圖片作者：ChatGPT
你知道嗎？植物跟我們一樣，會「記住」自己曾經住過的土地。
有些記憶讓它長得更好，有些卻讓它越來越虛弱。這種現象，科學家稱作「植物—土壤回饋」（Plant–Soil Feedback，簡稱 PSF）。最新研究指出，如果人類懂得善用這種自然機制，就有機會讓農業更永續、少用農藥與肥料，還能對抗氣候變遷。
這篇由來自中國農業大學、荷蘭瓦赫寧根大學與加拿大學者合作的論文，發表於2025年7月的《Science》，總結了最新的研究成果，並提出未來農業的新方向。
土壤並不只是靜靜躺著的「泥巴」
我們常以為農作物長不好，一定是因為缺肥、缺水或發生病蟲害。但近年來，越來越多研究發現，植物與土壤的互動，對農作物能不能長得好非常重要。土壤就像植物的社區，裡面住著植物的朋友圈—各式各樣的微生物。這些微生物，有些幫忙吸收養分，有些會讓植物生病（損友），有些則像清潔隊一樣分解落葉與根。
植物的朋友圈是怎麼建構的呢？研究發現，根會釋放一些特殊物質到土壤裡，這些物質就像「訊息」或「食物」，會吸引特定的微生物靠過來甚至住下來。這些微生物接著再反過來影響植物的健康、成長與抗病能力。這樣的互動，科學家就稱為「植物—土壤回饋」。
單一作物年年種，像是住在發霉老房子
傳統農業為了管理與照顧方便，常年種植同一種作物（例如玉米、水稻、馬鈴薯），但這就像人一直住在不打掃的房間一樣，容易累積病菌與垃圾，久了不生病也難。
研究指出，連續多年種植單一作物，會讓土壤中的病原菌越來越多、有益菌越來越少，導致作物變得更難種、更容易生病，也讓農民不得不依賴農藥與肥料。這正是「負向回饋」的典型。
換作物、留雜草、混搭種，都可以讓土壤「回春」
那麼，要怎麼切斷/降低負向回饋呢？我們可以藉著輪流種不同作物（輪作）、兩種或更多種作物一起種（間作）、或是在農作空檔種些雜草（覆蓋作物），就可以打亂病原菌的生活節奏，幫助有益菌恢復優勢。
這些有益菌就是植物的「好朋友」：例如豆科植物會招來幫它固氮的根瘤菌；某些草本植物會釋放吸引菌根真菌的物質，幫助吸磷。
所以，如果我們懂得怎麼挑對作物搭配，或甚至改良作物讓它變得更會「交朋友」，農田就能少施肥少用藥，還能維持高產量。
科學家正在找出哪些「植物基因」能吸引好菌
有些植物天生就特別會吸引有益微生物。研究發現，這些能力和植物的基因有關，也就是說，植物的天生特質可以決定它們能不能交到「好菌朋友」。
例如玉米的TPX2基因能讓根系分泌特定化合物，吸引幫忙抗病的細菌；番茄則透過RIPENING-INHIBITOR轉錄因子改變根部分泌物的組成，抵抗青枯病菌；有些水稻的基因（如硝酸轉運蛋白NRT1.1B）可以召來會幫忙分解有機氮的細菌。
如何能讓植物取得這些「微生物召喚基因」（有學者稱為 M 基因），是未來作物育種的新方向。
讓微生物變成「農業幫手」，但也不能亂用
除了靠植物自己召喚微生物，科學家也在嘗試製作「合成菌群」（SynCom），像是幫種子包一層有益菌外套、把微生物做成膠囊種進土裡等。
給植物「合成菌群」的概念，有點像我們幫孩子介紹良師益友。但是，因為好菌常常存活不久，也不一定能在田裡成功定殖；甚至可能搶走當地原生菌的空間；所以，如何提供「合成菌群」也是大學問。
這就像給孩子介紹了良師益友，也不一定合得來；遠來的和尚，他們念的經社區民眾也不一定愛聽，說不定還嫌吵。
未來農業的新方向應該要是：不靠拚命用藥施肥，而是重建植物與土壤微生物之間的關係，建立真正的永續農業。
最後，研究團隊指出五個未來重要的發展方向：
1. 找出作物能吸引好菌的基因與物質；
2. 研究微生物與土壤物理化學條件的互動；
3. 開發更穩定、有效的益菌接種方式；
4. 推廣多樣化種植與減耕法，維持好菌群落；
5. 在保有產量的同時，維持土壤長期功能與健康。
我們不該繼續把土壤當成無機物，而應當它是住著會回應我們的「夥伴」的廣大社區。
用農業修復植物與土壤微生物的關係
這篇研究提醒我們，農業的永續關鍵，不在於發明更厲害的農藥或使用更多的肥料，而是在於重建作物與土壤微生物的正向互動。就像人與人之間需要信任與照顧，植物與土壤微生物也是。當我們學會傾聽土壤微生物的語言，農業才可能真正走上永續之路。
參考文獻：
Wang, G., van der Putten, W. H., Klironomos, J., Zhang, F., & Zhang, J. (2025). Steering plant–soil feedback for sustainable agriculture. Science, 389(6673), eads2506. https://doi.org/10.1126/science.ads2506
