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3.1 增加土壤有机碳存量的实践 土壤有机碳在全球碳循环和气候变化中起着动态作用。土壤是陆地生态系统中主要的碳库，有着调节着土壤健康和土壤生产力的作用。农业生态系统中与土壤有机碳动态相关的土壤功能特征的研究取得了巨大的进展。土壤健康在很大程度上依赖于土壤中的有机质和微生物的活动，而这些活动与土壤有机碳有关。因此，有必要将土壤有机碳纳入所有土壤健康管理计划中，以支持可持续农业，并将土壤健康与气候变化缓解政策联系起来。在制定改善土壤健康以获得长期农业效益的策略时，通常会忽略农业土壤在减缓气候变化方面的潜力。将减缓气候变化纳入土壤健康评估中可支持将私人资本投资用于农业实践，以满足日益增加的监管负担。对价值较高的土地进行土壤评估可以进一步提高其经济价值。而所有这些福利最终可能为土壤健康评估和倡议积累政治力量。可重复的以及准确的土壤健康评价方法是监测土壤有机碳固存的重要手段。一些研究表明了使用较少的集约化耕作方法(如分区耕作或免耕)，可以固存更多的有机碳。耕作会使土壤严重破碎、土壤的团聚能力降低、土层混合/层化损失以及土壤有机碳储量下降。尽管目前仍在争论这种做法是否会导致表层土壤有机碳储量的增加或者是否会导致深层土壤有机碳储量的减少，但还需要通过更多的长期研究提供科学的数据来反驳这种说法。以多年生植物取代一年生作物的管理措施、引入根系更大的物种、轮作或采用覆盖种植，都提供了更多的碳输入，使土壤有机碳储量增加。添加分解缓慢的土壤改良剂，如堆肥和生物炭，也是增加土壤有机碳储量的重要管理策略。随着国家/国际框架的出现以及政策和奖励措施的制定，土壤健康运动发展势头迅猛，但其在土壤健康评估模型和在管理实践和土壤类型中测试其敏感性方面仍有巨大的改进空间。为了更好地在实地实践和取得成果、增加合伙人和投资及将土壤健康纳入气候智能型农业实践中，利益攸关方可以制定相应的评估方案。该领域内，在实施气候智能型农业实践方面的知识还有所欠缺。尽管在理解土壤功能特征及其与农业生态系统碳动态的关系和阐明土壤有机碳库及其动态方面都取得了很大进展，但土壤在减少温室气体排放方面的作用却一直被忽视，同时也没有将这方面与土壤健康框架联系起来。需要将气候智能型农业/土壤管理方案纳入土壤健康。关于需要哪些具体的额外资源、需要多少投资、预计气候智能型土壤作业会导致多少短期产量减少或其他操作困难，目前还没有多少数据。因此，如果目标是将经济和环境上可持续的农业与减缓气候变化联系起来，土壤健康进程就需要促进有机物(即有机碳)的积累，并减少农业温室气体排放。可持续农业的基础是储存和保护两种自然资源:土壤和水。这意味着改善土壤健康是要通过使用增强物理、化学和生物特性的田间实践来实现。如图7所示，土壤健康田间实践基于4项基本土壤原则：(一)最大限度地减少土壤干扰；(二)保持土壤覆盖率；(三)最大限度地延长根系的生长期；(四)最大化提高植物多样性。建立土壤有机质是改善土壤健康策略的重要原则。这四项土壤健康原则基本上指导了所有土壤健康管理实践的框架。由于改善土壤健康的策略与其目标相关，因此它并不能概括地包含所有情况。在这里，我们简要讨论这些原则和相关的土壤策略。原则一：最大限度地减少土壤干扰。土壤干扰可以是物理的、化学的和生物的。土壤物理干扰是由传统耕作系统引起的，包括如松土、除草、加入肥料、改良剂等主要操作，以及种植作物前准备苗床等次要操作。化学干扰包括化肥和农药的使用。生物干扰包括动物过度放牧和单一栽培，它们会导致土壤压实和生物失衡，减少根系质量，以及增加径流。土壤结构是土壤健康的核心，过度使用犁板犁、凿子犁、圆盘、耙和滚轮等传统耕作工具，会对土壤结构造成不利影响。这些不利影响包括有机质分解的增加，土壤团聚体的破坏，在耕作深度以下形成密集的平田，由于缺乏地表残留物而导致的径流和侵蚀的增加，以及由于固结而限制根系生长。为了尽量减少对土壤的干扰，建议采用保护性耕作或减少保护性耕作系统，如免耕、带状/带式耕作、垄式耕作，因为这些耕作方式可以保留30%以上的在土壤表面覆盖的作物残留物，从而减少土壤侵蚀。