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Natural and managed soil structure: On the fragile scaffolding for soil functioning
Soil and Tillage Research ( IF 6.1 ) Pub Date : 2020-12-25 , DOI: 10.1016/j.still.2020.104912
Dani Or , Thomas Keller , William H. Schlesinger

Soil structure in natural systems is a product of complex interactions between biological activity, climate and soil minerals that promote aggregation and accumulation of biopores. In arable lands, the management of soil structure often requires the mechanical fragmentation of hardened soil to improve seedbed, control weeds and bury plant residue. Despite difficulties in defining and quantifying soil structure, its critical role is evidenced by loss of productivity when natural structure is perturbed (e.g. compaction) and the long history of tillage in agriculture. To overcome persistent ambiguities among scientific disciplines regarding definition and function of soil structure, we propose a framework for distinguishing managed and natural soil structure based on their different formation processes and functions. Natural soil structure preserves ecological order and legacy that promotes biopore reuse, stabilizes foodwebs and protects soil organic carbon (SOC). The contribution of net primary productivity of natural lands to soil structure forming processes makes it a useful (surrogate) metric of soil structure. The benefits of managed soil structure for crops are quantified indirectly via comparisons with no-till farming under similar conditions. The levels and trends of SOC are useful metrics for the status of natural and managed soil structure. The systematic consideration of soil structure state in natural and arable lands using suitable metrics is a prerequisite for rational decisions related to land management and ensuring sustainable functioning of a fragile and central resource such as soil.



中文翻译:

自然和受控的土壤结构:关于脆弱的土壤功能性脚手架

自然系统中的土壤结构是生物活性,气候和土壤矿物之间复杂相互作用的产物,这些相互作用促进了生物孔的聚集和积累。在耕地中,土壤结构的管理通常需要对硬化土壤进行机械破碎,以改善苗床,控制杂草和掩埋植物残渣。尽管在定义和量化土壤结构方面存在困难,但当自然结构受到干扰(例如压实)和农业耕作的悠久历史时,生产力的下降证明了土壤的关键作用。为了克服科学学科之间关于土壤结构的定义和功能的持续歧义,我们提出了一个根据不同的形成过程和功能区分有管理的土壤结构和天然土壤结构的框架。天然土壤结构保留了生态秩序和遗产,可促进生物孔的再利用,稳定食物网并保护土壤有机碳(SOC)。自然土地净初级生产力对土壤结构形成过程的贡献使其成为土壤结构的有用(替代)度量。通过与在类似条件下的免耕农业进行比较,可以间接量化管理土壤结构对农作物的好处。SOC的水平和趋势是衡量自然和受控土壤结构状况的有用指标。使用适当的指标系统地考虑自然和耕地土壤结构状态是进行与土地管理有关的合理决策并确保诸如土壤之类的脆弱和集中资源的可持续功能的前提。稳定食物网并保护土壤有机碳(SOC)。自然土地净初级生产力对土壤结构形成过程的贡献使其成为土壤结构的有用(替代)度量。通过与在类似条件下的免耕农业进行比较,可以间接量化管理土壤结构对农作物的好处。SOC的水平和趋势是衡量自然和受控土壤结构状况的有用指标。使用适当的指标系统地考虑自然和耕地土壤结构状态是进行与土地管理有关的合理决策并确保诸如土壤之类的脆弱和集中资源的可持续功能的前提。稳定食物网并保护土壤有机碳(SOC)。自然土地净初级生产力对土壤结构形成过程的贡献使其成为土壤结构的有用(替代)度量。通过与在类似条件下的免耕农业进行比较,可以间接量化管理土壤结构对农作物的好处。SOC的水平和趋势是衡量自然和受控土壤结构状况的有用指标。使用适当的指标系统地考虑自然和耕地土壤结构状态是进行与土地管理有关的合理决策并确保诸如土壤之类的脆弱和集中资源的可持续功能的前提。自然土地净初级生产力对土壤结构形成过程的贡献使其成为土壤结构的有用(替代)度量。通过与在类似条件下的免耕农业进行比较,可以间接量化管理土壤结构对农作物的好处。SOC的水平和趋势是衡量自然和受控土壤结构状况的有用指标。使用适当的指标系统地考虑自然和耕地土壤结构状态是进行与土地管理有关的合理决策并确保诸如土壤之类的脆弱和集中资源的可持续功能的前提。自然土地净初级生产力对土壤结构形成过程的贡献使其成为土壤结构的有用(替代)度量。通过与在类似条件下的免耕农业进行比较,可以间接量化管理土壤结构对农作物的好处。SOC的水平和趋势是衡量自然和受控土壤结构状况的有用指标。使用适当的指标系统地考虑自然和耕地土壤结构状态是进行与土地管理有关的合理决策并确保诸如土壤之类的脆弱和集中资源的可持续功能的前提。SOC的水平和趋势是衡量自然和受控土壤结构状况的有用指标。使用适当的指标系统地考虑自然和耕地土壤结构状态是进行与土地管理有关的合理决策并确保诸如土壤之类的脆弱和集中资源的可持续功能的前提。SOC的水平和趋势是衡量自然和受控土壤结构状况的有用指标。使用适当的指标系统地考虑自然和耕地土壤结构状态是进行与土地管理有关的合理决策并确保诸如土壤之类的脆弱和集中资源的可持续功能的前提。

更新日期:2020-12-25
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