我们的新报告，把土壤变成海绵:农民如何抵御洪水和干旱是一项严肃的科学分析，记录了覆盖土壤的农业实践如何帮助农民和社区更好地抵御降雨变化。我花了差不多两年的时间才完成。幸运的你!我们还为此制作了一部古怪的小电影，你可以在不到三分钟的时间内看完。
好吧，是的，这个视频有一些愚蠢的元素，但正如我所说，这是一个严肃的话题，背后有很多研究。所以我想我应该利用这个博客作为一个机会，写更多关于我们杰作背后的科学和科学传播。
这是爱荷华州研究地点的鸟瞰图，我们的土壤就是从那里来的。农艺学田间试验采用不同处理的并排地块来测试在相似土壤上的效果。像这样的长期研究网站允许随着时间的推移研究重要的趋势。
节目的主角——土壤——来自一个真实的研究现场
并排演示中使用的土壤来自美国农业部(USDA)科学家在爱荷华州艾姆斯(Ames)维护的一个长期研究基地，我在那里收集了论文研究的主要资料。这是一个一年种玉米，第二年种大豆的地方，不同的做法，如耕作(翻耕)，在作物之间使用覆盖作物，以及添加氮肥来测量它们对土壤和水质的影响。
在影片中，我们称它们为“健康土壤”和“不健康土壤”，这些描述相对而言相当准确:更健康的土壤来自于2000年在这个地点建立的第一批土地，那是第一年种植冬季黑麦覆盖作物，自2002年以来就没有耕种过那块土地。视频中不健康的土壤来自附近一块没有覆盖作物的土地(所以土壤从大约10月到4月或5月都是光秃秃的)，在过去的六年里，它被反复犁过。虽然土壤性质会因地而异，但这两个样本是在相距很近的地方采集的(大约40英尺远);所以我们可以假设，除了耕作和覆盖作物的做法之外，它们并没有太大的不同。
在视频中，你可以看到两种土壤样本对大雨的反应是多么不同。
我们的摄制组:我自己，里奇·海耶斯(UCS副传播总监)，凯伦·佩里·斯蒂尔曼(高级传播战略家)，奥黛丽·埃林(杰出的电影制作人和UCS制片人)和哥斯拉，他在视频中客串。我很感激能与传播大师以及那些具有艺术和电影专业知识的人一起工作，他们帮助我将这门土壤科学课程带给更广泛的观众。
真实农场的土壤如何衡量?
在视频中，我说“大部分国家的农田”被当作我们不健康的土壤样本对待。这是因为美国农业部的数据告诉我们，全国很少有农田全年使用活植物来保护它。
让我们从覆盖作物的数据开始。的2012年农业普查据估计，美国大约2%的主要玉米生产州正在使用覆盖作物，尽管整个美国的这一数字可能高达3% (大约1000万英亩在3亿英亩耕地中)。
覆盖作物并不是避免农田土壤裸露的唯一方法。多年生作物(常年扎根于土壤深处的作物)，农林复合经营(将树木整合到农田中)甚至两季种植(一年中种植两种作物)也是其他选择。然而，这些事情也不是常态。
洪水淹没了我们的人造农田和城市，我很难过。这个演示是为了激发想象力，有点幽默，但减少雨水是许多市政当局正在认真对待的一个想法。
在美国，要得到种植多年生作物的土地总面积的可靠数字并不容易，但干草的价值是一个指标。这些多年生牧草，包括苜蓿等作物，去年占美国总收获耕地的不到18%。
经济研究处1999-2012年的估计数据发现只有2%许多农场实行复种。然而，农林业面积有限美国农业部估计就其项目所支持的土地面积而言，尽管这些数字并不完整，但它们远远不到作物收获面积的1%。这是个好消息，一些研究人员和非营利组织正在努力量化和绘制农林业和其他常年做法的地图。
如果我们把这些数字加起来，我们谈论的是不到美国所有农业用地的四分之一，所以公平地说，美国大部分农田在一年中都有很长一段时间是“裸露”的。
