最新研究证实:减少翻耕土地,有利于提高土壤肥力和产量

发布者:bpadmin
发布时间:2019-12-11 11:24
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农业每年使超过1亿5千万亩的肥沃农地退化,这引起了人们对全球日益增长的粮食需求的担忧。斯坦福大学的最新研究,发表于12月6日的“环境研究快报”(Environmental Research Letters)上的这项研究表明,美国中西部农民减少翻耕土壤,不但增加了玉米和大豆产量,同时保育了更健康的土壤,降低生产成本。





该研究的主要作者,斯坦福大学食品安全和环境中心的博士后学者Jillian Deines说:“减少翻耕对整个玉米带的农业是双赢的。尽管担心这样做会损害作物产量,阻止了一些农民改变传统做法,但我们发现,减少翻耕通常会增加产量。”

美国是全球最大的玉米和大豆生产国,中西部是这两种作物的主产地。刚过去的种植季,美国农民收获了约3.67亿吨玉米和1.08亿吨大豆,提供了关键的食品、食用油、原料、乙醇和出口价值。

从太空监测农业

农民通常在种植玉米或大豆之前先翻耕土地。众所周知,这种做法可以控制杂草,混合养分,分解压实的泥土,并最终在短期内增加粮食产量。然而,随着时间的推移,这种方法会使土壤退化。联合国粮食及农业组织(FAO)在2015年的一份报告发现,在过去40年里,由于土壤退化,世界上失去了三分之一的粮食生产土地。曾经肥沃的土地消亡给粮食生产带来了严峻的挑战,特别是在农业养活日益增长的全球人口的压力越来越大的情况下。

相比之下,减少翻耕,也称为保护性耕作,可促进更健康的土壤管理,减少了侵蚀和径流,并改善了保水和排水。保护性耕作包括在种植下一年作物时,将前一年的作物残留物(如玉米秸秆)留在地面上,很少或根本不进行机械翻耕。这种保护性做法在全球范围内使用的面积超过22亿亩,主要分布在南美洲、大洋洲和北美洲。然而,许多农民担心这种方法可能会降低产量和利润。过去对产量影响的研究仅限于本地实验,通常是在研究站,不能充分反映实际生产规模。

斯坦福大学的研究小组求助于机器学习和卫星数据集来解决这一知识鸿沟。首先,他们从2005年至2017年的数据中确定了减少翻耕和传统耕作的地域。利用基于卫星的作物产量模型,考虑到气候和作物生命周期等变量,同时还检查了这段时间内的玉米和大豆产量。为了量化减翻耕作对作物产量的影响,研究人员训练了一个计算机模型来比较基于翻耕实践的产量变化。他们还记录了土壤类型和天气等因素,以帮助确定哪些条件对收成有较大影响。

提高产量

研究人员计算出,在抽样的九个州中,在长期保护性耕作措施管理下,玉米产量平均提高了3.3%,大豆产量平均提高了0.74%。这两种作物的增产量都位居全球前15位。对于玉米,总计大约增加了1100万吨,相当于2018年南非、印度尼西亚、俄罗斯或尼日利亚的国家产量。对于大豆来说,增加的80万吨在印度尼西亚和南非的国家产量之间。

有些地区的玉米和大豆分别增产了8.1%和5.8%。在其他地区,玉米产量为负1.3%,大豆为负4.7%。土壤中的水分和季节温度是产量差异的最大影响因素,特别是在更干燥、更温暖的地区。湿润的条件对作物有利,除了在早春,淹水的土壤可受益于传统翻耕,而变干燥和通气。

“找出减少翻耕最有效的时间和地点可以帮助最大限度地发挥这项实践的好处,并引导广大农民走向未来,”该研究的资深作者David Lobell说,他是地球、能源和环境科学学院的教授,以及食品安全和环境中心主任。

要看到减少翻耕的好处需要时间,因为它在持续实施下效果最好。根据研究人员的计算,玉米种植者在头11年不会看到全部收益,而大豆需要两倍的时间才能实现全部产量。然而,由于减少了对劳动力、燃料和农用设备的需求,这种方法也降低了成本,同时也维持了肥沃的土地,用于可持续的粮食生产。这项研究确实表明,即使在实施的第一年,也有少量的积极收益,随着时间的推移,随着土壤健康的改善,收益也会增加。根据2017年农业普查报告,农民似乎正在接受长期投资,美国现在有近35%的农田是通过减少翻耕和保护性耕作来管理的。

主要作者Jillian Deines最后说:“农业面临的最大挑战之一是在不危及未来产量的情况下实现今天的作物产量最大化。这项研究表明,减少翻耕可以解决长期的作物生产力的问题。”


文献引用:

Jillian M Deines, Sherrie Wang, David B Lobell. Satellites reveal a small positive yield effect from conservation tillage across the US Corn Belt. Environmental Research Letters, 2019; 14 (12): 124038 DOI: 10.1088/1748-9326/ab503b



文章来源: 城农Growin'City 原创整理发布,欢迎转载,请注明出处!
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