土壤健康、气候变化与全球农业生存之间的联系

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）国际部从国际知名期刊获悉，土壤健康和全球农业生存之间的联系。绿会国际部现将该文整理编译如下，供感兴趣的 读者参考和了解。

(图源：Wanida Prapan)

下面，我们采访了助理教授克里斯汀·斯普林格（Christine Sprunger）。她为我们提供了关于普遍需要的土壤健康的专家见解。

在气候变化问题上，粮食安全往往是讨论最多的问题之一。在最近的暴力事件之后，全球对话的焦点是获得某些作物。

在世界某些地区，极端天气系统直接影响粮食种植能力，这是众所周知的，但土壤健康也是问题的核心。土壤也可以起到碳汇的作用，这让科学家们特别感兴趣。

首先，你认为当下的新冠肺炎疫情对农业生态系统有重大影响吗？

这是一个重要但复杂的问题。2021年1月，我们采访了俄亥俄州的农民，询问新冠肺炎疫情如何影响他们的经营。约90%的农民表示，新冠肺炎疫情对他们的经营没有影响，约10%的农民说，他们已经开始看到农场的供应链问题或难以获得农场的租赁设备。

然而，我想强调的是，这在美国的一个地区是一个小样本量。现在2022年已经过去了一半，世界各地的学者已经能够对新冠肺炎疫情如何影响全球农业生态系统进行广泛的研究。这不在我的研究范围内，但许多学者包括巴菲·邦尼等人（Baffoe-Bonnie et al）（2021年）和伯根和里卡德（ Boerngen and Rickard）（2021年）注意到，新冠肺炎疫情揭示了由于农村社区宽带可用性不足而导致的互联网接入不平等。

在新冠肺炎疫情前，土壤科学家、农学家和推广教育工作者依靠面对面会议与农民就农业领域的新兴研究进行沟通。上述学者表示，由于宽带可用性不足，新冠肺炎疫情减少了美国农民的沟通和成人教育机会。

更广泛地说，我认为新冠肺炎疫情对农业生态系统的延迟影响可能与供应链问题和市场价值有关，但这又不是我的专业领域。

其次，当谈到土壤健康和温室气体排放时，你提到你正在努力提高碳汇能力。你能告诉我们什么？

“土壤健康和土壤固碳有着错综复杂的联系。土壤固碳驱动着土壤中的生物、化学和物理过程，当固碳增强时，这直接有益于土壤健康。此外，土壤的碳储存能力是大气的两倍。因此，如果给定土壤中的碳储存量增加，大气中的碳就会减少。因此，许多土壤科学家（包括我自己）对从土壤碳固存和气候缓解的角度量化土壤健康感兴趣。

“我的实验室检查土壤固碳的一种方法是比较一系列促进土壤健康的做法中的固碳。自然资源保护局表示，“促进土壤健康的做法是增加土壤有机物投入，通过轮作植物多样化增加土壤生物群，延长全年覆盖以防止侵蚀，并全年由活根组成。”

“在最近出版的《农业与环境快报》（Sprunger等人，2020年）中，我们报告了一项研究的结果，该研究比较了一系列促进土壤健康的做法，包括与覆盖作物轮作的一年生植物、多年生单一栽培系统和多年生混合栽培系统。我们发现，多年生和植物多样性对增加土壤固碳至关重要。多年生混养有利于构建土壤固碳，因为它们有广泛的根和更多样的土壤食物网。总之，这些机制增强了土壤碳库，促进了土壤碳固存。另一个值得注意的发现是，即使在年度系统中，多样性也发挥了重要作用。

“例如，与大豆+覆盖作物轮作种植的玉米比连续玉米系统中的土壤碳含量高得多。这里的信息是，促进土壤健康的做法，包括多年生性和植物多样性，对于增强土壤健康至关重要，并对长期土壤碳储存产生影响。”

第三，考虑到土壤和气候之间的联系，你预测全球农业生态系统会发生什么？

在美国中西部上部，我们已经经历了更频繁的极端天气事件。在春季和夏季，这意味着更密集的降雨，导致夏季出现大洪水，随后出现干旱。这种更不稳定的天气已经成为农民的负担。据报道，与长期产量趋势相比，洪水使作物产量减少了34%。（Li等人，2019年）。此外，2019年，美国中西部经历了有记录以来最潮湿的生长季节。这一历史性事件导致玉米和大豆种植大量延迟，在许多情况下，由于持续积水，作物根本无法种植。最终，2000万英亩土地未被种植。这大大打破了2017年1000万的未种植面积记录。如果不加以控制，气候变化将继续导致不规则和极端天气模式，这将使农业更具挑战性。

关于土壤生物地球化学过程和气候变化，许多人仍在努力了解这一点。研究表明，二氧化碳浓度升高和土壤变暖会改变土壤生物地球化学品循环，导致更多的二氧化碳从土壤流失到大气中。我们的实验室小组目前正在评估洪水和干旱等因素如何影响土壤健康，甚至更具体地说即土壤生物群。

最后，关于农民对全球气候变化的看法，你发现了什么？你认为有什么见解对气候战略家、决策者和科学家有益吗？

我们通常不会直接询问农民对气候变化的看法。更重要的是，我们询问他们极端天气事件如何影响他们的土壤管理和农场运营。和我们交谈的50%的农民通常表示，他们没有受到太大的影响，他们的策略是等到天气条件改善后再种植。另外50%的人说，极端天气事件正在使他们重新认识到气候变化，从而采取土壤健康促进措施，如覆盖作物和更多样化的作物轮作。然而，许多人在这一声明之后提出了一个问题：“如果我将覆盖作物包括在内，这是否有助于疏解过多的降水？

这个问题很重要，因为在这个领域仍有许多研究需要进行。我的同事亚历克斯·林赛（Alex Lindsey）和我正在就这个问题开展一个项目。我们正在研究哪些覆盖作物在玉米种植前最有效地缓解过多水分。在土壤健康和气候变化方面，需向决策者传达的信息是各机构继续资助研究非常重要，以便我们能够解决对农民具有实际影响的重要科学问题。

为什么线虫类（nematode）动物在土壤健康框架中如此重要？

我的实验室已经认识到开发线虫类动物作为潜在土壤健康指标的重要需求。一般来说，大多数土壤生物健康指标反映微生物群落的活动，但不直接测量土壤生物。考虑到工具性土壤生物群如何影响土壤健康，这是一个问题。近年来，我的实验室建议将有益的线虫纳入土壤健康框架。有益线虫是土壤食物网中的重要生物，因为它们的取食类型多种多样，以细菌、真菌、植物根和食肉动物为食。由著名线虫学家菲利斯（Ferris）等人（2001）开发的线虫指数源自线虫鉴定，可为营养循环、生态系统干扰、分解途径和群落复杂性提供重要推断。尽管可以收集到重要信息，但由于需要通过显微镜进行鉴定的专业化，线虫指数在很大程度上被排除在土壤健康框架之外。

我们的小组通过评估线虫与其他土壤生物健康指标的关系，在线虫学方面取得了重要进展（见Martin等人，2022年）。

原文参看：
https://www.openaccessgovernment.org/link-between-soil-health-carbon-survival-of-global-agriculture-nermatode/137975/

编译：Daisy

审核：Maggie

编辑：Pierre