喬治·蒙比奧特

我們腳下的土壤含有萬(wàn)千奧秘，人類(lèi)生存的答案是否就在其中？

| 地下迷宮 |

我們腳下踩著一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，它的神奇超乎我們的想象。它像雨林和珊瑚礁那樣充滿多種生物。我們99%的食物來(lái)自它，但我們對(duì)它幾乎一無(wú)所知。它，就是土壤。

在沒(méi)有人為干預(yù)的地區(qū)，每平方米土壤中可能生活著幾十萬(wàn)種小動(dòng)物，其中90%的物種還未被人類(lèi)命名。不足一茶匙的一克土壤含有長(zhǎng)達(dá)1000米的真菌絲。

我第一次用高倍放大鏡觀察一抔土壤時(shí)，幾乎不敢相信我的眼睛。只要找準(zhǔn)焦距，土壤就突然迸發(fā)出生命。我看到了幾十種形狀大小各異的彈尾蟲(chóng)。圓滾滾、像螃蟹一樣的螨蟲(chóng)無(wú)處不在，有的土壤每平方米含有50萬(wàn)只螨蟲(chóng)。有一種像是白色小蜈蚣的蟲(chóng)子，我查閱資料后才發(fā)現(xiàn)這是另一種叫“幺蚰”的生物。我還看到一種仿佛從日本動(dòng)畫(huà)中走出來(lái)的生物：狹長(zhǎng)低矮，首尾各伸出兩條纖細(xì)的觸角，跳躍起來(lái)像一條遒勁的龍或一匹飛馬，它是纓尾蟲(chóng)。

雖然我擁有動(dòng)物學(xué)學(xué)位，而且研究了一輩子的自然歷史，但我在這抔土壤中看到的一些動(dòng)物完全超出了我的認(rèn)知。在對(duì)一克土壤觀察了兩小時(shí)后，我見(jiàn)到的動(dòng)物種類(lèi)比在塞倫蓋蒂草原游獵一周見(jiàn)到的還要多。

在大多數(shù)人眼里，土壤只是一堆細(xì)碎的石頭和死去的植物，但它其實(shí)是動(dòng)物為了生存而建造的一種生物結(jié)構(gòu)，就像蜂巢和河貍壩一樣。微生物用碳把礦物顆粒粘在一起，形成孔穴和通道，水、氧氣和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可以從中經(jīng)過(guò)，由此形成的小團(tuán)塊再被土壤中的動(dòng)物用來(lái)建造更大的迷宮。

無(wú)論放大多少倍，土壤的結(jié)構(gòu)都是一致的。細(xì)菌、真菌、植物和土壤中的動(dòng)物共同打造出一個(gè)無(wú)比精細(xì)、錯(cuò)綜復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，自發(fā)構(gòu)成連貫的世界。這種生物結(jié)構(gòu)或許能夠解釋土壤對(duì)干旱和洪水的抵抗力：如果土壤只是物質(zhì)的堆積，那它很快就會(huì)被沖走。

這也揭示了為何土壤在耕種時(shí)能夠快速分解。在特定條件下，當(dāng)農(nóng)民向土地施加氮肥時(shí)，土壤中的微生物會(huì)把碳——地下城堡的黏合劑——燒盡，從而導(dǎo)致孔隙塌陷、通道閉塞，土壤變得濕潤(rùn)、緊實(shí)、密不透風(fēng)。

|“體外腸道”|

以上還不是土壤真正的奇妙之處。讓我們首先了解一個(gè)可能不符合我們普通認(rèn)知的事實(shí)：植物通過(guò)光合作用產(chǎn)生的糖分有11%至40%釋放到了土壤中，而且這并不是意外。更奇怪的是，在釋放之前，植物還會(huì)把其中一些糖分轉(zhuǎn)化成極其復(fù)雜的化合物。生成這些化合物需要能源和資源，所以這個(gè)過(guò)程就像是把錢(qián)沖進(jìn)了下水道。那么，植物為什么要這樣做？這個(gè)問(wèn)題的答案將開(kāi)啟通往秘密花園的一扇門(mén)。