免耕农业被强烈推荐用于改善土壤有机碳和土壤健康和降低能源消耗。免耕系统只在播种区附近的一个非常狭窄且浅的区域松散土壤。这种局部扰动通常是通过保护性播种机(对于行栽作物)或条播机(对于窄行耕作作物)来实现的。剩余的表面残留物可以保护土壤免受侵蚀，并通过保护土壤免受极端温度的影响来增加生物活性。表面残留物也会减少土壤蒸散发，如果再加上深层生根，会大大降低土壤对干旱的敏感性。免耕系统的初期产量有时比常规耕作系统低，这主要是由于免耕早期氮肥利用率较低。因此，在从常规耕作转向免耕时，需要通过种植豆类以及施加粪肥和化肥来增加土壤氮含量。带式、条式和垄式耕作制度只在植物行内的窄行土壤中产生干扰，更普遍适用于宽行和蔬菜作物(图8)。
图8 免耕、带状耕作和垄作的视觉描绘 免耕是一种土壤免受干扰的耕作方式，与其他耕作方式相比，免耕的土壤侵蚀少，渗水量大。带式耕作系统对土壤质量的改善与免耕系统类似。然而，带式耕作比严格的免耕制度更耗能，通常适用于有压实的土壤，如使用液体肥料的土壤或特别是在潮湿和寒冷的气候中作物收获时土壤是潮湿状态的土壤。带状耕作需要的耕作活动最少，即对苗床(15-30厘米宽)进行耕作并清除残留，同时行与行之间的区域不受干扰。由于大部分土壤仍然覆盖着残余物，并且条耕法使用浅耕杆，这也有助于减少土壤侵蚀，保持土壤水分，减少能源消耗(图8)。在温带气候中，通常在春季行作物播种前的秋季进行构建带状和条状耕作，以保证土壤可以得到沉降。垄式耕作将有限的耕作与垄式耕作和控制交通相结合，这种耕作方式在寒冷和潮湿的土壤中大有益处。垄作作业常与机械除草相结合以促进除草剂的带状施用。而在蔬菜系统中，高畦和宽垄可以提供更好的排水效果及更温暖的温度。在垄式耕作中，作物残留物在垄间积累，一般来说，这可以起到增加水分的渗入，减少侵蚀的作用。原则二:保持土壤覆盖率。当活体植物或植物残体保护土壤时，侵蚀会显著减少，微生物活性、有机物和土壤肥力也会增加。在经济作物不生长的冬天，覆盖作物使土壤被覆盖。因此，生物量的增加可以使覆盖作物保护土壤、减少侵蚀，提高有机质含量(图9)。覆盖作物的其他好处包括增加水分入渗，减少养分流失，增加菌根数量，以及防治杂草和病虫害。覆盖作物的残留物还能最大限度地减少雨滴对土壤表面的影响，同时它还可以作为土壤微生物的栖息地和食物来源。覆盖作物还可以增加土壤中的碳元素，并在冬季通过清除土壤中的氮元素来固定养分。覆盖作物可以防止部分养分的流失和氮的循环，最终在土壤生物开始分解残留物时从中释放出氮。此外，主根覆盖作物可以产生较大孔隙从而缓解土壤压实，而纤维根覆盖作物可以促进土壤的团聚和稳定。豆科覆盖作物则是通过固氮作用增加土壤中的氮含量。选择在冬季不能存活的作物(如燕麦和萝卜)而不是越冬的物种(如谷类黑麦和一年生黑麦草)会影响土壤氮的清除量和释放时间。尽管使用覆盖作物可以减少土壤侵蚀继而减少附着在土壤颗粒上的磷的流失，然而，在实际种植覆盖作物的农田中，溶解磷的流失仍然存在。
原则三: 最大限度地延长根系的生长期。用覆盖作物和多年生作物保持根的活性有助于维持土壤中的微生物数量。当植物存活时，它们可以通过光合作用产生糖分，然后通过根部释放并在土壤中流失。土壤中的活根为微生物提供分泌物，使微生物更加活跃使得分解加速，从而促进土壤养分循环。因此，一年四季种植植物，如长季作物、作物轮作、覆盖作物，可以为土壤健康提供多种益处。原则四:最大化提高植物多样性。植物的物种多样性和植物-土壤-微生物相互作用促进了土壤生物多样性。健康的土壤需要通过作物轮作、覆盖作物和有机质改良来实现促进分解、养分循环和土壤功能。不同作物的轮作方式增加了植物多样性，同时这也有助于打破土传病害生命周期，改善作物健康，控制杂草，减少土壤养分流失，并改善土壤健康。种植系统中不同时间和空间的植物释放糖分，维持种植系统和土壤中微生物活动所必需的不同食物网和能量链。作物轮作的一些例子包括玉米和大豆轮作、连续玉米轮作以及冬小麦和大豆轮作，短期内效益显著。