Spatial patterns of historical crop yields reveal soil health attributes in US Midwest fields
Notice bibliographique
Résumé
Attaining high crop yields and increasing carbon storage in agricultural soils, while avoiding negative environmental impacts on water quality, soil erosion, and biodiversity, requires accurate and precise management of crop inputs and management practices. The long-term analysis of spatial and temporal patterns of crop yields provides insights on how yields vary in a field, with parts of field constantly producing either high yields or low yields and other parts that fluctuate from one year to the next. The concept of yield stability has shown to be informative on how plants translate the effects of environmental conditions (e.g., soil, climate, topography) across the field and over the years in the final yield, and as a valuable layer in developing prescription maps of variable fertilizer rate inputs. Using known relationships between soil health and crop yields, we hypothesize that areas with measured constantly low yield will return low carbon to the soil affecting its heath. On this premises, yield stability zones (YSZ) provide an effective and practical integrative measure of the small-scale variability of soil health on a field relative basis. We tested this hypothesis by measuring various metrics of soil health from commercial farmers' fields in the north central Midwest of the USA in samples replicated across YSZ, using a soil test suite commonly used by producers and stakeholders active in agricultural carbon credits markets. We found that the use of YSZ allowed us to successfully partition field-relative soil organic carbon (SOC) and soil health metrics into statistically distinct regions. Low and stable (LS) yield zones were statistically lower in normalized SOC when compared to high and stable (HS) and unstable (US) yield zones. The drivers of the yield differences within a field are a series of factors ranging from climate, topography and soil. LS zones occur in areas of compacted soil layers or shallow soils (edge of the field) on steeper slopes. The US zones occurring with high water flow accumulation, were more dependent on topography and rainfall. The differences in the components of the overall soil health score (SHS) between these YSZ increased with sample depth suggesting a deeper topsoil in the US and HS zones, driven by the accumulation of water, nutrients, and carbon downslope. Comparison of the field management provided initial evidence that zero tillage reduces the magnitude of the variance in SOC and soil health metrics between the YSZ.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».