m.quanpro.cn
土地日 | 遙感數(shù)據(jù)助推土壤健康科學的發(fā)展
2020年6月25日是第30個全國土地日。關(guān)于土地的話題，永遠都說不完。到2050年，全球人口將逼近100億，這將為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來前所未有的壓力，而緩解這種壓力的方法之一，就是顯著改善農(nóng)田的土壤健康狀況。這一次，小自向你介紹一個以數(shù)據(jù)為驅(qū)動的新工具，它有可能幫助解鎖農(nóng)業(yè)土壤健康解決方案，惠及人類和大自然。
攝影：© Carlton Ward Jr.
自從人類開始種植糧食以來，我們養(yǎng)活自己的能力就與天氣模式密不可分。數(shù)千年來，農(nóng)民們一直根據(jù)歷史趨勢來預(yù)測雨季和氣溫變化，用以指導種植和收獲活動。但現(xiàn)在，氣候變化正導致暴雨、洪水和干旱等極端天氣事件的增加。這些不斷變化的天氣模式會擾亂種植季節(jié)、溫度，從而影響農(nóng)民的收獲與經(jīng)濟收入，并廣泛波及糧食系統(tǒng)。
例如，來自美國農(nóng)業(yè)部（U.S. Department of Agriculture）的報告顯示，由于2019年春天的強降雨和洪水，中西部地區(qū)有1120萬英畝玉米和440萬英畝大豆未能被播種。因此，現(xiàn)在最大的問題是：農(nóng)民如何適應(yīng)日益增加的極端天氣？或許有一個方式，可以幫助我們發(fā)現(xiàn)這個問題的答案，那就是太空時代的技術(shù)，特別是從地球表面400英里外的衛(wèi)星上收集的遙感數(shù)據(jù)。
衛(wèi)星技術(shù)
史蒂夫·哈根（Steve Hagen）博士是達甘公司（Dagan, Inc.）資深科學家和首席運營官。他和他的團隊正著手在土壤健康實踐和豐水年種植能力之間找到聯(lián)系。他們研究的核心是——衛(wèi)星技術(shù)。
耕作信息管理系統(tǒng)（OpTIS）利用衛(wèi)星圖像跟蹤耕作的年度狀況以及覆蓋作物采用情況，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)可以很好地幫助科學家、決策者和碳交易經(jīng)理做出判斷。
由達甘的科學家和工程師開發(fā)的耕作信息管理系統(tǒng)（The Operational Tillage Information System, OpTIS），利用來自Landsat和Sentinel 2號衛(wèi)星的公開遙感數(shù)據(jù)，對每年免耕、保護性耕作和覆蓋作物等土壤健康實踐采用率進行趨勢監(jiān)測。
2005年至2018年，保護技術(shù)信息中心（The Conservation Technology Information Center）、達甘公司和大自然保護協(xié)會（TNC）率先在玉米帶（Corn Belt）開發(fā)、測試和應(yīng)用了OpTIS。玉米帶從美國俄亥俄州東部延伸至堪薩斯州東部和內(nèi)布拉斯加州，從密蘇里州布斯希爾延伸至北達科他州的紅河谷。
OpTIS分析顯示，2006年至2018年間，玉米帶（Corn Belt）種下的冬季覆蓋作物增加了近200萬英畝。在此期間，該地區(qū)玉米和大豆的保護性耕作保持穩(wěn)定，2018年的平均比例為44.4%。
雖然數(shù)據(jù)顯示，土壤健康實踐呈穩(wěn)步增多的總體趨勢，但達甘團隊使用OpTIS進行了更深入的挖掘。他們利用2019年生長季衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)和OpTIS數(shù)據(jù)庫（該數(shù)據(jù)庫記錄了種植前至少在地表留下30%殘留物的歷史覆蓋種植和保護性耕作管理）進行了一項有趣的分析。通過利用這些數(shù)據(jù)，他們研究了俄亥俄州西北部、密蘇里州中東部和南達科他州東南部地區(qū)的玉米、小麥和大豆田，這些地區(qū)的種植受玉米帶春季降雨影響最為顯著。
根據(jù)研究小組的初步調(diào)查結(jié)果，過去一直使用冬季覆蓋作物、保護性耕作和免耕措施的農(nóng)田，在2019年春季（這段時間降雨量創(chuàng)紀錄）完成播種的比例要高于傳統(tǒng)農(nóng)田。極端降雨使得很多傳統(tǒng)農(nóng)田放棄播種不得不撂荒。
實地檢驗
美國密蘇里州康科迪亞第三代農(nóng)民喬希·佩恩（Josh Payne）對這個結(jié)果并不感到驚訝。7年前，喬希辭去英語教師工作，轉(zhuǎn)而和他現(xiàn)年91歲的祖父一起運營家庭農(nóng)場。過去4年里，他們用種植覆蓋作物、實行免耕耕作管理著800英畝的玉米和大豆田。盡管2019年春天雨量驚人，但與附近不使用這些方法的農(nóng)民相比，喬希和他的家人還是平均提前兩周實現(xiàn)了播種。
