【文献分享学习】全球粮食安全的土壤健康考虑
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原名：Impacts of Cultivated Land Reclamation on the Climate and Grain Production in Northeast China in the Future 30 Years
译名：全球粮食安全的土壤健康考虑
原文地址：https://doi.org/10.1002/agj2.20783
发表期刊：AGRONOMY JOURNAL
发表年份：2021年
通讯作者：Dianna K. Bagnall
通讯作者单位：Soil Health Institute
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亮点
1、商品出口影响食品价格，将美国农作物生产与食品安全联系起来。
2、美国农业生产和出口不得以牺牲土壤健康为代价。
3、土壤健康对粮食安全的益处需要大规模采用土壤健康系统。
4、提供了实现大规模采用土壤健康系统的综合战略。
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文章简介
本文的重点是土壤健康与全球粮食安全之间的关系。文章讨论了气候变化对粮食安全的作用以及农民盈利能力在促进土壤健康方面的作用。具体目的是(a)考虑美国农业生产在全球粮食安全中发挥的作用，(b)考虑土壤健康影响美国农业生产的关键机制，以及(c)提供一个全面的战略来扩大土壤健康系统的采用，根据粮食及农业组织(FAO)的食品价格指数，美国商品出口影响全球食品价格，将美国作物生产与食品安全联系起来。土壤健康通过作物产量、作物产量弹性和农民盈利能力影响粮食安全。由于生物物理复杂性、缺乏标准化的研究实践以及研究试验的规模，与土壤健康和作物产量相关的结果变得复杂。对产量恢复力与土壤健康之间关系的研究同样没有定论。尽管研究结果喜忧参半，但对100名美国农民的采访发现，超过一半的人报告称，由于土壤健康管理系统，作物产量增加，而且大多数人报告说产量更具弹性。详细介绍了增加采用土壤健康系统的途径，以便健康的土壤可以作为生产食物、缓解气候变化和提高农民盈利能力的基础。
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研究过程
1、土壤健康和作物产量
土壤健康管理实践的农民报告说，他们观察到了产量收益。土壤健康研究所对九个州（伊利诺伊州、印第安纳州、爱荷华州、密歇根州、明尼苏达州、内布拉斯加州、俄亥俄州、南达科他州和田纳西州）的100名农民进行了采访，他们正在使用土壤健康管理系统，以评估他们长期采用这些系统的经济经验。该研究旨在确定100名已停止传统耕作方式并使用免耕或减耕方式实施土壤健康管理系统5年或更长时间的农民。在农民访谈期间收集的数据包括耕作、管理和投入的田间活动，这些活动比较了传统耕作方法和土壤健康管理方法。土壤健康管理实践的细分是基于田间活动的报告，并由每种类型的普遍接受的特征确定。
在所研究的农民中，66人使用免耕，其余34人使用减耕。有些也使用覆盖作物。最常见的减耕活动类型是条耕。另一种常见的减少耕作活动是垂直耕作，以加入覆盖作物种子。100名农民都种植玉米和大豆。案例研究样本提供了成功实施土壤健康管理系统的农民采用前后的数据。用于识别农民身份的主要来源是一家美国加工商，该加工商在九个案例研究州的每一个州采购玉米和大豆。其他参与土壤健康活动的组织，包括州推广人员，为被公认为实践土壤健康管理系统的农民提供了姓名和联系信息。在这100名农民中，67人表示他们的土壤健康管理系统产量更高，97人表示他们的产量逐年更加稳定。访谈问题说明了由于技术导致的产量增加，并且并非所有农民都报告产量增加这一事实表明农民理解该问题仅与产量相关。与不使用覆盖作物的传统耕作系统相比，土壤健康管理系统报告的平均产量增加了485kg ha-1玉米和196 kg ha-1大豆。由于访谈数据的性质，不能假设所研究的100名农民的看法代表了所有农民的看法，但他们表明采用土壤健康系统的人认为他们正在收获产量收益。