覆盖作物的多样性也有益于土壤中健康的宏观和微观植物群。多年生作物品种（如果树和牧场），也可以通过其他方法来提高植物品种覆盖多样性。例如，多年生植物可以作为活体覆盖物，进一步减少潮湿季节对土壤的干扰和侵蚀。除了覆盖作物，作物多样性和轮作，添加有机物改良剂，如堆肥、粪肥、覆盖物和生物固体，也为土壤提供了一个活性有机质来源，可以为土壤中的作物提供养分，并提高土壤的物理(持水量、体积密度)、化学(pH值)和生物特性。将有机物质转化为稳定的堆肥可以产生许多农业效益。例如，生物炭(通过热解产生的烧焦有机物)是一种具有多种农业用途的土壤改良剂，可促进土壤有机碳固存，增强养分有效性和土壤健康。然而，在传统农业实践中，将纯生物炭添加到土壤中并不一定能提高土壤质量和作物产量。因此，由于将生物炭与堆肥的结合可以获得良好的应用效果，使其受到越来越多人的关注。养分释放缓慢除了可以增加作物产量和改善土壤健康外还导致了氮淋失减少，这被认为是改善联合堆肥生物炭特性的原因。综上所述，在作物轮作系统中，免耕和覆盖作物相结合是实现土壤健康四大原则的一个很好的方法，这将最大限度地减少土壤干扰，保持土壤覆盖率，最大限度地延长根系的生长期和最大限度地提高植物多样性。3.3 土壤健康指标对农业管理系统的敏感性 使用管理措施的关键在于在增加作物产量和改善土壤健康之间保持平衡。因此，评估土壤健康的土壤测量和测试应该对管理措施很敏感。土壤健康指标能够在几年内监测时空管理变化是最重要和有吸引力的。然而，由于不同景观中土壤系统的复杂性，对土壤健康评估的解释非常复杂。因此，必须对土壤测试进行校准，以量化其在不同土壤类型上对管理的反应。这将有助于提供考虑到不同土壤局限性的建议。基于在美国进行的302项研究的全国性元分析研究了四种耕作强度的土壤有机碳和生物土壤健康指标，包括多年生种植系统（零土壤干扰）、免耕（最小土壤干扰）、凿式耕作（中耕）、铧式犁耕作（最密集耕作）。综述表明，耕作强度对土壤有机碳的影响主要是表土（0-15cm），无干扰土壤中有机碳含量最高，其次是免耕、中耕和最密集耕作。此外，将表层土从最密集的耕作改为免耕增加了土壤有机碳含量和土壤健康指标，如微生物量、微生物量氮、土壤 呼吸、活性碳、土壤蛋白质和β-葡萄糖苷酶活性。同样地，由Virto等人进行的元分析表明，免耕过程中的土壤有机碳比最密集的耕作系统高3.4 mg/ha（约7%）。在减少耕作制度的前提下，残留物分解得更慢。其中一个原因是，越少的密集耕作会使越少的团聚体被破环，所以导致较少的有机物暴露并分解。第二个原因是，减少耕作可以使土壤温度降低，这会使残留物不会迅速分解，有助于保存更多的有机物。此外，减少耕作不会破坏蚯蚓的穴居，并有助于保护连接菌根真菌和寄主植物的菌丝。在土壤表面留下残留物也可以阻挡雨滴和风的侵蚀。总的来说，这些研究表明，可以通过减少耕作强度、种植覆盖作物和保持作物残留来改善土壤健康，与不稳定的碳和氮相关的生物土壤健康指标受到耕作强度等管理措施的影响最大。3.4 土壤健康对话的核心部分——关于营养管理的讨论 氮和磷是植物生长的必需营养物质。在土壤中施加肥料和改良，以补充植物健康生长所必需的养分。据估计，40%-60%的作物产量由化肥提供支持。然而，过量养分会造成地下水和地表水污染，除非仔细安排好施加时间、施加方法和养分施加量。养分的最佳管理措施(BMPs)是指在维持农业生产的同时尽量减少对环境不利的农业方法。尽管这些最佳管理措施主要是为了满足作物养分需求，并且减少养分从施加区域流失到水体，但同时土壤健康的关键问题也可以被解决。养分最佳管理措施通常被称为“4R”——正确的来源、正确的时间、正确的用量以及正确的位置（图10)。正确的来源是指将肥料产品或养分来源与作物需求和土壤类型相匹配，以确保养分的平衡供应。正确的时间意味着通过评估作物营养动态在作物需要养分时提供肥料。正确的用量意味着根据作物的需要适当施肥。正确的地方是指在作物可以利用的地方施肥。4R指南指导肥料BMPs确保肥料施用能够实现利益相关者制定的经济、社会和环境的目标。