可持续农业生态系统：农业必须成为可持续未来的基础

超过4.2亿年来，土壤一直是地球生命进化的基础。先锋生物定居并溶解了岩石矿物，并沉积了死有机物质，从而开始了土壤形成。随着越来越多的生命形式和生物多样性的发展，整个土壤生物网络相互联系，创造了土壤有机质，从而增强了雨水的渗透能力和保持力，改善了必需养分的获取途径，并支持各种微生物过程。反过来，这使得微生物和植物的生命得以迅速进化和延伸，从而在整个土地上产生了更多的有机碎屑和土壤海绵。形成富有生产力和复原力的陆地生物系统，以及各种微生物，植物和动物生命。这些微生物过程调节着地球上许多重要的碳，水，养分，热力学，冷却，和气候周期，更重要的是它们之间的相互联系。自然水文过程控制着蓝色星球95％的热力学和平衡。但是，我们已经破坏这些水文过程超过10,000年，尤其是在过去300年中，主要是通过破坏农业和放牧方式来破坏这些水文过程。

没有土壤就没有生命，没有生命就没有土壤。他们一起进化。我们的土壤是由微生物形成并受其控制的，而微生物是我们赖以生存的生命的基础。如果我们要维持我们和其他生命形式，我们需要理解，尊重和模仿自然的运作方式。虽然在某些土地上实行了农业和放牧牲畜已有数百或数千年的历史，但在世界上大部分地区，森林砍伐，过度放牧，水土流失，采掘管理和人类冲突已通过破坏我们自然创造的土壤而彻底破坏了许多文明，生物系统和水文功能。

全球水土流失，作物景观与作物多年生草覆盖景观

无一例外，全世界人类最重要的出口是大量侵蚀土壤。在过去的70年中，由于过度使用耕作，不良的放牧习惯，肥料，杀生物剂，灌溉，火和休耕，工业和疏忽农业和放牧大大加快了这一进程，所有这些都氧化了土壤碳，降低了土壤功能。这些氧化损失是荒漠化过程，降低了这些土壤的结构，生产力和弹性，降低了它们渗透，保留和维持水以冷却气候的能力。在蒸散过程中，水的循环和植被在通过能量转移维持局部气候方面起着基本作用；具体而言，水与植物的相互作用会抑制强烈的太阳辐射导致的最高温度。农业，过度放牧，森林砍伐，湿地排水和城市化对景观的改变消除了正在蔓延的植被，从而减少了健康生态系统对太阳辐射和温度的自我调节衰减。为了使蒸散作用达到充分的降温效果，需要对活跃生长的植物进行大量地面覆盖，以维持健康的水文循环。土壤碳含量的升高会增强地表水的渗透，土壤的持水能力和土壤肥力，从而支持植物的生长和高叶面积，从而增加蒸散量和植物生物量。为了使蒸散作用达到充分的降温效果，需要对活跃生长的植物进行大量地面覆盖，以维持健康的水文循环。土壤碳含量的升高会增强地表水的渗透，土壤的持水能力和土壤肥力，从而支持植物的生长和高叶面积，从而增加蒸散量和植物生物量。为了使蒸散作用达到充分的降温效果，需要对活跃生长的植物进行大量地面覆盖，以维持健康的水文循环。土壤碳含量的升高会增强地表水的渗透，土壤的持水能力和土壤肥力，从而支持植物的生长和高叶面积，从而增加蒸散量和植物生物量。

土壤的恢复和土壤的生物功能为解决人类生存环境的损害提供了解决方案，因为大自然已经存在了数千年。

农业中需要纠正的问题
将我们的农场作为生态系统来运营–土壤生态系统的功能取决于积极生长的绿色植物的存在，多样性和光合速率。土壤支持营养密集，高生命力的农作物，牧场，水果和蔬菜的能力需要来自各种功能组的土壤微生物的多样化阵列和生物量。参与营养获取的大多数微生物都依赖于植物，它们依赖于活跃生长的绿色植物根部所渗出的碳化合物。

超过500个对照实验表明，生物多样性的丧失降低了生态系统的生产力和稳定性。与前几十年的普遍观点相反，生物多样性对自然的影响极少或微弱，这些结果表明，在各种各样的野生生物分类群和生态系统中，生物量的产生随着物种的丰富而增加。实际上，在控制了环境协变量之后，生物多样性与生物多样性的增长比以前在实验中记录的更为强劲，并且与其他众所周知的生产力驱动因素（包括气候和养分的可利用性）的影响相当或更强。