事實(shí)上，這些復(fù)雜的化合物會(huì)進(jìn)入植物根部附近的土壤，也就是根圍。土壤中充滿細(xì)菌，泥土的氣味就是細(xì)菌產(chǎn)生的化合物的味道。大多數(shù)時(shí)候，細(xì)菌都在等待被植物釋放的化合物喚醒。這個(gè)過(guò)程很復(fù)雜，因?yàn)橹参镏幌雴拘汛龠M(jìn)自己生長(zhǎng)的特定細(xì)菌，而不是所有細(xì)菌。

當(dāng)一棵植物的根莖開(kāi)始向土壤中釋放化合物時(shí)，就會(huì)引發(fā)一系列活動(dòng)。對(duì)此作出回應(yīng)的細(xì)菌會(huì)消耗植物為其提供的糖分，大量繁殖，形成地球上最密集的微生物群。一克根圍土壤中可能含有10億細(xì)菌，這些細(xì)菌會(huì)產(chǎn)生植物所需的營(yíng)養(yǎng)和生長(zhǎng)素等化合物。

回過(guò)頭來(lái)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)這有悖于我們對(duì)地球生命的了解。植物的根圍位于植物外部，卻發(fā)揮著重要作用，就像植物的一部分。它可以被視為植物的“體外腸道”。植物根圍與人類(lèi)腸道（這個(gè)部位也有大量細(xì)菌）之間存在驚人的相似之處：微生物將有機(jī)材料分解成植物或人體能夠吸收的簡(jiǎn)單化合物。雖然細(xì)菌種類(lèi)超過(guò)1000種，但植物根圍和哺乳動(dòng)物腸道中主要存在的是同樣的四種細(xì)菌。

人類(lèi)乳汁中含有的低聚糖喂養(yǎng)的不是嬰兒，而是嬰兒腸道中的細(xì)菌。同樣，新生植物向土壤中釋放大量蔗糖，用來(lái)培養(yǎng)新的微生物群。我們腸道中的細(xì)菌會(huì)攻擊并戰(zhàn)勝入侵的病原體，植物根圍中的益生菌也會(huì)在植物根系周?chē)纬杀Ｗo(hù)圈。我們結(jié)腸中的細(xì)菌教會(huì)我們的免疫細(xì)胞如何防御，植物根圍中的細(xì)菌也會(huì)完善植物的免疫系統(tǒng)。

土壤也許不如雨林或珊瑚礁那樣令人賞心悅目，但也獨(dú)具魅力。人類(lèi)的生存可能取決于我們對(duì)土壤的了解。

| 農(nóng)耕危機(jī) |

如今，我們面臨人類(lèi)有史以來(lái)最嚴(yán)峻的危機(jī)：在不毀滅地球的前提下養(yǎng)活全世界人口。全球范圍內(nèi)，農(nóng)耕已經(jīng)成為棲息地減少、野生動(dòng)物死亡和物種滅絕的罪魁禍?zhǔn)?，也是本世紀(jì)80%的森林遭到砍伐的原因。2.8萬(wàn)種瀕臨滅絕的物種中，有2.4萬(wàn)種受到農(nóng)耕的威脅。

情況還有可能進(jìn)一步惡化?，F(xiàn)在，農(nóng)民種植的糧食約有一半用于喂養(yǎng)家畜，而且，人們對(duì)動(dòng)物產(chǎn)品的需求正在迅速增加。如果不徹底改變我們的飲食習(xí)慣，那么到2050年，全球糧食產(chǎn)量要比2012年多出50%，才能滿足全球需求。

耕種不僅破壞了地球上重要的生態(tài)系統(tǒng)，也對(duì)我們的食物供應(yīng)構(gòu)成了威脅。一項(xiàng)研究顯示，如果氣溫再升高一度，將有32%的地球陸地表面干涸。到本世紀(jì)中葉，從葡萄牙到巴基斯坦的弧形地帶將遭遇嚴(yán)重干旱。

受到影響的不僅是糧食產(chǎn)量，還有質(zhì)量。在溫度和二氧化碳濃度更高的環(huán)境下種植的農(nóng)作物，其含有的礦物質(zhì)、蛋白質(zhì)和維生素更少。雖然我們很少談及這個(gè)問(wèn)題，但一篇文章指出，糧食所含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的減少將“威脅人類(lèi)生存”。

