转载自“绿色智能肥料”公众号
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土壤微生物在保障粮食安全中起到重要作用，特别是根际微生物被称为植物第二基因组，根际土壤微生物的数量是土体微生物的十倍以上(Wang et al., 2020)。
图1. 微生物促进植物养分吸收及抗病(Trivedi et al., 2020)
微生物具备众多功能，如何有效发挥这些功能呢？
目前通常施用微生物肥料或者植物生物刺激素来发挥微生物功能。但从微生物接种剂产品在 1896 年授予第一项专利至今，其发展仍然许多限制，尤其是微生物的效果受到地理、土壤、植物种类、气候等导致的不稳定性是最重要的因素之一，原因就在于大部分肥料和菌剂都作用在土壤，而不是关键的根际区域。
植物根系会在土壤肥料颗粒周围大量生长，根系密集区域是植物与土壤及肥料交换的关键场所。绿色智能肥料正是通过这种植物的向肥性作为一个调节平台，可以通过科学的生物刺激素复配、碳的比例控制、关键功能微生物信号物质添加从而调节和调动根系生长的能力，强化这个区域中的植物-微生物互作实现四两拨千斤的作用。
绿色智能肥如何一步一步调控微生物，又是怎么实现“智能”呢？
肥料对微生物的活化是首要步骤，微生物的活性及功能发挥，很大程度上依赖于土壤中碳的输入。土壤中碳含量不足时，大部分土壤微生物处于潜在活性状态(Blagodatskaya and Kuzyakov, 2013)。自然条件下，根系分泌物是碳的重要来源，这种碳的输入对养分周转至关重要。例如根际一般是处于高碳低磷的微环境，而微生物对土壤磷的固定与活化与这种碳：磷的比率有关(Marschner, 2008)。碳：磷的比率高时，细菌对磷有固定作用，微生物大量储存磷以备微生物自身的“不时之需”，为自身生长的磷需求作准备(Spohn and Kuzyakov, 2013)；而在碳：磷的比率降低时，细菌对磷则是净活化作用，微生物对碳的需求可以驱动磷的活化(Spohn and Kuzyakov, 2013)。大量研究表明，通过调整根际的碳磷比值，可以有效刺激土壤磷酸酶活性，调控磷的养分活化或者周转(Marschner, 2007 , Zhang et al., 2014 , Wang et al., 2022)。目前发现通过碳添加，可以显著刺激微生物的活化能力(Wang et al., 2022)，而且碳源与肥料复配，刺激微生物活性以提高肥料利用效率已经表现出了良好的效果(李金鑫 et al., 2020)。因此，碳添加是绿色智能肥料实现微生物智能化调控的重要实现途径。
图2. 信号物促进土壤微生物磷酸酶活性(Wang et al., 2023)
绿色智能肥料对微生物的组装与靶向调控
微生物要想“智能化”调控，不光用碳调控细菌数量，也应考虑实现特定功能的微生物靶向调控。植物的次级代谢物在植物-微生物的互作中起重要作用。例如乙烯调控花生根际微生物网络中的核心物种（放线菌门Catenulispora sp.）丰度，提高微生物组磷矿化功能。类黄酮、萜烯和苯并恶唑嗪酮类等多种次级代谢物均在根际细菌群落的组装过程中发挥了调控功能(Wang et al., 2024)。
目前我们通过外源添加这些信号物质，发现了有一些信号物质可以显著提高磷的活化能力，靶向调控了一些潜在解磷细菌。因此绿色智能肥料可以通过添加碳和信号物复配形成“智能”调控土壤微生物(Wang et al., 2023)。
撰写：严文辉
编辑：陈路路
审核：黄成东
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