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轮作土壤健康

欢迎来到营养循环资源中心。健康土壤背后的科学。

在这里,你可以找到有关土壤健康的科学资源,帮助可持续发展专业人士了解美国各地的农民如何改善土壤健康,以及如何衡量土壤健康结果。

自然界的碳、氮和水循环是健康土壤的基础。气候智能农业实践的设计考虑到了这些循环——我们希望在地下保留更多的生物碳、水和氮,这反过来有助于控制温室气体排放,保护供水。

利用氮循环

氮循环是一个生物驱动的过程,在这个过程中,固态、液态和气态的各种形式的氮在空气、水、土壤和植物之间移动。把氮留在农场可以防止它成为潜在的污染源。种植豆类作物,如大豆,在土壤微生物的帮助下自然固定氮是一种有用的方法;大豆很少需要从商业肥料中补充氮,与其他作物轮作种植大豆可以减少商业肥料的总使用量。

玉米-大豆轮作及其与畜牧业的结合——这是当今美国普遍存在的一种农业体系——利用这种生物学将氮损失降至最低,并优化蛋白质合成,以滋养动物和人类。这个系统比过去几代的美国农业系统更接近“闭环系统”。

利用碳循环

光合作用捕捉太阳的能量,并将其转化为动物和人类的食物——谷物、油籽、豆类、水果和蔬菜。其中一些能量以碳的形式通过植物根系进入土壤,帮助维持土壤生物系统。通过气候智能农业实践,农民可以实现最大的碳储存效益,并提高土壤捕捉和储存水的能力。

治理水循环

作物通过雨水和/或灌溉获得水分。落到土壤表面的水要么被土壤吸收,要么从表面流出。气候智能农业实践确保了最大量的水可以用来滋养植物,而通过径流损失的水量最小。

随着土壤健康状况的改善,土壤捕捉和储存水分的能力也随之提高,从而使农场对干旱和强降雨具有更强的抵抗力。

科学文献综述

可持续发展专业人士:本系列报告解释了氮、碳和水循环背后的科学及其对土壤健康的影响。其目标是1)解释在科学、商业和农场层面经常被误解的复杂问题2)阐明玉米-大豆轮作对整个农业系统土壤健康的作用,3)培养玉米-大豆系统中气候智能农业实践的探究精神。

这项工作表明:与其独立跟踪碳或氮指标,不如在田间和农场层面上对土壤健康指标采取综合方法。土壤健康指标应实用、科学、可转移,并对气候智能农业实践实施所导致的碳、水和氮循环变化敏感。

科学文献综述

USFRA应征入伍威斯康星大学麦迪逊农学家上下文网络有限责任公司完成文献综述,收集利益相关者的意见,并为可持续发展专业人士和其他有兴趣产生影响的人综合可操作的建议。

气候智能农业成果:第1-4章

在本报告系列的执行摘要(上图)和四章(下图)中,我们总结了近150项同行评审、已发表的研究和专家资源,并提炼出每个主题的可操作含义:

  • 第一章提供了土壤健康的农学基础;
  • 第2章深入研究了上述生物地球化学氮、碳和水循环;
  • 第3章探讨了在玉米-大豆轮作背景下有意义的潜在土壤健康指标;和
  • 第4章回顾了特定气候智能实践已证明的好处。

下面是每章的概述和下载链接。

第1章农业的基础——土壤健康和土壤功能

你将学到:生产性和可持续的农业系统利用碳、水和氮循环的力量来创造和维持健康的土壤。土壤健康与土壤为植物生长提供水分、养分和支持功能的能力直接相关。

重要原因:现有的管理实践通常优先考虑作物生产力,许多人认为土壤健康是理所当然的,并认为土壤提供水、养分和支持的能力将永远存在。然而,土壤的成分、质地、地形和水分含量决定了其生产力。随着土壤健康状况的改善,植物能够更好地适应不断变化的天气模式,从而提高农业生产力。

第2章:循环在气候智能农业中的作用——碳、水和氮循环

你将学到:生产性和可持续的农业系统利用碳、水和氮循环的力量来创造和维持健康的土壤。土壤健康与土壤为植物生长提供水分、养分和支持功能的能力直接相关。

重要原因:现有的管理实践通常优先考虑作物生产力,许多人认为土壤健康是理所当然的,并认为土壤提供水、养分和支持的能力将永远存在。然而,土壤的成分、质地、地形和水分含量决定了其生产力。随着土壤健康状况的改善,植物能够更好地适应不断变化的天气模式,从而提高农业生产力。

第3章:促进土壤健康——农业系统中的土壤健康测量

你将学到:农业对土壤的依赖意味着,农民及其顾问不仅必须了解该测量什么,还必须了解作物轮作和其他气候智能实践如何影响土壤的生物、化学和物理特性。理想情况下,科学界将在一套成本效益高、后勤可行且准确的指标上达成一致,为农民的管理战略提供信息。

重要原因:了解土壤如何因不同的管理实践而变化,对于在可持续发展道路上取得进展至关重要。一些生物、物理和化学测试为土壤中发生的变化提供了有价值的指标。这些测试广泛用于草类作物(如玉米),但豆科作物(如大豆)需要进一步研究,以评估气候智能实践如何影响玉米-大豆轮作中的土壤健康和可持续性。

第4章:农艺管理——玉米-大豆轮作系统中的循环利用

你将学到:气候智能农业实践可以改善土壤健康,增强土壤支持作物生产的功能。

重要原因:可持续发展的道路取决于农民的管理决策和更多地采用气候智能农业实践,如减少耕作、覆盖作物、增加作物多样性、纳入牲畜以及添加肥料作为肥料来源。了解这些成分及其对土壤功能的影响将使可持续性决策更容易、更有效。

聚焦:正在进行的研究

为了理解和获取改善土壤健康的经济回报,我们需要对农民实用的指标帮助实现有意义的环境成果。迄今为止,威斯康星大学的研究已经将20个选项减少到4个最适合大豆的选项;额外的数据收集将有助于巩固这些影响和结论。

大豆土壤健康指标——2019/2020年项目报告

探索农场——华盛顿大学麦迪逊分校