综述:PRISMA-ScR范围综述:根系韧性在促进气候适应性农业中对土壤健康与安全的推动作用

【字体: 时间:2025年08月18日 来源:Soil & Environmental Health CS6.3

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  这篇综述系统评估了气候适应性农业实践(如覆盖作物、有机改良剂、保护性耕作等)对土壤健康(SOC提升8-25%)和粮食安全的促进作用,强调其在提升土壤有机碳(SOC)、水分保持及微生物活性方面的关键作用,同时指出经济约束和政策缺失是限制技术推广的主要瓶颈。

  

根系韧性:土壤在气候挑战下的生存之道

引言

农业正面临气候变化的严峻考验,升温、降雨模式改变和极端天气威胁着土壤健康和粮食安全。土壤不仅是粮食生产的基础,还承担着水过滤、碳储存和生物多样性维护等生态系统功能。然而,集约化农业和化学投入导致土壤有机质下降、生物多样性丧失,削弱了土壤应对气候压力的能力。

方法学框架

本研究采用PRISMA-ScR框架,系统筛选了1,587项研究,最终纳入178篇文献进行分析。聚焦覆盖作物、间作、农林复合系统等实践,评估其对土壤健康指标(如SOC、微生物活性)的影响。

关键实践与土壤效益

保护性农业(CA)

CA通过最小化土壤扰动、保持连续覆盖和作物轮作,显著提升表层SOC含量。在印度恒河平原,CA使玉米产量提高的同时,水分利用效率提升30%。

间作系统

豆科与非豆科作物间作可固定125 kg N/ha/季,降低土壤容积密度。非洲案例显示,豇豆与玉米间作减少土壤流失28%,而重金属污染土壤中,蚕豆与景天属植物间作能有效提取镉和铅。

覆盖作物

覆盖作物使水渗透率提升629%,降低容重1-24%。巴西研究发现SOC贡献了20%的产量变异,而β-葡萄糖苷酶活性贡献了35%的气候韧性。

农林复合系统

以Faidherbia albida为例,其逆向物候特性(雨季落叶)为作物生长腾出空间,同时每年贡献34-83 kg N/ha。埃塞俄比亚研究表明,树下小麦的叶面积和产量显著增加。

生物炭技术

生物炭的微孔结构提升阳离子交换量(CEC),在坦桑尼亚试验中使玉米增产并改善酸性土壤pH值。

挑战与局限

尽管效益显著,但经济成本(如覆盖作物种子费用)、劳动力需求和政策支持不足阻碍了推广。例如,撒哈拉以南非洲地区因缺乏补贴,农民难以承担有机改良剂的初期投入。

未来方向

需开发跨学科评估框架,将土壤健康与水文韧性、碳管理关联。政策应优先支持:

  • 土壤健康标准化指标

  • 长期田间监测网络

  • 小农户适应性补贴计划

结语

气候智能型土壤管理不是单一技术,而是需要根据当地生态和社会经济条件整合多种实践的体系。只有通过科学、政策和社区行动的协同,才能实现土壤在气候变化时代的真正韧性。

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