人类历史上最古老的任务。在一片土地上生活而不破坏它。奥尔多·利奥波德
春天来了，这对园丁和农民来说都意味着播种的季节。
我带着气候科学的背景和对环境的热情，进入了农学(或者，农业科学，对于那些不太熟悉这个术语的人来说)领域，意识到未来的变化对农业及其所依赖的自然资源基础提出了新的挑战。我很快意识到，土壤是我一直在寻找的答案的很大一部分——帮助粮食系统适应变化，并更有弹性——通过照顾这些活的外壳，我们可以减轻其他环境负担。
土壤科学101:地球上有生命的地壳(只有少量的食物)
我喜欢土壤，因为它是一种被低估的自然资源。土壤确实在媒体上越来越受欢迎(联合国2015年致力于提高人们对土壤的认识)，但我们听到土壤的频率远不及我们喝的水或呼吸的空气。
什么是土壤?毫不夸张地说，它是地球上有生命的地壳，是地质、生物和气候的界面。让我解释一下。土壤形成在地质时间尺度上，岩石随着时间的推移而分解，主要原因包括气候——降雨和极端温度——以及当地的生物因素，如植物和动物。
理想的土壤多半是空的。那是因为土壤需要适量的空气这是为了让水、气体、蚯蚓和其他生物在其中循环。土壤的另一部分由固体物质组成，是矿物质(主要来自形成土壤的岩石)和有机物质(想想曾经是活的东西，比如进入土壤的分解植物材料)的组合。
土壤也不是无限的。这是一个很棒的动画这说明地球表面大约3%的土地实际上可以供我们自己使用，这使得对它的保护成为最重要的21世纪的关键问题圣世纪粮食安全。
人类管理土壤的方式会带来不同
爱荷华州立大学附近的一个研究地块上覆盖着厚厚的绿色冬季黑麦覆盖作物。这张照片是我在2013年4月拍摄的，在2012年的严重干旱之后，就在那个春天晚些时候的大雨之前。我喜欢这个视觉效果，它展示了植物如何帮助缓冲气候对农业的影响，例如保护土壤不受侵蚀或改善水的渗透。
土壤的所有部分——固体的和“空的”——对于这一基础资源如何确保农业对未来变化的恢复力至关重要。科学家们已经测量并预测了大气变暖对气候的一个主要影响降雨量变化。如果我们把土壤想象成海绵，可能就很容易理解为什么我们想要更多的海绵“孔隙度”来在大雨时吸收多余的水分，并在少雨时保留它。除了孔隙度之外，土壤的有机部分也是决定土壤中储存多少水的重要因素。
确保土壤中有足够的孔隙度和有机物质，以确保它像一块合适的海绵一样，这与我们作为人类如何管理它有关:种植的植物类型、耕地的数量或灌溉的使用都会影响土壤。你可能会以同样的方式仔细准备你的花园种植，根据前几年计划种植什么，或者使用护根物来保持水分，这些都在农业中发挥作用，只是规模更大。
在爱荷华州立大学的研究生研究中，我和一大群科学家一起工作，试图理解这个问题气候变化对中西部农业的影响。我特别关注种植覆盖作物的长期影响——基本上就是一种你种植的植物，不是为了收获，而是为了保护土壤——以及在气候变化的背景下，这对作物生产和环境有什么影响。总的来说，我们发现覆盖作物是一种有效的工具在干湿年份显著减少水土流失和提高储水量，但这并不一定会逆转土壤碳损失或防止产量在温度升高下下降。
简而言之，覆盖作物提供了一些气候缓冲的好处，但不是灵丹妙药，也不能防止未来的所有影响。
为什么农业生态学对土壤和气候适应很重要
我之前的工作为我在忧思科学家联盟(Union of Concerned Scientists)的研究提供了完美的基础。188金宝博我们想知道怎样才能做得更好缓冲未来的干旱管理更加多元化。如果利用得更多，会发生什么生态实践在更广阔的前景上?在干旱时期，我们会有多少额外的水?这也会改善洪水的影响吗?
我想特别从土壤的角度来探讨这些问题。土壤功能的改善是先前研究发现的原因吗更多样化的作物轮作，以提高气候更恶劣年份的作物产量这保护措施可以提高干旱地区的作物产量？
回到我引用的奥尔多·利奥波德的话:找到在土地上生活而不破坏土地的方法是一个关键问题，需要在讨论的前沿使用健全的科学。作为一个努力成为我的民主的积极成员的人，我很感激能在这里与更广泛的观众分享更多关于这一重要科学的知识。