Nautue Food:玉米和小麦产量增加20%以上！研究发现，多样化的土地覆盖可以提高美国主要农作物的产量

人们普遍认为，单一种植或专门种植单一作物，覆盖更大的田地，可以用更大的机器在简化的地形上收割，从而提高农场的生产能力。然而，一项涵盖美国大陆的主要研究表明，情况恰恰相反。自然食品公司发表了这项研究。

埃默里大学环境科学系助理教授、该研究的合著者艾米莉·伯奇菲尔德说：“我们发现，在更加多样化的系统中，玉米和小麦的产量可以高出10%。”如果将高度多样的土地覆盖物与更复杂的景观结构结合起来，玉米和小麦产量将增加20%以上。”

Burchfield的研究结合了时空、社会和环境数据，以了解美国粮食和水安全的未来以及气候变化的后果。她与堪萨斯州立大学地理和地理空间科学系的凯瑟琳·纳尔逊（Katherine Nelson）共同撰写了《自然食品》一文。

这项研究对帮助农民适应气候变化具有重要意义。”“农业已经是这个星球上最艰难的工作之一，”伯奇菲尔德说许多人的生活依赖于种植制度，30年后可能无法持续。就极端天气事件而言，无论是作为一个国家还是在农场规模上，景观多样化似乎是增强我们应对气候变化能力的一个重要因素。”

作者指出，农业已经从根本上改变了地球的景观。在全球范围内，农业占所有无冰土地的三分之一。在美国，农业覆盖了一半以上的土地面积，其中三分之二以上是玉米、小麦或大豆等商品作物。

众所周知，多样化的景观与更健康的生态系统相关联，有利于授粉、保水和土壤质量，这些环境因素对农业也很重要。小型田间试验表明，增加景观的多样性和复杂性，如农田内的树篱或自然栖息地地带，也可能有利于作物产量。

在本论文中，研究人员从大规模、全国性的角度研究了这种多样性和复杂性如何影响作物产量。他们利用了公开获取的数据，包括美国农业部的CropScape数据层、PRISM Climate Group的每日天气数据以及自然商品作物生产指数的土壤和景观属性。他们将这些数据整合到一个分析计算机模型中，该模型分析了美国3100个县2008年至2018年期间的作物和作物产量，覆盖了整个毗邻的美国。

然后，他们用这个模型测试了景观的多样性和复杂性对美国主要粮食作物玉米、小麦和大豆产量的影响。研究人员控制了诸如天气、土壤质量、供水和市场波动等因素。

结果表明，土地覆盖物多样性的增加与玉米和小麦增加10%以上有关，其影响与季节性降雨和土壤适宜性的影响相似。而适度复杂且高度多样的景观结构与玉米和小麦产量增加20%以上有关。

研究人员现在正在研究如何在区域范围内最好地应用景观多样性和复杂性。

“美国幅员辽阔，不可能有一刀切的战略，”伯奇菲尔德说我们计划扩大到不同的地区，研究每个地区实现多样化的障碍和桥梁。我们希望我们的工作能够提供数据驱动的证据，帮助农民以有意识的方式实现景观多样化，提高他们的生计和对气候变化的适应能力，同时也支持生态系统的适应能力。”

More information: Katherine S. Nelson et al, Landscape complexity and US crop production, Nature Food (2021). DOI: 10.1038/s43016-021-00281-1

Journal information: Nature Food

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