Agricultural land là gì? Các công bố khoa học về Agricultural land

Agricultural activities have dramatically altered our planet's land surface. To understand the extent and spatial distribution of these changes, we have developed a new global data set of croplands and pastures circa 2000 by combining agricultural inventory data and satellite‐derived land cover data. The agricultural inventory data, with much greater spatial detail than previously available, is used to train a land cover classification data set obtained by merging two different satellite‐derived products (Boston University's MODIS‐derived land cover product and the GLC2000 data set). Our data are presented at 5 min (∼10 km) spatial resolution in longitude by longitude, have greater accuracy than previously available, and for the first time include statistical confidence intervals on the estimates. According to the data, there were 15.0 (90% confidence range of 12.2–17.1) million km² of cropland (12% of the Earth's ice‐free land surface) and 28.0 (90% confidence range of 23.6–30.0) million km² of pasture (22%) in the year 2000.

Agricultural intensification has resulted in a simplification of agricultural landscapes by the expansion of agricultural land, enlargement of field size and removal of non-crop habitat. These changes are considered to be an important cause of the rapid decline in farmland biodiversity, with the remaining biodiversity concentrated in field edges and non-crop habitats. The simplification of landscape composition and the decline of biodiversity may affect the functioning of natural pest control because non-crop habitats provide requisites for a broad spectrum of natural enemies, and the exchange of natural enemies between crop and non-crop habitats is likely to be diminished in landscapes dominated by arable cropland. In this review, we test the hypothesis that natural pest control is enhanced in complex patchy landscapes with a high proportion of non-crop habitats as compared to simple large-scale landscapes with little associated non-crop habitat. In 74% and 45% of the studies reviewed, respectively, natural enemy populations were higher and pest pressure lower in complex landscapes versus simple landscapes. Landscape-driven pest suppression may result in lower crop injury, although this has rarely been documented. Enhanced natural enemy activity was associated with herbaceous habitats in 80% of the cases (e.g. fallows, field margins), and somewhat less often with wooded habitats (71%) and landscape patchiness (70%). The similar contributions of these landscape factors suggest that all are equally important in enhancing natural enemy populations. We conclude that diversified landscapes hold most potential for the conservation of biodiversity and sustaining the pest control function.

Soil carbon is a large component of the global carbon cycle and its management can significantly affect the atmospheric CO₂ concentration. An important management issue is the extent of soil carbon (C) release when forest is converted to agricultural land. We reviewed the literature to assess changes in soil C upon conversion of forests to agricultural land. Analyses are confounded by changes in soil bulk density upon land‐use change, with agricultural soils on average having 13% higher bulk density. Consistent with earlier reviews, we found that conversion of forest to cultivated land led to an average loss of approximately 30% of soil C. When we restricted our analysis to studies that had used appropriate corrections for changes in bulk density, soil C loss was 22%. When, from all the studies compiled, we considered only studies reporting both soil C and nitrogen (N), average losses of C and N were 24% and 15%, respectively, hence showing a decrease in the average C : N ratio. The magnitude of these changes in the C : N ratio did not correlate with either C or N changes. When considering the transition from forest to pasture, there was no significant change in either soil C or N, even though reported changes in soil C ranged from −50% to +160%. Among studies that reported changes in soil N as well as soil C, C : N ratios both increased and decreased, with trends depending on changes in system N. Systems with increasing soil N generally had decreased C : N ratios, whereas systems with decreasing soil N had increased C : N ratios. Our survey confirmed earlier findings that conversion of forest to cropland generally leads to a loss of soil carbon, although the magnitude of change might have been inflated in many studies by the confounding influence of bulk‐density changes. In contrast, conversion of forest to uncultivated grazing land did not, on average, lead to loss of soil carbon, although individual sites may lose or gain soil C, depending on specific circumstances, such as application of fertiliser or retention or removal of plant residues.

