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编者按
几十年来 ， 土壤一直被视为是一台能持续生产食物的机器 ， 而不是一个脆弱的生态系统 ， 但现在 ， 它正处于危机关头 。 了解土壤微生物如何与环境相互作用 ， 并帮助农民采用新的可持续方法 ， 可以对土壤产生有益的影响 ， 从而有利于我们的健康 。
今天 ， 我们共同关注土壤微生物 。 希望本文能够为相关的产业人士和诸位读者带来一些启发和帮助 。
土壤中的小生命
人类活动影响了生活在土壤中的微生物的多样性和活动性 ， 并引发了土壤微生物群的失衡 。 小小一把土壤中就含有大约 100 亿个细菌、真菌和古菌 ， 它们是养分循环的驱动者 ， 通过多种化学物质的交换 ， 与植物根系和土壤之间互惠互利 。
斯洛伐克初创公司 Nitroterra Technology 的首席执行官 Radoslav Bonk 说：“土壤微生物会产生一种‘胶水’ ， 这是它们新陈代谢活动的副产品 。 这种胶水对粘合土壤主要颗粒、真菌、粘土和有机颗粒至关重要 。 如果这种代谢活动受到抑制 ， 例如过度使用合成肥料 ， 健康的土壤结构就会发生瓦解 ， 土壤就会变得更易受到风和水的侵蚀 。 ”
随着土壤结构变得脆弱 ， 植物生长的整个过程也随之受到破坏 。 这些植物对病原体的抵抗力会下降 ， 而且无法充分获得生长所需的营养物质 。 传统上 ， 使用无机肥能缓解这个问题 ， 但它们会污染环境 。
为了解决这个问题 ， 几家欧洲公司一直在积极开发微生物解决方案 ， 希望以更可持续的方式来提高土壤肥力 。
西班牙是一个传统农业国 ， 但是其土壤资源形势严峻 ， 因此西班牙成为了开发这些新型土壤产品的领导者之一 。
当前 ， 被用作生物肥料的活性微生物产品逐渐开始被市场接受 ， 例如由 Symborg 公司商业化微生物 Methylobacterium symbioticum ， 它可以固定大气中的氮 ， 以满足植物生长所需 。
另一家西班牙公司 Ceres Biotics 拥有自己的菌种库 ， 其中含有多种来自于固氮菌属和 Frateuria 属的微生物 。 每一个菌种都会表达不同类型的基因 ， 并且能以不同的方式使农作物受益 。
此外 ， 新的有益微生物物种正在被陆续发现 。 例如在生长于西班牙大加那利岛的拉斯帕尔马斯的烟草植物近亲中 ， 人们发现了一种名为 Pseudomonas palmensis 的细菌 。 这些细菌能在干旱时期增强植物的抵抗力 。
西班牙的农业用地
利用生物信息学破译土壤微生物组
土壤微生物组内部存在着错综复杂的合作和竞争关系 ， 同时 ， 这些微生物与植物之间也存在着相互作用 。 因此 ， 很难确定哪些微生物在协同生态系统中是最重要的 。 需要使用计算方法处理这种复杂情况 。
Bonk 解释说：“在我们选择和应用细菌菌株之前 ， 我们会尝试先评估土壤中已经存在的主要细菌 。 而在这一过程中 ， 我们发现评估代谢多样性和代谢率远比通过 DNA 分析技术获得微生物物种列表重要得多 。 ”
他继续补充道：“细菌的‘健康’水平以及它们的实际活动和代谢速率对我们来说至关重要 。 为了解决这两个问题 ， 我们使用了多种统计方法来进行微生物分析 。 ”
与细菌一样 ， 真菌在土壤健康中也发挥着关键作用 ， 并与植物形成共生关系 。 研究最多的与植物根系相关的真菌类别是丛枝菌根真菌（AMF） 。 AMF 可以促进宿主植物对矿物质养分和水的吸收 。 但在土壤中只存在少量的这种真菌 。 为了利用其潜力 ， 法国农业科技创业公司 Mycophyto 正在研究、生产和采用本土的 AMF ， 将其作为生物刺激剂 ， 与农作物和土壤互作 。
“我们在土壤生物多样性研究中使用生物信息学工具来分析土壤宏基因组学研究的结果 ， 以鉴定 AMF 物种 ， ”Mycophyto 公司的联合创始人兼首席执行官 Justine Lipuma 解释说 ， “这让我们能够观察到这样一个事实 ， 即某些物种只存在于特定的土壤环境中 ， 而不存在于其他环境 。 ”
为了完成这一过程 ， 该公司使用了基于人工智能（AI）的预测模型 ， “该模型整合了那些被认为会影响物种存在的数据（如气候、土壤化学等） ， 并会根据 GPS 坐标预测这些物种的存在 。 ”Lipuma 评论道 。
目前 ， Mycophyto 公司已经在与葡萄种植者合作 ， 最大限度地延长土壤的寿命 ， 以便种植更能抵抗干旱和疾病的藤本植物 。 这家创业公司发展迅速 ， 并且已经瞄准了其他市场 ， 如家庭园艺或树木栽培 。
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