我们的数据显示土壤可以解决问题
如果你对我们在视频中包含的新报告中的数字感到好奇，这里是Cliff Notes版本。
在我们调查的150个田间试验中，70%的土壤的“海绵”特性通过免耕、轮作、覆盖作物、多年生作物和更好的放牧管理等耕作方法得到改善。我们分析的特性包括渗透速率、孔隙空间和植物可利用的水分。在我们关于如何在农场获得更健康的土壤的例子中，我们关注的是那些我们发现能够提供最大和最持续的改善的做法:覆盖作物，多年生植物和改进的放牧管理。
这个小演示成为我的一个常规技巧，因为它每次都很有效!在这里，我用同样的土壤为一个七年级的班级演示了渗透，这个班级是我从2014年到2015年在得梅因的公立学校教的。我发现，渗透速率测试是人类管理如何影响土壤的有力视觉和交流工具。
洪水频率数是根据当前土地利用达到洪水阶段的月数计算出来的，以及当转向更多的土地覆盖作物和更健康的土壤时，减少了多少个月。1/5的值来自我们对爱荷华州东部一个特定流域的计算，该流域在过去几十年里受到洪水的影响。
我们还发现，当我们评估受历史洪水事件影响的特定地区时，径流减少了20%，这个数字来自2011年遭受严重洪水袭击的爱荷华州西部的一个流域。
当你考虑到这些事件可能造成的损失(我们在报告中详细介绍了数十亿美元的损失)以及它们对人类的影响时，这些数字并非微不足道。事实上，爱荷华州参议员罗布·霍格是气候变化解决方案的热心拥护者，他所在的锡达拉皮兹地区在2008年遭受了洪水的破坏，他提醒我们，“洪水不仅造成了可预防的破坏，而且还造成了长期的创伤和心碎。”
幕后的科学传播
在我的办公室里，我用美国农业部在马里兰州的一个研究基地的土壤做了一个小型演示，玉米-大豆-小麦/大豆轮作，你可以看到左边的土壤，与免耕的土壤相比，传统耕作的土壤排出的水更少，土壤表面的“池塘”更多。
当我还是爱荷华州立大学(Iowa State University)的一名刚开始攻读博士学位的学生时，我第一次为这个渗透率演示收集了材料并进行了研究。事实上，这一切都始于在一个朋友的后院用汽水瓶“烧杯”进行的一次测试。这个想法来自于美国农业部的雷·亚克莱塔，他以表演这个表演而闻名。当时，我很好奇爱荷华州的土壤是否会产生如此强烈的对比。确实如此，从那以后我每次尝试都是如此。
如果你认为这只是爱荷华州土壤的情况，事实并非如此。我们也很幸运地从美国农业部在马里兰州的科学家维护的一个长期研究地点获得了额外的土壤，其中包括对免耕土壤和传统耕作的比较。我在我的办公室做了一个非正式的测试，发现这种土壤确实有同样的作用。
最后，我们只需要使用爱荷华州试验中的土壤进行演示，但我分享这一点的部分原因是研究土壤健康的专家建议进行渗透试验重要指标。所以，如果你愿意的话，一定要在你自己的土地上尝试一下!
我们在视频中的两个迷你演示看起来很简单，但需要很多人的力量来获得所有的供应，这使得我的办公室在我们拍摄前的几周看起来很像一个仓库。我的同事和同谋是卡伦·佩里·斯蒂尔曼(Karen Perry Stillerman)，她也很享受在互联网上搜索各种各样的用品(包括迷你人——但请注意，没有人在制作我们的视频时受到伤害!)
你对土壤更好奇吗?我们希望如此!
我对成品非常自豪。我们的目标是在我们的描述是准确的，有研究和证据支持一切。我一直在思考如何让这些农业概念更广泛地适用，我希望这个视频能做到这一点。
而且，因为制作视频永远不会100%完美，我们认为你可能会喜欢我们最喜欢的两个片段。