农场土壤决定了磷的环境命运

导  读

美国的爱荷华州、巴西的马托格罗索州和阿根廷的布宜诺斯艾利斯三地有着三个不同的磷故事。“在这三个地区，农田的农作物是相同的，但所运入的肥料和这种肥料对环境的影响却大不相同”。

原文：https:///news/2012-12-farm-soil-environmental-fate-phosphorous.html

编译：陈能场

作者：来自布朗大学(Brown University)

日期：2012年12月17日

在巴西马托格罗索州一个田地里繁茂的大豆植物中出现一只美洲鸵。图片来源：Shelby Riskin /布朗大学

就在20年前，亚马逊流域的土壤被认为不适合大规模农业，但后来工业化农业和大规模施肥的能力传到了亚马逊河。曾经是世界上最贫瘠的土壤，如今以与全球粮仓相媲美的速度生产农作物。土壤似乎不再是农业生产力的驱动者或限制者。但是，由布朗大学领导的一项新的研究，对包括巴西在内的三个大豆种植地区进行了研究，发现土壤已经发挥了新的作用：斡旋现代农业对环境的影响。

该研究着重于土壤与磷（一种重要的农业养分）之间的关系。通常在供不应求的情况下，尤其是在热带土壤中，磷是肥料需求中的唯一元素。磷数量有限，不可替代，并且仅在世界上的少数地方开采。

生态学和进化生物学系生物学助理教授、发表在2013年1月版的《生物科学》上的这项研究的共同作者斯蒂芬·普尔德（Stephen Porder）表示：“如果这表明人们担心水资源短缺，那么磷的过度使用也会带来另一个问题，在水道中引起有害的藻华”，“这是一个金发姑娘问题【译注：由于金凤花姑娘喜欢不冷不热粥，不软不硬的椅子，总之是“刚刚好”的东西，所以后来美国人常用金凤花姑娘（Goldilocks）来形容“刚刚好”】，太多了，我们的水道被藻类堵塞了，太少了，我们不能生产足够的食物。”

这项新研究比较了单一作物大豆在三个种植地的产量，它们分别是美国的爱荷华州、巴西的马托格罗索州和阿根廷的布宜诺斯艾利斯。作者发现的一个例子说明了管理和土壤类型的组合如何构成与这些大型农业企业有关的磷相关问题。

布朗大学和海洋生物实验室的主要作者谢尔比·罗辛（Shelby Riskin）说：“在这三个地区，农田的农作物是相同的，但所运入的肥料和这种肥料对环境的影响却大不相同。”。

研究人员发现，在巴西，农民必须使用大量的肥料。在爱荷华州，历史上磷的过度使用还在继续损害水道。

“如果不考虑区域生物物理环境，采用一种千篇一律的方法来理解人们通过农业对人与环境之间的相互作用将导致我们产生一些错误的关注和结论。”。 “如果您担心全球磷的供应，那么巴西就是您的问题，他们正在使用大量的磷；如果您担心湖泊和河流中充满藻类，那么爱荷华州就是您的问题，并且学习经过几十年的过度施肥后，如何缓解少量损失还是一个真正的挑战。”

两个地区的故事

巴西马托格罗索州大豆田中的氧化土和老成土土壤曾经是雨林地，土壤吸附磷强并且不容易解吸。自1990年代以来，只有在改良大豆品种，大量投入石灰（以提高土壤pH值）和磷（以克服土壤天生缺磷）的情况下，巴西才能成功大豆种植。根据研究人员的测定，这些大量的投入意味着马托格罗索州的土壤每年每公顷获得约31千克磷。

在巴西，好消息是，深层土壤一直紧紧吸附住磷，以致几乎没有化肥最终会流失在附近的水道中。

在爱荷华州，事实恰恰相反。相对肥沃的软土和淋溶土更容易释放出磷。在爱荷华州，大豆种植可以追溯到1920年代，在许多地方，添加过量的磷来确保高产量，导致普遍的磷污染。

自1995年以来，爱荷华州的农民使用的磷少得多，每年每公顷仅净增加3公斤磷，但当地的湖泊和河流受到污染，因为土壤仍释放着很久以前施用的磷。根据《清洁水法》评估，爱荷华州有一半的水道被列为受损。

布宜诺斯艾利斯的布宜诺斯

根据罗辛和普尔德的说法，如果两全其美，那似乎是在阿根廷的布宜诺斯艾利斯省，那里的土壤与爱荷华州的土壤相似，那里的农民比爱荷华州的农民更早开始种植大豆，他们能够在不施用大量磷的情况下获得相似的产量。研究人员发现，直到2000年，大豆从土壤中带走的磷比农民添加的磷更多，从而导致磷的净亏缺而没有太多污染。最近，阿根廷人一直在添加更多的肥料，导致磷收支基本持平。

“在某种程度上，它们处于最佳位置，”普尔德说。 “他们有这些非常肥沃的土壤，后来加入（养分平衡）赛事。他们实质上是在土壤中‘挖掘’了一段时间的养分，现在他们正在补给使土壤恢复养分平衡。”

普尔德说，到2050年，世界农民将需要增加生产大约70％的粮食。在磷和清洁水供应有限的情况下，农民必须平衡地添加足够的磷以使产量最大化，但又要足够少以避免意外损失。

普尔德说，汲取巴西和爱荷华州的教训，可能会使新农民在生产力尚未提高的地方，但是对于避免污染水源和耗尽世界磷的供应可能是巨大的（挑战）。

罗辛说：“随着人口的增长和对肉类商品需求的增长，全球需求不断增加，我们将需要在未来几十年从农田中生产更多的产品。”“以最少的环保成本做得最好，将是21世纪面临的巨大环境挑战之一。大豆中的磷只是一个例子，但它说明了更广泛的观点：我们必须生产大量同时了解本地和全球环境成本。从管理角度，要因地制宜。”