我们推荐使用 第四次全国气候评估 (NCA4)由美国13个联邦机构编写,并在全国媒体上广泛报道,预测气温升高,极端高温,干旱和倾盆大雨将破坏我们农民和食品生产商的日常运营和季节性产量。1

气候变化的症状包括极端天气发生频率增加,包括由于极端降雨事件导致的干旱和洪灾延长2。 以2018年为例 记录洪水 在宾夕法尼亚州中部3; 2008年中西部的洪水 淹没了XNUMX万英亩 耕地4; 以及加利福尼亚州2015年的干旱迫使农民放弃 休耕540,000英亩 多年5。 气候和环境科学家预测,在不久的将来,情况还会变得更糟。

农民对复杂的远程支持系统的依赖会增加他们在基础设施或系统中断期间的脆弱性。 现在是时候让我们在与混乱和不可预测的气候对抗的过程中着眼于自然。 使用历史上已实施了数百年的天然,生态和有机方法,不仅可以对付气候变化,而且可以补充我们的现代技术工具。 在里面 最近四十年,有机耕作已被证明可以替代传统耕作,在确保可比作物产量的同时确保土壤作物生态系统健康,动态和有弹性6.

再生有机农业 可以成为支持 适应性强的粮食系统 因为它利用了生态媒体和生物体7.

Rodale Institute 农业系统试验
农作系统试验站点位于 Rodale Institute

我们推荐使用 农业系统试验 (FST)在 Rodale Institute 提供了研究可再生有机农业对防洪能力和抗旱性的理想蓝图。 与宾夕法尼亚大学地球与环境科学系硕士生Abdel Alfahham合作, Rodale Institute 正在分析来自FST的土壤样品的土壤保水率,饱和水力传导率和有机碳/氮。

我们正在研究什么

显示测量指标的图表

这些测量与农民有什么关系?

土壤保水性是一种有助于量化土壤在从潮湿,潮湿到极度干燥的条件下保持和储存水的能力的特性。 该测量值直接量化了可供我们的作物生长和光合作用的水量.

饱和的水力传导率可以使我们了解在高降雨事件期间土壤允许水流过(或排出)土壤的速度,这可以预测农场的洪水和蓄水池。 土壤有机碳和氮的测量提供了一种可靠的方法,可以量化整合到土壤生物圈中的有机物的量,从而有助于确定土壤健康。

实验设计

农业系统试验有六种不同的管理系统:(1)常规人工耕作,(2)常规人工耕作,(3)有机耕作,(4)有机耕作免耕,(5)免耕和(6)免耕有机豆类。 每种处理在田间重复四次,以确保可以对从FST收集的数据进行统计分析; 这意味着总共有24个实验地块。

研究人员收集土壤样本
收集土壤复合样品以进行有机碳和氮分析

2018年,收集了两种类型的土壤样品。 在所有72个样地中,分别从72 – 0 cm,10 – 10 cm和20 – 20 cm深度收集了30个完整的土壤核心和24个复合土壤样本。 从三个不同深度收集样本将有助于我们对农场管理如何影响不同土壤区域的特性有更全面的了解。

该表显示了使用的测量工具

将使用METER HYPROP和METER WP4C仪器对完整的土壤核心进行分析,以量化土壤保水性(土壤在干湿条件下的行为方式)。 同样完整的土壤核心也将在METER KSAT上进行分析,其特征是水可以流过饱和土壤的速率。 所使用的三种仪器将最先进的现代传感器技术与定量计算机模型集成在一起,可以有效地生成可靠且高质量的数据。 复合土壤样品将用于使用元素分析仪确定土壤中的有机碳和有机氮,元素分析仪是确定土壤中碳和氮含量的常用方法。

研究人员在实验室中分析土壤样品
Abdel Alfahham在实验室分析土壤样品 Rodale Institute

项目目标和初步结果

通过测量六个不同农场管理系统中的土壤水力传导率,保水率以及有机碳和氮含量,我们可以比较和对比农场实践如何导致抗旱和提高持水能力。

我们的目标是通过量化过去40年以FST进行有机耕作的土壤中所发展的变化,来确定有机耕作在何种程度上提供一种实用且经济可行的气候适应方法。 通过对土壤进行这样的综合分析,数据将提供一个预测性结构,使农民可以了解适用于其地理区域,选择作物和气候条件的最佳气候适应力农场管理做法。

该项目的初步结果将于7年2019月XNUMX日在加利福尼亚州圣地亚哥的国际土壤会议上首次共享,并在此处报告。

Abdel Alfahham是宾夕法尼亚大学环境人类学宾夕法尼亚州计划研究生。 他加入了 Rodale Institute 作为2018赛季的研究实习生。