在不科學(xué)種植、只種地不養(yǎng)地和濫用化肥農(nóng)藥的情況下，我國耕地土壤生態(tài)遭到日益嚴(yán)重的破壞。土壤退化不僅是中國的問題，也是一個(gè)世界性的問題。如果持續(xù)現(xiàn)狀，到2050年地球約90％的土壤將會退化。西南大學(xué)“土壤醫(yī)生”團(tuán)隊(duì)許江鵬在接受采訪時(shí)說：“遏制土壤退化和修復(fù)退化土壤是全人類共同面臨的問題，是農(nóng)村建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田的必經(jīng)之路?！?/p>

（課題組進(jìn)行作物根系土壤采樣。許江鵬 攝）

近年來，許多研究表明，微生物是修復(fù)退化土壤的關(guān)鍵。2017年西南大學(xué)“土壤醫(yī)生”團(tuán)隊(duì)課題組開始著手研究功能微生物，到2021年4月取得科研成果并獲得專利授權(quán)。研究指出，土壤微生物在耕地種植中起著重要的作用。

今年5月，獲得第九屆全國青年科普創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)暨作品大賽重慶賽區(qū)智慧社區(qū)項(xiàng)目一等獎的西南大學(xué)“土壤醫(yī)生”團(tuán)隊(duì)提出使用高通量測序技術(shù)，測得土壤中微生物的基因序列，通過質(zhì)控、比對和注釋等過程，獲得目標(biāo)區(qū)域中土壤微生物的豐度信息。隨后以高產(chǎn)和病害作物的土壤為二分類樣本，通過AI機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)進(jìn)行特征篩選，獲取土壤中的關(guān)鍵微生物，結(jié)合差異物種和共生網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)計(jì)分析，篩選獲得有益微生物和病原微生物資源。有益微生物可以進(jìn)行農(nóng)業(yè)廢棄物的發(fā)酵處理生產(chǎn)微生物有機(jī)肥料，以秸稈、雞糞和谷殼等農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物為生長基質(zhì)，在將廢棄物轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)的同時(shí)，不但提高了有益微生物的活性數(shù)量，還可以給植物供給養(yǎng)分和有益微生物。

截至目前，該技術(shù)已在農(nóng)村大面積推廣使用，實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化生產(chǎn)，農(nóng)戶在使用微生物有機(jī)肥料后，作物產(chǎn)量和品質(zhì)有不同程度的提高。其中陜西省宜君縣傳出令人激動的消息，小石板村一位農(nóng)戶的60畝地在修復(fù)前糧食產(chǎn)量為3.5萬千克，經(jīng)過微生物肥料修復(fù)后產(chǎn)量達(dá)到5.5萬千克，每畝增產(chǎn)300~350千克。

“土壤醫(yī)生”團(tuán)隊(duì)成員主要是來自西南大學(xué)的研究生，在采訪時(shí)他們談道：“我們希望能夠廣泛推廣這種土壤修復(fù)技術(shù)，以獲取更多的樣本數(shù)據(jù)來優(yōu)化土壤醫(yī)生AI模型，用以服務(wù)農(nóng)村，建設(shè)和維護(hù)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田。但土壤醫(yī)生AI模型的能力遠(yuǎn)不止于篩選土壤功能微生物，在土傳病害的圖像識別檢測、農(nóng)業(yè)技術(shù)的語言模型指導(dǎo)、構(gòu)建測土配方施肥的理化數(shù)據(jù)模型等方面都具有應(yīng)用潛力，實(shí)現(xiàn)對農(nóng)田建設(shè)的全過程指導(dǎo)服務(wù)?！?/p>

指導(dǎo)老師劉雪梅副教授說：“土壤醫(yī)生AI模型具有發(fā)展為大模型的潛力，將于8月到沈陽參加全國青年科普創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)暨作品大賽全國總決賽，希望通過賽事將該項(xiàng)目成果推廣應(yīng)用于全國高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田的建設(shè)中，助力我國糧食安全和化肥減量政策。（許江鵬 張睿雯 柴佳鑫 安奕舟）