一些科學(xué)家認(rèn)為，我們可以通過(guò)進(jìn)一步提高產(chǎn)糧區(qū)的產(chǎn)量來(lái)應(yīng)對(duì)這些問(wèn)題。但是，這種希望建立在不現(xiàn)實(shí)的假設(shè)之上，其中包括充足的水源。要提升糧食產(chǎn)量，淡水需求量會(huì)比現(xiàn)在高146%。然而，這些水并不存在。

過(guò)去100年里，我們的用水量增加了五倍。我們從河流、湖泊和地下蓄水層中獲取的水資源有70%用于澆灌農(nóng)作物。目前，全球有40億人每年至少有一個(gè)月面臨嚴(yán)重缺水，包括圣保羅、開(kāi)普敦、洛杉磯和金奈在內(nèi)的33座城市面臨極大的用水壓力。隨著地下水用盡，農(nóng)民開(kāi)始使用冰川和積雪的融水，但即便是這些水，也在日益減少。

至此，我們還沒(méi)有講到土壤——巖石和空氣之間薄薄的緩沖層，人類(lèi)依靠它生存，卻無(wú)視它的存在。電子通信、民航、投資保證、知識(shí)產(chǎn)權(quán)、精神藥物和體育興奮劑等多個(gè)領(lǐng)域都有國(guó)際條約，土壤卻沒(méi)有。

| 食物難題 |

富裕國(guó)家的土壤退化現(xiàn)象相當(dāng)嚴(yán)重，土地裸露在冬季雨水中，被過(guò)量的化肥和殺蟲(chóng)劑摧殘，土壤中的食物鏈被切斷。貧窮國(guó)家更甚，極端降水、龍卷風(fēng)和颶風(fēng)導(dǎo)致土壤流失，饑餓迫使人們?cè)诙盖偷纳狡律细鳌?p>

土壤的復(fù)原力或許會(huì)陡然消失。我們可能毫無(wú)察覺(jué)，直到某次突發(fā)災(zāi)害將復(fù)雜的地下系統(tǒng)推到臨界點(diǎn)。發(fā)生嚴(yán)重干旱時(shí)，退化土壤的流失率可增加6000倍，換句話說(shuō)，土壤會(huì)分崩離析。

《自然·食物》刊發(fā)的一篇研究顯示，養(yǎng)活世界人口的平均最短距離是2200公里，也就是食物必須經(jīng)過(guò)的最短距離。對(duì)于把小麥等谷物作為主食的人口來(lái)說(shuō)，這一距離是3800公里，而全球1/4依賴(lài)這些糧食的人口所需要的食物遠(yuǎn)在5200公里之外。

為什么？因?yàn)槭澜缟洗蠖鄶?shù)人居住在大城市或人口密集的谷地，而這些地區(qū)的耕作面積太小，不足以養(yǎng)活這么多人。全球大部分糧食必須種植在人煙稀少的廣闊地帶，比如加拿大草原、美國(guó)大平原、俄羅斯和烏克蘭的廣袤土地，然后再運(yùn)輸?shù)饺丝诔砻艿牡貐^(qū)。

土地使用可以說(shuō)是最重要的環(huán)境問(wèn)題。用于耕作的土地越多，留給森林、濕地、草原的面積就越少，野生動(dòng)植物和物種就會(huì)加速滅絕。無(wú)論對(duì)環(huán)境多么友好和謹(jǐn)慎，農(nóng)耕都會(huì)對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行徹底的簡(jiǎn)化和改造。

環(huán)保人士強(qiáng)烈反對(duì)城市擴(kuò)張，反對(duì)土地大量用于住房和基礎(chǔ)設(shè)施。但是，農(nóng)業(yè)擴(kuò)張——使用大片土地生產(chǎn)少量糧食——影響的區(qū)域更大。全世界1%的土地用于建筑，12%用于種植農(nóng)作物，28%用于畜牧業(yè)。相比之下，只有15%的土地用于自然保護(hù)。然而，畜牧業(yè)產(chǎn)生的動(dòng)物肉和奶提供的蛋白質(zhì)僅占全世界的1%。

