土壤健康的研究方法及其六大优先领域

导  读

美国粮食和农业研究基金会通过和开启了土壤健康的景观研究法以及六大优先领域，包括（1）土壤健康指标，（2）数据收集和管理，（3）土壤强化技术，（4）生态系统服务，（5）评估土壤健康实践采用的成本和效益，（6）培训。

编译/陈能场(广东省生态环境技术研究所研究员）
来源：https://foundationfar.org/wp-content/uploads/2018/04/Healthy-Soils-Thriving-Farms-Vision.pdf   原题： 健康的土壤, 繁荣的农场 --- 景观方法

前言

       近年来，土壤作为一种重要的自然资源，在美国很多地方乃至世界上很多国家和地区得到了越来越多的认可，例如，联合国粮食及农业组织（FAO）宣布2015年为“国际土壤年。美国及国际相关机构组织也开展了相关工作：

     （1）诺贝尔基金会和农场基金会与多个公共和私营部门利益相关者合作，将土壤确定为美国最重要的自然资源之一，并宣布采取措施，实现其长期健康和可持续发展；

     （2）国际土壤科学联合会（IUSS）宣布2015年到2024年为“国际土壤的十年”；

       （3）成立一个机构间工作组、 制定一个框架, 以更好协调联邦资助的土壤科学研究;

      （4）粮食和农业研究基金会（FFAR）确定“创建健康土壤，繁荣农场挑战区”为关键战略科学优先事项之一。

       除了上述工作，FFAR还认为，土壤科学研究和开发需要更好的协调、评估和实施，以推动整个美国的土壤保持和管理。总的来说，所有这些努力旨在增加公共和私人部门对土壤资源的关注，以及他们对土壤环境科学的关注和重视，以便使土地管理者和农民可以获得所需的信息，促进对这些重要资源的管理。

        通过推动FFAR和其他关键的利益相关者成为合作伙伴，成为致力于促进土壤健康的变革推动者, FFAR认识到了许多关键挑战和关键科学优先领域。他们认识到，必须解决增加粮食生产的挑战，同时通过持续和改善土壤健康来保持土地生产力。

        FFAR具有独特的优势，在利益竞争的前提下，与广泛的利益相关者合作，通过公私合作解决这些土壤健康挑战和机遇，这些合作通过资助一些创新项目推动让土壤健康朝着积极的方向改变。 我们也认识到，确定FFAR可以利用资源来支持转型和创新研究并创造健康土壤的目标成果的领域非常重要。

变革空间

       在不久的将来，我们必须提高农业生产力，不仅要满足全球人口日益增加的粮食生产需求，而且要应对不断增加的蛋白质，纤维和燃料需求，以及日益增加的环境压力。

        增加和保持生产力关键因素健康的土壤。土壤健康包括生物、化学和物理特性及其过程，通常通过系统或跨学科的管理方法使其得到改善。在FFAR，我们认识到农场对健康的土壤生态系统很重要，同时也认识到健康土壤的许多益处远远超出了农场本身，包括提供多种生态系统服务。

        土壤健康科学也在不断发展。历史上，术语“土壤健康”和“土壤质量”已经鉴别出土壤物理、化学和生物特性和有助于土壤功能的过程。虽然这些组成部分都有很长的研究历史，但将它们总结成一个概念是土壤科学如何解决生产力的最新进展。

        来自包括学术界和工业界在内的利益攸关方以及地方、州和联邦政府人员、土地管理人和农民都强烈要求提供准确、标准化和具有成本效益的实地土壤健康测量和改进的解释方法。事实上，实地准备的评估战略仍然处于萌芽阶段, 许多土壤和系统尚未在实际规模上得到开发，或限制了农业决策者及时制定管理的能力。

        我们需要支持健康土壤实践的反应。相关的评估工具将利用支持可持续土地管理做法，进行科学和技术的改进, 包括应用研究、数据获取、存储和解释以及促进利益相关者之间合作并获得更广泛支持可持续土地管理实践的管理战略。

        为了推动更加敏感的土壤健康措施的实施，我们必须支持以生物、化学和计算科学为重点的创新和变革性研究, 这些研究需要国家重点放在适当的土壤健康指标上。此外，还需要在建模，遥感和监测方面取得新的进展，不仅可以量化土壤健康的现状, 而且还要对概念进行预测性理解, 使我们能够明智地监管我们的土壤。

解决方案：景观研究法

        为了解决与鼓励和支持土壤健康相关的挑战，FFAR协调了一系列创新的利益相关方参与活动，以确定并开发一个能体现“健康土壤，繁荣农场挑战区”的高效和恰当的项目。

       通过一系列公开会议，机构邀请利益相关方参加会议以及与各农业学科专家进行一对一磋商，找出研究差距，将这些得到的反馈用于开发和支持转型和创新研究目标。这些利益相关者评估的结果，结合对土壤健康研究领域内活跃的组织和个人进行遴选，得出了几个关键领域的进展，FFAR认为这些领域应该通过景观研究法全面、科学地进行土壤健康规划。

         目前已经确定的“健康土壤、繁荣农场”战略框架的主要组成部分是从利益相关者的投入中综合而来的，从而有助于确保在一系列专题领域购买投资, 以解决研究领域的差距，因为在一个定义明确的利益竞争之前的空间里，FFAR可能会影响转型研究和发展。

