综述：城市洪水与热岛效应相互作用的综合评估：地理空间技术、机器学习方法及微气候动态的系统性综述

《Journal of Environmental Management》：Integrated assessment of urban flooding and heat island interactions: A systematic review of geospatial technologies, machine learning approaches, and microclimate dynamics

土壤有机碳动态与SFE Nexus可持续性：长期试验表明有机替代30%-100%显著提升土壤有机碳含量（32.8%-95.8%）和肥力指数（37.8%-60.9%），但完全有机系统（ORG）导致可持续产量指数下降11.2%。综合有机替代系统（INT）在环境足迹（碳足迹下降8.7%，氮足迹降低28.9%）与产量（+1.7%）间实现最佳平衡，推荐作为温室蔬菜生产系统的可持续实践模式。

　　在当今全球农业面临可持续发展挑战的背景下，温室蔬菜生产系统（GVPS）作为一种高效益、高投入的农业生产方式，其环境影响和可持续性问题日益受到关注。为了应对这些挑战，越来越多的研究开始探讨如何通过有机肥料替代化学肥料来提升土壤肥力、蔬菜产量以及整体环境绩效。本研究通过一项长期田间试验（2013–2023年），对三种代表不同有机替代比例的温室蔬菜生产系统进行了比较分析，分别为传统系统（CON，30%有机替代）、综合系统（INT，60%有机替代）和有机系统（ORG，100%有机替代）。该研究旨在全面评估这些系统对土壤有机碳（SOC）动态、土壤肥力、蔬菜产量、环境足迹以及土壤-食品-环境（SFE）纽带的整体可持续性与权衡关系的影响。

土壤、食品和环境是可持续农业的三大核心要素，它们之间存在复杂的相互作用关系。在温室蔬菜生产系统中，土壤肥力的提升与环境足迹的减少之间的平衡尤为关键。传统农业系统依赖大量化学肥料，这虽然能有效提高产量，但也带来了显著的环境压力，例如土壤退化、温室气体排放增加以及氮素流失问题。相比之下，有机农业系统虽然能够改善土壤有机碳含量，提高土壤肥力，但其产量往往低于传统系统，且在某些情况下可能因高有机肥投入而加剧氮素流失的风险。因此，如何在保持较高蔬菜产量的同时，实现土壤肥力的提升和环境影响的最小化，成为当前农业可持续发展研究的重点。

本研究的长期田间试验显示，随着有机肥料替代比例的增加，SOC含量和土壤肥力指数显著提升。具体而言，与传统系统相比，综合系统（INT）的SOC含量提高了37.8%，而有机系统（ORG）则提高了60.9%。这一结果表明，有机肥料的引入有助于土壤碳库的构建和稳定，从而改善土壤结构和肥力。然而，值得注意的是，虽然有机系统在提升土壤肥力方面表现出色，但其对蔬菜产量的可持续性指数（SYI）产生了负面影响，导致SYI下降了11.24%。这可能是因为有机系统的氮素利用效率较低，尽管土壤有机碳含量上升，但氮素的供应与作物需求之间仍存在不匹配的情况，从而影响了产量的稳定性。

此外，研究还发现，综合系统在整体可持续性方面表现最佳，其平均可持续性能指数（SPI）达到了3.5，显著高于传统系统和有机系统。这表明，综合系统在平衡土壤肥力、蔬菜产量和环境影响方面具有更强的优势。在环境足迹方面，综合系统的碳足迹（CF）与传统系统相近，而有机系统的CF则增加了44.0%。这一差异主要归因于有机系统中氮肥的生产与运输过程产生的排放增加，以及随着时间推移，土壤有机碳的固存能力下降。尽管有机系统在减少氮足迹（NrF）方面表现良好，但当考虑整个系统中包括前向活动（如肥料生产）的氮足迹时，其整体NrF反而显著上升，尤其是在有机系统中，由于有机肥料的高投入，前向氮足迹增加了87%。这提示我们，单纯依赖有机肥料可能并不能完全解决环境问题，特别是在氮素利用效率和排放控制方面。

土壤有机碳的动态变化在影响土壤肥力、蔬菜产量和环境足迹方面扮演着重要角色。研究结果表明，SOC含量的提升不仅有助于改善土壤结构和肥力，还能通过增强微生物活性和矿物氮的固持作用，提高氮素利用效率，从而减少氮素流失和温室气体排放。然而，SOC的积累速度较慢，其变化受到多种因素的影响，包括有机肥的类型、施用量以及环境条件等。因此，为了更准确地评估有机替代策略对土壤肥力、氮素流失和温室气体排放的影响，需要进行长期的田间试验和系统性的分析。

在温室蔬菜生产系统中，水、碳和氮等输入因素对SOC的积累和稳定性具有深远影响。这些输入不仅决定了土壤有机碳的含量，还可能通过协同效应影响土壤肥力、蔬菜产量、氮素流失和温室气体排放等关键指标。因此，研究SOC动态与这些指标之间的关系，有助于我们更全面地理解有机替代策略对SFE纽带的影响。然而，目前针对这些方面系统性研究仍显不足，尤其是在长期视角下，缺乏对SOC动态如何影响整个SFE系统平衡的深入探讨。

本研究的长期试验结果显示，随着有机替代比例的提高，SOC含量和土壤肥力显著改善，但蔬菜产量的可持续性却呈现出不同的趋势。在综合系统中，虽然有机替代比例较高，但其对产量的可持续性影响较小，仅提升了1.7%。而在有机系统中，由于氮素利用效率较低，产量的可持续性指数下降了11.24%。这表明，有机替代策略在提升土壤质量的同时，需要兼顾氮素的高效利用，以避免对产量的负面影响。此外，研究还发现，虽然有机系统在减少田间氮足迹方面表现良好，但前向活动中的氮足迹显著增加，这可能是由于有机肥料的生产与运输过程带来了额外的环境负担。

综上所述，本研究揭示了不同有机替代比例对温室蔬菜生产系统中土壤有机碳、土壤肥力、蔬菜产量和环境足迹的多方面影响。综合系统在保持较高产量的同时，实现了较好的土壤质量改善和环境足迹控制，显示出其在可持续农业发展中的潜力。然而，有机系统的高投入可能带来新的环境挑战，特别是在氮素利用效率和碳足迹控制方面。因此，未来的研究需要进一步探索如何优化有机替代策略，使其在提升土壤质量的同时，有效减少环境影响，从而实现SFE纽带的长期可持续发展。这不仅对温室蔬菜生产系统的优化具有重要意义，也为全球农业可持续发展提供了重要的理论依据和实践指导。