人病了，要看病。“土病了”，又该怎么办？中国工程院院士、中国农业大学教授张福锁团队将生态学研究中的“植物—土壤反馈”思想引入农田生态系统，创新性地提出了作物高产与土壤健康协同的系统化研究新范式。7月25日，相关研究成果在线发表在《科学》。
张福锁告诉《中国科学报》，我国中低产田共13.91亿亩，占耕地总面积的68.8%，已制约耕地产量、产品质量和资源效率提升。尽管土壤对作物增产的贡献率达33%以上，但长期以来，我国农业绿色高质量发展重视提升育种潜力、生产管理，而对提升土壤生产力相对欠缺。
在田间地头，农民常说一句话“土病了”。其实是，单一、连年种植作物的土壤中积累了大量的病原微生物，导致作物减产；或过度投入化肥、农药等化学品，导致土壤酸化、次生盐碱化、土壤生物多样性下降等，影响了土壤健康。最终出现了“投入越来越多，地越种越馋，资源效率越来越低，作物品质和环境生态越来越差”的恶性循环。
造成这种现象的根源在于，种植农作物长期过度重视产量，忽视了农田管理措施对土壤的反馈效应，即“遗产效应”，导致土壤负反馈不断加大，正反馈缩小，土壤越种越差，而非人们期待中的越种越肥。“这一情况在东北黑土地、西南坡地，表现得最为明显。”张福锁指出。
微生物是土地的“工程师”。论文通讯作者之一、中国农业大学教授张俊伶早年开展种文化衫的活动。“我们把文化衫种在地里，目的是让微生物啃噬T恤衫，从地里挖出来的T恤衫越破烂，证明这里的土壤越健康；反之则越不健康。”土壤不健康，农作物也越不健康。她曾去四川指导种猕猴桃，发现当地由于土壤板结、通气性不佳，导致根系难以生长，猕猴桃长势很差。
当土地越种越差时，就像人一样需要“养生”。“用地和养地，是一个双向奔赴的过程。”论文第一作者、中国农业大学副教授王光州表示，论文提供了两个主要思路。让有益的微生物越来越强，让致病菌的作用越来越弱，也就是强化正反馈，消减负反馈；优化农田管理，实行多样化种植，以支撑作物高产。比如，在长期种植水稻、小麦、玉米等禾本科作物的土地上，再种油菜、豆科等农作物，把土壤的肥力养回来。
上述设想已在位于广东金穗的香蕉科技小院中试验，他们通过改良酸化的土壤，培育健康的土壤，不但将香蕉产量提高，而且大幅度提升了品质，培育出了全国品质最好的香蕉。
“土壤健康受益最大的是小农户，特别是中国、印度、非洲等小农户众多的国家、地区。未来，我们还将借助现代分子育种与功能基因组学等手段，优化田间管理，实现定向改良、精准招募，让产量提升与土壤健康发挥协同作用。”张福锁如是说。
相关论文信息：https://www.science.org/doi/10.1126/science.ads2506
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