关于“健康土壤，繁荣农场”景观研究法

        FFAR 寻求支持以蓬勃发展的农场为中心的合作研究, 以解决土壤健康方面的挑战, 重点是综合公私伙伴关系。“健康的土壤，繁荣的农场”科学计划将侧重于有助于理解和改善土壤健康的应用研究项目，同时解决挑战农民、牧场主、私营企业和其他利益相关者的社会和经济现实。

         通过制定一项支持土壤健康的综合方案, FFAR 将处理六个优先领域, 在那里知识的进步很可能支持蓬勃发展的农场。FFAR 计划旨在促进通过科学、管理战略、技术和培训和推广活动, 不仅鼓励可持续的做法, 而且支持蓬勃发展的农场作为全面土壤健康计划的核心。这一景观方法的预期成果是使繁荣农场成为健康、经济上可行的土壤生态系统的关键组成部分。

优先项目

土壤健康指标

         由于无法直接测量土壤健康，因此开发和评估能够准确有效地评估土壤健康状况的指标，并且可以用来指导土地管理者和农民走向更有效的土壤和作物管理实践非常重要。需要开展以下工作：

         ——进行研究以确定有效的土壤健康指标，记录具有成本效益和准确的测量策略，并提供指南, 清楚地记录改善土壤健康的进展情况；

        ——对现有和新出现的土壤健康指标进行科学比较，以将实验室/温室评估推向实地。

        ——在动态土地利用情况下，更多地捕获和使用描述土壤健康的数据，因为这些数据在土壤剖面和景观之间变化，因此需要监测土壤健康状况。

        ——进行额外的转化研究，同时加大投资对土壤健康基准和相关解释框架的研究和开发。

数据收集和管理

        促进土壤健康的关键因素是对土地利用和土地覆盖变化的长期影响有更深的了解。扩展的数据收集、存储和检索对于开发更准确的各种土壤健康状况的评估和预测模型是不可或缺的。但是，鉴于严格有效的分析所需的数据规模，这些努力将高度依赖合作公私合作伙伴关系，以确保获得所有基本数据和有效的数据管理实践。

土壤强化技术

        越来越多地采用土壤健康改进措施是一个综合过程，如果执行得当，可以提供经济、社会和环境效益。支持开发和实施度量标准和实践的应用研究，通过满足作物需求来优化养分利用效率，同时最大限度地减少养分流失，是有效的景观规模土壤健康的关键组成部分。研究提供了对当地土壤和气候条件，农作物以及农艺和保护实践（如免耕农作和覆盖作物）的更多了解，也将在FFAR健康土壤，繁荣农场挑战区内发挥重要作用。

生态系统服务

       生态系统服务的适当估价也很重要，因为如果没有它，土壤退化和土壤流失的冲击就会成为自然资本，通常由公共部门承担的。如果得不到适当的评估，忽视生态系统服务就会对土地管理者在采取促进土壤健康的做法与目前惯常做法之间的内在利益之间造成一定的阻碍。

        因此，由于这些服务的不可见性，土壤生态系统服务的价值在很大程度上往往得不到充分的评估。包括对病虫害的抑制、碳固定以及营养物质和水和摄取过程的自然调节的意识。

       毫无疑问，所有生态系统服务都必须作为综合土壤健康计划的一个组成部分来评估。需要制定和实施管理战略，以最大限度地提供土壤提供未来服务的能力，并保护土壤免受长期有害影响（Finvers，2008年）。此外，还需要进一步研究，以提高对与土壤健康有关的生态系统服务的基本理解，并制定相关指标来衡量和监测生态系统服务。

评估土壤健康实践采用的成本和效益

       土地所有者，农民和农业零售商之间目前的商业模式并没有充分鼓励土壤健康管理。保护系统和恢复土壤健康的做法引入了潜在的业务复杂性，并可能要求农民在短期内提高资本成本或可变成本支出。收回这些投资需要更长的规划期限，规定支持农民进行这些长期土壤健康投资的研究。

        因此，需要对农民的长期利益进行经济研究 。包括如何改进土壤健康，以标准指标来跟踪，以及节约成本（如减少化肥或农药投入），或是农作物更能应对气候变化面对的政策、标准和品牌如何影响土壤健康结果？

       总而言之，科学与实施的整合至关重要。对这些社会经济空间的进一步研究将成为土壤健康领域的宝贵组成部分。

培训

         由于我们不断改进用于了解如何更有效地评估和改善土壤健康的指标和方法，此外还培养了大批受过良好培训的研究人员，担任作物和农场顾问以土壤健康决策者。这个优先领域还在寻求推广创新的外展，教育和培训项目。

        FFAR的健康土壤、繁荣农场项目将努力拓展到新的人口和社区，并鼓励采用促进土壤健康的活动。项目应评估教育和推广方法的有效性，以提出改进建议。

       FFAR认为，应用科学资助的价值在于让新信息能够迅速有效地投入到土地管理者、牧场主和农民手中。农场示范是实地测试创新的最有效工具之一，并且是开发和推广健康土壤实践的综合计划的组成部分。这应该是任何培训的关键组成部分，只要演示以可复制和科学合理的方式进行。

结论

       FFAR的健康土壤、繁荣农场挑战区面向广泛的想法具有很大的开放性，这些想法决在这些优先领域中不能一一详尽概述。 然而，这些领域确实代表了FFAR对我们利益相关方表达的需求的承诺，以及在竞争前研究领域的普遍可用空间，我们的影响可能是最大的。

编译水平有限，如有错误敬请批评指正。

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