Tăng nồng độ khí nhà kính, bao gồm carbon dioxide (CO2), methane (CH4), nitrous oxide (N2O) và halocarbon trong khí quyển do hoạt động của con người có liên quan đến sự thay đổi khí hậu toàn cầu. Nồng độ N2O đã tăng 16% kể từ năm 1750. Mặc dù nồng độ N2O trong khí quyển (314 ppb vào năm 1998) thấp hơn nhiều so với CO2 (365 ppm), nhưng tiềm năng làm ấm toàn cầu của nó (sự tác động bức xạ tích tụ) lại cao gấp 296 lần so với CO2 trong khoảng thời gian 100 năm. Hiện tại, nó đóng góp khoảng 6% vào tổng hiệu ứng nóng lên toàn cầu, nhưng tỷ lệ đóng góp từ khu vực nông nghiệp lại chiếm khoảng 16%. Trong số đó, gần 80% lượng N2O được phát thải từ đất nông nghiệp của Australia, xuất phát từ phân bón N (32%), sự làm xáo trộn đất (38%) và chất thải động vật (30%). Nitrous oxide chủ yếu được sản xuất trong đất do hoạt động của vi sinh vật trong quá trình nitrat hóa và khử nitrat. Tỷ lệ sản xuất N2O so với N2 phụ thuộc vào nguồn cung oxy hoặc không gian lỗ rỗng chứa nước, carbon hữu cơ có thể phân hủy, nguồn cung chất nền N, nhiệt độ, pH và độ mặn. Sản xuất N2O từ đất là không đồng nhất cả về thời gian và không gian, do đó, việc mở rộng đo lường phát thải N2O từ một vị trí và thời gian nhất định lên quy mô khu vực và quốc gia là một thách thức. Ước tính về phát thải N2O từ các hệ thống nông nghiệp khác nhau rất khác nhau. Ví dụ, ở ruộng lúa bị ngập nước tại Riverina Plains, phát thải N2O nằm trong khoảng từ 0.02% đến 1.4% của lượng N phân bón đã áp dụng, trong khi ở các cây mía tưới tiêu, 15.4% phân bón bị mất trong vòng 4 ngày. Phát thải nitrous oxide từ đất cỏ sữa đã được bón phân ở Victoria nằm trong khoảng từ 6 đến 11 kg N2O-N/ha, trong khi ở các vụ cây ngũ cốc, phát thải N2O nằm trong khoảng <0.01% đến 9.9% của lượng phân bón N đã áp dụng. Phát thải nitrous oxide từ nitrit và nitrát trong đất do phân bón thừa và cây họ đậu tạo ra thường hiếm khi được nghiên cứu nhưng có thể vượt quá số lượng phát thải từ phân bón, do chu kỳ ẩm ướt và khô kéo dài qua một khoảng thời gian lâu hơn và diện tích lớn hơn. Trong các hệ thống trồng trọt luân canh, có thể xảy ra mất mát N2O đáng kể từ sự tích tụ chủ yếu là nitrate-N, sau khi phân hủy N hữu cơ từ các đồng cỏ gốc cây họ đậu. Các đồng cỏ chăn thả rộng lớn và đất chăn nuôi góp phần khoảng 0.2 kg N/ha như N2O (93 kg/ha mỗi năm tương đương với CO2). Các savanna nhiệt đới có thể đóng góp nhiều hơn một bậc, bao gồm cả do những đám cháy thường xuyên. Các hệ thống rừng không bón phân có thể phát thải ít hơn, nhưng các đồn điền đã bón phân phát thải nhiều N2O hơn so với những đồng cỏ chăn thả rộng lớn. Tuy nhiên, hiện tại có rất ít dữ liệu để định lượng sự mất mát N2O trong các hệ thống trồng trọt luân canh, savanna nhiệt đới và rừng ở Australia. Tổng thể, cần xem xét lại các yếu tố phát thải được sử dụng trong việc ước tính phát thải N2O quốc gia; ví dụ, 1.25% của phân bón hoặc N thải từ động vật xuất hiện dưới dạng N2O (IPCC 1996). Yếu tố chính để giảm thiểu phát thải N2O từ các đất nông nghiệp là phải phù hợp cung cấp N khoáng (từ các ứng dụng phân bón, N cố định từ cây họ đậu, vật chất hữu cơ hoặc phân) với nhu cầu không gian và thời gian của cây trồng/đồng cỏ/cây xanh. Do đó, khi thích hợp, cung cấp N khoáng nên được điều chỉnh thông qua việc phun phân chậm (chất ức chế urease và/hoặc nitrat hóa, lớp phủ vật lý, hoặc các chất liệu có tỷ lệ C/N cao) hoặc ứng dụng phân bón chia nhỏ. Ngoài ra, việc sử dụng N có thể được tối đa hóa bằng cách cân bằng các nguồn dinh dưỡng khác cho cây. Hơn nữa, cây phủ không phải cây họ đậu có thể được sử dụng để hấp thụ N khoáng còn lại sau các cây trồng chính được bón N hoặc N khoáng tích tụ sau các chu kỳ cây họ đậu. Đối với quản lý phân bón, thực hành hiệu quả nhất là ứng dụng sớm và hòa trộn phân vào đất ngay lập tức để giảm thiểu phát thải N2O trực tiếp cũng như các phát thải thứ cấp từ việc lắng đọng ammonia bị bay hơi từ phân và nước tiểu. Các mô hình hiện tại như DNDC và DAYCENT có thể được sử dụng để mô phỏng sản xuất N2O từ đất sau khi được tham số hóa với dữ liệu địa phương, cùng với việc chỉnh sửa và xác minh thích hợp dựa trên các phát thải N2O đã đo ở các thực hành quản lý khác nhau. Tóm lại, ước tính cải thiện về phát thải N2O từ đất nông nghiệp và phương án giảm thiểu có thể đạt được thông qua một chương trình nghiên cứu quốc gia hướng đến mục tiêu, có مدار thời gian dài đáng kể, bao gồm các mùa thu hoạch và khí hậu, và kết hợp nhiều kỹ thuật (chụp và khí tượng vi mô) sử dụng thiết bị phân tích độ chính cao và mô hình mô phỏng, dưới một loạt các hoạt động chiến lược trong lĩnh vực nông nghiệp.

