m美国的OST熟悉了杂货店中间通道中发现的大量恶毒的西方饮食及其加工食品的主流。我们的一些人为咸薯条和其他人为糖包装的谷物。但我们不是唯一一个吃垃圾食品的食物。发达国家种植的很多作物在发达的世界中种植了这种饮食的植物版本的常规肥料的主要疗法。
不可否认的是，在肥料上提出的农作物产生了历史产量。毕竟，大多数肥料 - 氮气（N），磷（P）和钾（K）-Make植物的关键成分生长更快，更大。和流行的杀虫剂和除草剂击退了植物敌人。从1960年到2000年，世界人口一倍的时候，全球粮食产量更快地上涨。它增加了三倍。1
但这是有代价的。在稳定的肥料饮食下生长的高产作物似乎含有较低水平的某些矿物质和养分。农作物的饮食习惯影响着我们的食物，以及我们吃这些食物时能得到或不能从这些食物中得到什么。
农学家分析了从1873年到1995年收集的存档小麦样品，发现铁和锌含量显著下降。22009年美国农作物的营养水平研究得出结论认为，在过去的50至70年中，矿物和蔬菜的矿物质含量下降5％至40％。3.
导致营养水平下降的因素有很多。其中一个趋势是培育更大的种子、谷物、水果或蔬菜。想象一个大的黄褐色土豆和一个小的鱼种土豆，两者生长在相同的土壤中，含铁总量相同。由于现代饲养技术，相对于较小的鱼种而言，较大的黄褐色在单位生物量中所含的铁更少，这使得黄褐色的营养密度更低。
现代农业也影响食物中的植物化学成分水平。这些由植物产生的强大的生物活性化合物给它们自己和食用它们的人带来无数的健康益处。一般来说，一种作物类型越接近其野生祖先，其植物化学水平就越高。4.然而，NPK肥料转化为较低的植物化学水平。当植物生长爆炸时，它们往往会削减制备植物化学。
我们最终收获的是又大又肥的高产作物，外表看起来很好，但内部却缺乏矿物质。
矿物质和植物化学物质水平下降问题的核心是植物根部这个看不见的世界发生了什么。站在人类的角度，我们惊叹于我们认为植物的生命是由生长组成的。粗糙的种子发芽成柔软的绿色的东西和小树苗变成一个庞然大物，可以理解，吸引我们的眼睛。
但是，在今天的农场里，植物生长所需要的肥料，主要是NPK肥料，与植物抵御疾病、伤口愈合、害虫和病原体所需要的肥料是不一样的。换句话说，我们庞大的人类大脑长期错误地将植物生长与植物健康混为一谈。这就是现代农业面临的困境。
植物健康的配方是复杂的。它远远超出了植物生长所需要的氮、磷、钾的简单混合。要获得这一食谱中令人眼花缭乱的成分，很大程度上要归功于根部微生物群——大量有益微生物，尤其是细菌和真菌，它们覆盖并保护植物的根部。根微生物群将许多代谢物以及矿物质、其他营养物质和土壤中发现的有益化合物输送到植物的根部。这一整套措施以无数种方式促进植物的健康。为了方便植物宿主，根微生物组还专门提供它们生长所需的N、P和K。
互惠使共生关系继续运转。换句话说，没有人，或者至少很少人，能得到免费的午餐。植物宿主不会交出它的东西，除非它从根部微生物群中得到它需要的东西，反之亦然。工厂有合适的基础设施来支持这种交换。根不是简单地吮吸吸管。它们通过将分泌物(一种自制的碳水化合物、植物化学物质和其他可食用物质)泵入土壤，将物质输送到根部微生物群。
渗出锚定植物与根微生物组的共生关系。和植物的能量金额致力于生产和交出这些营养成果 - 有时超过三分之一的碳，植物通过光合作用 - 证明渗出物的意义。5.这就是为什么如果没有令人信服的理由，植物不会生产或交出它们。
为根部微生物群提供充足分泌物的植物是能吸收氮、磷和钾的植物+作为回报，根微生物群的健康促进品。在这些商品中，有一些是在植物与其根部微生物群之间的串扰中心执行化学信号的。这样，再加上接触到一些害虫和病原体，就会使植物产生植物化学物质。
但是，当作物峡谷上免费的NPK肥料时，它猴子造成的植物和根微生物队的共生生活方式。没有什么，甚至是一个无意识的植物，都会在它免费获得的东西中消耗三分之一的能量。所以他们的绿色身体落下渗出物生产。后果？一种根微生物组，产生更少的代谢物有益于植物。肥料喂养植物可能不需要从根微生物组中递送n，p和k型递送，但在上面的这些东西中，它丢失了根部微生物组传递促进植物健康的其他事情。
