作者:Thomas Keller 来源:《国家科学院院刊》 发布时间:2022/5/18 11:23:18
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机械“恐龙”  导致减产
研究发现大型农用机械破坏深层土壤

 

一辆顶级农用拖拉机比一头非洲大象还高;一台满载谷物的联合收割机重达36吨,重量可与一小群大象媲美。

当这些机械“庞然大物”在田野里耕作时,它们的极端重量会慢慢压坏土壤,使植物根系难以生长。

一项近日发表于美国《国家科学院院刊》的新研究表明,在未来几十年内,这种影响可能会减少全球20%耕地的收成。

“我们不该忽视重型机械,它真的会造成损害。”美国俄亥俄州立大学土壤科学家Rattan Lal说。

自20世纪60年代以来,拖拉机变得越来越大,现在最大的拖拉机重量几乎是当时拖拉机重量的10倍,比一些蜥脚类恐龙还要重。这种恐龙是陆地上有史以来最大的生物。

虽然机械越大效率更高,但所有额外的重量都是有代价的。

为了弄清楚农用拖拉机是如何变化的,以及它们可能会给土壤带来何种影响,瑞典农业科学大学和美国沙漠研究所的Thomas Keller收集了1958年以来的行业数据。然后,他们模拟了拖拉机轮胎对不同深度土壤施加的力。

在机械化农业中,轮胎的压实作用长期存在于表层土中,其深度小于50厘米。并且许多农场每季都会犁表层土或耕作,为种植做准备,这使得上述压实基本上不成问题。

研究人员指出,现在严重的问题存在于深度50厘米以下的土壤,其承受的压实作用超过了安全阈值。这种挤压会破坏土壤颗粒之间的微小空间,导致进入深层土壤的水和空气变少。这些变化可能会使作物产量下降10%至20%,而且这种影响可能会持续很长时间,因为蚯蚓和其他生物要花几十年才能使深层土壤变得松软。

不仅是联合收割机,其他用于耕作和施肥的农业设备,以及伐木用的车辆也越来越重。世界上约20%的农业用地面临着深层土壤压实导致的产量降低的风险,如世界重要粮食产区——巴西热带草原和澳大利亚东南部。

美国农业部农业工程师Thomas Way表示,有多种方法可以尽量减少土壤压实问题,一是在潮湿的土地上不要开车,否则会使土壤更加脆弱。二是在晴天时,农民可以利用GPS每次行驶于相同的路线,以减少承受压实作用的耕地总面积。

该研究也提出了一个“史前悖论”,即如果现代农业设备会将植物生产力降低到如此程度,那么当蜥脚类恐龙在地球上漫游时会发生什么?

研究人员推测,也许它们坚持走同样的路线,或者沿着海岸线涉水而行。不管答案是什么,很明显,现代农业机械设计应该着眼于土壤强度,否则它们有可能走上恐龙的老路。(来源:中国科学报 徐锐)

相关论文信息:https://doi.org/10.1073/pnas.2117699119

 
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