关于山坡上翻耕耕作的研究

土壤健康的重要性不言而喻，土壤资源的可持续管理是粮食安全的重要保障。目前，土壤面临着多种类型的侵蚀，除了常见的风力侵蚀、水力侵蚀等，耕作侵蚀在研究中往往被忽视。耕作侵蚀是指在重力作用下,由耕作工具导致的土壤侵蚀，它是造成坡耕地土壤重新分布和坡耕地土壤侵蚀的主要原因之一，对坡面地形的演化、土壤性质改变、土壤养分流失、土地生产力等都会产生重要影响。也就是说，坡地耕作不仅会通过改变土壤物理性质而产生侵蚀，还直接造成土壤分散、搬运和沉积，导致土壤在景观内的重新分配，使土壤在坡面发生了净位移。 然而，人为耕作直接造成的土壤侵蚀一直以来被研究领域所忽视。实际上，人为耕作工具的特性、耕作方向、耕作速度和深度等都可能产生耕作侵蚀。近日，中国生物多样性保护与绿色发展基金会（简称中国绿发会，绿会）国际部获悉一篇关于坡地耕作的研究文章，现将其整理编译如下，供感兴趣的朋友参考。

图片来源：John Quinton

发表于《自然食品》的一项新研究发现，在山坡上的翻耕耕作正导致农田土壤变薄，并威胁到未来的作物产量。

来自英国兰卡斯特大学（University of Lancaster）和德国奥格斯堡大学（University of Augsburg）的研究人员认为，除非农民停止在山坡耕种，否则从长期来看，山坡上的土壤可能会变薄，这将严重威胁到粮食作物的生长。

几个世纪以来，一直是农民们在田里耕作。随着上个世纪农业机械化，农耕从传统的畜力犁变成了速度更快的重型拖拉机。

众所周知，耕作过程中对土壤的翻耕会将大量土壤移下斜坡，从而加重天气对土壤的侵蚀。在坡地上，耕作导致土壤从山丘的凹处向下移动，最终沉积在谷底。由于斜坡上的土壤变薄，来自底层土壤的物质与表层土壤混合，导致土壤的生长质量由于营养物质不足、生物活性降低和蓄水量减少而降低。

兰卡斯特大学的约翰·昆顿教授（John Quinton）说:“耕作使土壤厚度减少，这对作物生产的威胁尚未得到充分认识。虽然我们知道，耕作会使大量土壤移下山坡，而且通过这种方式被移动的土壤量通常超过了自然界水蚀和风蚀带来的影响，但到目前为止，我们对由此导致的土壤变薄会如何影响作物产量知之甚少。”

奥格斯堡大学的彼得·费纳教授(Peter Fiener)说:“随着农耕机械化的不断发展和气候变化导致土地干旱频率的增加，在世界上许多地区，耕作对起伏地形结构中的土壤侵蚀可能会变得更加严重。”

研究人员观察了德国北部的乌克马克地区（Uckermark）种植的小麦和玉米作物，该地区是欧洲高度机械化且高产的农业区。尽管这个地区已经有了1000多年的农业生产经验，但研究模型预测，在未来50年内，随着现代机械化农业加速坡地耕作造成的侵蚀，冬小麦产量将总共下降7.1%，100年内将下降10%；对于玉米的产量，研究人员预测50年后将减少4%，100年后将减少5.9%。

土壤变薄的不良影响在干旱时期最为明显，因为变薄的土壤无法留住水分和养分。在较潮湿的年份，这种影响虽然不像在正常年份和干旱年份那样明显，但在50至100年的时间里，土地产量也会下降。

土壤变薄的不良影响仅在乌克马克地区就会带来数千吨粮食产量的损失。研究人员认为，由于坡地耕作的土壤侵蚀导致的作物产量下降现象可能会在全世界出现。他们认为，采取紧急行动以减少耕作导致的土壤变薄非常必要。

昆顿教授说：“研究模型显示，如果我们继续照此方式耕作土壤，那么不出意外我们将看到区域范围内作物产量的下降，粮食减产在干旱时期情况会更糟，因为更薄的土壤无法为作物保留水分。”

费纳教授说：“从长远来看，农民可以考虑采取缓解措施，比如根据坡度调整耕作速度，总体减少耕作深度，以减缓侵蚀过程。但事实上，农民确实需要考虑放弃坡地耕作，以保护他们的土壤和未来的作物产量。”

尽管在此研究中没有模拟气候变化的影响，但研究人员认为，随着气候变化导致干旱期频率的增加，耕作侵蚀的危害可能会被放大。

原文参看：https://phys.org/news/2022-07-ploughing-tilling-soil-slopes-jeopardizing.html

编译：Sara

审核：Daisy

编辑：Pierre