一篇論文研究了如果所有美國(guó)人都不吃谷飼牛肉而改吃草飼牛肉會(huì)怎樣，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，由于草飼牛成長(zhǎng)速度更慢，牛的數(shù)量需要增加30%，而飼養(yǎng)它們所需的草地面積需要增加270%。即使美國(guó)為此砍伐森林、排干濕地、澆灌沙漠、貢獻(xiàn)出國(guó)家公園，也還是需要進(jìn)口大多數(shù)牛肉才能滿足需求。目前，美國(guó)從全球最大的牛肉出口國(guó)巴西進(jìn)口大部分牛肉。在巴西，許多用于喂養(yǎng)草飼牛的牧場(chǎng)來(lái)自對(duì)熱帶雨林的非法砍伐。全球范圍內(nèi)，肉類(lèi)產(chǎn)業(yè)可能會(huì)在35年內(nèi)摧毀300萬(wàn)平方公里生物多樣性極高的地區(qū)，相當(dāng)于印度的面積。

只有在畜牧業(yè)密度很低的情況下，豐富的生態(tài)系統(tǒng)才能正常運(yùn)行。例如，英國(guó)西薩塞克斯郡的奈普野地項(xiàng)目，它經(jīng)常被視為家畜和野生動(dòng)植物和諧共處的案例。在這里，少量牛和豬在大片莊園中漫步。雖然這是“再野化”的范例，卻對(duì)糧食生產(chǎn)毫無(wú)助益。如果在英國(guó)10%的農(nóng)業(yè)用地上推廣這一模式，如果我們通過(guò)這種方式獲取食用肉，那么每人每年只能獲得420克肉，大概是三頓飯的量。如果英國(guó)在全國(guó)推廣這種模式，那么我們每天通過(guò)肉類(lèi)攝取的熱量將為75千卡，不足標(biāo)準(zhǔn)量的1/30。環(huán)保人士反對(duì)集約化耕種，但問(wèn)題不在于“集約”，而在于“耕種”。破壞地球生態(tài)系統(tǒng)的不是集約型農(nóng)業(yè)或粗放型農(nóng)業(yè)，而是兩者兼有。

| 精準(zhǔn)發(fā)酵 |

那么，我們?cè)撛趺崔k？一個(gè)答案是盡可能少地通過(guò)農(nóng)耕獲取糧食。幸運(yùn)的是，我們已經(jīng)擁有這項(xiàng)技術(shù)。精準(zhǔn)發(fā)酵技術(shù)利用土壤細(xì)菌發(fā)酵水、氫氣、二氧化碳和礦物質(zhì)，進(jìn)而釀造出蛋白質(zhì)和脂肪，這一技術(shù)有望替代家畜養(yǎng)殖和大豆種植，同時(shí)還能大幅降低土地使用面積和其他環(huán)境影響。

不過(guò)，這項(xiàng)造福地球的技術(shù)面臨知識(shí)產(chǎn)權(quán)的問(wèn)題：它可以輕易被壟斷全球糧食和肉類(lèi)貿(mào)易的公司掌握。對(duì)此我們應(yīng)該弱化專(zhuān)利，強(qiáng)化反壟斷。在理想情況下，人人都能獲取通過(guò)精準(zhǔn)發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)的食物。

之后，我們可以對(duì)食物生產(chǎn)地點(diǎn)進(jìn)行本地化調(diào)整。當(dāng)?shù)仄髽I(yè)利用精準(zhǔn)發(fā)酵技術(shù)為當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)提供產(chǎn)品。在那些要求食物主權(quán)和食物正義的人看來(lái)，微生物發(fā)酵生產(chǎn)的食物是不可接受的，但與農(nóng)耕相比，它其實(shí)能夠更高效地實(shí)現(xiàn)這兩種目標(biāo)。此類(lèi)技術(shù)讓人類(lèi)自新石器時(shí)代以來(lái)首次得以改變我們與生物界的關(guān)系。當(dāng)然，我們?nèi)匀恍枰a(chǎn)谷物、根莖食物和果蔬，問(wèn)題是如何通過(guò)安全高效的方式生產(chǎn)？答案可能在于增進(jìn)對(duì)土壤的了解。

| 革新種植 |

英國(guó)南牛津郡的一名農(nóng)場(chǎng)主伊恩·托力似乎比科學(xué)家更早研發(fā)出了種植蔬菜的新技術(shù)。托力年近70，身材壯碩。34年前，他以較低的租金承包了七公頃貧瘠的土地?！斑@塊地，一般的菜農(nóng)看都不會(huì)看一眼?！彼f(shuō)，“40%是石頭，他們說(shuō)這是建筑碎石，不適合耕種。農(nóng)學(xué)家說(shuō)，這塊地只能長(zhǎng)草或種樹(shù)，但過(guò)去12個(gè)月里，我們收獲了120噸果蔬?！?/p>