当地如何应用4R原则取决于该场地和特定地点的特征，如气候、土壤类型、管理措施和监管限制。例如，在美国中西部的玉米带各个州，磷肥通常在作物种植之前或多种作物使用。一般来说，建议根据土壤、作物、肥料类型和耕作方式，选择一种理想的方法，将营养物质纳入土壤中。要估计正确的肥料速率，需要了解田间的预期产量，以及从田间去除相关的营养物质。此外，养分管理需要与土壤管理策略进行重要或者细微的变化相结合，如从传统耕作转向减耕或引入覆盖作物后调整施肥率，增加废物的有机物投入，使用不同的营养来源可以有助于保持土壤健康。例如，施加堆肥或粪肥以满足作物的氮肥需求，可能会导致土壤中添加过量的磷。结合适度的肥料或堆肥来满足磷肥需求，从豆科或饲料作物的额外氮输入，可以平衡氮和磷的输入。这将转化为农场的营养平衡，并减少径流和淋溶过程中营养流失的风险。施肥必须得到优化，因为土壤微生物群对养分剂量非常敏感。有了最佳的营养，植物就可以生长迅速，更好地抵御害虫的破坏，土壤微生物和土壤动物茁壮成长，以保持必要的土壤功能。
图10 4R营养管理方法 3.5 将土壤健康与土壤功能和生态系统服务联系起来生态系统服务是指自然为社会提供的广泛的商品和服务。虽然研究通常会将土壤特性与不同的生态系统功能联系起来，但很少有研究能将土壤健康或关键的土壤特性与生态系统服务直接联系起来。生态系统服务分为四个组：供应、调节、文化和支持（营养循环、生产、栖息地、生物多样性）(图11 )。供应服务涉及食品、淡水、木材、纤维和燃料等产品。调节服务包括调节天然气和水、气候、授粉和疾病等优势。文化服务是人们从娱乐、文化遗产和宗教服务等生态系统中获得的非物质利益。支持服务包括土壤形成和栖息地维持，这是生产生态系统服务所必需的。虽然关于与调节和供应服务相关的土壤物理和化学性质研究最多，但土壤有机碳是研究最多的与调节服务相关的参数。支持服务也与土壤的物理、化学和生物特性有关。为了推动土壤健康的对话向前发展，我们建议将土壤健康和生态系统服务联系起来，并量化二者之间的联系。 
图11 四组生态系统服务 土壤功能是指基于土壤的生态系统服务。图12中概述了支持地球上生命的土壤提供的生态系统服务。食物或者农业组织选择的土壤功能包括碳含量和养分循环、水循环和质量，过滤和转化化合物，为生物体提供物理稳定性和生活习惯来提供支持。 
图12 对土壤提供的生态系统服务的概述 土壤中含有大量储存的碳（约1500十亿吨），几乎是大气的两倍，是植被的三倍。土壤提供氮、磷、钾、钙、镁和其他微量元素。土壤中的物理、化学和生物过程会影响土壤中有机碳和其他营养物质的平衡。例如，在被淹没区域，厌氧条件下微生物代谢产生的甲烷可导致大量气体碳流出。Schroder等人确定了四种营养循环过程，其中包括：(i)接受营养的能力；(ii)为作物提供和保持营养的能力；(iiii)支持作物吸收养分的能力；(iv)支持在收获的作物中去除养分的能力。碳和营养循环的每一步都依赖于土壤的特性、当地气候和管理措施选择，这可能会增强某一循环过程，并削弱其他过程。农业措施（如施肥和动物肠道发酵和土地利用的变化率）会导致部分储存的碳和对环境的营养损失。例如，在某些地区大量使用化肥导致温室气体排放（如二氧化碳、甲烷）和水体的富营养化。总的来说，必须保持土壤中营养循环平衡，以维持土壤功能。与水循环相关的土壤功能包括储存（储存）、接受（吸附率）、传输（水导率）和清洁（过滤）。土壤渗透率和导水率控制土壤蓄水能力。含水量和传输时间控制土壤中污染物的供应和清除，并影响土壤的清洁功能。水质涉及营养水平、有机污染物、悬浮沉积物、色度和温度等多个参数。广义上说，水质主要与给定集水区的水源和过程有关。在农业景观中，水质问题包括营养物质的径流、土壤侵蚀造成的悬浮沉积物和牲畜产生的有机污染物。管理水体和邻近土地（如河岸缓冲区、漫滩）有利于减轻对水质的影响。此外，在未来气候变化的情况下，我们需要更好的土壤管理，以保护和提高水质，优化养分循环。土壤支持不同的植物、动物和微生物的生长。