編者按 為加快高產優質品種和先進適用技術推廣應用，滿足糧食和重要農產品生產需要，日前，農業農村部組織遴選出10項2024年農業重大引領性技術。本版推出系列報道，詳細介紹這些技術的來龍去脈，以及它們在改善百姓生活中發揮的重要作用。
“作為我國重要的油料作物，花生的提質增產需要攻克兩個難題，一是黃曲霉毒素的污染阻控，二是花生結瘤固氮的效率提升。”近日，中國工程院院士、中國農業科學院油料作物研究所研究員李培武在接受記者采訪時介紹，歷經20多年的研究，他所在團隊從土壤源頭開展黃曲霉毒素阻控和結瘤固氮的探索，研發了ARC功能微生物菌劑誘導花生高效結瘤固氮提質增產一體化技術（以下簡稱ARC技術）。這項技術不僅提高了花生的固氮能力和產量，還有效降低了黃曲霉毒素污染的發生率。
日前，該技術成功入選農業農村部發布的2024年農業重大引領性技術。
從源頭上控菌減毒
黃曲霉毒素是迄今發現毒性最大、致癌力最強的一類真菌毒素?；ㄉ?、玉米等糧油產品易受黃曲霉毒素污染，對其進行污染阻控一直是世界性難題。國內外研究表明，土壤中黃曲霉菌和寄生曲霉菌是感染花生的初侵染源，與花生繼發的黃曲霉毒素污染緊密相關。目前，對于糧油作物中黃曲霉毒素的污染阻控主要是在收獲、運輸、加工環節進行防控抑制或降解、脫毒等。但這樣的方式需要消耗大量能源和庫容，且無法直接從田間生產源頭控制。
同時，花生屬于豆科作物，能夠與土壤中的根瘤菌共生結瘤固氮，將空氣中的氮氣轉化為作物養分——氨。目前現有的豆科植物與根瘤菌共生固氮的理論是結瘤自調控，即豆科植物會針對環境有效氮素的多少做出相應調節，平衡個體的結瘤數量和結瘤固氮過程中的能量消耗。但自然狀態下花生根瘤數量少，固氮效率差，難以滿足高質高效綠色生產需求。如何提高花生結瘤固氮效率，同樣是世界性難題。
既然花生控毒固氮的兩個難題均與土壤有關，那么，能否在田間源頭阻控花生黃曲霉產毒菌的同時，提高花生的固氮能力，減施化肥從而實現綠色增產？
研究前期，團隊鑒定出了與黃曲霉毒素污染密切相關的微生物種群，同時發現花生主產區土壤黃曲霉產毒菌與根瘤菌豐度呈負相關，黃曲霉代謝物顯著抑制根瘤菌生長。據此，科研人員組配了黃曲霉阻控與結瘤耦合的海量組合，并開展實驗室接種培養篩選和大田聚合篩選，最終發明出ARC功能微生物菌劑。
ARC包含了三層含義：“A”代表黃曲霉毒素控制；“R”代表誘導根瘤菌結瘤固氮；“C”代表耦合同步實現。ARC功能微生物菌劑實現了從源頭阻控黃曲霉毒素污染，突破了結瘤自調控理論認知，在不使用外源根瘤菌的條件下誘導超級結瘤固氮。“把黃曲霉毒素的控制關口前移，移到大田生產里面去，就能從源頭降低收獲后花生黃曲霉產毒菌的豐度。”李培武介紹。
技術應用成果顯著
2020年至2024年，ARC技術已在全國花生主產區連續4年示范應用，使這些產區的花生普遍結瘤時間提前、結瘤數量增多、結瘤及固氮時間延長、固氮酶活性提高，示范點增產顯著。2022年，全國農業技術推廣服務中心等組織，對全國花生主產區示范點進行的ARC技術現場測產結果顯示，高、中、低產田及鹽堿地四類產田花生果黃曲霉產毒菌豐度降低了60%以上，花生仁黃曲霉毒素污染水平下降80%，黃曲霉毒素源頭阻控效果十分明顯。同時，四類產田普遍顯著增產，平均增產19.67%。
2023年，河南省正陽縣黃磊家庭農場2800畝花生連片示范現場的考察結果顯示，技術示范區花生正處于飽果期，植株葉色濃綠，生長健壯，根系發達，根瘤數量顯著增加，果實更飽滿。“應用ARC功能微生物菌劑后能明顯減少死苗、爛果，還能明顯提高花生的品相，花生果變得又多、又白、又飽滿，每畝增收200元到300多元應該不成問題。”種植大戶黃磊說。