攝影：© Erich Schlegel / TNC
“我們發(fā)現(xiàn)土壤結(jié)構(gòu)有了很大的改善，雨水能夠更好地滲透，”喬希解釋說，“谷類黑麥和小麥覆蓋作物的根部有助于吸收地面的水分。土壤也變比較硬一些，所以我們能夠把設(shè)備放在上面。”
喬希發(fā)現(xiàn)，改善土壤健康有許多好處，如減少土壤侵蝕和增加土壤有機質(zhì)，這兩方面都能提高土壤的蓄水能力。
OpTIS 提供新機會
盡管各種“坊間證據(jù)”和OpTIS數(shù)據(jù)分析都令人鼓舞，但史蒂夫警告，達甘的發(fā)現(xiàn)僅僅是基于有限的研究。“一些初步證據(jù)表明，保護性耕作有助于抵御暴雨，而且這值得進一步深入研究分析。”
在這個美國愛荷華州農(nóng)場，谷類黑麥覆蓋作物被種植到玉米田里。
攝影：© Lynn Betts/NRCS/SWCS
幸運的是，OpTIS數(shù)據(jù)可以有所助力。如達甘對雨季種植的初步分析所示，OpTIS可以為實施保護性土地管理的結(jié)果提供有價值的見解，在同時考慮到一系列附加因素之后，將極大地造福其他地區(qū)的種植者和農(nóng)業(yè)利益相關(guān)者。
在此之前，這種規(guī)模的歷史實踐數(shù)據(jù)庫從未提供給與糧食生產(chǎn)商合作的利益相關(guān)者。OpTIS數(shù)據(jù)不僅可以擴展必要的研究規(guī)模和范圍，以回答農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中一些最緊迫的問題，還能提供一個記錄和監(jiān)測農(nóng)業(yè)適應(yīng)極端天氣變化能力的工具。
OpTIS 使用介紹
我們——政府、學術(shù)界、自然保護組織和企業(yè)——越早了解新的數(shù)據(jù)應(yīng)用趨勢與方法，就越能集中資源和工具，幫助農(nóng)民保障他們的未來，同時造福社區(qū)和自然。
OpTIS可以幫助：
水土保持區(qū)確定優(yōu)先事項，并評估實現(xiàn)區(qū)域目標的進展情況。
農(nóng)業(yè)-食品系統(tǒng)供應(yīng)鏈的利益相關(guān)者更好地了解采用覆蓋作物和特定耕作系統(tǒng)時的市場潛力，這些系統(tǒng)會影響環(huán)境可持續(xù)性，如溫室氣體排放和土壤固碳。
保護組織達成改善土壤健康和水質(zhì)的目標。
學術(shù)研究人員利用空間信息對水質(zhì)和碳循環(huán)進行建模。
知識就是力量，一個好的耕作信息管理系統(tǒng)將幫助更多利益相關(guān)方掌握重要數(shù)據(jù)，以幫助農(nóng)民提高生產(chǎn)率，保護我們的水源和土地，并確保我們有一個可持續(xù)的未來。我們將繼續(xù)通過推廣合理輪作、覆蓋作物種植、養(yǎng)分管理、蜜源植物種植等以自然手段為基礎(chǔ)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)田管理技術(shù)，改善土壤健康狀況的同時提高農(nóng)業(yè)生物多樣性。我們將繼續(xù)關(guān)注并實踐創(chuàng)新性技術(shù)應(yīng)用以應(yīng)對未來的挑戰(zhàn)。
| 版權(quán)聲明： 1.依據(jù)《服務(wù)條款》，本網(wǎng)頁發(fā)布的原創(chuàng)作品，版權(quán)歸發(fā)布者（即注冊用戶）所有；本網(wǎng)頁發(fā)布的轉(zhuǎn)載作品，由發(fā)布者按照互聯(lián)網(wǎng)精神進行分享，遵守相關(guān)法律法規(guī)，無商業(yè)獲利行為，無版權(quán)糾紛。 2.本網(wǎng)頁是第三方信息存儲空間，阿酷公司是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者，服務(wù)對象為注冊用戶。該項服務(wù)免費，阿酷公司不向注冊用戶收取任何費用。 名稱：阿酷（北京）科技發(fā)展有限公司 聯(lián)系人：李女士，QQ468780427 網(wǎng)絡(luò)地址：www.arkoo.com 3.本網(wǎng)頁參與各方的所有行為，完全遵守《信息網(wǎng)絡(luò)傳播權(quán)保護條例》。如有侵權(quán)行為，請權(quán)利人通知阿酷公司，阿酷公司將根據(jù)本條例第二十二條規(guī)定刪除侵權(quán)作品。 |