第 44 号博客

再生农业：超越可持续性

可持续农业（SA）是作物生产系统的一个组成部分，其长期目标是满足人类对粮食、纤维和燃料的需求，为农场提供稳定的经济来源，改善环境质量，全面提高农业社区的社会经济地位。可持续农业的概念是应对气候变化对农业的不利影响的必要方法，也是在不损害环境的情况下为日益增长的全球人口提供粮食安全的途径。

相反，再生农业（RA）是一个相对较新的术语，它没有一个严格的定义，而是建立在"没有放之四海而皆准 "理念基础上的一种农业概念，是一种针对特定系统的整体方法。再生农业的做法与 SA 相似，但其工具和技术针对特定的农业生态系统进行了微调，以土壤为基础，而不是以种子为基础。

一般来说，它包括能使土壤再生、减少使用合成植物保护产品和化肥，并对环境产生积极影响的方法。

图 1- RA（再生农业）改善土壤健康的原则、实践、效益和机制（Khangura 等，2023 年）

主要重点是通过改善土壤有机质（SOM）状况来改善土壤养分循环，并利用土壤作为陆地碳库中的碳汇，创造积极的碳（C）预算，确保增强土壤功能，尽量减少对自然资源的开采。再生 "一词在本质上不同于 "可持续 "一词。可持续 "的目的是维持生态系统功能的理想水平或提高其水平，而 "再生 "的目的则是在不断改进的过程中再生、更新和进一步提高土壤功能和生态系统能力。事实上，在我们有能力改善的情况下，我们不应该简单地维持已经退化的东西。

RA 对土壤健康的潜在益处

政府间土壤技术小组（ITPS）将土壤健康定义为"土壤维持陆地生态系统的生产力、多样性和环境服务的能力"。土壤健康归因于其理想的物理（质地、持水能力）、化学（pH 值、土壤有机质 (SOM)）和生物（微生物多样性、氮矿化和土壤呼吸）特性，这些特性支持作物健康高产。

RA 对土壤健康的潜在益处有

• 通过一些做法，如少耕/免耕、覆盖作物、留茬、轮作和有机施肥，增加土壤碳含量。
• 增加土壤生物多样性和微生物功能。土壤生物多样性涵盖多种生物，包括微生物和中型、大型和巨型动物，在生态系统功能中发挥着重要作用。土壤微生物群对有机物分解、养分循环和土壤施肥至关重要。土壤微生物对健康土壤结构的生长也至关重要。与微生物多样性较低的土壤相比，微生物多样性较高的土壤对干扰的抵抗力和复原力更强。

植物生物刺激素的作用

几乎所有种植系统都使用化肥来满足植物生长对养分的需求。人们越来越担心，过度使用化肥会导致土壤退化、土壤和水污染以及温室气体排放。目前，全球研究工作的重点是开发有助于减少合成肥料和植物保护产品的微生物和非微生物解决方案。由于人们越来越关注农用化学品对健康的影响，近年来，生物刺激剂在农业中的使用越来越受到重视。此外，消费者对清洁、安全和营养丰富的食品的需求也在不断增长。植物生物刺激剂被认为是化学/无机肥料的环保型创新替代品，可通过改变生理过程（如养分利用效率和对非生物胁迫的耐受性）来提高作物产量。

植物生物刺激剂如何对土壤健康产生积极影响，从而促进 RA 过渡？

1. 微生物生物刺激剂含有多种微生物，例如丛枝菌根真菌（AMF-Rhizoglomus irregulare、Funneliformis mossae）、根瘤菌（植物生长促进根瘤菌-PGPR）、毛霉菌（Trichoderma spp. ）、酵母菌（AMF-Rhizoglomus irregulare、Funneliformis mossae）等：

• • 直接增加土壤的生物多样性，将微生物释放到土壤中。
  • 微生物生物量和新陈代谢量对土壤稳定有机碳（SOC）的贡献很大
  • 
    氮的例子 ：固氮细菌将大气中的氮转化为固定氮（植物可利用的无机化合物）。它们可以与寄主植物共生并具有特异性。它们感染根部产生结核，如豆科植物的根瘤菌。它们也可以是非共生的：自由生活的（非特异性）细菌，如氮螺旋体（Azospirillum）、氮单胞菌（Azotobacter）、假单胞菌（Pseudomonas）和芽孢杆菌（Bacillus）可以固定大量的氮（从 0 到 60 千克氮/公顷/年）。
    磷的例子： 尽管磷含量丰富，但由于正磷酸盐形式的易得磷浓度较低，世界各地的土壤都普遍缺磷。在缺磷的条件下，植物与微生物之间的相互作用可促进对可用磷的吸收或获取以前无法获得的磷源。AMF以及各种细菌和真菌可以溶解不溶解的矿物磷酸盐复合物。研究表明，菌根真菌对植物每年多达 75% 的钾获取量负有责任。包括假单胞菌属、伯克霍尔德氏菌属、芽孢杆菌属、根瘤菌属和微球菌属在内的几个细菌属具有溶解无机磷的能力。许多土壤真菌，如青霉属、毛霉属和曲霉属，可以溶解不溶性磷酸盐或帮助植物获得磷，因此被用于商业配方中。

此外，AMF 还能增加根系的吸收面积。事实上，根外菌丝比植物根系向土壤中延伸得更远，从而增加了对磷、氮、钾、钙、铜、锌等重要矿质养分的吸收能力。

2.一些非微生物生物刺激剂：

• • 刺激土壤微生物菌群的活动，增加细菌的多样性和丰富度；
  • 提高土壤中养分的生物利用率，刺激植物的根系生成，增加根系的吸收和养分同化过程；
  • 减少土壤中污染物和化学物质的摄入。例如，精选的植物肽可作为绿色技术和解决方案使用，由 100% 生物降解材料制成，以提供微量营养元素。
  • 提高养分利用效率，优化肥料的养分施用量。提高化肥使用效率对于满足全球日益增长的粮食需求、解决钾等重要养分供应减少的问题以及限制过度使用化肥造成的环境风险都非常重要。

图 2 - 影响土壤健康的积极和消极做法（Khangura 等，2023 年）

为应对气候变化和投入成本上升带来的挑战，RA 正日益受到重视。建议采用包括 RA 在内的气候智能型农业方法，以减少极端天气事件的影响和应对温室气体排放。RA 并非一种全新的耕作制度；相反，它融合了现有可持续农业制度的特点，主要目标是恢复土壤健康，振兴退化土地，为更广泛的社区带来环境、经济和社会效益。此外，如果遵循建议的管理技术，该系统还有助于碳固存。

使用微生物和非微生物生物刺激剂是 RA 的一种做法，因为它能给土壤健康带来好处，增加生物多样性、微生物菌群的活性、养分的可用性和使用效率，有助于减少对化学投入（如合成肥料）的需求。