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原名：Soil Health Gap: A concept to establish a benchmark for soil health management
譯名：土壤健康差距：建立土壤健康管理基準(zhǔn)的概念
原文地址：
https://doi.org/10.1016/j.gecco.2020.e01116
發(fā)表期刊：Global Ecology and Conservation
發(fā)表年份：2020年
通訊作者：Bijesh Maharjan
通訊作者單位：內(nèi)布拉斯加大學(xué)
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亮點(diǎn)
討論了一個(gè)新術(shù)語(yǔ)“土壤健康差距”
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文章簡(jiǎn)介
對(duì)可持續(xù)農(nóng)業(yè)的日益增長(zhǎng)的呼聲和需求使改善或保持土壤健康的努力得到了應(yīng)有的關(guān)注。大量研究和田間試驗(yàn)從物理化學(xué)和生物指標(biāo)方面報(bào)告了土壤健康，并確定了可以改善它的不同管理實(shí)踐。然而，問(wèn)題是，自從農(nóng)業(yè)出現(xiàn)以來(lái)，有多少耕地退化了？最大或?qū)嶋H可實(shí)現(xiàn)的土壤健康目標(biāo)是什么？確定一個(gè)定義退化的真實(shí)程度并同時(shí)設(shè)定潛在土壤健康目標(biāo)的基準(zhǔn)將優(yōu)化使用不同做法改善土壤健康的努力。在本文中討論了一個(gè)新術(shù)語(yǔ)“土壤健康差距”，其定義為未受干擾的原生土壤中的土壤健康與給定農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中農(nóng)田當(dāng)前土壤健康之間的差異。土壤健康差距可以根據(jù)土壤碳等一般或特定土壤特性確定。土壤有機(jī)碳在原生草地、免耕、常規(guī)耕作和底土裸露農(nóng)田進(jìn)行測(cè)量。基于土壤有機(jī)碳的土壤健康差距的順序是免耕<常規(guī)耕作<暴露于地下的農(nóng)田，隨后，采用保護(hù)措施可實(shí)現(xiàn)的最大土壤健康目標(biāo)將因現(xiàn)有管理實(shí)踐或條件而異。土壤健康差距為土壤健康管理決策和目標(biāo)建立了基準(zhǔn)，并且可以從特定地點(diǎn)擴(kuò)展到區(qū)域到全球范圍。
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研究過(guò)程
1、土壤健康差距的定義
土壤健康差距被定義為“未受干擾的原生土壤中的土壤健康與特定農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中農(nóng)田當(dāng)前土壤健康之間的差異”
土壤特性，例如入滲、大孔隙、團(tuán)聚體大小和穩(wěn)定性、土壤有機(jī)質(zhì)(SOM)、地表和地下水質(zhì)量以及土壤生物群落（例如微生物、無(wú)脊椎動(dòng)物）將共同定義土壤健康。對(duì)于像土壤這樣復(fù)雜的系統(tǒng)，土壤健康指數(shù)將是幾個(gè)指標(biāo)的函數(shù)，可能必須針對(duì)給定的土壤或農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。
有幾個(gè)基準(zhǔn)對(duì)于告知土壤健康管理很重要。土壤健康閾值將表明管理實(shí)踐會(huì)影響土壤健康的極限。如果不引入土壤健康管理實(shí)踐，土壤健康臨界值將決定土壤健康惡化的極限。這些限制是動(dòng)態(tài)的，會(huì)隨著氣候和土壤特性而變化。SHG將基于原生未受干擾土壤的土壤健康基準(zhǔn)屬性，代表土壤退化的程度，并設(shè)定最大潛在土壤健康目標(biāo)。SHG與作物生產(chǎn)和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的相關(guān)性，包括土壤剖面中的養(yǎng)分浸出、溫室氣體排放、生物群落隨時(shí)間和空間的多樣性，將有助于更好地了解不同的土壤健康指標(biāo)及其對(duì)土壤健康的定量影響。隨著土壤健康指數(shù)的開(kāi)發(fā)工作進(jìn)行，將針對(duì)特定的土壤健康指標(biāo)詳細(xì)闡述SHG的概念。在這里，土壤有機(jī)碳被選擇來(lái)確定SHG，土壤健康指標(biāo)的選擇將取決于一個(gè)地區(qū)土壤健康測(cè)量的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)以及支持?jǐn)?shù)據(jù)的可用性。
