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美尝试用微生物固氮种植玉米
日期:2019-07-01 作者:编译:张晓静 来源:农科智库 点击:
     今年春天,明尼苏达州莫顿附近的农场开始种植玉米,少数做玉米田间测试的农民在玉米种子旁边的土壤里,除了施放促进植物生长的基肥,还添加了一些新东西:细菌。
    这种由加利福尼亚Pivot Bio公司进行基因改造和开发的细菌将帮助玉米把大气中的氮转化为玉米植物可利用的肥料。这一想法是最终用微生物替代合成氮肥。
    这些产品在明尼苏达州还未上市,但部分农场已进行了第二年的微生物反应测试。Joel Mathiowetz是少数几个正在玉米田测试的农民之一,他和几个家庭成员一起在明尼苏达州南部2500英亩的土地上种植玉米、大豆和豌豆。
    这是一个相当简单的过程:“我将一些材料推入溶液中并在使用前把它激活。” Mathiowetz介绍。去年,他施用微生物的试验田每英亩产出的玉米比他只使用化肥的田地多6蒲式耳。
    这是一种共生关系。随着玉米开始生长,细菌附着在植物的根部。然后以玉米根中的糖为能量,将空气中的氮转化为植物可利用的肥料。它被称为固氮。
    细菌经过数千年的进化,已经与植物形成了这种共生关系。通过确保植物的良好生长,细菌也确保了自己的食物来源。
Pivot Bio公司的研究副主任Sarah Bloch说,农业增加了土壤中合成氮的含量,破坏了这种平衡。“固氮需要很多能量。一旦发现氮的存在,细菌将有效地关闭其固氮基因以节省能量。”
    因此,如果土壤中含有丰富的氮,细菌从玉米根部取食,但不会帮助植物利用这种可自然生成的氮。
    植物需要的土壤中的氮通常以肥料的形式存在,帮助植物茁壮成长。但合成氮是水污染的一个常见来源。鉴于氮、磷等营养物质的使用会导致湖泊和溪流水质恶化,农民和农企越来越关注寻找改善土壤健康和减少氮、磷使用的方法。
     “我们需要解决一个特定的问题,即:合成氮对环境造成的负面影响。” Bloch说。
    针对这种情况,Pivot Bio推出一种固氮细菌,它生活在玉米根部,由于基因得到调整,即使土壤中含有丰富的氮,它也不会关闭固氮功能。该公司称这是市场上第一种能增强氮的微生物。
    Mathiowetz虽然是测试微生物并收集测试数据的受雇农民之一,但他用对待所有新技术的态度来审视这个产品。 “我们总是对进入我们农场的新产品持怀疑态度,”他说。“对新技术,它们能不能帮到我们,以及它们可能产生的直接结果或意外后果心怀疑虑。”
但他说他看到了使用微生物的前途。他们还不会取代氮肥,但今年在他的试验地块上,他计划在玉米高几英寸时不再追肥。跳过这一步将节省他的时间和金钱。
    他仍在密切关注结果,他的顾虑是:“这是否真的节省了成本?节省了氮?节省了投入?这是否能使我们的作物生长的更好?”
    Bloch和她的同事们希望这个产品是用微生物取代合成肥料的第一步。最终的目标是改造微生物,使其能够提供作物所需的全部氮。
    Bloch说:“我们认为,我们可以提供一种产品,既能提供足够的氮,又能让农民保持足够的利润,最终将使他们减少合成氮的使用。”
    她承认,这种转变需要时间。土壤中数十亿微生物之间的相互作用还没有被完全了解,一些持怀疑态度的人质疑,科学能否驯服仍未被充分开发的土壤微生物群。但布洛赫认为该公司将通过专注研究几种擅长固氮的微生物而取得成功。
    Pivot Bio已吸引到资金雄厚的投资者,其中包括孟山都公司(Monsanto)、比尔和梅林达•盖茨基金会(Bill And Melinda Gates Foundation)。Bloch表示公司计划为玉米以外的作物开发固氮细菌。
    Mathiowetz完成种植测试后,仍不确定他是否会购买这种细菌用于他的农场。但是,他说,如果这项技术证明它具有经济和环境效益,他希望在下一个播种季,在他把玉米种子播种到地里之前,能再次激活微生物。
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