调雨顺，增加的平均产量，不过几公斤。”张福锁说，基于植物-土壤反馈理念的土壤健康管理技术“植物-土壤反馈”理论将植物、土壤、微生物看作整体，目的是通过解析系统各要素之间复杂的关系，促进作物与土壤之间有益的相互作用。“植物-土壤反馈”有正、负两方面，长期单一化种植、不合理的耕作管理会导致土地恶化，影响下一茬的种植，这是负反馈；土地越种越肥沃，则是正反馈。
基于植物-土壤反馈理念的土壤健康管理技术示意图
“在关注土壤病原菌危害的同时，我们还注重有益菌和腐生菌等与植物的互作机制，发挥生物网络的正向调控作用。”中国农大资源与环境学院副教授王光州是成果论文的第一作者，也是张福锁团队在科技小院培养的学生。他说，在农业生产实践中，兼顾有益生物利用与有害生物防治，统筹短期生产和长期健康，用地和养地结合，才能实现土壤“越种越好”。
植物-土壤反馈助推农业可持续发展示意图
“本次成果进一步深化了团队在农田生态系统复杂互作机制和调控过程研究方面的科学认知，为农业绿色转型提供了创新思路和系统化的解决方案。”张福锁说，目前，团队提出的土壤健康管理绿色方案已经在科技小院投入生产实践，已初见成效。团队在广西隆安县建设的香蕉科技小院里实施了土壤绿色管理技术，产量提高了约18%。
基于植物-土壤反馈的新理念，文章提出了未来农业科学研究的五大重点方向：（1）深入解析植物基因组和代谢组如何调控根际微生物群落结构和功能，指出作物育种亟需第一第二基因组的融合；（2）厘清根际微生物与土壤非生物属性之间的互作关系，培育健康土壤以支撑作物高质高产；（3）开发定殖效率高、环境适应性强的微生物接种剂及相关绿色技术和产品，减少化学品投入；（4）推广保护性耕作和作物多样化配置，强化种间互作和生物网络，增强地上-地下反馈协同；（5）构建作物高产与土壤健康协同提升的长效机制和管理策略，支撑农业系统的气候韧性。
科技小院一线的实践沉淀
与四十余年的研究积累
土壤健康管理绿色方案
从理论走向田间
这一成果不仅深化了科学认知
更为农业可持续发展
作出了新贡献
来源 | 学校新闻网 人民网 北京日报 新京报
编辑 | 曾婷
审校 | 杨雨睿
责编 | 范晨辉 姜萍萍
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