哪个对土壤更不利——联合收割机还是恐龙？

我没想到会在本周的科学论文中读到的话：“现代农用车辆和蜥脚类动物在质量和接触面积上的相似性提出了一个问题：这些史前动物对地球生产力的机械作用是什么？” 这篇来自 Thomas Keeler 和 Danny Orr 的论文提出了一个可能存在的主要问题：农业化合物在过去几十年中不断增长，以至于它们可能会压缩农作物根系延伸的地下土壤。 这对农业生产力构成威胁。

然后，该论文将压缩威胁与有史以来在我们土地上漫游的最大动物所构成的威胁进行了比较：蜥脚类动物。

大危机

我们认为地面是坚实的，但土壤中的缝隙和通道对于植物的生命至关重要，因为它们可以让空气和水到达根部。 极端形式的土壤压实消除了所有这些空间，使土地不适合植物生长。 压力难以逆转； 可能需要数十年的植物和动物活动才能再次打破压实的土壤并重建健康的生态系统。

有许多农业设备专门用于犁地、破土并使其更容易透气和透水。 但是这个设备并没有达到所有的深度。 “地下”区域仍然在犁过的土壤之下，但在地表之下仍然很好地位于农业植物根部使用的区域内。

显然，在土壤上滚动重物是压实它的简单方法。 农业设备也变得越来越重，因为更大的设备变得更有效率。 1958 年，典型的联合收割机重量约为 4000 公斤。 今天，这个平均体重已经增长到超过 35,000 公斤。 为避免在此尺寸下压碎土壤，轮胎被制造得更大，并在较低压力下运行，从而使轮胎能够分布在更大的区域以降低表土压力。

但是来自表面的力以较小的方式在表面下方平移，具体取决于压力传播的区域。 相反，在某些深度，应力高度依赖于每个车轮的质量。 因此，联合收割机（和其他农业设备）的质量增加会增加地下土壤受到压实的风险。 这种影响很难检测和纠正，但会导致农业生产力的损失。

全球风险。 再加上恐龙！

压缩风险不是均匀分布的。 较干燥地区的地下水压力较小，因此面临压力的风险较小。 一些国家还从不利用大型机器提供的效率的小块土地上耕种。 然而，许多地区都面临着压实的风险，包括美国东部、澳大利亚东部、阿根廷和欧洲大部分地区。 一般来说，这些区域与另一项研究提出的因土壤压实而导致生产力较低的区域很好地吻合。 总体而言，大约 20% 的重要农业区处于危险之中。

这让我们回到了恐龙的例子。 蜥脚类恐龙变得比最大的收割机还要大——可能接近 80,000 公斤。 它们的重量仅分布在四个端部，其足迹几乎与现代轮胎的足迹相同（相比之下，收割者通常有六个轮胎）。 最后，为了移动，蜥脚类恐龙必须一次至少抬起一条腿。 所有这些因素加在一起意味着蜥脚类动物不得不对土壤施加更大的压力。

如果农业设备现在存在压缩风险，那么恐龙几乎肯定会造成问题。 但与此同时，这种体型的动物需要一个繁荣的生态系统来支持它们。 “通过觅食蜥脚类动物导致土壤显着压实的可能性似乎与支持再生植被以喂养这些史前食草动物的高产土地不相容，”研究人员说。

我们如何解释这种明显的矛盾？ Keeler 和 Orr 都是农业研究专家，他们提出了一个在古生物学界流行了一段时间的想法：任何这种大小的东西几乎都是半水生的，因为它很难支撑它的大小。 但作者并没有与古生物学家讨论更多想法，而是简单地宣称“解决这个悖论超出了本研究的范围。”

美国国家航空航天局2022. DOI: 10.1073/pnas.2117699119pnas.org (关于 DOI）。