“人們關(guān)注土地的糧食產(chǎn)出，關(guān)注化肥、農(nóng)藥，但很少有人了解，土壤環(huán)境的不合理，使得每畝地每年損失100公斤糧食，而我們的目標(biāo)，是奪回這100公斤，并且讓地越種越肥?！敝袊?guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)教授、中國(guó)工程院院士張福鎖團(tuán)隊(duì)首次將“植物-土壤反饋”理論引入農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，并揭示土壤“越種越好”的反饋機(jī)制，該成果發(fā)表于《科學(xué)（Science）》雜志。近日，新京報(bào)記者對(duì)話張福鎖，解讀藏在土壤深處的秘密。

2025年5月，張福鎖在云南大理賓川沃柑種植基地查看沃柑長(zhǎng)勢(shì)。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)供圖

化肥農(nóng)藥，不是洪水猛獸

新京報(bào)：能否介紹一下這項(xiàng)研究的初衷？

張福鎖：土壤為人類提供了95%以上的食物，是人類生存所必需的食物與營(yíng)養(yǎng)來(lái)源。人民群眾對(duì)美好生活的向往，首先就會(huì)體現(xiàn)在吃飯問(wèn)題上，也就是從吃得飽向吃得好、吃得營(yíng)養(yǎng)健康轉(zhuǎn)變，只有健康的土壤才能生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)健康的食物。但是對(duì)土壤的關(guān)注不足，使得土壤質(zhì)量下降，形成了“投入越來(lái)越多，地越種越饞，資源效率越來(lái)越低，作物品質(zhì)和環(huán)境生態(tài)越來(lái)越差”的惡性循環(huán)。造成這種現(xiàn)象的根源在于，當(dāng)前的作物管理以產(chǎn)量為主要目標(biāo)，長(zhǎng)期忽視了農(nóng)田管理措施對(duì)土壤的反饋效應(yīng)，即“遺產(chǎn)效應(yīng)”，導(dǎo)致土壤負(fù)反饋不斷加大，正反饋縮小，土壤“遺產(chǎn)”不斷縮減或者被耗竭，嚴(yán)重威脅耕地質(zhì)量和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

新京報(bào)：化肥農(nóng)藥等化學(xué)品的大量使用，是不是土壤質(zhì)量降低的主要因素？

張福鎖：化肥農(nóng)藥等確實(shí)有一定影響，也一直都有聲音，反對(duì)化肥農(nóng)藥的使用。但實(shí)際上，如果不使用化肥，我們很難獲得持續(xù)穩(wěn)定的高產(chǎn)，很難保障14億人的糧食安全。同時(shí)，化肥也不是土壤質(zhì)量降低的必然因素，比如板結(jié)問(wèn)題。在以前，化肥中大量使用硫酸銨，其中銨被吸收，硫酸根與鈣結(jié)合形成硫酸鈣，導(dǎo)致土壤板結(jié)問(wèn)題的出現(xiàn)，但現(xiàn)在，硫酸銨已經(jīng)不是主要使用的化肥了，尿素才是，而尿素不會(huì)導(dǎo)致土壤板結(jié)?；兽r(nóng)藥的真正問(wèn)題，是不合理使用、過(guò)量使用，我們過(guò)去的研究發(fā)現(xiàn)，目前使用的化肥，只要一半就足以滿足農(nóng)作物所需，而多出來(lái)的部分，或者滲透到耕作層以下，幾乎很難再被利用，或者隨著地表徑流、地下水等，進(jìn)入自然環(huán)境中，造成水體富氧化等各種生態(tài)問(wèn)題。

土壤健康，隱形的糧食損失

新京報(bào)：你認(rèn)為，土壤健康受到影響的主要原因是什么？

張福鎖：現(xiàn)代農(nóng)業(yè)是以作物產(chǎn)量提升為目標(biāo)，主要針對(duì)作物高產(chǎn)性狀開(kāi)展優(yōu)良品種選育，造成作物品種單一，單一且連年種植作物的土壤中積累了大量的病原微生物，極易導(dǎo)致作物減產(chǎn)。與此同時(shí)，在栽培管理中，過(guò)度依賴化肥、農(nóng)藥等化學(xué)品的大量投入，導(dǎo)致土壤酸化、次生鹽堿化、土壤生物多樣性下降等嚴(yán)重問(wèn)題，極大地影響土壤健康，對(duì)作物產(chǎn)量和農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)產(chǎn)生負(fù)面影響。我們的研究發(fā)現(xiàn)，在糧食種植中，一畝地每年因?yàn)橥寥绬?wèn)題造成的隱形損失，可以達(dá)到100公斤，而我們?nèi)珖?guó)的農(nóng)業(yè)專家、農(nóng)民，拼命努力，加上風(fēng)調(diào)雨順，增加的平均產(chǎn)量，不過(guò)幾公斤。

