【文献学习】土壤管理对土壤健康的影响：瑞典南部的农场研究

原名：The influence of soil management on soil health: An on-farm study in southern Sweden

译名：土壤管理对土壤健康的影响：瑞典南部的农场研究

原文地址：https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2019.114010

发表期刊：Geoderma

通讯作者：Thomas Keller

通讯作者单位：瑞典农业科学大学土壤与环境学系

01亮点：

（1）土壤管理对所有测定的土壤健康指标都有显着影响。

（2）土壤管理指数(SMI)较高的农田表现出较好的土壤健康状况。

（3）与未管理土壤相比，农田土壤健康状况普遍较差。

（4）随着土壤SMI的增加，耕作土壤与未管理土壤的土壤健康比增加。

02文章简介：

土壤健康反映了土壤提供生态系统服务的能力。土壤管理的主要挑战是在不损害其他生态系统服务的前提下支持农业生产力。但是，关于土壤管理如何影响实际农场环境中土壤健康的知识相对很少。这项研究调查了土壤管理对瑞典南部20个农田的土壤健康指标的影响。此外，我们从每个田地的相邻未处理土壤中收集了样本，代表了每个地点潜在的土壤健康状况。通过测量土壤物理和生物、化学指标来量化土壤健康：湿团聚体稳定性，蒸压-柠檬酸提取土壤蛋白质，有机质，活性炭和异养土壤呼吸等指标。还测量了土壤质地和pH。根据作物多样性，土壤耕作和有机改良剂的应用，计算了各农田土壤管理指数。因此，较高的管理指数表明作物多样性较高，耕作作业较少，有机改良较多。土壤管理指数较高的农田土壤健康状况较好，团聚体稳定性、蛋白质、活性炭、呼吸和有机质含量较高。研究发现，土壤管理对所有的土壤健康指标都有显著的影响。与非管理土壤相比，农田土壤健康状况普遍较差。随着土壤管理指数的提高，农田土壤卫生与非管理土壤的比例显著增加。研究表明，土壤管理是土壤健康的关键，改善土壤管理包括作物多样性、不耕作和施用有机改良剂可促进土壤健康。

03研究区：

研究是在瑞典南部Sk ne地区的20个农场进行的。该区域的年平均气温(1981-2010年)为8°C，年平均降水量(1981-2010年)为500-750毫米。农场既包括严格的种植企业，也包括混合牲畜和种植企业。2018年，约50%的可耕地种植谷物，约8%种植油籽作物，7%种植甜菜。选择农场代表该区域典型的耕作制度，包括作物多样性、机械土壤扰动和外部有机改良剂的应用等一系列土壤管理做法。

与农场经理合作，在每个农场上选择了一个农田(>3公顷)。所有土壤均于2018年4月取样。取样时有4个农田种植冬季作物，其余16个农田计划种植春季作物(取样工作在作物播种之前进行)。前一种作物是除两块田地外的所有谷物(菜籽或藜麦)。收集了每个农田有关轮作、有机改良应用及一般耕作制度的资料。

在每个样点，从与田地相邻（距田间边缘至少1 m的距离，距道路和地面至少1 m的距离）处识别的未经管理的土壤（无人管理的样点的大小> 0.03公顷）中采集额外的样本。虽然每个地点的土壤都不是原始的，而且每个样点的历史都不知道，但未经管理的土壤是每个样点潜在土壤健康的基准。在所有地方，未经管理的土壤中都被天然的草本植物和草本植物所覆盖。另外三个不受管理的地点还包括灌木和树木。

04研究方法：

（1）土壤管理指数

将作物多样性、机械土壤扰动(耕作)的频率以及外部有机改良剂的应用数量这三个指标汇总为每个农田的土壤管理指数(SMI)。首先，在数据集中，每个指数的最大值都被标准化了。这样做是为了克服各指数之间的不同程度，否则会对土壤综合管理指数造成不平衡的贡献。最后，采用等量加权法，采用算术平均法，将这三个指标汇总为土壤管理指数(SMI)。

（2）相对土壤健康指数

首先采样化验湿团聚体稳定性，土壤蛋白质，有机质，活性炭和土壤呼吸五个指标，为了评价取样农田的总体土壤健康状况，研究计算了一个相对土壤健康指数(RSH)。每个样点(i)，田间土壤（f）的土壤健康指标值除以未管理土壤（u）的相应值。然后，通过使用同等权重对指标比率进行汇总，得到RSH：

RSH值为5时，表明所管理的农田土壤健康水平处于非管理土壤健康水平，而较低的RSH值表明，相对于潜在的土壤健康状况，田间土壤健康状况较差。

05研究结果：

所有土壤健康指标均与SMI呈正相关，与砂粒含量呈负相关。土壤有机质、活性炭和土壤呼吸对砂粒含量的敏感性高于SMI和土壤蛋白质。尽管如此，土壤管理至少解释了任何土壤健康指标差异的15%(表2)。结果表明，土壤管理对所有土壤健康指标均有显著影响，但也与土壤质地有关。

06研究结论：

研究定义了基于作物多样性、避免机械土壤扰动和应用有机改良剂的土壤管理指数(SMI)，使土壤管理指数越高，作物多样性越高，机械干扰越小，应用有机改良剂的数量也越多。在今后的研究中，可通过纳入进一步的管理做法(例如，残渣管理、放牧)来完善SMI。结果表明，SMI对土壤健康有积极的影响。所有测定的土壤健康指标均受到土壤管理的显著影响，但受不同程度的影响。结果表明，土壤管理对团聚体稳定性和土壤蛋白质的影响较大，土壤有机质含量、活性碳和土壤呼吸受土壤质地的影响大于土壤管理。耕地土壤的土壤健康通常比非管理的土壤差。但随着土壤SMI的增加，田间土壤土壤健康状况与非管理土壤的差异逐渐减小，即改良的土壤管理提高了土壤的健康水平。结果表明，土壤管理是土壤健康的关键，作物多样性较高，机械土壤扰动较小，有机改良剂投入较高，有利于土壤健康。

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