探索黑莓草甸农场土壤健康和营养之间的联系

通过富兰克林·伊根博士，教育署署长

这是一个关于土壤健康挑战和创新的系列博客的第三部分，通过我们正在进行的三个案例研究揭示土壤健康基准研究这是我们2016年在宾夕法尼亚州启动的一个公民科学项目。阅读前几期:好事太多:堆肥给红土农场带来磷的挑战和"墨守成规:弯曲桥农场停滞的有机物水平”。

当詹妮弗·蒙哥马利和格雷格·布洛斯开始黑莓草甸农场他们询问潜在的顾客，他们认为购买当地种植的有机农产品最有价值的是什么。他们了解到，他们的顾客群体认为，当地有机农场种植的农产品比杂货店里通常能找到的更有营养。虽然詹妮弗和格雷格怀疑他们的客户可能是对的，但他们决心用数据来证明这个概念。

自从2009年创办黑莓草屋以来，詹妮弗和格雷格定期检查他们的产品使用情况白利测试了解他们产品的营养价值。白度测试依靠一种简单的装置，叫做折射计用来估计植物的循环系统——木质部和韧皮部中的溶质浓度。折射计产生的读数在Brix刻度上有一个值——纯水的Brix值为零，而含有溶解的糖、维生素、矿物质和其他固体的水的Brix值会更高。尽管Brix含量和水果或蔬菜的营养价值之间的关系需要进一步的研究才能确定，但一些好奇的种植者使用Brix测试来探索他们的生产方法和产品营养含量之间的可能联系。

参考资料包括聪明的园丁Jennifer和Greg设定了一个目标，在他们的作物中达到平均12%的Brix水平。然而，当他们在2009年开始使用CSA时，他们通常观察到Brix水平只有3%。通过修改聪明的园丁在美国，他们通过战略性地在土壤中施用矿物质，稳定地提高了这些水平。

他们的典型修正程序包括8种混合的农业lig腐殖酸，AZOMITE，白云石球化石灰，鸟粪，石膏，海带，ReVita Pro和软岩磷酸盐。他们将这种混合物精确地按植物排喷洒在土壤上，而不是喷洒在整个床或田地上。此外，他们通过施肥或叶面喂养的海带和鱼乳剂添加所需的补充氮。与我们大多数蔬菜农场的成员不同，詹妮弗和格雷格从未在他们的田地里大量使用堆肥或肥料，因此，与我们的许多成员相比，他们也相当独特，因为他们的土壤测试没有显示磷超标。(有关磷含量超标的更多信息，请阅读我们的土壤健康案例研究”好事太多:堆肥给红土农场带来磷的挑战”)。

矿物的应用似乎达到了詹妮弗和格雷格的预期效果。到2017年，黑莓草地的白化度水平从3%翻了一番，达到了6%。此外，格雷格怀疑添加的矿物质有助于刺激农场的土壤微生物群落，导致土壤中更有效的养分循环。格雷格的假设得到了康奈尔土壤健康实验室(Cornell soil Health Lab)对黑莓草地(Blackberry Meadows)进行的土壤测试的支持:该农场的土壤呼吸水平，测量土壤微生物的代谢活性，在我们作为土壤健康基准研究的一部分所监测的所有三个领域中都被评为“最佳”(参见下面的“方法”)。虽然土壤微生物群落是由一系列复杂的因素形成的，包括作物轮作、耕作和土壤类型，但矿物应用可能是黑莓草地微生物图景的重要组成部分。

Jennifer和Greg通过美国农业部可持续农业研究和教育(SARE)资助的研究，继续探索如何进一步激活他们的微生物朋友，从而提高他们产品的营养质量。由于菌根真菌在帮助植物获取土壤养分方面特别重要，因此，更密集的真菌种群有助于提高作物的营养价值是可行的。2017年，詹妮弗和格雷格进行了一项实验，探索如何使用覆盖物减少土壤扰动，从而提高甘蓝植物中的菌根数量，从而提高Brix水平。他们比较了在三种条件下种植的羽衣甘蓝:木屑覆盖物、黑色塑料和裸露的地面。

他们发现用木屑覆盖的羽衣甘蓝的Brix值要高得多，他们想知道这是否可能是因为木屑创造了一个温度和湿度更均匀的栖息地，让真菌茁壮成长。格雷格强调，这些结果只是初步的，他希望一个大学研究小组可以拿起接力棒，直接评估菌根对覆盖处理的反应。(你可以阅读更多关于格雷格和詹妮弗的研究在这里)。

