ARC技術：守護“油瓶子”安全

“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。

從源頭上控茵減毒

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。花生、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。