消除有害的化学物质和杀生物剂– 人造氮和其他肥料的使用使地球陆地和水系统中循环的氮量增加了一倍。结果是水污染，海洋中的死区以及土壤中一氧化二氮排放量的大量增加。人造肥料中使用的矿物质并非无限量供应，因此购买时会更加昂贵。另外，它们对土壤功能和稳定性具有严重的负面影响。它们通过破坏土壤结构和水的渗透，减少或消除重要的微生物（如真菌）来损害景观的水文功能，这些微生物增加了对养分和土壤水的获取，减少了养分流失并提高了养分循环的效率。失去这种自然且免费的服务会导致工厂生产力下降，

当前耕地管理造成的水土流失直接导致农作物和牧场每年造成的土壤质量损失，是美国玉米，大豆和干草总产量的三倍。此外，标准的耕作方式以及无机肥料和杀生物剂减少了土壤表面覆盖，并减少了控制90％的土壤生态系统功能的土壤微生物群落。这些农作物生产投入导致土壤物理，化学和生物特性的下降。

天然进化的生态系统生产力很高，并且通过发展微生物过程来发展这些微生物，从而通过不断发展的复杂范围的微生物营养素固定，增溶，获取，吸收和循环过程来创造并维持高水平的生产力，从而避免了这些问题。在大多数自然生态系统土壤中，超过80％的生物肥力和生产力不取决于其养分含量或添加量，而取决于这些微生物生物肥力过程的健康状况。土壤生物区系通过有效的养分循环提供了充足的养分利用率。使用模仿自然生态系统过程的再生农业和放牧管理，可以增强土壤功能，改善生物肥力并最大程度减少土壤流失。永久覆盖草料植物对减少土壤侵蚀非常有效，反刍动物仅在适当的管理下吃草饲料，导致固碳比排放更多。将草料和反刍动物纳入可再生管理的农业生态系统中可以提高土壤有机碳，通过最小化耕作和无机肥料和杀生物剂的破坏来改善土壤生态功能，并增强生物多样性和野生生物的栖息地。

农业和野生动植物

与传统农民相比，再生农民的投入成本要低得多，因为不仅肥料和燃料成本极低，而且投入密集型农作物的病虫害比无杀虫剂再生农场的病虫害更为丰富。始于1930年代的研究（于1980年代编写，至今被忽略）表明，病原体和昆虫被营养贫乏的植物所吸引。生物只吃适合自己需要的食物，营养失衡的植物会向害虫发出特定信号，表明它们由简单的糖和氨基酸组成，这是这些害虫唯一能够消化的食物。通过创建健康的功能性土壤生物区系来充分喂养我们的农作物，使它们成为害虫目标的可能性降低。

恢复食物养分密度以改善我们的健康–工业化农业实践的最严重后果之一是，它们严重损害了土壤微生物群落和功能，直接导致了这些退化土壤生产的食物的养分密度大幅下降。尽管养分密度下降的部分原因是选择更高的产量，但主要原因是要创造养分密集的作物，牧场，水果和蔬菜，需要来自各种功能组的多种土壤微生物。这要求使用生物管理，包括避免对有益的土壤微生物和昆虫产生负面影响的化学药品，化肥和杀生物剂，以及避免进一步降低食品质量的食品加工。

再生农业，带来永续，可持续的未来–土壤是一种可消耗的资源，但生产供人类消费的食品不必消耗土壤。能够提高土壤有机碳水平和微生物群落及功能，并最大程度减少土壤侵蚀的耕作和放牧做法可能导致土壤成为温室气体的净汇，而不是目前的主要温室气体来源。有效的土壤管理为在迅速变化的气候下实现农业土地的可持续利用提供了最大的潜力。反刍动物是实现可持续农业的重要工具。通过适当的放牧管理，反刍动物可以增加土壤中的固碳，以抵消其温室气体的排放，并可以支持和改善当地人口的其他重要生态系统服务。受影响的生态系统服务包括水渗透，

农业类型

有大量的科学和实践证据可用于支持和概述采用再生农业和放牧方式的优势和必要性。但是，在由工业，农业投入品行业资助和提倡的大学和机构的文献中，或者在以这种方式思考的农民中，都找不到这种现象。应避免这些信息来源和政府价格以及支持此类行动的其他补贴，以实现更理想和更可持续的结果。取而代之的是向环境进步的管理者和与他们合作的科学家学习并追随他们，以创建更强大，更具弹性和再生性的全球食品生产系统。希望为更健康的环境和人类健康提供支持的受过教育的消费者将成为实现必要变革的重要组成部分。