【文献分享学习】土地质量的定义指标是农业生产可持续集约化的基础
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原名：Indicators for the definition of land quality as a basis for the sustainable intensification of agricultural production
译名：土地质量的定义指标是农业生产可持续集约化的基础
原文地址：
http://dx.doi.org/10.1016/j.iswcr.2015.03.003
发表期刊：International Soil and Water Conservation Research
发表年份：2015年
通讯作者：Jasmin Schiefer
通讯作者单位：自然资源和生命科学大学
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亮点
1、考虑了土壤中可持续集约化的潜力；
2、与Muencheberg土壤质量等级进行了比较。
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文章简介
人口的不断增加必然会导致对粮食需求的增加，农业的集约化对土壤、水、空气和生物多样性的质量产生了负面影响，在不损害环境的情况下满足后代日益增长的粮食需求的一个可能的解决方案是可持续集约化（SI）。土壤发挥着各种环境、社会和经济功能，如(1)不同用途的生物质生产；(2)缓冲、过滤和生化转化；(3)基因水库；(4)人类基础设施的物质基础；(5)原材料来源和(6)地质和文化遗产。可持续的土地利用必须在空间和时间上协调这六种土壤功能的使用，尽量减少无法在100年或4代人的时间内逆转的用途(例如密封、挖掘、沉积、严重的酸化、污染和盐碱化)。如果不考虑土壤在提供粮食和生物量之外履行其他生态功能的能力，就不能实施对环境友好的农业集约化。由于粮食安全与土壤安全和可持续农业密切相关，必须考虑集约化土壤的恢复力和性能。文章的主要目的是根据土壤所提供的生态功能，确定最重要的土壤内在指标，从而定义土壤的弹性概念和性能。选择的指标在德国应用，并与Muencheberg土壤质量评级相比较，确定SI土地类别，从而使SI方案可用于测试。此外，还分析了土地适宜性及其与农业产量潜力的关系。
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主要研究方法
（1）指标选取
此项研究的方法概念基于这样一个事实，即具有特定特性的肥沃土壤对物理、化学和生物干扰具有很高的恢复力，并且在安全管理的情况下，通过生产最大数量的农产品也表现出较高的性能。文章基于现有文献和专家知识，选取6种具体的土地和土壤特征，这些特征反映了土地的恢复力和表现，分别是有机碳含量，粘粒含量，pH，阳离子交换量（CEC），土壤深度和坡度。指标产生于数据并创造价值，在这种情况下，数据来自土地利用/土地覆盖面积框架调查2009 (LUCAS)(有机C含量，粘土和淤泥，pH和CEC)和欧洲土壤数据库(ESDB)(坡度和深度)。有机C含量、粘土和淤泥、pH、CEC、土壤深度和坡度等6个指标，按照阈值水平分为差(1)、中(2)、好(3)和某些情况下的优(4)
（2）土地测绘
文章所有分析都是通过地理信息系统ArcGIS 10.2完成的，使用LUCAS表土调查数据、欧洲土壤数据库(ESDB) 2.0 1：10 000(由IES/JRC欧洲委员会提供)和Corine土地覆盖2006 (CLC 2006)地图。LUCAS提供了“点”数据，在更大范围内插值这些数据是很困难的。因此，根据2006年WRB的土壤类型，建立了不同的“土地单元”。在本研究中，一个“土地单元”是由至少一个卢卡斯样本在一个地区的特殊土壤类型提出的。如果一个“土地单元”包含不止一个LUCAS土壤样本，则对这个“土地单元”计算土壤指示值的平均值。作为最后一步，来自Corine土地覆盖(CLC 2006)的非灌溉和永久灌溉耕地地图在ArcGIS中与创建的“土地单元”在空间上重叠，以排除非农业种植的地点。
（3）土地得分
对于每个土地单元，指标的实测值由LUCAS表土数据和ESDB根据定义的阈值得出(见上文)。将所有得分相加，最小值为6，最大值为20(有机C含量4分，粘土和淤泥含量4分，pH值、CEC值、深度和坡度各3分)可归为一个土地单位。总得分分为四种不同类型的SI潜力。
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研究结果
（1）土地可持续集约化的建议
文章研究结果表明，近一半(45.7%)的实际分析耕地不适合可持续集约化(类别1+2)。一般来说，在1+2类土地上进行的农业必须以相当广泛的方式进行。建议扩大1.5%的土地，包括可能转变为草地(第一类)。对于15.2%的分析耕地(第3类)，SI必须考虑特殊的限制。当地的决定和对限制因素的进一步研究对这类土地很重要。德国在分析的4类耕地中具有~39%的潜力。这些土地有很高的弹性对不利影响从密集的农业生产,显示一个高性能、和主要发生在大型河流冲积平原,南部多瑙河、莱茵河在西部和中部和北部的易北河支流的德国的一部分。因此，它们可以通过使用化肥和植物保护化合物来减少对地下水资源和食物链的污染的环境风险。
（2）德国可持续集约化的限制因素
最常见的限制因素是阳离子交换容量(CEC)，此外，粘土和淤泥含量低是实际分析的8.9%耕地的限制因素。德国东北部沙质土壤的恢复力和性能特别低。德国土壤大部分为微酸性，本研究分析的8.0%农用地pH值低是限制因素。有机碳作为土壤最重要的性质之一，在6.8%的土地面积上含量过低。
（3）与Muencheberg土壤质量等级的比较
两种土地评价方案的比较表明，最适宜进行可持续集约化的土地也具有最高的农业自然产量潜力。SI适宜性的定义是基于内在土壤质量参数，如生产力意义上的“性能”，以及对抗不利生态影响的“弹性”。这表明，即使在可能获得高产的地区，这些作物也不能在集约化农业下持续生产。这些地点的恢复力不够，集约化农业会造成地下水污染，对生物多样性产生负面影响。这清楚地表明，有生产力的土地并不一定是集约化农业的最佳土地。因此，集约化决策必须在弹性和绩效的概念下认真考虑。
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研究结论
文章利用土壤有机碳、粘粒含量、pH、CEC、土壤深度和坡度等6个土壤固有特征，分析了可持续集约化土壤的恢复力和性能。根据这些指标，德国可推荐约39%的分析耕地进行综合评价。几乎一半的耕地已划定，不适宜集约化使用。由于土地和土壤是异质性的自然资源，任何关于集约化的决定也必须考虑到当地的情况。一项与Muencheberg土壤质量等级的比较表明，在73%的土地上最适合可持续集约化，也观察到最高的自然农业产量潜力。然而，肥沃的土壤并不总是允许持续的集约化。