据估计，1克的土壤含有多达109个细菌细胞，最高有104物种，并且比1亿个真菌菌丝还要多。土壤栖息地功能是为各种物种群落提供地上以及地下栖息地。土壤生物多样性对作物生产、营养循环、温室气体排放和水净化至关重要。细菌调节生物 地球化学循环，有利于植物生长以及降解土壤中的有机污染物。土壤中的微生物群落组成也会影响农业中的病虫害。4.1 利益相关者的看法和相关性 这是美国土壤健康运动历史上一个激动人心的时刻。许多农民意识到诸如减少物理干扰、减少耕作、覆盖种植、多年生种植和活根、作物多样性、作物轮作和间作等做法的好处。热情的土壤管理者拥有同行评议的土壤健康评估知识（有负担得起资源），这些知识将转化为理想的功能。然而，在他们出现之前还有很长的路要走。许多代的农民是土地的管理者，他们都有意维护其土地健康；然而，缺乏知识或不能适当和轻松地获得资源会阻碍改善土壤健康战略的实施。要成功采用任何土壤健康监测方案/指数/评分系统来解决长期改善土壤健康的问题，应主要基于农民对土壤健康测试的认知和接受程度。农民并不是社会努力理解和评估土壤健康的唯一利益相关者。近年来，公共部门、政府和非政府组织（非政府组织）已经重点关注土壤健康，将其作为支持碳封存以减缓气候的工具。此外，各种倡导团体已经将土壤健康措施与对农业和农业措施进行以价值为基础的评估联系起来。这些部门、非政府组织和消费者既是对有效土壤管理的机遇也是威胁。对值得信赖的环境保护非政府组织的关注（如世界野生动物基金会、自然保护基金会和环境保护基金等组织）可以引起消费者对优先考虑土壤健康管理的农业措施的重视。规模更小的以及更多的国家和地区非政府组织（如非洲森林景观恢复倡议和印度阿加汗农村支持计划，德科加纳非政府组织等）在地区和地方层面工作来建立农民和消费者值得信赖的关系。知情的消费者可以通过贴上产品标签或政府补贴和成本分摊项目，表现出支付土壤健康实践的意愿。然而，如果没有基于科学的证据，善意的中介人的建议可能会混淆或导致采取没有土壤健康益处的做法。在发达国家，由于农民在人口中的比例随着时间减少，了解农民或牧场主的消费者数量也正在减少。例如，目前农民只占美国人口的约1%，这可能会导致脱节，从而造成对农业社区的丑化。根据美国农业部的数据，像“工厂化农业”这样的术语意味着当98%的农场是家庭所有时，大公司拥有并经营大多数农场。倡导组织可能会宣扬只有小农场才是“好的”，从而丑化传统或大型农场经营。这些倡导组织敦促再生农业的具体实施（如堆肥），但没有提供可信或可衡量的结果来衡量对径流、动物保护或当地食物供应的影响。因此，非政府组织通过主观地定义好农民（再生小农户者）和坏农民（传统大农户）来选择“赢家和输家”。非政府组织的这些方法未能解决农业实践的经济需求和挑战，并对农业进行任意评估。这种主观的方法由于可能无法认识到客观的土壤健康管理，因此可能会威胁到土壤健康、减少污染、缓解气候变化等方面的非农业利益以及粮食生产者的经济福利。与生态系统一样，经济以多样性和创新为繁荣，因此，所有农业，无论大小，都应该得到激励，以客观指标支持土壤健康。如果要实现农业外部的目标（如通过碳封存来减缓气候），在这种情况下，社会必须支持大型、小型和自给型农场有关土壤健康管理的额外费用。需要跨国和国家的非政府组织有机会支持消费者对土壤健康的认识，以促进实施有时昂贵和长期的土壤健康做法。意识到这一机会需要指标将实践与测量结果联系起来，并将测量结果在地区、土壤类型和农业实践中持续应用。因此，土壤健康必须有客观的指标，以便社会能够支持实现农业效益和环境共同效益的实践。当利益相关者理解了这个问题并接受了土壤健康实践时，就会得到支持。如果没有理解或信任，消费者就不太可能重视并因此不会支付土壤健康实践。 需要根据所有农业部门和景观中的土壤健康指标的科学证据来建立信任。总而言之，基于价值的管理将不支持特定的目标，如碳封存、具有溶剂农业实践的有效营养循环，以及需要以可衡量结果为基础的有效良好公共政策。4.2 与最终用户沟通土壤健康状况 与终端用户有效沟通改善土壤健康的效益和成本，对农场社区和消费者都需要值得信赖的信息来源。