Stanford University
Tractor on field

减少土壤耕作有助于土壤和产量

通过监控通过机器学习和卫星数据作物,科学家们发现该农场耕种土地少会增加玉米和大豆的产量,改善土壤的健康 - 一个双赢的全球粮食安全。

米歇尔·霍顿,申博体育开户伍兹环境研究所
时钟-申博体育_申博开户2019年12月6日

农业降解每年超过24000000英亩肥沃的土壤,提高对满足粮食不断增长的全球需求的担忧。但是从1930年的沙尘暴诞生一个简单的耕作方法可以提供一个解决方案,根据新的斯坦福研究。这项研究成果发表(分解)。 6 环境研究快报,显示,中西部的农民谁降低了多少,他们推翻了土壤 - 被称为耕种 - 增加玉米和大豆单产,同时培育健康的土壤和降低生产成本。

“少耕是一个双赢的整个玉米带农业,说:”研究的主要作者 吉利安deines在申博体育开户的博士后学者 中央对粮食安全和环境。 “担心它会伤害农作物的产量已经阻止了一些农民交换的做法,但我们发现它通常会导致产量增加。”

美国。 - 全球玉米和大豆的生产大国 - 增长大多数在中西部地区这两种作物。农民采摘约3.67亿公吨的玉米,并从美国的土地1.08亿公吨大豆过去的这个生长季节,提供重要的粮,油,原料,乙醇和出口值。

从太空监测养殖

农民普遍免耕种植玉米或大豆前的土壤 - 已知控制杂草的做法,混合营养素,分手堆积的灰尘,并最终增加粮食产量在短期内。然而,随着时间的推移这种方法降低了土壤。 2015年 报告 从联合国粮食和农业组织发现,在过去40年里,世界已经失去了三分之一的粮食生产的土地减少土壤。曾经肥沃的土地带来了对粮食生产的严峻挑战,特别是对农业越来越大的压力,以养活全球人口的消亡。

相比之下,少耕 - 也被称为保护性耕作 - 促进健康的土壤管理,减少侵蚀和径流,提高保水和排水。它涉及到在地面上留下一年度的农作物秸秆(如玉米秸秆)种植下一季作物的时候,很少或根本没有机械耕作。实践在全球范围内使用的超过370万英亩,主要是在南美,大洋洲和北美洲。然而,许多农民担心该方法会降低产量和利润。过去的产量影响的研究一直仅限于局部实验,经常研究站,不完全反映生产规模的做法。

斯坦福团队转向机器学习和数据集卫星,以解决这方面的知识差距。首先,他们确定减少和常规耕作的地区从此前公布的数据概述美国年度实践2005年至2016年使用基于卫星的作物产量模型 - 这考虑的变量,如气候和作物的生命周期 - 他们也在这段时间审查玉米和大豆产量。量化减少耕作对作物产量的影响,研究人员训练了一个计算机模型进行比较的基础上耕作方式收益的变化。他们还记录元素,如土壤类型,气候,以帮助确定哪些条件对收成影响较大。

产量提高

计算玉米单产研究者横跨在采样的九个州的长期保护性耕作管理领域的平均的3.3%和大豆提高了0.74个百分点。从排名前15位的全球两种作物额外吨位等级产量。玉米,这总计约11万元的额外万吨匹配南非,印度尼西亚,俄罗斯和尼日利亚的2018全国输出。大豆的在印度尼西亚和南非的国家的总访问之间增加800,000吨行列。

一些地区经历了长达玉米同比增长8.1%,而大豆5.8%。在其他领域,对玉米和1.3%的负收益率4.7大豆发生。土壤和季节温度范围内的水是在产量差异最有影响力的因素,特别是在干燥,温暖的地区。潮湿的环境中也发现有利于作物,除了赛季初时这里积水的土壤,从传统耕作方式中受益,反过来干燥和混入空气。

“搞清楚何时何地减少耕作效果最好可以帮助最大限度地提高该技术的好处,引导农民走向未来,说:”这项研究的高级作者 戴维·罗贝尔,地球系统科学的教授 School of Earth, Energy & Environmental Sciences (申博体育开户地球)和Gloria和对粮食安全和环境中心的理查德kushel主任。

它需要时间来从减少耕作看到了好处,因为它在不断的实现效果最佳。根据研究人员的计算,种植玉米的农民将无法看到完整的好处的前11年,只要全收益兑现大豆走两次。然而,这种方法也导致了更低的成本,由于劳动力,燃料和养殖设备减少的需求,同时还保持了连续的粮食生产肥沃的土地。这项研究的确,即使在实施的第一年表现出小的正收益,有较高的收益累积随着时间的推移土壤健康状况好转。根据一个 2017年农业普查 报告显示,农民出现在美国是越来越船上与长期投资,靠近农田的35%现在与减少耕作管理。

“在农业中的大挑战之一是实现最好的作物产量没有今天包括未来的生产。这项研究表明,减少耕作可长期作物生产力的解决方案,” deines说。

从空间测量作物产量

戴维·罗贝尔也是威廉·里格利在申博体育开户伍兹环境研究所,在弗里曼spogli国际问题研究所和申博体育开户经济政策研究的高级研究员高级研究员。研究生谢莉王也的合着者。研究是由美国航天局资助的收获。

媒体联系人

吉利安deines

School of Earth, Energy & Environmental Sciences中央对粮食安全和环境

jdeines@stanford.edu

戴维·罗贝尔

School of Earth, Energy & Environmental Sciences

dlobell@stanford.edu,(650)721-6207

米歇尔·霍顿

申博体育开户伍兹环境研究所

mjhorton@stanford.edu,(650)724-9839



 

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