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饥饿星球的土壤学

奥本,阿拉巴马——据联合国预测,2050年前后,地球人口将接近一百亿,这样的数量将使全世界许多最重要的系统承压,特别是农业。农民——包括发展中国家贫困的种植户——如何才能提高作物生产效率来满足不断增长的粮食需求?

高效率的为世界生产粮食并非轻而易举,而且气候变化、暴力冲突和淡水供应等无形因素将进一步导致问题复杂化。使用数据和无人机监控作物健康的新农业技术将提供帮助。但持续增产最有效的方法之一将来自利用土壤中已经存在的元素。

土壤中天然存在的微生物有助于促进作物健康并提高作物产量。但土壤管理不善有可能造成微生物含量的损失。用这些有益的有机物补充枯竭的土壤可以提高农业生产效率,而不必依靠化肥和农药等昂贵投入,从而能在保护环境的同时迎接粮食消费人口增加所带来的艰巨挑战。

有几家创业企业已经开始利用微生物的力量。例如,位于旧金山的 Biome Makers正在 利用DNA测序来帮助酿酒师利用微生物提高葡萄园的品质和产量。还有一家总部设在波士顿的“农业技术”公司Indigo生产微生物产品,帮助植物在干旱条件下存活。而在佛罗里达, Pathway Biologic正在开发微生物产品,以便在整个农业部门推广使用。

大公司也正在参与行动。例如,拜耳作物科学公司销售一系列微生物产品,据称其中一种能将玉米产量提高15%。其他许多公司也正在研发类似的产品,这些产品预计将很快进入市场。

各大学当然也在积极参与微生物相关研究。举例来讲,在奥本大学,我参与了一个测���土壤微生物对玉米和棉花作物生长和适应性影响的研究团队。在工作过程中,我亲眼见到,在注入特定细菌的土壤中所生长的玉米作物其生发的根系是未经处理土壤中生长作物的三倍之多。我同样亲眼目睹这些微生物保护作物免受干旱;在一次试验中,我们停止为一组经微生物处理的作物及其对照组浇水。而五天后,经过处理的作物依然生机勃勃,而未经处理的作物则枯萎了。

农民们发现微生物产品颇具吸引力的主要原因是它们由天然存在的有机物制成,因此并不具有与合成化学产品相同的风险。上述产品目前的市场价值为23亿美元,而预计未来四年市场将增长到 50亿美元

我们无论怎样强调微生物土壤处理对农业生产效率的好处都不过分,尤其是在发展中国家,因为那里的农作物产量关系到小规模农户能否存活。对非洲农民而言尤其是这样。

今天,约65%的非洲农业土壤出现退化,缺乏充足的营养物质和微生物含量来确保农作物健康。非洲农民每年花费680亿美元试图扭转这样的下降趋势,而他们的办法是主要通过化肥的应用。以微生物为基础的解决方案能以比传统方法更持久的方式帮助改善土壤质量,从而使非洲农民能够种植出喂养这块大陆人口所需的作物。

但对非洲土壤微生物的研究依然非常有限,因为绝大多数微生物解决方案均以西方市场为对象研发。这种现状必须改变。加大投资可以帮助科学家发现当地具有独特能力影响土壤和作物健康的新微生物菌株,从而利用非洲自身的自然环境来提高农业产量。

加大对土壤研究的投资还可以为非洲经济带来溢出效应。有了获取专利和许可证的最新研究成果,以此为源头的研究或将促成新农业企业和农业相关产业的形成。

我可以保证此类研究能够产生溢出效应。我自己在奥本大学土壤微生物领域的工作带来了三项美国专利,还有几家农业企业为商业化产品的权利展开争夺。我还在其他国家提交了与研究有关的专利申请,其中包括阿根廷、玻利维亚、巴拉圭、乌拉圭和委内瑞拉。一旦专利申请获批,用这些专利所开发的技术可以惠及数百万农民,并且促成能带来丰厚收入来源的商业产品的诞生。

满足地球不断增长人口的粮食需求需要新的农产品、技术和提高生产率的做法。源于有益微生物的解决方案将成为上述创新的关键因素。对于像我这样的农业科学家来说,子孙后代所面临的问题没有什么比粮食安全更加重要。好消息是,当我们寻找提高作物产量的新方法时,最有前途的技术来源于自然,它在我们脚下的大地中沉睡,等待着我们去进行开发。

翻译:Xu Binbin