密歇根州立大学的新研究表明，评估农田不同区域的历史作物产量可以如何为农民提供有关土壤健康特征和碳固存的重要信息。该论文发表在《科学报告》上。

这项研究由密歇根州立大学土壤科学家BrunoBasso领导，成员包括Basso实验室的AmesFowler、FidelMaureira、NevilleMillar和RubenUlbrich，以及总部位于缅因州的土壤健康分析公司WoodsEndLaboratories的创始人兼首席科学家WilliamBrinton。。

Basso是可持续农业方面的专家，担任密歇根州立大学地球与环境科学系、植物、土壤和微生物科学系以及WK凯洛格生物站的JohnA.Hannah杰出教授。

多年来，巴索一直与世界各地的农民合作，开发和实施分析空间和时间数据的方法，评估跨空间和时间的作物管理，以提高产量，同时减少负面环境影响。

巴索说：“农业正面临着养活不断增长的世界人口、气候变化以及水土流失和水污染等环境破坏的重大挑战。”“促进土壤健康可以在解决这些问题方面发挥重要作用。

“我们知道土壤健康涉及生物、化学和物理属性，我们可以帮助影响这些属性，使土壤能够提供水和养分，并固碳。”

在这个项目中，研究人员试图确定历史作物产量与土壤健康之间的关系，假设高产田地拥有更高质量的土壤，反之亦然。

巴索说：“产量高的地区拥有更好的土壤，这似乎是显而易见的，但我们必须记住，田地内部存在巨大的变异性。”“我们想做的是为农民提供规范性和精确的建议，告诉他们如何通过最大限度地减少投入和减轻负面环境影响来优化他们的运营，同时最大限度地提高产量。

“为了实现这一目标，需要大量信息和系统方法来整合气候-植物-土壤相互作用，以捕获农业系统的复杂动态。”

巴索说，以前为了获得这些数据，需要对大面积的土壤进行密集采样，以解释变异性。对于大多数农民来说，对于收集可靠信息所需的规模来说，这是极其昂贵的。

研究人员的目标是通过使用历史产量数据和称为产量稳定区的新颖分析指标来减少对传统土壤测试的依赖。这些区域利用产量水平和稳定性(产量的一致性)随着时间的推移，提供更细致的理解，以解释小规模的田间变异。

该研究使用了密歇根州、伊利诺伊州和印第安纳州的十个商业玉米和大豆田。管理实践因领域而异，并且在研究过程中不受控制。

科学家使用从收割机下载的高分辨率、网格化产量监测数据来确定每个田地的产量稳定区域。每个油田的产量历史从11年到18年不等。还收集并分析了土壤样本。研究团队仔细审查了区域和本地的数据，考虑到管理实践的差异。

研究人员发现，产量稳定区根据统计上不同的相对土壤有机碳和相对土壤健康状况，成功地识别了田地面积的差异。巴索说，该分析与各种土壤类型和管理实践相关，这些信息可以帮助农民更有效地采取行动。

“例如，我们发现低稳定性区域的土壤较浅或更压实，堆积密度较高，并且位于较陡的斜坡上，”巴索说。“不稳定地区的土壤有机碳水平较高，与侵蚀过程中的水流积累和表土积累有关。

“这些发现表明，产量稳定区可以确定土壤形成、土壤有机碳积累、土壤健康和产量潜力之间的反馈关系，特别是在增加水和养分保持能力方面。”