农田参考生态单位-比较土壤研究的土地分类单位

农田参考生态单位-比较土壤研究的土地分类单位

土壤生态系统的可持续性受到阻碍,无法为日益增长的世界人口生产粮食、纤维和燃料,这一担忧促使人们围绕土壤健康管理和研究开展工作。目前,土壤生物理化性质被测量为农田土壤健康的指标,以确定能够维持或改善这些性质的管理做法,这些性质与它们作为生态系统服务的作用有关。在遵循土壤健康原则管理农田以改善土壤健康时,了解以下知识将会有所帮助:

问题1。如何确定农田土壤健康的基准?

在这方面,Maharjan和Das(2020)提出“土壤健康差距”比较农田和原生未受干扰土地土壤健康状况的概念,提供了耕作开始以来农田土壤健康变化的衡量标准,同时设定了潜在的土壤健康目标(图1)。然而,将农田与参考原生地点或农田或农田与原生土地之间进行比较可能与农业生态变化相混淆,包括土壤和气候的巨大异质性。基于土壤成因差异或土壤基因型的降水梯度和土壤变异会造成土壤健康潜力的差异。因此,对不同土壤健康管理做法的响应经验多半是针对具体地点的。

土壤健康差距框架图
图1所示。土壤健康差距框架。

问题2。当你比较不同土地使用或管理方法下的土壤时,站点之间的距离会有多远?我们能比较一下兰开斯特和斯科特布拉夫的地点吗?

任何土壤(健康)比较研究都应考虑土壤和气候变异,并根据土壤原生健康潜力对土壤进行分组。Das and Maharjan (2022),在他们最近的努力和作为的一部分UNL-NRCS合作保护项目"内布拉斯加州交互式土壤健康参考制图"开发了一个新的陆地分类单元——农田参考生态单元(CREU),利用了现有的国家自然资源研究中心土地资源分类中的因素并对其进行了优先排序。

农田参考生态单元(CREU)是指土壤成因和气候特性大致一致的土地区域,通过消除农业生态变异,可以用较少的混杂因素进行比较。对于CREU的发展,在每个MLRA中,只有排名靠前的基准生态站点(根据基准土壤分类的生态站点)与90%的农田累积相关,被选为作物生产的主导生态站点(图2)。然后,根据主导和农艺关键土壤关联和当地降水范围的函数,将单个主导生态站点划分为离散的地块单元,以确定CREU(图2)目的是,从生态站点创建一个广义的CREU。由于我们在这里的工作是为农田的土壤健康潜力提供基准,我们将生态站点分类为主导生态站点,占作物覆盖的90%,因此,优先考虑在感兴趣的区域内更相关的站点,并服务于目标。详细的研究方法和划分标准,请参阅https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2022.109468

CREU的概念将为比较研究提供一个水平平台,在那里可以评估和比较一组土壤健康潜力大致相似的地点。如果用相同的CREU测量,由于土地使用或管理做法的不同,不同地点的土壤健康将产生实际差异。此外,通过考虑基于土壤和气候的不同原生潜力,CREU的概念可以为不同地块之间的比较研究提供一个地理上通用的框架,并将其简单地报告为土壤健康差距。

农田参考生态单位图
图2。工作流的农田参考生态单位参照地点和农田的发展和随后的配对进行比较研究。

第三季。一旦在CREU框架下正确估计了土壤健康差距,我的土壤健康目标是什么?

虽然土壤健康差距设定了上限,但利用有效土壤健康管理在土壤健康方面的实际收益将介于当前农田和参考状态之间潜在的可实现的目标(图3)。弥合差距越大,就需要采取多种和持久的土壤健康做法。改善土壤健康和缩小土壤健康差距可能需要数年时间和一系列的保护措施。通过了解土壤健康差距,可以设置土壤健康目标或多个可实现目标,以达到参考状态或潜在可实现目标。

土壤健康缺口闭合图
图3。可以设定多个可实现的目标,以缩小土壤健康差距。在大多数情况下,土壤健康差距不能完全消除,但在当前状态和参考状态之间会有一个潜在的可达到的目标。此图仅供说明之用。

第四季度。我如何找到比较研究的参考地点?

对照研究的参考地点应为原生土地或草原。然而,参考站点有时很难定位。在这种情况下,可将感兴趣的地点与土地适宜性组中较高类别的地点进行比较,以估计土壤健康差距和潜在的土壤健康目标。表1列出了土地适宜性组别的列表,其中土壤破坏或土壤质量损失的可能性从A级到d级逐渐增加。因此,实行照例经营管理的生产者可以将其农田与在其农田参考生态单位采用保护做法的农田进行比较,以确定差距,并可能制定改善土壤健康的目标。

表1。土地适宜性组别名单§根据管理水平、相对于土地面积的投入和产出进行土壤健康比较研究。
集团-
非托管的土地
集团- B
最少或最佳地管理土地
集团- C
适度管理土地
集团- D
集中管理的土地
原始森林

本机草原

天然草地
农田退休了50年

牧场
有保护措施的农田

规定焚烧的牧场
采用传统做法的农田

放牧量大的牧场

§分类是根据土地管理进行的,从无人管理的土地到集中管理的农田。土壤健康比较研究的土地适宜性分类概念与美国农业部NRCS的土地能力假设概念相同。

确认

作者感谢自然资源保护署(USDA NRCS)对实施该项目的支持和资助。

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一片玉米田。