2、土壤健康差距例子
這項(xiàng)初步研究的目的是確定美國(guó)半干旱地區(qū)管理農(nóng)田中SOC的SHG。
在具有不同耕作歷史的農(nóng)場(chǎng)之間測(cè)量的SOC從草地(4.4%)到免耕(2.2%)到常規(guī)管理(1.8%)農(nóng)田到底土裸露田(0.7%)呈指數(shù)下降。這些農(nóng)場(chǎng)之間SOC的差異說(shuō)明這些農(nóng)場(chǎng)之間的SHG不斷增加。（內(nèi)布拉斯加州斯科茨布拉夫斯的特里普極細(xì)沙質(zhì)壤土上的原生草地、免耕和常規(guī)耕作農(nóng)田下的土壤有機(jī)碳。帶有回歸方程的紅線(xiàn)描繪了四個(gè)位置的SOC回歸擬合。）
05
研究結(jié)果
隨著管理實(shí)踐被引入以提高這些領(lǐng)域的SOC，SHG提供了一個(gè)最大的可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。在沒(méi)有SHG測(cè)量的情況下，由于缺乏對(duì)可能的最高目標(biāo)的測(cè)量，人們可能會(huì)低估或高估土壤健康目標(biāo)。根據(jù)SOC測(cè)量的SHG將表明在給定農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中土壤健康改善方面可達(dá)到的最大目標(biāo)。SHG越大，土壤健康改善的機(jī)會(huì)就越大。對(duì)于一組給定的氣候條件，SOC水平處于穩(wěn)定狀態(tài)，在原生未受干擾土地中高于農(nóng)田。增加SOC在農(nóng)藝和環(huán)境方面是可取的，但在給定的氣候、土壤和管理?xiàng)l件下并不總是可行的，因?yàn)镾OC趨向于穩(wěn)態(tài)水平，除非實(shí)踐發(fā)生重大轉(zhuǎn)變。改善農(nóng)田土壤健康的最佳機(jī)會(huì)是當(dāng)SOC低于未受干擾土地時(shí)。農(nóng)田轉(zhuǎn)為草地、作物殘留管理和免耕種植已顯示增加。由于記錄了不同管理實(shí)踐的好處，從SOC方面理解SHG將為最大潛在目標(biāo)提供基準(zhǔn)，從而為土壤健康管理決策和目標(biāo)提供信息。
06
研究結(jié)論
在確定主要土壤健康指標(biāo)和基于這些指標(biāo)制定土壤健康指數(shù)方面的科學(xué)進(jìn)步是可靠和定量測(cè)量土壤健康的關(guān)鍵。當(dāng)前的研究工作旨在確定不同管理實(shí)踐對(duì)特定或幾個(gè)土壤健康指標(biāo)的影響。土壤健康差距將提供一個(gè)急需確定的土壤健康管理基準(zhǔn)的通用系統(tǒng)，無(wú)論土壤健康是作為幾個(gè)指標(biāo)的函數(shù)還是基于特定的土壤健康指標(biāo)來(lái)衡量的。SHG分析將為確定限制當(dāng)前農(nóng)場(chǎng)生產(chǎn)力的重要土壤健康指標(biāo)提供基礎(chǔ)，并將有助于制定農(nóng)藝實(shí)踐計(jì)劃以縮小差距。它將有助于為特定土壤健康指標(biāo)優(yōu)先考慮特定地點(diǎn)或特定農(nóng)田的研究、開(kāi)發(fā)和干預(yù)?？梢允褂米韵露系姆椒ㄩ_(kāi)發(fā)土壤健康差距圖，將特定地點(diǎn)的數(shù)據(jù)擴(kuò)展到區(qū)域和全球?qū)用?，以評(píng)估區(qū)域、國(guó)家和全球范圍內(nèi)的土壤健康管理潛力。此類(lèi)本地或更廣泛范圍內(nèi)的SHG信息可以幫助確定最有可能改善土壤健康、優(yōu)先努力和有效投資資源的地區(qū)。因此，強(qiáng)烈強(qiáng)調(diào)按照全球協(xié)議開(kāi)發(fā)具有SHG評(píng)估的公共網(wǎng)站，并向用戶(hù)提供所有資源。這將提高不同管理實(shí)踐的可重復(fù)性和效率，以改善土壤健康。全球不同農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中SHG的可用性將減少土壤健康改善結(jié)果的不確定性，如考慮到缺乏真正的定量目標(biāo)，在不同的修正和農(nóng)藝實(shí)踐的情況下。對(duì)可開(kāi)發(fā)的SHG進(jìn)行地理空間評(píng)估將為改善土壤健康和隨后優(yōu)化全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供機(jī)會(huì)，并隨著土地利用模式的變化更好地預(yù)測(cè)未來(lái)的糧食安全。
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