【文献分享学习】结合当地知识和土壤科学，对保护性农业系统中的土壤健康进行综合评估
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原名：Combining local knowledge and soil science for integrated soil health assessments in conservation agriculture systems
译名：结合当地知识和土壤科学，对保护性农业系统中的土壤健康进行综合评估
原文地址：
https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2021.112192
发表期刊：Journal of Environmental Management
发表年份：2021年
通讯作者：Thirze D.G. Hermans
通讯作者单位：School of Earth and Environment, University of Leeds
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亮点
(1) 农场主和测量家一致认为，保护性农业(CA)可以改善土壤的渗透，水分和结构。
(2) 在常规实践中记录到较高的无机氮值。
(3) 发现土壤测量值与农民对山脊的观测值之间存在差异。
(4) 综合方法增加了对土地管理的细微差别和局部认识。
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文章简介
土壤退化和气候变化的挑战导致保护性农业(CA)的出现，作为一种可持续的替代耕作农业系统，尽管大家认识到对土壤健康的积极影响，但非洲采用CA的情况仍然很低。以往的土壤健康研究主要集中于“科学”测量，没有考虑当地知识，来考虑研究影响农民如何解释CA影响和未来的土地管理决策。此研究旨在：1)结合当地知识和传统土壤科学方法，以发展对CA对土壤健康影响的背景理解；2)理解综合方法如何有助于解释农民对土地管理的决策。农民对土壤健康的主要指标是作物表现、土壤一致性、水分含量、侵蚀、颜色和结构。在常规种植中，农民感知到垄对养分的重新分配，这与记录到较高的交换态铵、硝态氮/亚硝酸盐值相对应。作者认为，本研究开发的逐步综合土壤评估框架可以更广泛地应用于理解土壤健康在农民决策中的作用，为降尺度技术提供一个学习过程，并扩大可持续土地管理实践的证据基础。
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研究区与农场试验说明
（1）研究区
这项研究是在马拉维的两个中期CA农场试验地点进行的：中部地区的Mwansambo和南部地区的Lemu。
（2）农场试验
1)传统的垄沟系统(CP)在9月或10月用手锄准备，收获后清除作物残留物。
2)单玉米保护农业(CAM)。在这种处理中，不需要耕作，玉米是用一根小棍种植的(一个种子洞和一个肥料洞)。残留物被保留作为表面覆盖物。
3)玉米豆科间作保护农业(CAML)：姆万桑博的豇豆(Vigna unguiculata L.)和勒木的鸽豆(Cajanus Cajan L.)。作物是用一根小棍种植的，并具有类似于CAM的免耕和秸秆处理。
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土壤健康综合评价
（1）评价过程
(1)与农户探讨CA对土壤健康的影响；
(2)识别农户使用的土壤健康指标，并与文献进行比较；
(3)在田间试验中，在农民的帮助下进行土壤测量(指标)；
(4)讨论土壤测量结果及其与农民观测的联系。
（2）土壤测量
基于对土壤健康的讨论，CA措施和土壤健康MDS的影响，作者采取了一套土壤测量。在2019年2月的生长季节，对这两个地点的土壤进行了取样和分析。土壤测量包括土壤碳、全氮、硝态氮、铵态氮、入渗、水分、结构、容重和玉米产量。在对调查结果进行双向讨论之前，农民首先参与了土壤氮、土壤入渗、水分、土壤结构和容重的田间测量，以确保他们了解测量技术并参与采样。
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研究结果
（1）土壤健康结果
1）碳和氮
在本研究中，农民观察到，作物残茬保留使土壤变黑变软，增加了土壤质地多样性，提高了植物生长性能，说明残茬保留可以提高土壤肥力和土壤有机质。总碳含量的相关测量结果显示，由于方差较大，CA体系中的碳含量不具有统计学意义。此外，旱季的降雨可以加速微生物的分解。农民提到垄作增加了养分的释放，并分配了土壤肥力。这种覆盖和成垄的积极特性的结合导致农民在垄中加入残留物。根据农民的说法，造垄的做法使土壤透气，并重新分配土壤养分。CP中较高的有效氮水平支持了农民的这种看法。但总体产量结果表明，CA体系的籽粒产量较高。
2）渗透、水分和结构
研究表明，CA处理10 ~ 12 a后，土壤水分和入渗均有显著改善，其中沙质土壤的勒木土壤的改善尤为明显。造脊对入渗的影响有正反两方面的观测结果。土壤数据没有显示出容重的差异，而是显示出在CA下有更高的入渗和产量。这表明在造垄结果上，农民观察和土壤测量之间可能存在差异。在田间试验中，经过10-12年的CA处理，土壤结构稳定性指数得到了改善，这支持了农民的观察和产量结果。
（2）土壤健康综合评价方法
作者提出了一个逐步整合的CA系统土壤健康实地评估框架，使当地和科学知识的集成。在学习过程中重申这些步骤是很重要的，并且假定这两种知识具有同等的重要性。研究结果表明，这种综合学习和评估过程的广泛应用和制度化具有价值，可以使技术适应环境，并理解土壤健康在农民决策中的作用。但需要注意不要从这种评估的个别应用中获取情境特定的发现，并将这些发现跨空间和时间进行归纳或缩放，作者通过研究认为，这种方法的整合过程是有价值的，也可以用于其他情境。这一过程表明，从农民的角度界定土壤健康提供了一套更广泛的土壤健康指标，必须界定“好”或“坏”田地(例如植物和疾病指标)。理解土壤文献中描述的过程和结果之间的联系以及与农民观察的关系具有特别的价值，这可以使当地知识和科学指数之间的比较成为可能。改善与农民经验的联系，随后可以加强对CA和可持续土地管理实践的适应和采纳。
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研究结论与展望
本研究采用综合混合方法和知识评价方法对保护性农业(CA)土壤健康影响进行评价。提出了一个有助于跨地方和科学知识来源学习的逐步框架：(1)与农民讨论土壤健康影响；(2)识别和比较农民与文献中的土壤健康指标；(3)在农民的帮助下进行土壤测量(指标)；(4)讨论土壤测量结果和农民观测结果。跨知识的学习需要迭代各个步骤，以避免知识排名和反思假设。将农民指标转化为土壤测量结果表明，一些指标与土壤C、N、结构、土壤水分和入渗等关键传统土壤健康指标直接相关。土壤健康测量和农民观察表明，CA主要导致入渗、土壤结构和产量的显著改善。结合农民观察和土壤测量，突出了一些差异，特别是在造垄方面。残留物(例如C)和脊作为再分配营养素的好处已经导致了将残留物埋在脊中的流行做法。这些差异可以确定为什么农民会做出特定的土地管理决策。
虽然其目的不是推广或提升当地知识本身，但可以推广学习过程，以促进技术的缩小(例如适应和采用CA)，使之适应当地环境，并了解土壤健康在农民决策中的作用。共同产生关于土壤健康的知识有可能增加知识参与、所有权和信任关系，从而加强对环境保护和可持续土地管理的适应。