令人稱(chēng)奇的是，托力在這片“碎石”上沒(méi)有施加任何殺蟲(chóng)劑、除草劑、礦物質(zhì)、動(dòng)物糞肥或其他化肥。他發(fā)明了一種他稱(chēng)之為“無(wú)家畜有機(jī)”的種植方式。

我第一次參觀托力的農(nóng)場(chǎng)時(shí)，他的種植范圍之廣和作物長(zhǎng)勢(shì)之好讓我感到震驚。他種了100種蔬菜，在農(nóng)場(chǎng)出售。地與地之間是一道道田埂，研究這座農(nóng)場(chǎng)的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，田埂上有75種野花。這些田埂中生活著捕食昆蟲(chóng)的動(dòng)物，它們有助于控制農(nóng)作物害蟲(chóng)。

托力的兩處創(chuàng)新發(fā)揮了重要作用。第一是“打造密不透水的系統(tǒng)”，防止雨水澆透土壤，導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)流失，也就是確保土地不能裸露。在托力的農(nóng)場(chǎng)里，蔬菜下面有一層“綠肥”。在南瓜葉下，我看到了幾千株幼苗，這就是托力種下的“綠肥”。作物收割后，“綠肥”會(huì)填滿縫隙，給田地鋪上色彩：藍(lán)色的菊苣花、深紅的三葉草、黃色的草木樨和車(chē)軸草、淡紫色的鐘穗花、粉色的紅豆草……托力說(shuō)：“只要砍掉大一點(diǎn)的植物，花朵就會(huì)盛開(kāi)，引來(lái)蜜蜂狂舞?！?/p>

有些作物扎根很深，從下層土壤汲取營(yíng)養(yǎng)。隔段時(shí)間托力就會(huì)用收割機(jī)翻一遍土，把這些根系切斷。蚯蚓把干枯的根莖拉回土里。托力說(shuō)，這些“綠肥”能固定營(yíng)養(yǎng)，提供氮和碳，增加土壤的多樣性。植物種類(lèi)越多，土壤中的細(xì)菌和真菌就越豐富。

托力的另一項(xiàng)創(chuàng)新是，每年在“綠肥”上播撒一毫米厚的堆肥木屑。這樣做了五年后，他的農(nóng)場(chǎng)產(chǎn)量幾乎翻倍。他解釋說(shuō)：“這不是化肥，而是一種刺激微生物的變質(zhì)劑。木屑里的碳促進(jìn)細(xì)菌和真菌繁殖，讓土壤重新煥發(fā)活力?！蓖辛φJ(rèn)為，他添加的碳足以幫助微生物重建土壤，但不會(huì)多到鎖住氮的地步。這種做法似乎加強(qiáng)了植物根系中各種生物之間的關(guān)系，并使其更為多樣化。細(xì)菌在碎石中建造地下城堡，改善土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)植物生長(zhǎng)。

托力的成功讓我們?cè)俅嗡伎纪寥婪柿Φ膯?wèn)題。它不僅關(guān)乎土壤包含的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，也關(guān)乎土壤能否在植物最需要的時(shí)候提供這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，以及在植物不需要的時(shí)候?qū)⑵浒踩珒?chǔ)存。土壤化學(xué)是農(nóng)業(yè)科學(xué)的重要內(nèi)容，隨著我們的深入了解，這門(mén)生物學(xué)似乎愈發(fā)重要。

托力的種植模式可以復(fù)制嗎？目前還沒(méi)有明確的答案。但是，如果我們能夠?qū)W會(huì)在各種氣候和各種土壤條件下增進(jìn)作物和細(xì)菌、真菌之間的關(guān)系，就有可能提產(chǎn)降本。我們對(duì)土壤生態(tài)學(xué)的進(jìn)一步了解有望催生一場(chǎng)綠色革命。

[編譯自英國(guó)《衛(wèi)報(bào)周刊》]

編輯：要媛