跨研究试验的方法标准化和反映现实农场情景的试验实施对于澄清和量化土壤健康管理实践对作物产量的影响至关重要。由于全球气候变化，这些工作更为重要，因为气温升高会降低作物产量。小麦、大米、玉米和大豆提供了全球人口约60%的热量摄入，据估计，全球平均气温每升高1摄氏度，平均而言，全球小麦产量将减少6%，大米3%，玉米7%，大豆3%。
2、土壤健康和作物产量恢复力
产量恢复力包括作物产量的低年度变异性和低作物歉收风险。与产量规模相比，关注产量弹性的研究较少，但随着气候变化和人口增长压力的加剧，这一重点需要转变。尽管土壤健康研究所采访的农民几乎一致认为土壤健康管理系统提高了产量恢复力，但关于土壤健康对产量恢复力影响的研究尚无定论。例如，一些研究发现有机质的添加降低了玉米产量的逐年变异性，而其他研究发现它没有变化或增加。最近对地中海气候下长期玉米-番茄轮作的产量恢复力的研究发现，有机管理在提高产量稳定性的同时保持了番茄产量。该研究还发现，有机和覆盖作物系统导致轮作中玉米的产量和产量稳定性降低。作者指出，玉米已广泛用于传统系统，而将农业系统转变为更具弹性的不仅包括土壤健康管理系统，还包括作物选择和作物品种开发方面
3、土壤健康和农民盈利能力
虽然美国农业系统对粮食安全产生了积极影响，但美国农民在过去100年中获得的实际价格（通货膨胀调整后）一直在下降。根据美国农业部经济研究局的农业资源管理调查，2017年美国农场主平均收入为130万美元，自2013年以来，农民的净收入下降了一半，黑人农民的家庭收入中位数是白人农民的一半。预计产量会因气温升高而下降，而更大的降雨量变化将加剧这些趋势。在这种严峻的背景下，以真正维护社区和环境的方式提高农场盈利能力的必要性是显而易见的。虽然农场盈利能力与农场社区的福祉直接相关，但它也会影响全球社区，因为当农业投资回报太低时，农民就会倒闭。创建一个更有利可图的农业系统将需要许多协调的组成部分，但一个有前景的、有益于所有人的切入点是使用土壤健康管理系统同时改善土壤健康和农场盈利能力。
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研究结果
通过土壤健康支持全球粮食安全的方法
土壤健康对粮食安全的益处需要土壤健康管理系统成为美国的规范。土壤健康研究所旨在提高土壤健康系统采用率，综合战略中描绘了达到这一必要规模的途径。该战略的核心是生产者决定采用土壤健康管理实践。三个项目直接影响采用决策，它们是土壤健康的商业案例、土壤健康的测量以及生产者教育和培训。虽然解决这三个主要驱动因素是任何一个团体甚至部门都无法单独实现的，但土壤健康研究所最近的农民访谈是朝着向农民提供成功采用土壤健康管理的信息迈出的积极一步。土壤健康的商业案例包括有关土壤健康如何影响农民的风险、盈利能力、抗旱能力以及土地价值及其产生的生态系统服务的信息。仍有许多工作要做，包括扩大此类访谈的地理区域和记录向土壤健康管理系统过渡的经济学。由于农民无法管理他们无法测量的内容，即将发布的北美土壤健康测量评估项目（的结果也将对采用决策做出重大贡献。然而，未来的工作需要向农民清楚地展示他们的土壤有多健康，以及它可以变得多健康。教育和培训是促进采用土壤健康管理系统的关键要素。如果我们要达到应对气候变化和粮食安全等全球生存挑战所需的规模，向农民提供与当地相关的土壤健康系统教育计划至关重要。
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研究结论
实现全球粮食安全是一个复杂而紧迫的问题。解决方案的一部分是首先认识到土壤健康和粮食安全之间的联系，以便同时解决两者。健康的土壤可以生产食物、缓解气候变化、过滤水、提高盈利能力等等。通过让土壤健康管理系统成为全球食品生产的基础，我们可以共同为当代和后代实现这些利益。