据联合国预测，2050年前后，地球人口将接近100亿，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。不过，持续增产最有效的办法之一，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。土壤管理不善有可能造成微生物含量降低。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，从而能在保护环境之余，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，位于美国旧金山的Biome Makers正在利用脱氧核糖核酸（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。在佛罗里达州，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。在美国阿拉巴马州奥本大学，我参与了一个测试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影响；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。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，所以并不具有合成化学产品所拥有的风险。上述产品目前的市场价值为23亿美元，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，他们的办法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。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，等待着我们去开发。
作者Esther Ngumbi是美国阿拉巴马奥本大学博士后研究员、2017年克林顿全球倡议大学农业导师及2015年阿斯彭研究所粮食安全新声音研究员。
英文原题：Soil Science for a Hungry Planet
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