新京報(bào)：新研究中，利用了“植物-土壤反饋”理論，這是不是農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的新理論？

張福鎖：“植物-土壤反饋”理論，其實(shí)是生態(tài)學(xué)研究中，近年來(lái)非常新的一個(gè)理論。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，土壤中生長(zhǎng)植物，必然會(huì)對(duì)土壤環(huán)境造成變化，這種變化會(huì)反過(guò)來(lái)影響植物本身的生長(zhǎng)。但是這個(gè)理論其實(shí)發(fā)源于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，比如，長(zhǎng)期種植單一作物造成的連作障礙問(wèn)題就是典型的負(fù)反饋。所以，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，禾本科一般與豆科輪作，禾本科可以抑制豆科的病害，而豆科植物有固氮效應(yīng)，可以富集氮元素，讓下一茬生產(chǎn)更有利，這就是一種正反饋?zhàn)饔?。我們將這一理論引入農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，去進(jìn)行研究，就是為了更好發(fā)揮正反饋，同時(shí)避免負(fù)反饋，讓土壤變得更健康，把損失的農(nóng)產(chǎn)品奪回來(lái)，獲得更好的產(chǎn)量。

越種越肥，通過(guò)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)

新京報(bào)：這項(xiàng)研究從什么時(shí)候開(kāi)始？能否介紹一下研究中的故事？

張福鎖：這項(xiàng)研究是在科技小院的實(shí)踐中出現(xiàn)和開(kāi)始的，科技小院是中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)一項(xiàng)科研、服務(wù)、教育領(lǐng)域的創(chuàng)新，讓校園和實(shí)驗(yàn)室的老師、學(xué)生，走進(jìn)農(nóng)民的院子和農(nóng)田，長(zhǎng)期和農(nóng)民一起生活、生產(chǎn)，同吃同住同勞動(dòng)，在生產(chǎn)一線發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題，也完成科研任務(wù)。讓科研、教育真正為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，為農(nóng)民服務(wù)。就在這個(gè)過(guò)程中，我們的師生發(fā)現(xiàn)了土壤的問(wèn)題，舉例來(lái)說(shuō)，種人參、田七等中藥材，種一次，這塊地大概10年不能繼續(xù)種同樣的藥材，這種連作障礙，其實(shí)就是土壤中富集了大量對(duì)該作物有害的病原菌，不只是人參，很多作物都有同樣的問(wèn)題，需要采取很多辦法去緩解和治理。我們就想，這里到底都有哪些具體的土壤問(wèn)題，有什么樣的辦法，可以治理這樣的土壤？為了弄清楚這個(gè)事情，我們上千家科技小院，針對(duì)不同的作物，在全國(guó)各地展開(kāi)了長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)和研究，形成了我們新的認(rèn)識(shí)和解決問(wèn)題的思路，也才有了這篇發(fā)表于《科學(xué)》雜志的新論文。

新京報(bào)：對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，新的研究有怎樣的幫助？

張福鎖：地是不是越種越瘦，越種越薄？很多人這么認(rèn)為，但這是不對(duì)的，新中國(guó)成立時(shí)，我們的糧食畝產(chǎn)只有幾十上百斤，改革開(kāi)放之初，只有幾百斤，但現(xiàn)在一畝地一年產(chǎn)一千斤糧食，已經(jīng)成了普遍現(xiàn)象，高產(chǎn)的農(nóng)田，一年可以生產(chǎn)一噸半，也就是三千斤，而且不是個(gè)例，在不少地方已經(jīng)有大面積的噸半糧田。而我們的目標(biāo)，就是通過(guò)保持土壤健康，讓植物的正反饋更好發(fā)揮出來(lái)，配合新的品種選育、管理技術(shù)的進(jìn)步等，實(shí)現(xiàn)土地的可持續(xù)發(fā)展，讓土地越種越肥，越種越健康，實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展。在未來(lái)，土壤健康水平的提升，不僅有希望奪回失去的隱形損失，也有希望讓土地的產(chǎn)出更進(jìn)一步提升。更重要的是，健康的土壤，生產(chǎn)出來(lái)健康的食品，這恰恰是社會(huì)發(fā)展、人民生活水平提高后，必然的需求。

新京報(bào)記者 周懷宗

編輯 張樹(shù)婧 校對(duì) 趙琳