本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點
在全球範圍內，2016年是一個多塵的一年。僅本月，大規模的沙塵暴就籠罩了中國瓜州縣，吞沒了五層樓高的建築物。科威特的沙塵暴暫停了石油出口，而另一場風暴則吞沒了德克薩斯州的狹長地帶。1月份，紅色塵雲席捲了南非自由州，同時科學家警告說，富含營養的表土流失威脅著糧食安全。
但是，土壤的流失也帶來了一個不太明顯的挑戰：它剝奪了我們在對抗氣候變化中的關鍵盟友。這個盟友就是土壤微生物。
全球土壤已經儲存了三倍於大氣中的碳含量，而且還有很大的儲存空間。根據《自然》雜誌最近的一項研究，世界農田土壤中增強的碳儲存量可以將溫室氣體濃度降低50%至80%。
關於支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過 訂閱來支援我們屢獲殊榮的新聞報道。透過購買訂閱，您正在幫助確保未來關於發現和塑造我們當今世界的想法的重大故事。
要實現這種驚人的潛力，農民需要採取某些改變遊戲規則的耕作方法來恢復貧瘠的土壤，主要是透過刺激土壤微生物組的活動，這是一個包括真菌、固氮細菌和數萬億其他促進植物生長的細菌的微觀生命網路。就像生活在我們體內和體外的微生物，幫助我們處理從營養到免疫反應的一切，土壤微生物也是盟友。它們可以幫助我們應對農業面臨的許多氣候挑戰。
的確，我們才剛剛開始瞭解如何利用土壤微生物的潛力。研究表明，它們可以幫助恢復退化的土壤，包括墨西哥南部索諾拉沙漠的土地。這種能力使土壤微生物具有徹底改變農業的潛力。更健康的土壤產生更高的作物產量，更有效地保持水分，固存更多碳，並允許在現有土地上提高農業生產力。
其次，土壤微生物可以幫助植物耐受氣候變化帶來的高溫和乾旱。最近的研究表明，土壤微生物可以幫助小麥、水稻、辣椒和玉米等植物抵抗乾旱。用土壤微生物處理過的植物具有更深的根系，並且它們的枝條生長更快。因此，在乾旱脅迫下，接種了微生物的植物可以更有效地從乾燥的土壤中吸收水分，並保持接近正常的枝條生長速率，從而提高作物產量。
第三，土壤微生物增強了植物對昆蟲害蟲的防禦能力，由於氣候變化，昆蟲害蟲的數量預計會增加。在印度，研究人員表明，直接施用於種子的土壤微生物幫助植物抵抗了稻縱卷葉螟，這是中國、日本、菲律賓和越南的重要水稻害蟲。在另一項研究中，用土壤微生物處理棉花植物幫助它們透過殺死幼蟲來抵禦甜菜夜蛾。
此外，土壤微生物可以改善植物的整體生長。這對全球5億小農戶家庭尤為重要，其中許多人生活在非洲，生產的穀物作物產量僅為全球平均產量的四分之一。生產力提高和收入增加將形成一個良性迴圈，使貧困農民能夠在其農場的可持續性和生產力方面投入更多。使用土壤微生物來改善土壤健康和緩解氣候變化對於受乾旱和氣溫上升打擊最嚴重的欠發達地區將是無價的。
挑戰在於開發出適用於這些小農戶的產品。迄今為止，少數進入市場的土壤微生物產品是由巴斯夫、先正達和孟山都等大公司生產的。在花費數百萬美元製造這些為世界主要經濟作物（如大豆和玉米）建立的產品之後，它們不太可能以許多小規模農民能夠承受的價格出售。
此外，為了確保小農戶從新的生物產品中受益，需要研究繪製不同作物和氣候中微生物的多樣性圖。一旦確定，行業需要開發更便宜的方法來大規模種植微生物，以便為數百萬農民提供。
我們不能指望私營部門公司單獨承擔為非洲和亞洲貧困農民服務所需的研究和產品開發。相反，私營公司、公共研究機構、政府和其他合作伙伴需要共同努力，為發展中國家的小規模農民提供有用的土壤微生物產品。
我們必須繼續保護和恢復我們的土壤。我們還必須投資於瞭解和利用健康土壤中存在的數萬億微生物所帶來的許多好處。隨著研究人員繼續開發有希望的新生物產品，有必要教育和引導農民更好地管理其土壤中已經存在的種群。在氣候變化威脅到我們可持續種植糧食能力的時候，保護我們盟友（土壤微生物）的家園土壤是一項改變遊戲規則的舉措，它為解決氣候變化帶來的挑戰提供了新的解決方案。