消费者负责直接支付食品费用，或间接支付农场的成本份额和政府补贴。一些美国农民有现有和建立的信息来源， 如农业推广和其他学术来源、联邦和州机构、行业代表，如农业局和非营利智库（如农业信托基金）。这些可信赖的资料来源使用来自农艺学研究的信息，并传达适用于农业的信息，并考虑实践的经济影响。相比之下，消费者获取受信任和基于科学的信息更加薄弱。另一方面，消费者依靠媒体，偶尔也依靠非政府组织作为来源来解释复杂的信息。因此，与这些中介机构的科学交流必须在一个保持公众兴趣的框架中提供易于理解的信息块。当研究得到改进时，需要仔细地管理信息或者改变范例。如果不考虑与科学沟通相关的风险，就很容易失去信任，因此，也会失去其利益与资金相关的重要利益相关者（如消费者和决策者）的支持。科学家和农民传达信息时，经常不考虑中介机构定位这些事实的框架。 中介机构通过选择类似土壤健康的环境效益的角度来获得利益相关者有限的关注，并可能忽略实践的成本。因此，沟通就需要科学家们了解中介人讨论土壤健康的框架。非政府组织将有一份使命声明，该声明应准确地描述该组织的优先事项（如气候变化或公共卫生）。应注意准确地向农民传达养分减少、碳固定和经济效益现实土壤健康结果，以及与农业实践相关的理想或基于价值的结果。因此，沟通中介机构实际在传达初步结果时存在风险。健康交流提供了一个有价值的比较。随着医疗保健领域科学的进步，它不可避免地发展变得复杂，就像胆固醇有“好”和“坏”胆固醇的概念一样。为了更有效，患者必须有一个可信的信息来源来传达复杂的信息。另一种选择是让病人拒绝健康建议，因为“我认为胆固醇不好，现在你告诉我胆固醇好？我放弃了。”医生使用的指标类似于“坏胆固醇”或低密度脂蛋白水平应该低于100mg/dL，高密度脂蛋白或“ 好” 的总胆固醇应该在125到200mg/dL之间。还需要类似的指标和措施来有效地传达复杂多变土壤的健康管理的领域，尽管鉴于土壤很复杂，这些标记可能并不现实。如果公众知道某个特定的农场土壤含有高土壤有机碳，并且这符合他们的食品生产目标，那么他们愿意支付溢价就会。如果信息混淆或阈值的准确性遭到质疑，人们则会打破信任并失去对土壤健康管理投资的兴趣和支持。4.3 维护和测量土壤健康的经济学 农民在相互竞争的需求下经营复杂的商业模式，比如通过维持增加的产量和增加的投入成本之间的平衡来管理利润。通常，经济可行性的主要驱动因素是产量，而首选农业实践来提高产量。产量的利润率可能受到本地或全球的外部市场条件、与设备相关的固定成本以及与投入相关的可变成本的影响。全球定价和天气等外部因素往往不受农民的控制，必须被视为一种需要有效管理的风险。因此，我们选择了能够立即增加产量的做法来增加农场的利润。在采用像土壤健康等可能需要数年才能通过增加生产、降低成本或风险管理来提高产量的做法之前，我们必须更仔细地考虑这些问题。当农场实践在最低利润率或高风险环境中运作时，更应该思考这些问题。如果这些措施能产生减少温室气体和减少养分径流等结果，公众就有兴趣增加在农场使用土壤健康措施。法规和成本分摊为农民提供了一些好处或支持土壤健康做法。然而，如果结果不能准确和客观地衡量，那么地方/地区的公共政策可能会使农民破产。只在一个地区实施的而不在其他地区实施的法规会增加经营农场的成本，导致“竞争环境不公平”。“当农民意识到一个地区商业成本增加的现实将使他们离开该地区和成本降低的地区。这种情况在美国已经发生了，那里的许多肉牛养殖场已经搬运到了西部各州，还有一些养殖场已经进一步从县搬到了墨西哥。成本分摊计划可以提供足够的价值来支持合并新的做法。例如，马里兰州的美国覆盖作物采用率最高，因为全州的成本分摊计划抵消了实践的大部分成本。因此，农民可以实现覆盖作物的长期效益，如减少土壤侵蚀和改善土壤健康，而公众可以实现养分径流显著减少。成功的公共政策取决于一致和验证的结果。马里兰州的成本分担计划得到了衡量营养减少的研究和模型的支持。如果没有可信的衡量标准，行业代表的游说，或者公众认为结果没有价值而失去支付成本分摊的意愿，这些都表明对该政策的支持减少。