所以我们最终得到的是又大又肥的高产作物，外表看起来很好，但内部缺乏矿物质和植物化学物质。这种情况对植物来说是一场灾难。一个封闭的、饥饿的根微生物群，极大地破坏了植物学世界将恰到好处的生长速度与强大的内置军火库和药剂相结合的策略。
S.站在地面上试图用你的手臂去解决这个巨大的问题是徒劳的。我们需要到地下去，到我们脚下一个叫做“根圈”(“rhizo”来自希腊语)的野生而有活力的地方去意思是意思是“根”)，从植物的角度来理解植物生长和植物健康的相互交织的故事。
根圈的光环状区域从几毫米延伸到每根和根毛周围的一厘米左右。这个特殊的地方就是你能找到根微生物群的地方。根际中单位面积的生命比土壤中其他任何地方都多;有些人比地球上其他任何地方都想得多。
根际是根际是一个令人难以置信的活动的网站。植物使用生活中最古老的技巧之一，以确保根际仍然是一个繁华的生物义卖。人们也这样做。你是那个带来甜甜圈吸引同事到早上会议的人还是出现一个人的人？
植物提供免费食物的目的是吸收有益的微生物进入根际。猜猜谁来吃植物化学物质和其他可食用的东西?饥饿的细菌、真菌和其他微生物对分泌物，尤其是碳水化合物有着近乎无法满足的胃口，因为碳水化合物为它们提供了现成的能量来源。
富含有机物的土壤就像富含纤维的人类饮食一样。它们分别是根和肠道微生物群的重要食物来源。
除了渗出物外，根际的微生物还在土壤中吃有机物，将其转化为植物需要的营养和化合物。但在有机物质到植物之前，它必须达到土壤并经历很多其他生物。想想植物在土壤顶部落下的所有叶子。较大形式的土壤生活，如肝脏蚯蚓和节肢动物体育过大颌骨，首次在分解有机物时进行。他们将它咀嚼，咀嚼，切成较小的碎片，以某种方式将食物放在较小的土壤居民的盘子上，一直到地球上最小的生物 - 微生物。这种吃和被吃的世界变得衰减。和微生物有荣幸地携带在生活之轮上的比赛中的最后障碍的有机物质配菜。
富含有机物的土壤就像富含纤维的人类饮食一样。它们分别是根和肠道微生物群的重要食物来源。只要有机物质的供给能补充土壤，它就能推动支撑整个植物世界的土壤生命的进食、排泄和死亡的循环。土壤中的微生物粪肥富含氮、磷和钾，而死去的微生物是一种特别丰富的现成氮的来源。
但氮、磷和钾只是促进生长的营养物质。营养充足的根微生物群还能给作物提供肥料和农药饮食永远无法提供的东西——充分补充必要的矿物质，以及一系列令人眼花缭乱的微生物代谢物和其他化合物，这些对它们绿色身体的整体健康至关重要。
那么，以有机物为食、以分泌物为食的根微生物群能为植物宿主做些什么呢?很多。菌根真菌是一个很好的开始。当它们营养充足时，它们不仅能从岩石中开采矿物质，还能把矿物质带到植物的门口，在某些情况下，它们还能直接进入植物的绿色体内。在这些矿物质中，有一些是农学家记录的随时间推移农作物数量下降的矿物质。
被认为对植物健康至关重要的矿物质大约有一打左右。它们在植物中起着巨大的作用。我们熟悉的锌和铁有助于植物的水果和蔬菜的生长。钼是一种不太为人所知的绕舌物质，它有助于植物利用氮，将阳光转化为碳水化合物。
然而，由于各种原因，植物的根通常需要帮助来吸收足够的矿物质。菌根真菌帮助它们。这种真菌可以使植物单位根长对养分的吸收增加一倍或两倍。6.真菌的根状菌丝起着长距离导管的作用，实际上是植物根系的延伸。一端连接到根，另一端连接到根无法触及的矿物质储藏。
随着时间测试的布置修补，将植物变成植物懒裤。
但遵循没有免费午餐的原则，这些真菌只有在植物交出滋养性分泌物的情况下，才能获取和提供稳定的矿物质供应。因此，当植物从肥料中免费获得氮磷钾时，它们排出的分泌物要少得多，而菌根真菌将矿物质和磷的输送几乎减少到零。伴随NPK肥料的农药女仆也会干扰营养传递，扰乱菌根真菌和它们的植物宿主之间的化学信号。
然而，当根际一切正常时，根微生物群可以进行改造工作。某些有益细菌会吃色氨酸(根分泌物中的一种氨基酸)，并将其以吲哚-3-乙酸的形式返回植物，这是植物学上最重要的生长激素之一。结果，根长得更长，侧根发育，更多的根毛发芽。通过更广泛的根系，植物可以吸收更多的养分，并将更多的分泌物泵入土壤，以吸收更多有益的微生物，从而产生更多的吲哚-3-乙酸。这是一个经典的正反馈循环。7.
