河北
在北美各地，如伊利诺伊州、艾奥瓦州和得克萨斯州，农民们正忙于种植农作物，这些作物是全世界赖以获取粮食、燃料和纤维的农作物。
但当他们的拖拉机驶过田野时，许多农民心头压着一件大事：合成肥料的成本不断上涨，而合成肥料大家普遍认为这是种庄稼离不开的东西。
熬过了一个花销巨大的春天之后，由于伊朗战争限制了肥料和石油运输并推高了价格，农民们可能在想，现在和以后能不能少用点肥料来省省钱。
答案跟我们脚底下那个看不见的世界有很大关系，那里有数十亿生活在土壤里的有益微生物，帮助庄稼长得又多又壮又健康，让农业系统更有后劲。
作为一名研究土壤有益微生物隐藏作用并了解它们如何提高作物生产力、增强植物抗旱和抗虫的能力的研究人员，我知道少用肥料其实是件好事。事实上，研究表明，少用肥料反而能让这些土壤里的“天然帮手”更给力。
植物不是自己在长
土壤里藏着一个广阔又极其多样的看不见的世界，里面住着数十亿微生物，它们对维持地球上的生命、支撑作物高产和抗逆至关重要。
包括玉米、大豆、小麦和番茄在内的植物和这些土壤微生物建立了亲密互惠的关系。它们的伙伴关系既有助于植物健康，也有助于微生物群落的维持。
有一类很重要的有益土壤微生物是丛枝菌根真菌和促进植物生长的根际细菌。这些土传微生物可以定殖于植物根部，它们可以生活在根系周围、植物表面，甚至植物组织内部。
植物通过光合作用产生富碳糖分，并为微生物提供栖息之所和养分，作为回报，这些微生物给植物带来很多好处。它们能改善植物的健康状况，促进生长，提高产量，还能增强植物对水分和养分的吸收能力。它们还能增强植物抵抗病原体、吃植物的昆虫和病害的能力，帮助植物在干旱和洪涝中存活下来。
研究表明，在植物根部附近添加丛枝菌根真菌这类微生物，能让植物生物量增加近50%。具体来说，氮的吸收量能显著增加约三分之二，磷的吸收量能增加一倍以上，氮和磷是植物生长最重要的两种养分。
一项分析发现，在干旱胁迫下，根部或根部周围含有有益微生物的植物，生长量比没有这些微生物的植物高出近50%。
我团队的研究表明，菌根真菌能够改变植物释放的化学物质的成分，这些改变有助于驱赶昆虫，同时也能吸引传粉者和昆虫的天敌。这些化学物质还能向邻近植物发出危险和威胁的警报。
土壤微生物与土壤质量和健康的许多方面密切相关。它们分解有机物、促进养分循环、抑制致病病原体并降解污染物中的有毒物质。
化肥如何损害微生物与植物的关系
多年来，合成化肥确实在粮食和纤维生产以及提高作物产量方面发挥了重要作用。然而，过量使用化肥除了加剧水污染外，还可能悄然损害这些有益的土壤微生物群落。
研究表明，过度施肥会削弱植物与微生物之间的地下伙伴关系，而这种关系对于帮助植物获取养分和抵抗逆境至关重要。过多的氮肥会减少有益土壤微生物的种类和数量。
研究人员提出了几种解释，说明合成化肥为何会损害土壤微生物。
首先，添加养分减少了植物向地下微生物输送的碳量。这可能导致某些真菌物种的丧失，或使对植物健康贡献甚微的微生物占据优势。
其次，添加富含磷或氮的合成肥料可能破坏植物与微生物之间的和谐伙伴关系。这种伙伴关系涉及一种互换体系，植物把光合作用产生的糖分提供给微生物，而微生物则帮助植物从土壤中获取有限的养分。当养分充足时，植物可能会放弃这种伙伴关系。归根结底，没有活跃的伙伴关系，微生物的生长将会减少。
第三，添加合成肥料使土壤酸性增强，这可能抑制丛枝菌根真菌和菌丝体的发育。研究表明，土壤酸性增强会减少某些微生物的生长，破坏历经数百万年进化形成的植物-微生物伙伴关系。
肥料对土壤、土壤微生物群落以及菌根真菌等有益微生物群体的影响各不相同，且有时并无规律。它们可能受到多种因素的影响，包括农业管理和耕作实践，如覆盖作物或翻耕，以及作物种类和育种历史。
施肥也要讲经济策略
在肥料成本高企的情况下，我认为农民、研究人员及其他从事粮食生产的人应利用这一时机重新思考如何为作物和土壤提供养分。
答案不是放弃化肥，而是在化肥使用与养护有生命的土壤及数十亿悄然支撑美国乃至全球农业的微生物群落之间找到平衡。
在极端天气、气候不确定性、地缘政治紧张局势和化肥成本上涨的时代，保持土壤健康并养护生活在其中的数十亿微生物，不仅是必要的，从经济角度看也是明智之举。
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