产量稳定区分析揭示农业土壤健康差异与作物高产之间的关联
密歇根州立大学的新研究表明，通过评估农田不同区域的历史作物产量可以为农民提供有关土壤健康特征和碳封存的基本信息。该论文发表在《Scientific Reports》期刊上。
这项研究由密歇根州立大学土壤科学家布鲁诺·巴索（Bruno Basso）领导，研究团队还包括来自巴索实验室的Ames Fowler、Fidel Maureira、Neville Millar和Ruben Ulbrich，以及来自Woods End实验室的创始人兼首席科学家威廉·布林顿（William Brinton）。
巴索是可持续发展农业专家，多年来，巴索与世界各地的农民合作，开发并实施分析空间和时间数据的方法，评估作物管理跨越空间和时间的情况，以提高产量同时减少负面环境影响。
"农业正面临着全球人口的增长、气候变化以及土壤侵蚀和水污染等环境破坏所带来的重大挑战，" 巴索说道。"增强土壤健康在应对这些问题方面可以发挥重要作用。”
土壤健康涉及生物、化学和物理属性，通过改变这些属性，使土壤能够提供水分和营养，同时能够固碳。
在这个项目中，研究人员试图确定历史作物产量与土壤健康之间的关系，假设田地高产区域具有更优质的土壤，反之亦然。
田地产量高的地方土壤更好，这似乎是显而易见的，但是，田地内部存在着巨大的变异性。巴索说："我们试图为农民提供具体而精确的建议，指导他们如何通过最大成都的减少投入品的使用和减轻负面环境影响来优化生产，同时最大化的提高产量。
为了实现这一目标，需要大量信息和系统方法，该方法整合了气候-植物-土壤相互作用，以捕捉农业系统的复杂动态。
巴索表示，以前要获得这些数据，需要在大范围内进行密集的土壤取样，以考虑变异性。对于大多数农民来说，在所需规模上进行可靠信息收集是难以承受的昂贵费用。
研究人员的目标是利用历史产量数据和一种称为产量稳定区的新型分析指标，减少对传统土壤测试的依赖。这些区域利用了不同时期的产量水平和稳定性（产量的一致性）这两个因素，提供了一种考虑到小规模田间变异性的，更细致入微的理解。
研究使用了密歇根州、伊利诺伊州和印第安纳州的10个商业玉米和大豆田。研究期间，各个田地的管理实践各不相同。
科学家们使用从收获机器下载的高分辨率网格化产量监测数据，在每个田地中确定了产量稳定区。每个田地的产量历史范围从11到18年不等。还收集并分析了土壤样品。研究团队对数据进行了区域和局部的详细研究，考虑到了管理实践的变异性。
研究人员发现，产量稳定区根据统计上不同的相对土壤有机碳和相对土壤健康状况，成功地确定了田间区域的差异。巴索表示，这种分析适用于各种土壤类型和管理方法，这些信息可以帮助农民更有效地采取行动。
研究发现产量不稳定区域的土壤较浅或更致密，散体密度较高，位于较陡的坡度上，不稳定区域的土壤有机碳水平较高，与流积和侵蚀过程中的表土积累有关。此外，研究还发现产量稳定区可以识别土壤形成、土壤有机碳积累、土壤健康和产量潜力之间的反馈关系，特别是在增加水分和营养保持能力方面。
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编译 | LYJ
审 | Richard
排版 | 绿叶
【拓展阅读】
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2. 在沙漠中种植蔬菜的农场
【参考链接】
https://phys.org/news/2024-01-historical-crop-yields-reveal-key.html
https://www.nature.com/articles/s41598-024-51155-y
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