土壤生物多樣性及其所提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)對全球生態(tài)系統(tǒng)至關(guān)重要， 在解決糧食安全、境污染、氣候變化及公共衛(wèi)生等全球重大問題方面起著關(guān)鍵作用。由于全球氣候變化和人類活動的干擾， 土壤生物多樣性下降風(fēng)險加劇， 要多管齊下保護土壤生物多樣性。

LorMe實驗室對文中土壤生物多樣性和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)部分進行深入解讀和拓展，本文由韋中老師指導(dǎo)，胡潔博士以及環(huán)科191班吳晨曦、環(huán)工類2002班國霽格和溫睿三位本科生共同撰寫。

可知道，看似平平無奇的土壤，實則藏著大大的玄機，不計其數(shù)的生物類群棲息其間，共同構(gòu)成了一個龐大且復(fù)雜的土壤生物王國。正如人類的王國一樣，它們其中也同樣存在著善惡之爭。在健康的土壤-植物系統(tǒng)中，有益和有害生物勢均力敵、不分伯仲，基本保持實力持平的相互制衡。雖然它們被分別貼上了“有益”和“有害”的標簽，但對于維持土壤系統(tǒng)平衡穩(wěn)定來說，無論有益有害，都是不能缺席的重要存在。它們一同構(gòu)成土壤生物多樣性，共同決定著土壤-植物系統(tǒng)的健康狀況和可持續(xù)發(fā)展。自然界中普遍存在的“閉環(huán)思維”在此亦是得到充分的展現(xiàn)。肥沃而健康的土壤孕育了這群可愛的生靈，它們在生長、繁衍的同時也保障、維持著土壤的健康。你可能不相信，它們渺小身軀中藏著多么巨大的能量，對土壤來說它們有多么重要，那就先讓我們一起看看這些小生物有哪些“豐功偉績”吧！

圖/張耀予繪

首先，微生物可以提升土壤肥力，促進植物的生長。例如，一些細菌和真菌能夠?qū)⑼寥乐性镜挠袡C物，轉(zhuǎn)化為植物能夠直接吸收利用礦物質(zhì)，使得植物獲取更充足的養(yǎng)分；有的微生物可以通過分泌粘性多糖，將土壤小顆粒粘合在一起，讓土壤的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，以防止土壤被侵蝕；還有一些微生物可以共同維持植物激素的分泌平衡，提升植物應(yīng)對非生物脅迫的能力，同時也能有效保護它們免受害蟲、寄生蟲和病原體的侵害。

其次，生物多樣性可以優(yōu)化生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)、提升生態(tài)系統(tǒng)的能效，減少極端氣候的發(fā)生以及其他環(huán)境擾動。或許令你吃驚的是，微生物多樣性居然具備“無中生有”的魔力！一些植物生長必不可少的功能需要在他們魔法般的驅(qū)動下發(fā)揮效應(yīng)，比如養(yǎng)分循環(huán)、抑病能力及激素生產(chǎn)等等。由此，土壤生物多樣性的重要之處可見一斑。

再次，別看土壤微生物個頭小，他們卻可以充當植物的“保護神”和“生長助推器”。有的微生物能夠產(chǎn)生一類特殊的物質(zhì)，在抑制植物病原菌生長繁殖的同時促進植物生長。舉個例子，目前已發(fā)現(xiàn)單菌產(chǎn)生的揮發(fā)性有機化合物（VOCs）就同時具有上述兩種功能，這種揮發(fā)性有機化合物（VOCs）是微生物在代謝過程中產(chǎn)生的。同時，它的產(chǎn)生也是微生物發(fā)揮長距離作用的一種形式，它可以穿過土壤孔隙，在根際處調(diào)節(jié)植物和微生物的生長以及相互作用。