Microplastic contamination of aquatic ecosystems is a high priority research topic, whereas the issue on terrestrial ecosystems has been widely neglected. At the same time, terrestrial ecosystems under human influence, such as agroecosystems, are likely to be contaminated by plastic debris. However, the extent of this contamination has not been determined at present. Via Fourier transform infrared (FTIR) analysis, we quantified for the first time the macro- and microplastic contamination on an agricultural farmland in southeast Germany. We found 206 macroplastic pieces per hectare and 0.34 ± 0.36 microplastic particles per kilogram dry weight of soil. In general, polyethylene was the most common polymer type, followed by polystyrene and polypropylene. Films and fragments were the dominating categories found for microplastics, whereas predominantly films were found for macroplastics. Since we intentionally chose a study site where microplastic-containing fertilizers and agricultural plastic applications were never used, our findings report on plastic contamination on a site which only receives conventional agricultural treatment. However, the contamination is probably higher in areas where agricultural plastic applications, like greenhouses, mulch, or silage films, or plastic-containing fertilizers (sewage sludge, biowaste composts) are applied. Hence, further research on the extent of this contamination is needed with special regard to different cultivation practices.

The impact of crop management and agricultural land use on the threat status of plants adapted to arable habitats was analysed using data from Red Lists of vascular plants assessed by national experts from 29 European countries. There was a positive relationship between national wheat yields and the numbers of rare, threatened or recently extinct arable plant species in each country. Variance in the relative proportions of species in different threat categories was significantly explained using a combination of fertilizer and herbicide use, with a greater percentage of the variance partitioned to fertilizers. Specialist species adapted to individual crops, such as flax, are among the most threatened. These species have declined across Europe in response to a reduction in the area grown for the crops on which they rely. The increased use of agro-chemicals, especially in central and northwestern Europe, has selected against a larger group of species adapted to habitats with intermediate fertility. There is an urgent need to implement successful conservation strategies to arrest the decline of this functionally distinct and increasingly threatened component of the European flora.