近年來，世界各地的政策制定者采取措施增加土壤有機質(zhì)(SOM)的數(shù)量，以此作為改善土壤健康和促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一種方式。然而，令人驚訝的是，有有限的證據(jù)表明這種策略實際上會提高作物產(chǎn)量。
耶魯大學的一篇新論文在全球范圍內(nèi)量化了土壤有機質(zhì)和作物產(chǎn)量之間的關(guān)系。他們在《土壤》雜志上寫道，他們確信更高濃度的有機物確實會產(chǎn)生更高的產(chǎn)量——但只是在某一點上。
具體來說，他們發(fā)現(xiàn)增加土壤有機碳——土壤有機質(zhì)的常見替代品——可以增加產(chǎn)量，直到濃度達到2%左右，在這個水平上，他們經(jīng)常達到飽和點。此后，研究人員表示，SOM的增加開始導致收入減少。
即便如此，他們發(fā)現(xiàn)大約三分之二的農(nóng)業(yè)土壤專用于世界上最重要的兩種作物——玉米和小麥——低于2%的門檻，這表明農(nóng)業(yè)政策的巨大潛力促進了土壤有機質(zhì)的增加。
“這么多可持續(xù)土地管理實踐的前提是，如果你增加土壤有機質(zhì)，你就會增加產(chǎn)量，”艾米麗奧德菲爾德博士說。耶魯大學林業(yè)與環(huán)境研究學院(FES)學生，本文主要作者。"但是當你深入研究文獻時，很少有實證研究直接量化這種關(guān)系."
她說：“這些結(jié)果表明，為許多土地管理計劃設(shè)定循證的SOM目標是有價值的?！八麄冞€建議，我們必須擺脫土壤健康政策的定性“更好、更好”的方法，以及能夠?qū)崿F(xiàn)可衡量農(nóng)業(yè)成果的具體區(qū)域和地方目標?！?
這篇論文的共同作者是FES土壤和生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學教授馬克布拉德福德和自然保護協(xié)會的科學家斯蒂芬伍德。土壤是歐洲地球科學聯(lián)盟的一個交互式開放存取期刊。
眾所周知，建立和維持土壤有機質(zhì)是土壤健康的關(guān)鍵。(SOM是指土壤中發(fā)現(xiàn)的有機物質(zhì)，包括植物和動物在分解過程中產(chǎn)生的物質(zhì)。)它增強了土壤保持水分和養(yǎng)分的能力，支持促進排水和通風的結(jié)構(gòu)，并有助于減少表土因侵蝕而流失。
多年來，政策制定者一直在一系列計劃中強調(diào)土壤有機質(zhì)的作用，包括第21屆締約方大會談判產(chǎn)生的“糧食安全土壤”中的“千分之四”倡議——以及美國的“聯(lián)邦框架”土壤科學戰(zhàn)略計劃。"
布拉德福德說，當談到它在促進作物生產(chǎn)方面的作用時，令人驚訝的是缺乏定量證據(jù)。對于布拉德福德來說，這種知識差距在過去十年里一直備受關(guān)注。他回顧說，國家可持續(xù)農(nóng)業(yè)研究委員會2010年的報告將有機物描述為大多數(shù)可持續(xù)性和土壤質(zhì)量舉措的基石，但沒有提供關(guān)于增加作物產(chǎn)量和減少化肥施用實際需要多少的信息。
布拉德福德說：“我總是告訴人們土壤有機質(zhì)有多重要，但這是我們最高科學機構(gòu)的國家綜合報告，說我們沒有數(shù)據(jù)說它有意義?！薄拔覀兊恼撐氖钦嬲C合的第一次嘗試，通過幫助設(shè)定目標來指導實踐?！?
為此，他們收集了關(guān)于玉米和小麥作物產(chǎn)量的現(xiàn)有數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)與世界各地土壤有機質(zhì)的測量結(jié)果一致。他們發(fā)現(xiàn)產(chǎn)量增加最多的是濃度在0.1%到2%之間。例如，產(chǎn)率是1%的1.2倍，而不是0.5%。但當濃度達到2%時，這些好處趨于穩(wěn)定。
“因此，我們現(xiàn)在有了數(shù)字，而不僅僅是未經(jīng)證實的想法。如果你制造有機物，你可以改善結(jié)果——比如減少肥料和增加產(chǎn)量，”布拉德福德說?！斑@是一個開始加強土壤管理努力的地方，以建設(shè)一個健康的地球，加強糧食安全?！?
這一分析為決策者和研究人員評估土壤碳和作物產(chǎn)量之間的關(guān)系提供了有價值的見解。耶魯大學畢業(yè)生現(xiàn)在是自然保護協(xié)會的應(yīng)用科學家。
他說，雖然這項研究代表了一種全球性的分析，但這種方法將使識別世界各地特定農(nóng)業(yè)地點的目標變得更加容易。伍德說：“因為所有的地方都有不同的閾值，可以改變多少土壤性質(zhì)，土壤性質(zhì)的水平對那個地方來說是‘好’的。
布拉德福德補充說：“我們現(xiàn)在希望在特定地區(qū)甚至特定農(nóng)場改善這些關(guān)系，我們希望與農(nóng)業(yè)公司建立伙伴關(guān)系，以實現(xiàn)這種可能性。”
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