除了讓花生提質增產，ARC功能微生物菌劑應用在其他作物生產中也有顯著效果。2023年，在黑龍江省黑河市愛輝區西崗子村，全國農業技術推廣服務中心組織專家組對“ARC生物菌劑提質固氮耦合技術研發及產業化”項目成果進行實打實收現場驗收。結果顯示，應用ARC大豆提質固氮耦合綠色增產技術后，大豆癟莢率降低，結莢層增多，收獲當天根系仍有大量鮮活根瘤，株高、單株莢數、粒數等與對照組相比分別提高了16.83%、25.65%、29.32%。“我們抱著試試看的態度用了ARC微生物菌肥，大豆在苗期時長得茂盛、抗病、蓋草好，成熟后結莢多，每個莢都是三四個豆粒，產量明顯不一樣了！”村民徐長勝說。
“二固”“三增”優點突出
業內專家認為，ARC技術創新性突出，打破了豆科作物共生固氮理論的現有認知，具有“二固”（固氮、固碳）和“三增”（增產、增效、增安全）的鮮明特點，在控制黃曲霉毒素污染和減損、減肥、減本、減碳方面具有廣闊的應用前景。
李培武介紹，在使用ARC功能微生物菌劑后，植株前期長勢好，苗齊、苗壯，病害發病率明顯降低。收獲期單株的莢果數明顯增多，大豆籽粒的商品性狀變好，色澤鮮黃，籽粒大小均勻，百粒重明顯增加。從當前全國試驗的情況來看，ARC技術為全國大豆單產提升、產能提升，提供了重要的技術支撐。
“未來，我們希望加強ARC技術大豆多點試驗示范，拓寬ARC技術的應用渠道，在玉米和其他豆科作物中試驗示范。同時，我們會不斷探索ARC技術的科學機理，為非根瘤菌減毒與結瘤固氮的耦合機理，以及生物固氮提供新的原創性解決方案。”李培武說。
編者按 為加快高產優質品種和先進適用技術推廣應用，滿足糧食和重要農產品生產需要，日前，農業農村部組織遴選出10項2024年農業重大引領性技術。本版推出系列報道，詳細介紹這些技術的來龍去脈，以及它們在改善百姓生活中發揮的重要作用。
“作為我國重要的油料作物，花生的提質增產需要攻克兩個難題，一是黃曲霉毒素的污染阻控，二是花生結瘤固氮的效率提升。”近日，中國工程院院士、中國農業科學院油料作物研究所研究員李培武在接受記者采訪時介紹，歷經20多年的研究，他所在團隊從土壤源頭開展黃曲霉毒素阻控和結瘤固氮的探索，研發了ARC功能微生物菌劑誘導花生高效結瘤固氮提質增產一體化技術（以下簡稱ARC技術）。這項技術不僅提高了花生的固氮能力和產量，還有效降低了黃曲霉毒素污染的發生率。
日前，該技術成功入選農業農村部發布的2024年農業重大引領性技術。
從源頭上控菌減毒
黃曲霉毒素是迄今發現毒性最大、致癌力最強的一類真菌毒素?；ㄉ?、玉米等糧油產品易受黃曲霉毒素污染，對其進行污染阻控一直是世界性難題。國內外研究表明，土壤中黃曲霉菌和寄生曲霉菌是感染花生的初侵染源，與花生繼發的黃曲霉毒素污染緊密相關。目前，對于糧油作物中黃曲霉毒素的污染阻控主要是在收獲、運輸、加工環節進行防控抑制或降解、脫毒等。但這樣的方式需要消耗大量能源和庫容，且無法直接從田間生產源頭控制。
同時，花生屬于豆科作物，能夠與土壤中的根瘤菌共生結瘤固氮，將空氣中的氮氣轉化為作物養分——氨。目前現有的豆科植物與根瘤菌共生固氮的理論是結瘤自調控，即豆科植物會針對環境有效氮素的多少做出相應調節，平衡個體的結瘤數量和結瘤固氮過程中的能量消耗。但自然狀態下花生根瘤數量少，固氮效率差，難以滿足高質高效綠色生產需求。如何提高花生結瘤固氮效率，同樣是世界性難題。
既然花生控毒固氮的兩個難題均與土壤有關，那么，能否在田間源頭阻控花生黃曲霉產毒菌的同時，提高花生的固氮能力，減施化肥從而實現綠色增產？
