植物根毛是减少土壤侵蚀的关键

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一项新的研究发现，植物根毛在帮助减少土壤侵蚀方面起着关键作用。该研究提供了令人信服的证据，表明当根毛与周围土壤相互作用时，它们通过结合土壤颗粒而减少了土壤侵蚀并增加了土壤的内聚力。

译者:陈能场（广东省生态环境技术研究所研究员、中国科协环境生态领域首席传播专家）

网址：https://www.sciencedaily.com/releases/2020/04/200403115111.htm

原题：Plant root hairs key to reducing soil erosion

时间：2020年4月3日

来源：布里斯托大学

一项新的研究发现，植物根毛在帮助减少土壤侵蚀方面起着关键作用。这项由布里斯托大学领导，发表在《通讯生物学》上，它研究提供了令人信服的证据，即当根毛与周围的土壤相互作用时，它们通过结合土壤颗粒而减少了土壤侵蚀并提高了土壤的内聚力。

根毛（照片取之于网络，为译者所加）

水土流失可能对全球造成毁灭性影响，并对现代农业构成严重威胁。对农业的需求增加导致森林和天然草原被转变为农田和牧场。

水土流失（照片取之于网络，为译者所加）

但是，许多生长的植物，例如咖啡、棉花和棕榈，可以大大增加土壤侵蚀，超出土壤的维持和更新能力。它还可能导致溪河中的污染和沉积增加，或者由于这些地区的水力承受能力通常较差，因此可能加剧洪水泛滥。考虑到人口不断增长和气候变化，这个问题尤为紧迫。

布里斯托尔和埃克塞特大学的研究人员揭示了微观根毛在结合和增强土壤中起着至关重要的作用。

尽管已经对诸如直径、长度和表面积之类的较大尺度的根部特性进行了深入研究，以了解其在防止土壤侵蚀中的作用，但是，诸如根毛之类的微观尺度特性所产生的影响却鲜为人知。

研究小组研究了野生植物拟南芥（Arabidopsis thaliana）如何产生根毛，与几乎相同的具有相同根毛结构的拟南芥在减少土壤侵蚀方面相比。

拟南芥（Arabidopsis thaliana）（照片取之于网络，为译者所加）

他们发现，以足够的密度种植时，有根毛的植物几乎可以完全减少水土流失-否则，没有毛的相同植物无法阻止土壤侵蚀。

三种方法被用来探索根毛的土壤保留作用。首先，将样品放置在培养皿中的无菌凝胶中，然后施加增加的离心力。研究发现，与富含根毛的幼苗相比，无毛幼苗更易于从凝胶中取出。

其次，研究发现根毛还显示出可以使植物在土壤中稳定的原因，因为它们增加了连根拔起植物所需的力量。

第三，在埃克塞特（Exeter）的实验性景观实验室中，根毛让水蚀降低到几乎为零。

这项研究的主要作者之一，布里斯托尔生物科学学院的克莱尔·格里森（Claire Grierson）教授解释说：“这些发现可能是帮助解决土壤侵蚀的关键。根毛可以通过三种方式增强土壤，或者土壤可以直接与土壤结合根毛表面，根毛可能释放出可加固土壤的物质，或者根毛可能释放出被微生物加工成可以增强土壤的物质。

“我们希望我们对减少土壤侵蚀的植物特性的了解将有助于创造和选择最适合的农业植物。”

埃克塞特大学地球系统科学专家奎因教授补充说：“这个激动人心的、真正的跨学科项目涉及生物学、数学、工程学和环境科学，为我们提供了关于微观根部结构对土壤宏观行为影响的宝贵新见解。

“令我惊讶的是，当根系密度高时，根系密度可以将土壤侵蚀降低到几乎为零，而当相同密度的根系没有根毛时，土壤流失仍然很大。

“我们很高兴探索根毛如何发挥这种非凡的影响。”

该小组现在正在努力分辨这些假设并确定涉及的分子机制。

原文：Sarah De Baets, Thomas D. G. Denbigh, Kevin M. Smyth, Bethany M. Eldridge, Laura Weldon, Benjamin Higgins, Antoni Matyjaszkiewicz, Jeroen Meersmans, Emily R. Larson, Isaac V. Chenchiah, Tanniemola B. Liverpool, Timothy A. Quine, Claire S. Grierson. Micro-scale interactions between Arabidopsis root hairs and soil particles influence soil erosion. Communications Biology, 2020; 3 (1) DOI: 10.1038/s42003-020-0886-4

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