私营部门的投资是另一种可以支持采用昂贵或耗时的农业做法的手段。营养物质和碳交易需要某个实体（通常是政府）赋予可衡量结果一定价值。市场可以通过政府限制不同部门产生污染量而产生的需求得到发展，限制越严格，市场供应方面的营养减少量就越高。当像污水处理厂这样的实体在超出其许可要求的情况下升级设施时，市场的供应方就会发展起来。最大允许的营养释放量和实际的营养排放量之间的差异可以被量化，并可交易或出售给无法满足其许可证要求的实体。交易市场依赖于可信的、独立验证的结果。支持成本分摊计划的相同模型和客观的研究也可以支持农民的营养交易。如果明确的标志可以确定一个农场已经采用了超过营养管理标准的减少污染的做法，那么营养控制的过量供应就可以在交易市场上出售。营养管理标准是一种监管控制，可以产生社会需要的实践基线。在没有相关法规的地区，任何采用的营养管理措施（包括土壤健康做法）都可以在交易市场上出售。一些交易市场禁止为这些做法提供公共资金，以确保收益是现有补贴的补充。保护农业措施通常是减少一个地区营养投入的最具成本效益的方法。类似于营养控制，碳封存作为缓解气候变化的方法，采用了私人资本投资以及法规和成本分摊方法。排放上限和交易计划已被用于评估减少全球二氧化碳减排的价值。这种方法设定了排放最大值（上限），并允许市场力量确定如何最好地实现结果。自2005年以来排放上限和交易一直在欧洲进行，并已扩展到包括北美、欧洲和亚洲的部分地区。在美国，2009年建立国家项目的工作失败了；然而，有两个区域的工作已经进行，一是加州，与加拿大魁北克有关，二是在东北部和大西洋中部各州的区域温室气体倡议(RGGI)。尽管在加州做出了努力，但农业部门还没有完全参与这些市场，在加州，水稻生产户和牧场经理可以通过采取保护措施来获得信用。RGGI只批准了林地封存以及从粪便管理中捕获的甲烷。碳信用的低成本是农业参与这些项目参与度低的主要原因，但其他障碍也使得参与度低。农民们怀疑，排放上限和交易计划只是通往额外监管的一条途径。复杂的交易成本本身可以限制农民参与市场的兴趣，特别是在他们需要披露实践历史、输入量和土壤类型的情况下。在加强农业监管的环境中，对这些政府控制的市场意图的怀疑往往会阻止人们的参与。最后，碳可信度和验证的标准需要被接受并应用于不同的土壤类型和农业实践。次要的经济激励措施可能包括私人资本投资机会，如营养交易和碳交易。这些次要效益将无法提供足够的资金来维持一个农场，但可能会增加利润以抵消市场波动和天气影响等外部因素。碳市场需要一个准确的和可验证的碳措施在一个经济框架内被重视。如果没有跨实践和区域的一致性，市场就无法生存下去。其他需要解决的问题是测量碳封存的时间长短？研究表明，现场实践后需要约5年来观察土壤有机碳的差异。考虑到土壤巨大的空间变化，方法约束进一步面临准确量化土壤有机碳水平的挑战。Yang等人使用网格采样方法来确定马里兰州三种典型农田土壤的变异性和当前土壤有机碳储。每个场地划分为8个网格（20×25 m），以三个固定深度间隔（0-20 cm、20-40 cm 和40-60 cm）采集土壤样本。他们报告说， 60厘米深度的土壤有机碳含量在37-47mg/ha之间，并表明未来对这些网格重新采样可以准确跟踪农田土壤有机碳储量的变化。带有沙质土壤的田，固碳的能力很低，所以对这些农民的激励框架是不同的。在碳储存潜力很小的田地，增加土壤有机碳储量可能会太昂贵了。相比之下，在富含碳的田地，可能不需要进一步增强土壤有机碳储量。而在中间的田地里，可能有机会提高土壤有机碳储备。