研究前期，團隊鑒定出了與黃曲霉毒素污染密切相關的微生物種群，同時發現花生主產區土壤黃曲霉產毒菌與根瘤菌豐度呈負相關，黃曲霉代謝物顯著抑制根瘤菌生長。據此，科研人員組配了黃曲霉阻控與結瘤耦合的海量組合，并開展實驗室接種培養篩選和大田聚合篩選，最終發明出ARC功能微生物菌劑。
ARC包含了三層含義：“A”代表黃曲霉毒素控制；“R”代表誘導根瘤菌結瘤固氮；“C”代表耦合同步實現。ARC功能微生物菌劑實現了從源頭阻控黃曲霉毒素污染，突破了結瘤自調控理論認知，在不使用外源根瘤菌的條件下誘導超級結瘤固氮。“把黃曲霉毒素的控制關口前移，移到大田生產里面去，就能從源頭降低收獲后花生黃曲霉產毒菌的豐度。”李培武介紹。
技術應用成果顯著
2020年至2024年，ARC技術已在全國花生主產區連續4年示范應用，使這些產區的花生普遍結瘤時間提前、結瘤數量增多、結瘤及固氮時間延長、固氮酶活性提高，示范點增產顯著。2022年，全國農業技術推廣服務中心等組織，對全國花生主產區示范點進行的ARC技術現場測產結果顯示，高、中、低產田及鹽堿地四類產田花生果黃曲霉產毒菌豐度降低了60%以上，花生仁黃曲霉毒素污染水平下降80%，黃曲霉毒素源頭阻控效果十分明顯。同時，四類產田普遍顯著增產，平均增產19.67%。
2023年，河南省正陽縣黃磊家庭農場2800畝花生連片示范現場的考察結果顯示，技術示范區花生正處于飽果期，植株葉色濃綠，生長健壯，根系發達，根瘤數量顯著增加，果實更飽滿。“應用ARC功能微生物菌劑后能明顯減少死苗、爛果，還能明顯提高花生的品相，花生果變得又多、又白、又飽滿，每畝增收200元到300多元應該不成問題。”種植大戶黃磊說。
除了讓花生提質增產，ARC功能微生物菌劑應用在其他作物生產中也有顯著效果。2023年，在黑龍江省黑河市愛輝區西崗子村，全國農業技術推廣服務中心組織專家組對“ARC生物菌劑提質固氮耦合技術研發及產業化”項目成果進行實打實收現場驗收。結果顯示，應用ARC大豆提質固氮耦合綠色增產技術后，大豆癟莢率降低，結莢層增多，收獲當天根系仍有大量鮮活根瘤，株高、單株莢數、粒數等與對照組相比分別提高了16.83%、25.65%、29.32%。“我們抱著試試看的態度用了ARC微生物菌肥，大豆在苗期時長得茂盛、抗病、蓋草好，成熟后結莢多，每個莢都是三四個豆粒，產量明顯不一樣了！”村民徐長勝說。
“二固”“三增”優點突出
業內專家認為，ARC技術創新性突出，打破了豆科作物共生固氮理論的現有認知，具有“二固”（固氮、固碳）和“三增”（增產、增效、增安全）的鮮明特點，在控制黃曲霉毒素污染和減損、減肥、減本、減碳方面具有廣闊的應用前景。
李培武介紹，在使用ARC功能微生物菌劑后，植株前期長勢好，苗齊、苗壯，病害發病率明顯降低。收獲期單株的莢果數明顯增多，大豆籽粒的商品性狀變好，色澤鮮黃，籽粒大小均勻，百粒重明顯增加。從當前全國試驗的情況來看，ARC技術為全國大豆單產提升、產能提升，提供了重要的技術支撐。
“未來，我們希望加強ARC技術大豆多點試驗示范，拓寬ARC技術的應用渠道，在玉米和其他豆科作物中試驗示范。同時，我們會不斷探索ARC技術的科學機理，為非根瘤菌減毒與結瘤固氮的耦合機理，以及生物固氮提供新的原創性解決方案。”李培武說。
本文鏈接：ARC技術：守護“油瓶子”安全http://m.sq15.cn/show-2-6382-0.html
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