尽管繁荣的菌根群落是土壤健康的重要组成部分，黑莓草甸的土壤测试结果也指出了建筑土壤和分解土壤之间的微妙平衡。如前所述，农场的高呼吸分数表明土壤中有大量的分解微生物。但是，虽然康奈尔土壤健康实验室将黑莓草地土壤样品的总有机质水平评为“优秀”到“最佳”，但农场的活性碳水平被评为“低”到“平均”。这些较低的活性碳水平表明，微生物通过新鲜、可分解物质提供的现成食物和能量是有限的。如果没有持续的有机物输入供应，微生物对可分解物质的获取可能会随着时间的推移而减少，这可能导致总有机质水平最终下降。

以维持两者的微生物活性水平而且詹妮弗和格雷格可以在他们的作物轮作中融入更多覆盖作物，以提供持续的活性碳和新鲜有机质输入来源。目前，黑莓草甸的农田一年只有133天处于活覆盖状态，而参与我们土壤健康基准研究的蔬菜农场的中值是217天。像许多多样化的菜农一样，詹妮弗和格雷格面临着一个不断权衡的问题:是最大化深秋经济作物的生长窗口，还是建立一个稳固的冬季覆盖作物。通常，他们会选择通过收获羽衣甘蓝或番茄来维持现金流，直到覆盖作物有时间生长并产生有用的生物量。

詹妮弗发现设计一个有效的封面种植策略是她最大的挑战之一。我们的其他菜农成员使用的一些技术将更多覆盖作物纳入他们的作物轮作中，包括全季覆盖作物休耕(即，将一块土地从经济作物生产中撤出);三叶草覆盖的床与床之间的播种通道;还有“硬停”轮作，即农民在季节开始时制定计划，在特定日期后终止一种经济作物，并建立一个覆盖区(他们完全知道田地里可能仍有一些适销对路的产品)。我们在另一个土壤健康案例研究中探索了全季覆盖种植。”墨守成规:弯曲桥农场停滞的有机物水平”。

通过创造性地使用化肥和避免大量使用堆肥，詹妮弗和格雷格似乎已经能够提高他们产品中的Brix读数，维持土壤微生物群落，并避免常见的磷过量问题。然而，虽然它们的土壤健康状况目前很好，但它们的低活性碳读数和目前的覆盖种植做法可能会指出长期的问题。随着我们土壤健康基准研究的进展，我们将继续探索创新的覆盖种植策略，使农民能够在实现销售目标的同时建立土壤健康。随着研究的继续，我们也期待着进一步调查土壤健康和营养之间的关系。

方法

参与我们土壤健康基准研究的农民选择三个跨越典型作物轮作的田地。我们在10月份从这些田地收集土壤样本，然后把它们提交给康奈尔土壤健康实验室。该实验室评估了一套12项指标，涵盖土壤健康的物理、化学和生物方面，如有效水量、团聚体稳定性、土壤呼吸和可提取磷。康奈尔将土壤样本与数千个类似土壤类型的样本进行了100分制的评级(见下图)——换句话说，沙质壤土的评级标准与高粘性土壤的评级标准不同。

我们还收集每一块田地的农民详细管理记录，并生成我们自己的指标，包括生活覆盖天数、耕作强度、有机质和化肥投入。

我们将康奈尔大学产生的土壤健康数据和我们自己的测量数据编译为每个参与农场的定制基准报告。我们的基准报告整理了所有研究参与者的土壤健康数据，这样农民就可以看到他们的土壤健康结果与同类农场的结果如何。有了这些基准数据，农民可以合作探索改善土壤健康管理系统的方法。

了解更多

找到更多关于我们的土壤健康基准研究的信息——包括如何参与——在这里．

致谢

非常感谢黑莓草地农场以发展土壤健康运动的名义，公开和慷慨地与各地的农民分享他们的土壤健康数据。还要感谢康奈尔土壤健康实验室的Bob Shindlebeck和Aaron Ristow，他们帮助我们开展了土壤健康现场日。

我们的土壤健康研究得到了月亮夫人农场、金伯顿全食食品、中大西洋农场信贷、亨氏捐赠基金、亨利·l·希尔曼基金会、杰瑞·布鲁内蒂和肖恩·西雷的家人和朋友，以及其他100多名私人捐助者的资助。