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以往對農業土壤健康的評價大多與土壤生態功能有關，這些生態功能與土壤養分、土壤結構等非生物特性相結合。近年來，土壤微生物等生物特性也被認為是影響土壤健康的重要因素。然而，對不同種植方式下土壤健康及其對人類社會的潛在反饋的系統研究還很有限。

來源：土壤健康與耕地可持續利用 公號（2021年2月18日）

01分享論文信息

原名：Cropping systems in agriculture and their impact on soil health-A review

譯名：農業種植制度對土壤健康的影響研究

原文地址：

https://doi.org/10.1016/j.gecco.2020.e01118

發表期刊：Global Ecology and Conservation

發表年份：2020年

通訊作者：Tony Yang

通訊作者單位：Swift Current Research and Development Centre

02亮點

1、 介紹了土壤健康與質量的發展及土壤改良的內容；

2、闡明了不同耕作制度對土壤健康的影響；

3、討論了土壤微生物對土壤微生物植物復合體內土壤健康的影響；

4、重點介紹了各種耕作制度下土壤健康評價的指標；

5、 討論了種植做法引起的土壤退化問題。

03文章簡介

以往對農業土壤健康的評價大多與土壤生態功能有關，這些生態功能與土壤養分、土壤結構等非生物特性相結合。近年來，土壤微生物等生物特性也被認為是影響土壤健康的重要因素。然而，對不同種植方式下土壤健康及其對人類社會的潛在反饋的系統研究還很有限。對此文章主要討論研究了以下內容：1）農業系統中常見和新穎種植方式對土壤健康的影響；2）作物—微生物—土壤復合體的進化及其在農業壓力下對土壤健康的生物化學機制；3）近幾十年來農業系統中土壤質量和健康概念的變化以及目前用于評價土壤健康的關鍵指標；4）在農業生態系統中，土壤健康是如何影響各種種植方式的發展的。

04研究內容

（1）作物多樣化

新作物多樣化與有益的交流能力的改善土壤生物可能是一個新的角度對提高農作物產量,改善土壤養分利用效率,并減少農業投入成本和人工化學應用的環境影響,從而導致更好的土壤健康和可持續農業生態系統。

（2）作物輪作

輪作是管理農業生態系統生物多樣性的一種傳統而實用的方法，可以增強土壤健康，抑制病蟲害爆發，從而提高產量。作物輪作的價值和效率取決于幾個因素：作物類型用于旋轉、旋轉系列和某些作物的應用頻率、旋轉長度、農業歷史農田和土壤特性。這些因素可以在許多方面影響土壤健康。例如，作物輪作可以通過破壞與特定作物或作物基因型相關的土傳病原體的生命周期，為某些土壤功能微生物的生長提供更好的機會，限制病害壓力。

（3）間作系統

間作實踐可以通過減少人工化學污染提高土壤健康，抑制土壤疾病，增加植物根功能，提高土壤養分和空間利用效率和促進土壤微生物。例如，在巴西伯南布哥，與單栽木薯相比，木薯與鴿豆和豆類間作可顯著減少木薯的黑腐病，最多可減少50%。此外，間作土壤的有機碳等養分、微生物生物量和酶活性均高于單作土壤，且與病害嚴重程度下降相關。雖然空間植物多樣性的增加通常與間作系統提高資源利用有關，但精心選擇的作物品種間作可以獲得實質性的環境效益。例如，禾本科植物在高氮有效性土壤中占主導地位，豆科植物因其與固氮細菌的共生關系而對土壤有利。然而，這些作物在間作系統中的生態影響和生物學功能尚不清楚，因為較高產量的間作系統不一定反映更好的土壤健康。例如，與單作相比，紫花苜蓿和雞茅(dactylis glomerata)間作的總莖生物量顯著增加，但N2O產量也有所增加，這表明了解這些間作設計的本質對維持土壤和環境健康至關重要。

05作物種植制度土壤健康評價指標

土壤是一種極其復雜的生物基質，其功能依賴于無數生活在高度復雜的土壤結構中的土壤生物，這些土壤結構可以隨著種植制度的變化而變化。在任何情況下，評估土壤健康時，重要的是包括物理、化學和生物特性。理想情況下，土壤健康指標應與土壤過程相關，并能對管理和環境條件的變化作出反應。傳統上，理化性質（質地、深度、容重、持水性、孔隙度、pH值、電導率、有機質、陽離子交換容量、養分含量）是土壤健康指標。土壤生物特性，特別是微生物特性，由于其生態相關性、快速響應、敏感性和整合各種環境因素的信息和響應的能力，正被越來越多地使用。

06全球種植制度導致的土壤退化

各種種植制度所包含眾多的人為活動，如集約化耕作、化石燃料消耗、濕地排水、農業實踐中使用重型設備、施肥和農藥管理，是造成全球農業土壤退化的因素。其他影響，如水侵蝕、風侵蝕、泥炭和礦質土壤中有機物的下降、鹽堿化及生物多樣性的下降等也威脅著土壤健康。土壤退化是威脅我們生存和福祉的最嚴重的社會經濟和環境問題之一，主要從糧食安全和安全方面分析。特別是農業土壤不同種植制度下，土壤退化是環境和社會經濟問題，必須迫切、負責任的和詳盡的解決。因此，可持續的和具有成本效益的措施防止土壤退化和退化土壤的恢復必須及時實現最小化多方面的消極的社會、經濟和環境與土壤退化相關的后果，減少他們的能力有著重要的作用，提供關鍵的可持續的生態系統服務。

07研究結論

文章討論完善了土壤健康的內容，并結合種土壤健康衛生和質量指標（如土壤理化性質、土壤微生物狀態和耕作實踐）開發了新的農業生態系統土壤健康評價標準，用于評估和指導土壤和作物管理的決策。文章認為加強土壤健康評估的科學基礎是開發量化土壤生物特性和過程（如基因組測序和繪圖）的新工具和方法的基礎。未來促進土壤健康評價的機會包括開發能有效估計生物和非生物指標（如土壤有效碳、土壤容重、pH值、土壤含水量和土壤微生物活動）的環境傳感器。這些方法和技術將大大促進土壤健康評估，并提高我們可持續優化土壤健康和質量的能力。全球土壤生物學的進步、新的IT技術以及解釋和總結不同環境條件下土壤健康指標數據的元數據分析技術，將為可持續土地管理提供更可靠的指導，有助于緩解和防止全球土壤退化。

文章來源：土壤觀察