破解负反馈 粮食增产有新招

近日召开的国务院常务会议讨论并原则通过《中华人民共和国耕地保护和质量提升法（草案）》。会议指出，坚持耕地数量、质量、生态一体保护，综合施策持续恢复和提升耕地生态功能，确保永续利用。

民以食为天，耕地是粮食生产的命根子。张福锁在介绍课题研究背景时表示，团队曾对华北平原小麦-玉米轮作体系长期定位试验的105个数据点进行了数据统计测算，由于土壤问题，当前每公顷耕地存在约1.5吨的隐形粮食损失。

为何“丢了”这么多粮食？张福锁表示，是由于“作物-土壤负反馈”。当前集约化农业生产不合理管理造成各种土壤健康问题，如压实引起土壤结构变差，土壤化学性状的变化包括土壤酸化、盐渍化，土壤生物活力降低，生物群落失衡等，导致土壤内在效率下降，作物容易染病，对气候变化的抵抗力下降等。张福锁表示：“一亩地100公斤的隐形产量损失，我们应该拿回来。”

中国农业大学副教授王光州和中国农业大学教授张俊伶告诉中青报·中青网记者，在这项研究中，团队基于前期研究进展及科技小院16年来生产一线的实践积累，结合团队近年来在根际生命共同体理论研究方面的进展，将生态学研究中发展较快的“植物-土壤反馈”思想引入农田生态系统，提出了作物高产与土壤健康协同的系统化研究范式。

张俊伶和王光州指导的学生，在田间地头的科技小院驻扎时，发现“改土”确实可以增产。

博士生栾冬冬2020年进入课题组时，在河北曲周的麦田里，看到大片即将灌浆成熟的麦子中，有不少麦穗提前枯白、干瘪。“这是小麦患上了茎基腐病。”他说，这种由土传病原真菌-镰刀菌引起的病害，能够侵染小麦茎基部，导致茎基部腐烂、植株早衰，甚至颗粒无收。不仅如此，这种病害还会产生有毒的脱氧雪腐镰刀菌烯醇等，威胁粮食安全和人畜健康。

他说，研究显示基腐病的病因有很多，具体到曲周这片土地，团队分析，这里冬小麦和夏玉米收获后大量秸秆还田，改变了土壤微生态环境，促进了有利于病原菌生长的微生物的富集，成为引发小麦茎基腐病的关键原因。

为了找到一种有益菌和病原菌进行斗争，栾冬冬长期在田里、实验室两头跑。去田里把患病的小麦样品和土壤样品取回，在实验室里筛选土壤，分离出微生物。而后培养微生物、鉴定微生物，再将潜在的“对手”微生物和引发茎基腐病的病原菌进行功能拮抗试验，验证其是否发挥了抑制病原菌的作用，从而制备能够抑制病原菌的有益菌剂。

在实验室中寻找有益菌的过程虽然繁琐，但和在酷暑里下地喷洒生防微生物菌剂比起来，却还不算辛苦。栾冬冬说，同学们和老师经常是下午两点就带上菌剂，顶着火辣的日头出门，在田里一直忙到晚上七八点。

经过4年的筛选与验证，栾冬冬和团队成员初步研制出了一种生防微生物菌剂。他说，团队2024年在曲周建立了总面积近5亩、由16区块组成的试验田，田块中应用生防微生物菌剂的结果令人欣喜：小麦茎基腐病发病率显著下降，根际土壤中病原菌丰度下降超过25%，平均每亩小麦增产近17%。

和栾冬冬相似，博士生倪刚在山东东营的盐碱地上种小麦和玉米，检验土壤中的微生物对作物的影响。

倪刚告诉中青报·中青网记者，他们从2021年开始，在山东东营的8亩地试验田上，每年6月播种玉米，10月收获，玉米收获后再播种冬小麦，来年6月收获。在这个轮作的过程中，他和同学们一起提取玉米、小麦根际的微生物进行研究，研制出有益于作物生长的微生物菌剂，并在大田试验的基础上验证菌剂效果。

“上个月，我们刚收获了微生物菌剂试验的冬小麦。”倪刚说，目前，与不施加微生物菌剂的处理相比，施加微生物菌剂试验田的冬小麦增产了约30%。

研究人员由此发现，土壤对于作物的影响远比想象中大，而土壤健康似乎还没有得到应有的重视。

张俊伶表示，当前以追求高产为目标的集约化农业过度依赖高产品种和外源投入，植物-土壤互作关系被削弱，造成系统负反馈作用加大，而正反馈作用减少，土壤退化严重，土壤健康现状恶化。

张俊伶说，由于长期忽视土壤健康，在面对农业生产实际问题时多采用“快餐式”，“头疼医头，脚疼医脚”的片面解决方式，土壤生态系统失衡，土壤多功能性难以发挥，严重威胁耕地质量和农业绿色发展。因此团队在此次研究中提出农业转型要扎根大地，“低头”关注土壤健康。

“不能光看一茬的产量，还要看长远的整体效应；不能只管作物，还得看护好土壤。”张俊伶说，“我们希望大家从‘朝上看’，转向‘朝下看’，要扎到土里去；希望大家不仅仅是看短期的作物产量，更要着眼于长远的健康土壤培育。”

近些年，张福锁在走访全国各地的农田时，观察到地方农业部门对“改土”的需求日益增长。研究团队提出了未来农业科学研究的一些重点方向，他们希望构建作物高产与土壤健康协同提升的长效机制和管理策略，支撑农业系统的气候韧性等。