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综述:传统农业生态系统中微生物群落探索助力可持续农业
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年05月27日 来源:Geoderma Regional 3.1
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本文系统综述了传统农业生态系统中微生物群落的结构与功能,强调其在维持作物健康及生态系统服务中的核心作用。通过对比现代农业与传统农法对微生物多样性的影响,提出传统农业实践(如稻作梯田、绿洲农业等)可作为可持续农业转型的研究模型,并呼吁加强地方农民参与及资源保护。
传统农业生态系统作为现代农业可持续转型的重要研究模型,其微生物群落的多样性与功能性持续引发关注。现代农业通过高强度集约化生产(如单一种植、化学肥料依赖等)显著改变了土壤微生物结构,削弱了其在养分循环、生物胁迫耐受等关键生态服务中的效能。相比之下,传统农法依托本土作物品种与有机管理策略,维持了更稳定的微生物网络。
全球重要农业遗产系统(GIAHS)框架下,稻作梯田(亚洲)、绿洲农业(近东及北非)和米尔帕农业(拉丁美洲)被选为典型研究案例。稻作梯田依赖淹水环境形成独特厌氧微生物群落,促进磷矿化与氮固定;绿洲农业通过雨水收集与作物轮作维持微生物多样性;米尔帕农业则借助豆科作物共生固氮与间作模式增强系统韧性。
微生物组研究方法学上,传统农法依托文化传承与本土知识积累,形成了独特的微生物资源库。例如,米尔帕农业中玉米-豆类-南瓜间作模式显著提升了丛枝菌根真菌(AMF)丰度,增强磷吸收效率。而现代农业中,合成肥料与农药的滥用导致微生物多样性下降,间接削弱了作物对干旱等非生物胁迫的适应能力。
传统农法的生态优势源于其系统设计:稻作梯田通过淹水周期调控微生物群落演替,抑制病原菌增殖;绿洲农业利用地下水源减少蒸发损失,维持根际微生物活性;米尔帕农业则通过豆科作物固氮降低外部输入需求。这些实践不仅保护了微生物多样性,还通过功能冗余增强了系统稳定性。
现代可持续农业可从传统农法中汲取灵感:零耕作技术借鉴了传统免耕模式;生物防治策略参考了传统作物间作的化感作用机制;有机肥料应用则延续了地方性堆肥技术。值得注意的是,传统农法中的微生物资源具有独特适应性,如稻田中的厌氧氨氧化菌(AnAOB)在低氧环境中高效转化氮素,为开发新型生物肥料提供可能。
研究方法上,传统农法依托文化传承与本土知识积累,形成了独特的微生物资源库。例如,米尔帕农业中玉米-豆类-南瓜间作模式显著提升了丛枝菌根真菌(AMF)丰度,增强磷吸收效率。而现代农业中,合成肥料与农药的滥用导致微生物多样性下降,间接削弱了作物对干旱等非生物胁迫的适应能力。
未来研究需加强跨学科合作:一方面通过宏基因组学解析传统农法下微生物功能基因的分布规律;另一方面结合田间试验验证微生物组对作物抗逆性的提升效果。同时应建立传统知识保护机制,确保地方性农业实践的可持续传承。
传统农业微生物组研究不仅具有生态学价值,更蕴含巨大经济潜力。通过解析传统农法中微生物-植物互作机制,可开发新型生物刺激素与病害防控产品。此外,传统农法中的微生物资源库为应对气候变化背景下的粮食安全问题提供了新思路,其系统韧性特征对未来农业模型构建具有重要启示。
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