也许最引人注目的是，植物可以利用它们的根微生物群击退像大范围传播的病原体两．这种致病菌可以侵染植物的叶子、茎、芽和花，导致严重的感染和许多生病的植物。当P. inringae.出现，植物将化学信息送到其根部。根细胞释放苹果酸，它像牧羊人的哨子一样。细菌枯草芽孢杆菌跑步并开始殖民根源。这使工厂能够努力使植物化学和其他防御性化合物击中P. inringae.．它还不止于此。枯草芽孢杆菌也会诱导植物关闭叶子表面的微小开口，这被称为气孔，这可以防止更多P. inringae.从植物城堡里溜出来8.
正如你所看到的，根际是这个地方对于微生物和植物来进行营养转移和化学信号传导，形成其共生关系的基础。植物不是放弃农场。他们得到了很多回报。
R.欧元群植物花费了大量的能量，使其渗出物的糖，维生素，有机酸和植物化学品。虽然昂贵，但收益令人印象深刻，特别是在植物化学方面。单个植物可能包含数百到数千个不同的种类。最佳学习的植物植物和多酚，多酚，具有超过8,000种不同类型的群体之一。9.
通过来自根微生物组的化学信号传导和害虫的直接攻击，促进植物的植物化学工厂，刺激了作用，以重新储存其在船上的阿森纳和药房。这可以赋予植物作物，把它放在它上面 - 带有内置的健康计划。一些植物化学品，如卷心菜家族中发现的氨基葡萄糖，在昆虫食草中放置不良的Chomp，转变为“芥末油炸弹”。一口这种有害的混乱和罪犯令人垂涎欲滴或热靴到另一个植物。另一组，苯并恶嗪类化合物，进行复杂的信号传导，草家庭种类如玉米，小麦和黑麦和黑麦用于排斥微生物病原体。
曾经想过为什么Beta-carotene在你的阳光下？它是一种植物化学方法，可保护植物免受紫外线辐射。另一种，黄酮类化合物，吸引生活在植物根部或植物根部的细菌种植，并将气态氮转化为植物可以使用的形式。如果释放根部渗出物，其他类型的黄酮醇可以从根部微生物组中有一点帮助，溶解铁，铜和根际锌。这使得植物可以啜饮这些重要的矿物质。
早在农用化学公司存在之前，植物世界就依赖于它大量生产的植物化学物质来保持健康。把它们内部的化学工厂与根部微生物结合起来，你就有了帮助植物在过去4.5亿年里征服大陆的秘密武器。然而，对这些经过时间考验和共同进化的安排修修补补，会让植物变成植物学上的懒虫。
在NPK肥料上讽刺的植物占据了浮雕手的渗出物水龙头，使其变为涓涓细流。一旦来自农民的生长营养，从他们的微生物队员开始源于绿色的身体，作物就可以通过微生物朋友的帮助。一旦农业化学毒物击败了害虫和病原体，植物闲置了他们奇妙的植物化学工厂。如果没有食草动物，为什么会产生一个能量昂贵的芥菜油炸？
这种情况促使植物减少防御性的植物化学物质，以及那些为繁忙的根圈提供营养的植物化学物质。这些事件转化为根微生物群的食物减少。当它开始挨饿时，它先前提供给植物宿主的促进植物健康的代谢物的供应骤降，它们曾经活跃的化学颤动也停止了。这巩固了以垃圾食品喂养作物开始的负面反馈。植物的根从一个至关重要的双向贸易区变成了吸收肥料的单向吸管。
装载具有大量氮肥的土壤也有另一个缺点。面对一件全罐吃自助餐，这正是植物的绿身才能做到。他们通过光合作用来分流一切顺利的能量，以建立生物质，在他们需要制造植物化学的能量上缩短自己。10.减少植物化学物质的生产会耗尽植物自制的武器库和药剂，使它们在捕食者的视线内就像生病的动物一样脆弱。于是，我们就像植物的植物化学物质和根微生物那样，向沙发土豆作物和土壤中注入毒素。
Anne Biklé是一名生物学家和园丁，David R. Montgomery是华盛顿大学迪恩地貌学教授和麦克阿瑟研究员。他们是大自然隐藏的一半:生命和健康的微生物根源。在Twitter上关注他们@dig2grow，或者访问他们的网站，www.dig2grow.com．
本文首次发表于2016年3月的《适应》网络版。
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第一张照片由安娜·福克斯/Flickr提供。