圖/聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織

現(xiàn)在，我們來做一步糟糕設(shè)想——假如土壤-植物系統(tǒng)生物群落動態(tài)平衡被打破，那么環(huán)境將會發(fā)生什么變化？這些變化會集中表現(xiàn)為土壤有害生物在生長中獲得優(yōu)勢，有害生物（如病原細菌或病原真菌）就會利用這種優(yōu)勢大量繁殖占據(jù)主導(dǎo)地位，危害植物根際健康，并以此為基礎(chǔ)，通過根際入侵植物，讓植物生病，無法健康生長，從而引發(fā)土傳病害。專家們預(yù)測，2050年全球都會面臨土傳病害的巨大挑戰(zhàn)，必須要全面行動起來。

與人類不同的是，植物除了通過自身免疫抵御病原菌侵染，還能借助其根系周圍的微生物群落保護自己，維持自身健康。植物根際微生物并不是獨立存在的，而是聚集形成的一個互作密切的群落，用它們小小的軀體筑起保護植物免受土傳病原菌侵染的第一道生物防線。土傳病原菌入侵植物根際時，就好比敵方主力攻至我方城池下；根際土著土壤微生物多樣性越高，占據(jù)的根際生態(tài)位越多，留給病原菌的生態(tài)位越少，就好比我方派兵把守的垛口越多，則敵軍攀爬城墻、翻越城樓的可能性越??；多樣化的微生物群落互作網(wǎng)絡(luò)越密集，植物感染病菌的概率越小，就好比我軍齊心協(xié)力、團結(jié)互助、一致對外，那么抵御和戰(zhàn)勝敵軍的實力就會越強。所以，我們不得不說，在植物根系周圍生活的細菌、真菌、病毒和原生動物等微生物對植物的健康生長實在至關(guān)重要。

圖/聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織

基于土壤有益微生物的重要功能，人們研究出一創(chuàng)新舉措-：向土壤接種功能微生物。這種方法一方面把關(guān)鍵的功能微生物引入到土壤環(huán)境中，另一方面還有助于提高土壤微生物群落的多樣性，因而對植物生長、抗逆和抑制土傳病害發(fā)生都有重要幫助。例如，施用生物有機肥（含有功能微生物的有機肥）能很好地控制土傳病害。其中一個重要原因是，有機肥是“糧草”，功能菌是打仗的“士兵”，有精兵和糧草，勝利的把握會大很多。另外一個值得關(guān)注的策略是“噬菌體療法”，就是通過在根際土壤引入專一靶向侵染病原菌的噬菌體（細菌的病毒），可以大大降低病原菌的數(shù)量。一方面可以削弱病原菌在根際的競爭能力，還可以恢復(fù)和提升根際微生物群落多樣性，尤其是能夠讓一些競爭能力強的微生物能重新占據(jù)根際生態(tài)位，進而維持了土壤-植物系統(tǒng)健康。同時，與抗生素等化學(xué)療法相比，噬菌體療法不是攻擊整個細菌群體，而是特異性攻擊宿主細菌，不會影響非宿主細菌，從而維持微生物群落的穩(wěn)定性和多樣性?，F(xiàn)今，相關(guān)領(lǐng)域已經(jīng)有不少引入專一靶向的噬菌體、減少土壤病害的應(yīng)用，如利用噬菌體防治番茄和煙草的青枯菌、蘋果的歐文氏菌、水稻的黃單胞菌等。

除了土傳病原菌的侵染，在全球氣候變化和人類活動日益頻繁的大背景下，植物還面臨著旱澇、有機污染物、重金屬污染等嚴重的非生物脅迫。同時，環(huán)境保護、糧食安全、資源利用與農(nóng)業(yè)可持續(xù)協(xié)同發(fā)展也面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。如果想要成功應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，那么保護土壤生物多樣性，恢復(fù)土壤生態(tài)系統(tǒng)功能多樣性，提升土壤健康水平等工作必須提上日程、刻不容緩。

綜上，恢復(fù)和提高土壤微生物多樣性是實現(xiàn)土壤健康和農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的根本措施之一，保護土壤生物多樣性，需要我們的行動！

視頻/聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織