原名：Impacts of Cultivated Land Reclamation on the Climate and Grain Production in Northeast China in the Future 30 Years

譯名：全球糧食安全的土壤健康考慮

原文地址：https:///10.1002/agj2.20783

發(fā)表期刊：AGRONOMY JOURNAL

發(fā)表年份：2021年

通訊作者：Dianna K. Bagnall

通訊作者單位：Soil Health Institute

       重點關(guān)注真菌生物多樣性及其在管理土壤健康中的作用，以及當前用于土壤真菌組識別和利用下一代測序 (NGS) 方法的方法。

       土壤健康，以及與土壤質(zhì)量和肥力密切相關(guān)的術(shù)語，被認為是土壤生態(tài)系統(tǒng)最重要的特征之一。土壤健康綜合方法假設(shè)土壤是一個生命系統(tǒng)，土壤健康是不同過程和特性之間相互作用的結(jié)果，對土壤微生物群的活動有很大影響。所有土壤都可以用物理、化學(xué)和生物特性來描述，但對自然選擇過程驅(qū)動的環(huán)境變化的適應(yīng)是后者所獨有的。這篇小型綜述重點關(guān)注真菌生物多樣性及其在管理土壤健康中的作用，以及當前用于土壤真菌組識別和利用下一代測序(NGS)方法的方法。

       作者分別關(guān)注農(nóng)業(yè)和園藝以及草原和森林生態(tài)系統(tǒng)。此外，這篇簡短的評論描述了土地利用對真菌生物多樣性和演替的影響。總之，作者建議從對不同土壤生態(tài)系統(tǒng)中的真菌物種進行編目轉(zhuǎn)向基于生物體之間的功能和相互作用的更全面的分析。

1、真菌生物多樣性及其在農(nóng)業(yè)和園藝生態(tài)系統(tǒng)土壤健康中的功能

     “土壤健康”一詞被廣泛用于可持續(xù)農(nóng)業(yè)，特別是在土壤作為動態(tài)的、整體運作的生物體而不是惰性基質(zhì)的情況下。因此，在本文中更愿意使用土壤健康的術(shù)語，而不是土壤質(zhì)量，土壤質(zhì)量被定義為土壤保持環(huán)境質(zhì)量、維持生物生產(chǎn)力和促進動物、人類和植物健康的能力。

      它們在植物保護中的作用非常重要，可以防止病原微生物作為影響土壤健康的生物制劑。真菌生物多樣性作為質(zhì)量指標的評價不能僅僅局限于生物多樣性指標的確定，還應(yīng)包括真菌種群的結(jié)構(gòu)分析，以確定它們在影響土壤質(zhì)量和植物健康方面的作用。通過間接影響（即通過物理化學(xué)特性的變化）和對土壤真菌群落的直接影響，使用不同種類的有機肥對土壤健康有很大影響。土壤管理是所有農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，減少土壤退化是維持未來生產(chǎn)的優(yōu)先事項。這種效果只能通過考慮土壤真菌生物多樣性來實現(xiàn)。除了已知對土壤傳播病原體的影響之外，所有文化實踐，例如使用覆蓋和輪作作物、堆肥和耕作系統(tǒng)，還可能影響其他土壤真菌群，尤其是有益的土壤真菌。人們早就知道，可以通過添加生物聚合物如幾丁質(zhì)及其衍生物（即殼聚糖）來增強對土壤的抑制作用。

        這種抑制作用與土壤微生物活性和結(jié)構(gòu)的變化有關(guān)。因此，應(yīng)該在農(nóng)業(yè)系統(tǒng)管理中利用對不同真菌群體及其生態(tài)之間相互作用的了解。值得一提的是，土壤中添加幾丁質(zhì)會增加細菌和真菌的數(shù)量，這些細菌和真菌可以降解致病真菌細胞壁，從而增加土壤對植物病原體的抑制能力。這可能是殺死所有真菌（包括有益真菌）的殺菌劑的良好替代品。不同的耕作處理也可以通過影響真菌群落功能的土壤擾動來影響土壤真菌。減少耕作減少了菌絲的分解，使真菌種群保持更穩(wěn)定，保留更多營養(yǎng)并提供對病原微生物的更多抑制作用。了解和選擇合適的栽培方法，增加真菌生物多樣性，可以預(yù)防或減少根系疾病的危害，并在維持土壤質(zhì)量和健康方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。應(yīng)該考慮到真菌多樣性決定了植物生物多樣性、生態(tài)系統(tǒng)變異性和生產(chǎn)力。

