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如何「逼」植物穿透壓實的土壤

 

圖片來源：維基百科

現代農業使用大型機具（耕耘機、播種機等）雖然可幫農夫省很多力氣，但這些大型機具本身的重量會把土壤給壓實。壓實的土壤（soil compaction）讓植物的根部難以穿過，當植物的根無法深入土壤，植物便無法吸收更多的水分與養分。不只是這樣，土壤壓實時還會壓縮土壤中的小孔，讓土壤的含（氧）氣量減少，使得根部呼吸困難。但是要有效率的耕種，免不了會使用大型機具。要怎麼解決這個問題呢？

（網友補充）傳統的方法，會用機械鑽頭、高壓水柱、或類似的各種方式，在適合的地方鑽洞，鑽出來的洞會填入木炭或者腐熟的有機質、或者泥碳，總之比較蓬鬆的材料。另外，在農耕季之間種植白蘿蔔，也可以改善土壤壓實的問題。

但是，能不能讓植物自己去克服土壤壓實的問題呢？

結合了英國與中國的國際研究團隊發現，讓植物的根覆蓋一層不透氣的矽脂，會引發乙烯反應；而讓植物生長在壓實的土壤（1.6g/cm）中，植物產生的反應與正常的土壤（1.1g/cm）相比，也很類似於乙烯反應：根延長的速度變慢，但是變粗了。

如果根遇到壓實的土壤時的反應是因為啟動了乙烯訊息傳導，那麼關掉乙烯路徑，是否能讓根可以穿透壓實的土壤呢？研究團隊找了兩個乙烯訊息傳導的突變株，測試它們是否可以穿透壓實的土壤。結果發現，這兩個突變株果然可以穿透壓實的土壤！而且不論是稻米或是阿拉伯芥的突變株，在壓實的土壤中的生物質量都比野生種要高。

所以，植物的根部可能是透過感應土壤中氣體的多寡來啟動乙烯訊息傳導，從而影響到根部的生長反應。壓實的土壤可以讓農作物的產量降低到原來的一半，而隨著農業機械的反覆使用，土壤壓實的問題會變得愈來愈不可忽視。或許未來在栽種作物後可考慮使用乙烯拮抗劑，讓農作物的根可以更快地穿透土壤。

參考文獻：

Plant roots sense soil compaction through restricted ethylene diffusion BY BIPIN K. PANDEY, GUOQIANG HUANG, RAHUL BHOSALE, SJON HARTMAN, CRAIG J. STURROCK, LOTTIE JOSE, OLIVIER C. MARTIN, MICHAL KARADY, LAURENTIUS A. C. J. VOESENEK, KARIN LJUNG, JONATHAN P. LYNCH, KATHLEEN M. BROWN, WILLIAM R. WHALLEY, SACHA J. MOONEY, DABING ZHANG, MALCOLM J. BENNETT SCIENCE15 JAN 2021 : 276-280

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