在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，土壤就像一塊“廚師”手中的面團(tuán)，經(jīng)過(guò)精心“烹飪”，它能夠滋養(yǎng)出豐碩的糧食。而在這個(gè)過(guò)程中，農(nóng)業(yè)源有機(jī)物料就如同各種調(diào)料，為土壤增添了豐富的味道。
近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所農(nóng)業(yè)清潔流域團(tuán)隊(duì)，通過(guò)集成學(xué)習(xí)創(chuàng)新了土壤健康評(píng)價(jià)方法，揭示了不同農(nóng)業(yè)源有機(jī)物料對(duì)農(nóng)田土壤健康的定量影響，確定了改善土壤健康的合理閾值及實(shí)施的技術(shù)途徑，對(duì)土壤健康管理與施肥決策具有指導(dǎo)意義，相關(guān)研究成果發(fā)表在《農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)與環(huán)境（Agriculture, Ecosystems & Environment）》上。
農(nóng)田土壤健康是糧食安全的基石。正如人類(lèi)的健康需要定期體檢和精心照料，土壤同樣需要科學(xué)的診斷和護(hù)理。土壤健康評(píng)價(jià)如同給土壤做體檢，它提供了農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)有效管理的依據(jù)。通過(guò)科學(xué)有效診斷和評(píng)估土壤健康狀況，我們可以為土壤提供恰到好處的“烹飪”方式，確保其持續(xù)為作物提供充足的養(yǎng)分。
在農(nóng)業(yè)中，有機(jī)物料是改善土壤健康的關(guān)鍵“調(diào)料”。這些“調(diào)料”包括動(dòng)物源有機(jī)物料（如糞肥）和植物源有機(jī)物料（如秸稈、生物炭和綠肥）。它們?nèi)缤髲N手中的各種調(diào)料，為土壤提供了豐富的營(yíng)養(yǎng)。
在這項(xiàng)研究中，科學(xué)家們利用基于樹(shù)結(jié)構(gòu)的集成學(xué)習(xí)算法，通過(guò)訓(xùn)練、交叉驗(yàn)證和測(cè)試集成了土壤健康評(píng)價(jià)模型。模型顯示，動(dòng)物源有機(jī)物料相較于植物源有機(jī)物料具有更好的土壤健康改善效果。這可能是因?yàn)閯?dòng)物源有機(jī)物料含有更豐富的有機(jī)質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)元素，能更直接地為土壤提供養(yǎng)分。
研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，相比于單施化肥，動(dòng)物源和植物源有機(jī)物料對(duì)于水稻、小麥和玉米的土壤健康指數(shù)提升幅度分別達(dá)到了23.8%～39.8%和13.4%～24.4%。這說(shuō)明在合適的有機(jī)替代比例下，“調(diào)料”能夠大大提升“烹飪”效果。通過(guò)二項(xiàng)式函數(shù)擬合發(fā)現(xiàn)，水稻、小麥和玉米的有機(jī)替代合理區(qū)間分別為26.4%～29.2%、27.0%～29.8%和29.6%～32.8%。這一發(fā)現(xiàn)如同烹飪中的黃金比例，為農(nóng)業(yè)管理提供了精確的指導(dǎo)。
這項(xiàng)研究不僅證實(shí)了動(dòng)物源有機(jī)物料在改善土壤健康方面的優(yōu)勢(shì)，而且揭示了通過(guò)優(yōu)化有機(jī)物料的施用比例，可以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的農(nóng)業(yè)管理并減輕對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響，這為未來(lái)的農(nóng)業(yè)發(fā)展指明了方向，即通過(guò)精細(xì)化管理，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展。