图13 在美国马里兰州3个典型农田的8个采样网格中，0-60厘米深度的土壤有机碳储量 人们对土壤健康的极大兴趣，为土壤健康与土壤碳和气候变化之间的联系提供了重要的观点。尽管Bünemann对于土壤质量概念和全球评估程序和原则进行了详尽的总结，但它没有对该程序是否有效进行评估。Hubanks未能明确最先进的评估程序的可用性，以及这些评估的未来方向。不过，Stewart提供了对关键管理措施及其与土壤健康评估指标的联系进行了深入元分析，但并没有将这些联系与土壤健康的大局或其核心原则联系起来。如图14所示，基于作为这篇综述文章的一部分进行的综合文献综述，我们已经确定了如下所讨论的几个知识缺口（图14）。差距 1。由于对不同地理区域的不同土壤类型相似性质或指数的测量不同，土壤健康评估是否适用于检测管理策略差异的挑战日益成为现实。根据综合数据库解释测量值，并根据现场/土壤类型标准进行校准，是准确的土壤健康评估的唯一方法，这有助于制定有效的管理策略。不幸的是，在大多数土壤健康评估或建立评分功能的方法中都严重缺少了这个成分。简单地说，几乎所有的土壤健康测试都无法考虑土壤多样性信息，从而提供标准的、校准的评估结果，这是土壤健康评估的一个主要缺陷和知识缺口。我们可以通过建立一个包含不同土壤类型的系统以及重复调查和土壤健康研究（短期和长期）结果的数据库来克服这一点。差距2。缺乏土壤健康评估措施之间的相关性。并且这些措施与作物产量之间的相关性需要研究。因此，将测量的土壤健康值与气候、土壤、管理、害虫和疾病参数配对，并能够预测植物产量仍存在着巨大的空间。在改善土壤健康和作物产量之间建立明确的关系，将使获得更多农民的支持，并有助于促进土壤健康。差距3。目前我们认为土壤评估程序中缺乏一致的取样技术和方案是一个重要差距。需要更多的研究来推荐土壤抽样的标准方法，Yang等人研究马里兰州农田土壤有机碳储存使用的网格采样方法是否适用 于世界其他地区。此外，选择不同的深度、不同重复以及不同类型的设备，程序和参数通常会使对比变得困难。一些参数（如水稳定团聚体）是通过过时程序来测量的，这些程序不同的体现土壤健康信息。
差距4。需要深思熟虑，以确保沟通有效地阐明土壤健康在解决社会需求方面所拥有的真实和不真实的机会。如果没有客观和可信的措施，公共政策和消费者购买趋势可以支持无法产生预期结果（如碳封存、当地食品产量和营养减少）的农业措施。除了解决这四个知识差距之外，未来的方向还应该进行一次或多个客观和充分测试的评估与预期结果相关的指数。对作物产量的评估与对碳封存的评估完全相同，这可能是不合理的。然而，应该以在调整为确认土壤属性的土壤健康评估范围内，准确描述特定农场或牧场的现状为目标。支撑这些评估的科学应该被充分确立。对于普通民众和决策者来说，这些评估本身应该很容易被理解。例如，可以根据定量和定性参数，用80%的“土壤健康作物产量评估”方法对农场进行评估。评估应列出可以进行评价的指标。这些可以是土壤健康碳封存评估：XX吨碳/英亩；土壤健康营养减少评估：XX公斤氮和XX公斤磷；以及土壤健康文化效益的程度为低、中等或高。虽然其中一些评估是主观的，但对它们进行分类的工具应该基于可验证的科学土壤指标。决策者在公众的支持下发展成本分摊和私人资本市场，他们使用这些指标取决于对土壤健康的可理解和准确的评估。积极参与消费者市场可以影响食品和纤维的选择的类型，以促进良好的农业做法。总之，需要建立客观指数来支持跨越全球土壤类型多样的健康土壤。为了提供政策和经济支持以实现农艺、环境和文化方面的土壤健康目标，农民和牧场主需要客观的土壤健康指数，并且该指标在扩大科学理解的同时拥有对一个复杂系统进行解释的能力。使用类似于农田健康的关键指标是一个有用的方法。在特定框架内（如气候变化）这些指数或指标应该可以被理解。最后，随着科学水平的提高，土壤健康指数的阈值也随之改变，必须谨慎避免失去消费者和决策者的信任。强调利用中介机构进行有效沟通以促进可衡量的结果，可能导致经济工具的建立（如实施成本分摊和交易碳封存或减少营养）以改善环境和农艺的成果。原名：Soil health in agricultural ecosystems: Current status and future perspectives全文链接:https://linkinghub./retrieve/pii/S0065211321000328
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