在農田生態系統中，土壤就像一塊“廚師”手中的面團，經過精心“烹飪”，它能夠滋養出豐碩的糧食。而在這個過程中，農業源有機物料就如同各種調料，為土壤增添了豐富的味道。
近日，中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所農業清潔流域團隊，通過集成學習創新了土壤健康評價方法，揭示了不同農業源有機物料對農田土壤健康的定量影響，確定了改善土壤健康的合理閾值及實施的技術途徑，對土壤健康管理與施肥決策具有指導意義，相關研究成果發表在《農業生態系統與環境（Agriculture, Ecosystems & Environment）》上。
農田土壤健康是糧食安全的基石。正如人類的健康需要定期體檢和精心照料，土壤同樣需要科學的診斷和護理。土壤健康評價如同給土壤做體檢，它提供了農田生態系統有效管理的依據。通過科學有效診斷和評估土壤健康狀況，我們可以為土壤提供恰到好處的“烹飪”方式，確保其持續為作物提供充足的養分。
在農業中，有機物料是改善土壤健康的關鍵“調料”。這些“調料”包括動物源有機物料（如糞肥）和植物源有機物料（如秸稈、生物炭和綠肥）。它們如同大廚手中的各種調料，為土壤提供了豐富的營養。
在這項研究中，科學家們利用基于樹結構的集成學習算法，通過訓練、交叉驗證和測試集成了土壤健康評價模型。模型顯示，動物源有機物料相較于植物源有機物料具有更好的土壤健康改善效果。這可能是因為動物源有機物料含有更豐富的有機質和營養元素，能更直接地為土壤提供養分。
研究進一步發現，相比于單施化肥，動物源和植物源有機物料對于水稻、小麥和玉米的土壤健康指數提升幅度分別達到了23.8%～39.8%和13.4%～24.4%。這說明在合適的有機替代比例下，“調料”能夠大大提升“烹飪”效果。通過二項式函數擬合發現，水稻、小麥和玉米的有機替代合理區間分別為26.4%～29.2%、27.0%～29.8%和29.6%～32.8%。這一發現如同烹飪中的黃金比例，為農業管理提供了精確的指導。
這項研究不僅證實了動物源有機物料在改善土壤健康方面的優勢，而且揭示了通過優化有機物料的施用比例，可以實現可持續的農業管理并減輕對環境的負面影響，這為未來的農業發展指明了方向，即通過精細化管理，實現農業的綠色可持續發展。
