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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的概念

原文地址：

https://doi.org/10.1016/j.gecco.2020.e01116

發表期刊：Global Ecology and Conservation

發表年份：2020年

通訊作者：Bijesh Maharjan

通訊作者單位：內布拉斯加大學

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亮點

討論了一個新術語“土壤健康差距”

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文章簡介

      對可持續農業的日益增長的呼聲和需求使改善或保持土壤健康的努力得到了應有的關注。大量研究和田間試驗從物理化學和生物指標方面報告了土壤健康，并確定了可以改善它的不同管理實踐。然而，問題是，自從農業出現以來，有多少耕地退化了？最大或實際可實現的土壤健康目標是什么？確定一個定義退化的真實程度并同時設定潛在土壤健康目標的基準將優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新術語“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業生態系統中農田當前土壤健康之間的差異。土壤健康差距可以根據土壤碳等一般或特定土壤特性確定。土壤有機碳在原生草地、免耕、常規耕作和底土裸露農田進行測量。基于土壤有機碳的土壤健康差距的順序是免耕<常規耕作<暴露于地下的農田，隨后，采用保護措施可實現的最大土壤健康目標將因現有管理實踐或條件而異。土壤健康差距為土壤健康管理決策和目標建立了基準，并且可以從特定地點擴展到區域到全球范圍。

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研究過程

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業生態系統中農田當前土壤健康之間的差異”

      土壤特性，例如入滲、大孔隙、團聚體大小和穩定性、土壤有機質(SOM)、地表和地下水質量以及土壤生物群落（例如微生物、無脊椎動物）將共同定義土壤健康。對于像土壤這樣復雜的系統，土壤健康指數將是幾個指標的函數，可能必須針對給定的土壤或農業生態系統進行開發。

      有幾個基準對于告知土壤健康管理很重要。土壤健康閾值將表明管理實踐會影響土壤健康的極限。如果不引入土壤健康管理實踐，土壤健康臨界值將決定土壤健康惡化的極限。這些限制是動態的，會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屬性，代表土壤退化的程度，并設定最大潛在土壤健康目標。SHG與作物生產和生態系統服務的相關性，包括土壤剖面中的養分浸出、溫室氣體排放、生物群落隨時間和空間的多樣性，將有助于更好地了解不同的土壤健康指標及其對土壤健康的定量影響。隨著土壤健康指數的開發工作進行，將針對特定的土壤健康指標詳細闡述SHG的概念。在這里，土壤有機碳被選擇來確定SHG，土壤健康指標的選擇將取決于一個地區土壤健康測量的知識和經驗以及支持數據的可用性。

2、土壤健康差距例子

       這項初步研究的目的是確定美國半干旱地區管理農田中SOC的SHG。

       在具有不同耕作歷史的農場之間測量的SOC從草地(4.4%)到免耕(2.2%)到常規管理(1.8%)農田到底土裸露田(0.7%)呈指數下降。這些農場之間SOC的差異說明這些農場之間的SHG不斷增加。（內布拉斯加州斯科茨布拉夫斯的特里普極細沙質壤土上的原生草地、免耕和常規耕作農田下的土壤有機碳。帶有回歸方程的紅線描繪了四個位置的SOC回歸擬合。）

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研究結果

     隨著管理實踐被引入以提高這些領域的SOC，SHG提供了一個最大的可實現目標。在沒有SHG測量的情況下，由于缺乏對可能的最高目標的測量，人們可能會低估或高估土壤健康目標。根據SOC測量的SHG將表明在給定農業生態系統中土壤健康改善方面可達到的最大目標。SHG越大，土壤健康改善的機會就越大。對于一組給定的氣候條件，SOC水平處于穩定狀態，在原生未受干擾土地中高于農田。增加SOC在農藝和環境方面是可取的，但在給定的氣候、土壤和管理條件下并不總是可行的，因為SOC趨向于穩態水平，除非實踐發生重大轉變。改善農田土壤健康的最佳機會是當SOC低于未受干擾土地時。農田轉為草地、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踐的好處，從SOC方面理解SHG將為最大潛在目標提供基準，從而為土壤健康管理決策和目標提供信息。

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研究結論

     在確定主要土壤健康指標和基于這些指標制定土壤健康指數方面的科學進步是可靠和定量測量土壤健康的關鍵。當前的研究工作旨在確定不同管理實踐對特定或幾個土壤健康指標的影響。土壤健康差距將提供一個急需確定的土壤健康管理基準的通用系統，無論土壤健康是作為幾個指標的函數還是基于特定的土壤健康指標來衡量的。SHG分析將為確定限制當前農場生產力的重要土壤健康指標提供基礎，并將有助于制定農藝實踐計劃以縮小差距。它將有助于為特定土壤健康指標優先考慮特定地點或特定農田的研究、開發和干預。可以使用自下而上的方法開發土壤健康差距圖，將特定地點的數據擴展到區域和全球層面，以評估區域、國家和全球范圍內的土壤健康管理潛力。此類本地或更廣泛范圍內的SHG信息可以幫助確定最有可能改善土壤健康、優先努力和有效投資資源的地區。因此，強烈強調按照全球協議開發具有SHG評估的公共網站，并向用戶提供所有資源。這將提高不同管理實踐的可重復性和效率，以改善土壤健康。全球不同農業生態系統中SHG的可用性將減少土壤健康改善結果的不確定性，如考慮到缺乏真正的定量目標，在不同的修正和農藝實踐的情況下。對可開發的SHG進行地理空間評估將為改善土壤健康和隨后優化全球農業生產提供機會，并隨著土地利用模式的變化更好地預測未來的糧食安全。

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