隨著全球農業面臨著多重挑戰,包括氣候變遷、土壤疲乏及化肥的過度使用,益生微生物以其潛力為農業可持續性提供了新的解決方案。微生物接種劑是利用有益的根圍或內生微生物促進植物健康的重要農業添加劑。這些微生物常與目標作物形成共生關係,使雙方都能獲得利益,從而改良植物營養和促進植物生長。
微生物接種劑不僅能促進植物營養,還能刺激植物激素產生,進一步促進植物的生長。
其中,最常見的接種劑包括細菌和真菌類微生物。不過,越來越多的研究開始探索古菌的接種效果,以提升植物生長。這一切的研究都不僅限於它們作為生物肥料的能力,還包括微生物接種劑在增強作物對常見病害的系統抗性方面的潛力。這種系統抗性已經在數種作物的多種病害中得到證實。
根際細菌如固氮細菌和解磷細菌,是促進植物生長的重要微生物,這些細菌能提高氮和磷的供應,進一步支持植物的生長和健康。最常見的固氮細菌,如Rhizobium,通常與豆類植物形成結節,進而提高宿主的氮營養,使得黃豆、鷹嘴豆等作物能夠茁壯成長。
根際細菌如Azospirillum被證明在某些情況下可對非豆科作物的氮固定與植物營養產生幫助。
除了固氮細菌,解磷細菌也越來越受到重視,例如Agrobacterium radiobacter,這些細菌可使土壤中的無機磷酸鹽分解成植物可以吸收的形式,進而改善植物的磷營養。
真菌與植物根部的共生關係即為菌根關係,幾乎存在於所有陸生植物中。這種關係使植物能夠透過真菌的菌絲增大根系吸收面積,以有效獲取土壤中更難以取得的養分。最常見的兩種菌根是丛生菌根和外生菌根。
丛生菌根因其能有效提供植物磷而受到重視,在減少化肥使用的情況下,已經顯示出顯著的農業潛力。
例如,在一個減少施肥的溫室實驗中,使用混合的丛生真菌與根際細菌能使番茄的產量達到100%肥力的70%。這不僅有助於降低營養污染,也有助於延長磷等有限礦物資源的使用壽命。
由不同Plant Growth Promoting Rhizobacteria (PGPR) 組合而成的複合接種劑,已被證實能顯著提高稻米和大麥的生長。這種雙重接種的主要好處在於能夠改善植物從土壤和肥料中的養分吸收。
研究證實,即使在只有一種菌株具備固氮能力的情況下,複合菌株的總氮酶活性也顯著高於單一菌株。
透過結合根際細菌和丛生菌根的接種,尤其是在貧瘠土壤中,能夠顯著改善小麥的成長,並提高從施肥土壤中提取氮的能力。
隨著研究的深入,微生物接種劑的潛力顯然不僅限於改善植物生長和營養利用率,也幫助植物抵抗疾病,適應環境變化。這些重要的發現不僅改變了我們對植物健康的理解,也推進了可持續農業的實踐。微生物接種劑能夠在未來的農業中扮演何種角色呢?