《Canadian Journal of Soil Science》：On-farm research for sustainable urban and peri-urban agriculture: outcomes achieved and lessons learned
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将站内农学研究与农场实地实验和观测研究相结合日益重要，以考量可持续农业的广泛管理策略。这些策略不仅在乡村农业中迅速扩展，也正在塑造城市农业，而在加拿大和国际上，城市农业领域几乎没有正式的研究者-实践者网络。本文描述了城市和城郊农业系统的独特特征及其农场研究的现
将站内农学研究与农场实地实验和观测研究相结合日益重要，以考量可持续农业的广泛管理策略。这些策略不仅在乡村农业中迅速扩展，也正在塑造城市农业，而在加拿大和国际上，城市农业领域几乎没有正式的研究者-实践者网络。本文描述了城市和城郊农业系统的独特特征及其农场研究的现状。研究人员介绍了“迈向城市与城郊可持续农业以实现净零粮食系统”（TOsustain）研究平台，该平台以大多伦多地区为模型，旨在更好地理解城市和城郊农业。通过与多个政府组织、农民协会、保护局及私营部门的合作，TOsustain建立了一个庞大的城市和城郊农场网络，作为农业生态观测研究的基础，以及一个可重复的农场试验网络，在其中操控作物多样性、土壤改良剂及其他农艺干预措施。TOsustain支持了首批关于土壤温室气体（GHG）排放、健康、污染物和微生物组，以及作物多样性和生态生理学、传粉者多样性的综合数据集。本文提出了以下建议：（i）尽早整合利益相关方以连接土地所有权、管辖权及冲突的土地需求；（ii）由于管理复杂性高，修改土壤采样方案；（iii）参考土壤历史来推断土壤质量评估的范围。总体而言，这项工作为在城市和城郊农业中开展有效的农场研究设计和采样指明了前进方向。
论文解读：城市与城郊农业的农场研究——基于TOsustain平台的探索
1. 研究背景与问题
在全球范围内，农业可持续性的实现需要多种协调的研究途径。传统的站内研究虽能提供受控条件下的数据，但难以完全反映真实农场管理的复杂性与变异性。因此，将站内研究与农场实地实验和观测研究相结合变得日益重要。这种结合不仅对乡村农业至关重要，也正深刻影响着快速发展的城市农业。然而，与乡村农业不同，城市和城郊农业领域普遍缺乏正式化的研究者-实践者网络，尤其是在加拿大和国际层面。城市农业具有独特的特征，例如土壤性质受强烈的人为活动影响，可能含有更高水平的重金属等污染物；其系统类型多样，包括社区农场、分配花园、生产性绿色屋顶、机构用地及常规农场等，这些不同类型的管理复杂性、土地权属安排和规模差异巨大。现有的乡村农业管理处方很难满足城市和城郊农业多样化的管理需求。因此，亟需开展针对性的农场研究，以填补这一知识空白，并为城市农业的科学管理和政策制定提供依据。该论文发表在《Canadian Journal of Soil Science》。
2. 研究方法与技术路线
为应对上述挑战，研究人员发起了“迈向城市与城郊可持续农业以实现净零粮食系统”（TOsustain）研究项目。该项目采用双管齐下的方法：
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农场网络（Farm Network）：建立一个涵盖大多伦多地区各类城市和城郊农业类型的观测网络。该网络主要通过观测性研究，捕捉真实世界中的管理实践，记录成功与失败的管理策略，并沿自然生物物理梯度进行采样。
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农场试验（Farm Trials）：在大多伦多地区设置三个具有不同土地利用历史的复制性田间试验点，包括一个长期有机农场、一个近期转型的常规农场和一个近期转型的水电走廊农场。这些试验采用完全复制的析因设计，共同设计并管理一部分农场区域，系统性地操控土壤改良剂和作物多样性等处理。
此外，项目通过与农民协会、地区保护局、联邦政府机构、市政府及非政府组织等多方伙伴的合作研讨会，共同确定了五大研究支柱，指导研究方向。
3. 研究结果
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城市和城郊农业的独特性： 研究发现，城市土壤具有高度异质性，受人为活动强烈影响，可能存在污染问题。城市和城郊农业系统类型多样，从大型城郊农场到小型分配花园，其管理复杂度和土地权属各异，形成了一个复杂的土地利用拼图。
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TOsustain研究网络的建立： 通过与多方合作伙伴的紧密协作，TOsustain成功建立了加拿大首个覆盖多种城市和城郊农业类型的农场研究和试验网络。该网络支持了对土壤健康、土壤污染物、土壤微生物群落、作物多样性、作物生理学及传粉者多样性的配对数据的收集。
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关键发现与建议：
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早期识别与整合： 研究人员建议在研究设计初期就识别城市和城郊农业的类型及其管理实践，以捕捉真实的农场情境，避免遗漏关键的土壤输入变量。
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修改土壤采样方案： 鉴于社区农场和分配花园中高度异质的管理条件，研究人员提出应修改土壤健康采样方案。例如，可能需要采用过采样的复合设计方案来获得准确的土壤健康评估。研究发现，城市农业土壤中的养分和碳含量变异远高于乡村农业，这可能导致标准分析方法失效（如活性碳分析需减少样品量）。
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考虑土壤历史与污染： 研究人员强调必须参考场地历史（Soil Legacies）来推断土壤质量评估的范围。进行场地历史文献检索或环境第一阶段评估至关重要，可用于指导采样方案的设计。同时，研究指出了城市土壤中靠近道路的区域金属污染风险更高，并关注到土壤污染评估成本高昂带来的公平性问题。
4. 总结与讨论
通过对城市和城郊农业的深入研究，TOsustain项目为未来在该领域的农场研究提出了三项核心建议：尽早整合利益相关方以解决土地权属和需求冲突；针对高管理复杂性修改土壤采样协议；以及参考土壤历史来指导土壤质量评估。这些建议为在城市和城郊农业中开展有效且可比较的农场研究设计和采样指明了新方向。该研究得出的证据将为城市和城郊农业的扩展和最佳管理提供关键信息，进而提升其在市、省及联邦规划中作为核心土地利用方式的地位。
