【文献分享学习】利用系统建模方法改善土壤质量

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原名：Using a systems modeling approach to improve soil management and soil quality  

译名：利用系统建模方法改善土壤质量

原文地址：https:///10.15302/J-FASE-2020337

发表期刊：Frontiers of Agricultural Science and Engineering

发表年份：2020年

通讯作者：Enli W ANG

通讯作者单位：Csiro农业和食品，堪培拉，澳大利亚

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亮点

     系统建模方法捕获气候，土壤，作物和管理之间的相互作用，以及它们对系统性能的影响，从而有助于量化土壤的价值和质量。

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文章简介

     土壤为自然界提供了植物的结构支持，水和营养素，被认为是农业生产的基础。已倡导改善土壤质量和土壤健康作为可持续农业强化土壤管理的目标。已经重新努力定义和量化土壤质量和土壤健康，但在关键指标上建立共识仍然很困难。有人认为，这种困难是由于前一种在土壤管理中思考的方法，这主要关注土壤性质。促进了一种作为农业生产系统关键组成部分的土壤将土壤处理的系统方法。有人认为，土壤质量必须在作物产量方面和影响上也深受气候和管理措施推动生态系统服务进行量化。系统建模方法捕获气候，土壤，作物和管理之间的相互作用，以及它们对系统性能的影响，从而有助于量化土壤的价值和质量。这里，提出了三个例子来证明这一点。在该系统上下文中，土壤管理必须是系统管理实践的组成部分，也包括在特定气候条件下管理作物和种植系统，以认识到未来的气候变化。

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研究方法

①土壤功能性质及其影响

土壤性质可分为物理，化学和生物学，每个类别具有长期的性质。在这里，文章不打算提供全面的土壤属性清单，而是专注于讨论如何通过与气候和管理的互动，以确定生产力或环境结果的几个关键土壤特性如何。

②农业系统建模

        基于过程的土壤植物建模形成农业生产系统建模的关键部分。在许多其他此类模型中，农业生产系统模拟器（APSIM）已广泛应用于澳大利亚和中国，以协助研究论文制定，设计作物和种植系统，并改善管理实践，以实现提高生产力和生产力农业系统的可持续性。APSIM模拟了关键的土壤和工厂过程以及它们如何应对驾驶员（太阳辐射，温度，土壤水和营养物质），并相互作用以影响作物生长，产量和环境结果。土壤方法包括控制现场水平衡（径流，浸润，蒸发，作物摄取，饱和和不饱和流动在土壤中，排出根区），土壤和表面有机物质分解，和N转化（矿化，固定，硝化，反硝化，挥发），易转位和浸出。APSIM模拟酚类发育，树冠开发，资源捕获（光，水和营养素），生物量生长和分区，产量形成和营养除去各种作物，单一作物或作物旋转或间作。此外，APSIM可以模拟作物响应磷（P）添加。这允许灵活的管理场景规范，包括旋转系统，残留管理，耕作，灌溉和施肥。APSIM是一种有价值的工具，用于整合知识和数据，并使用它们在系统性能方面评估资源（气候，土壤，土壤，作物和管理方案）的可能组合，以协助决策和提高生产力和提高生产力可持续性。

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研究结果

       系统建模方法可用于制定提高生产力，经济回报和农业生态系统的环境结果的策略。这种框架中的土壤管理是系统管理的一个组成部分，不得忽视。在该系统中，未单独使用土壤性质狭隘地定义土壤质量和土壤健康，而是在土壤维持的作物生产系统的生产率和经济和经济和环境性能方面需要量化。在这方面，土壤具有其经济和环境价值，具体取决于普遍的气候条件以及如何为作物生产和/或生态系统服务的目的进行管理。可以使用平均作物生产率或作物生产率或环境足迹的可变性来评估可变气候的影响。文章迄今为止的讨论专注于农业生产系统的土壤管理。该概念还将适用于其他生态系统，但管理目标具有相当不同的管理目标。在这种情况下，土壤健康和土壤质量需要通过生态服务价值而不是农业生产力量化。

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研究结论

       在关键指标确定和量化土壤质量和土壤健康方面建立共识的困难是由于既定对土壤属性的重点是单独的。如果我们认为土壤质量作为土壤维持植物和动物生产力，维持或增强水和空气质量的能力，促进植物和动物健康，它必须在作物生产力和对生态系统服务的影响方面进行量化也受到气候和管理干预的强烈推动。系统建模方法捕获气候，土壤，作物和管理的相互作用，以及它们对系统性能的影响，从而有助于量化在作物生产力、经济回报等方面的土壤价值。在这样的系统背景下，土壤管理必须是系统管理的组成部分，也包括在特定气候条件下管理作物和种植系统，视为未来的气候变化。