2、真菌生物多樣性及其在草地生態(tài)系統(tǒng)土壤健康中的功能

     土壤微生物，包括真菌，由于其生化活性和參與養(yǎng)分循環(huán)，是草原生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分。草原提供多種形式的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，包括：支持、供應(yīng)、監(jiān)管和文化服務(wù)。重要的是，生物多樣性的作用已被確定為確保生態(tài)系統(tǒng)功能發(fā)揮的基礎(chǔ)。放牧活動通過改變土壤條件和植物群落中的植被生物多樣性來影響土壤真菌群落結(jié)構(gòu)。已經(jīng)證明，適度放牧可以維持植物多樣性，而大量放牧?xí)?dǎo)致物種喪失。

       此外，由于產(chǎn)生不同的根系分泌物，如酶、有機化合物和多糖，植物-真菌相互作用會抑制草原的生物多樣性。植物病原真菌通過限制宿主的豐度，影響生物量生產(chǎn)，對草原植物多樣性也有很大影響。真菌病原體可能影響草原的養(yǎng)分循環(huán)，減少優(yōu)勢禾本科植物的豐度并促進豆科植物的生長。草原土壤真菌群落也可能受到人類活動以及長期施肥和其他處理成分的影響。

3、真菌生物多樣性及其在森林生態(tài)系統(tǒng)土壤健康中的功能

       林業(yè)人員對土壤化學(xué)和物理特性的了解一直很感興趣，以評估場地容量和提高森林生產(chǎn)力。森林土壤（包括腐殖質(zhì)、枯枝落葉和粗木屑）是微生物和土壤生物群的重要庫，它們反過來影響碳儲存、土壤結(jié)構(gòu)、肥力、生產(chǎn)力和植物樹木的生長。

      在間伐過程中，養(yǎng)分從地上生物量向森林土壤轉(zhuǎn)移。與衰老后返回森林地面的枯枝落葉或采伐后留在地面上的木質(zhì)殘留物相比，稀疏樹木的綠色枯枝落葉中的養(yǎng)分濃度更高。因此，間伐林和非間伐林提供給土壤真菌群落的有機基質(zhì)的質(zhì)量和數(shù)量可能會有很大差異。土壤微生物群落高度依賴有機物質(zhì)，因為它為它們提供了合適的環(huán)境和能源，這對于維持森林土壤的營養(yǎng)質(zhì)量和保水能力至關(guān)重要。土壤有機質(zhì)在維持土壤抵抗力和穩(wěn)定性方面具有關(guān)鍵作用，但不確定土壤性質(zhì)的惡化和真菌群落的變化如何影響土壤的功能穩(wěn)定性。土壤性質(zhì)退化以及森林砍伐可能導(dǎo)致土壤真菌多樣性和功能穩(wěn)定性下降。

     土壤健康狀況對環(huán)境可持續(xù)性（包括農(nóng)業(yè)、園藝和林業(yè)的可持續(xù)性）具有巨大影響。此外，土壤健康與影響公眾和動物健康的健康食品的生產(chǎn)直接相關(guān)。需要更多的研究來找到保持土壤中真菌生物多樣性的最佳方法，同時考慮到真菌功能和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，包括疾病控制、污染檢測、和生物修復(fù)。擁有正確的工具，并且能夠識別物種并描述它們在環(huán)境中的作用非常重要。比較生態(tài)系統(tǒng)之間的功能結(jié)構(gòu)并預(yù)測對環(huán)境變化和干預(yù)措施的反應(yīng)的能力將是一個有用的進步。