组成土壤的物质

农业的基础

土壤不仅仅是泥土，它是一个由矿物质、有机物质、水和空气组成的复杂生态系统。健康的土壤约有45%矿物质颗粒、5%有机物质、25%水和25%空气。

矿物颗粒 分三种大小：沙子（粗糙，排水快），泥沙（中等，保持湿度），和粘土（细腻，保持营养但排水较差）。土壤中沙、泥沙和粘土的比例决定了土壤的质地。泥沙质土壤，三者比例均衡，通常被认为是大多数作物的理想土壤。

有机物质 是指已降解的植物和动物材料。它为土壤微生物提供了养分，提高了水分保持能力，提供了慢放式养分，还使土壤呈现出黑色。含有少于2%有机物质的土壤被认为是退化的。

土壤pH 用0-14的数值表示土壤的酸碱度。大多数作物喜欢pH在6.0-7.0之间。如果土壤过于酸性，农民会添加石灰（碳酸钙）。如果过于碱性，他们会添加硫磺或酸化肥。pH直接影响养分的可用性：在错误的pH值下，一些必需养分会锁定，变得无法供植物吸收。

NPK，氮、磷、钾 是植物所需的三大主要宏量养分。氮促进了叶子和茎的生长。磷支持根部发育和花期。钾强化细胞壁和抵抗疾病。肥料袋上显示三位数（如10-10-10），表示N、P、K的百分比。

土壤检测 是农民了解自己所拥有的方式。实验室检测可以揭示土壤的pH、养分水平、有机物质含量和质地。没有土壤检测，肥料应用就只能靠猜测：猜测浪费钱并污染水系。

阅读土壤检测报告

农民将土壤样本送到实验室进行检测，并获得了以下结果：pH 5.2，氮低，磷适量，钾高，有机物质1.8%。这位农民希望种植玉米，玉米喜欢pH在6.0-6.8之间，且对氮素需求较高。

种植、灌溉和作物轮作

大规模种植作物

成功的作物生产从种子选择开始。现代农民选择针对他们特定地区特征培育的品种：适应当地气候、土壤类型、日光长度和害虫压力。种子目录列出每种品种的成熟期、疾病抵抗力、产量潜力和干旱耐受力。

播种取决于土壤温度、湿度和无霜期。过早播种在寒冷土壤中导致发芽率下降。过晚播种缩短生长季节。大多数行间作物使用GPS引导的精确播种机在确切间距和深度放置种子。

灌溉在自然降水不足时补充降水。滴灌系统将水直接输送到根区以最小浪费。中心旋转系统（空中可见的巨大圆形喷雾器）是常见的田间作物灌溉方式。泛滥灌溉是更旧的、效率较低但仍在某些地区使用的方式。过度灌溉浪费水源，导致侵蚀，还可能使营养物质从根区流失。

作物轮作是指在同一片地上按顺序种植不同作物：例如，一年种植玉米，第二年种植大豆，第三年种植小麦。轮作中断害虫和疾病循环，平衡营养需求，改善土壤结构。玉米会消耗氮；大豆（豆科）通过与根瘤菌在根瘤中建立的共生关系将大气氮固定回土壤。

综合害虫管理（IPM）将多种策略结合以管理害虫：作物轮作、有益昆虫（如蝴蝶吃害虫）、抵抗品种、在阈值超过时才使用有针对性的农药、监测。IPM比按日历定期喷药减少了化学输入、降低了成本、保护了环境。

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设计轮作

一个农民在同一200英亩田地上连续种植玉米五年。产量每年都在下降，土壤似乎被压实了，根瘤虫损害情况越来越糟糕，尽管农药使用量不断增加，农民请求您的建议。

动物养殖基础

用于食物生产的动物养殖

养殖业是农业的另一半。牲畜、禽类、猪、绵羊和山羊将植物材料(谷物、草地和作物废弃物)转化为蛋白质:肉类、奶和鸡蛋。

饲料转化率(FCR) 用于衡量动物如何高效地将饲料转化为体重。鸡是最有效的，约为1.6到2.0磅的饲料对应1磅的肉。猪约为3到1。牛肉的谷物饲养为6到8到1。这些数字驱动了整个养殖业的经济。

草地管理 对于牛、羊和山羊来说至关重要。旋耕放牧,将动物通过一系列小区间移动,每个区域休息并重新生长,维护草地健康,防止过度放牧,通过粪便分布增加土壤有机物质。持续放牧在同一草地上会降低土地质量。

动物福利 已成为现代农业的主要因素。五个自由度框架引导负责任的动物养殖:从饥饿和口渴中获得自由,从不适中获得自由,从痛苦和疾病中获得自由,表现正常行为的自由,从恐惧和焦虑中获得自由。消费者对人道主义产品的需求正在改变养殖业运营和管理方式。

粪便管理 是一种资源和负担。合适的堆肥和施用粪便是非常好的土壤改良剂:它将养分和有机物返回到农田。未正确管理的粪便会污染水体,产生温室气体,产生恶臭。大型企业必须制定养分管理计划来负责处理废物。

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养殖决策

一个开始农场拥有50英亩草地,想要养殖肉类。他们在选择小牛群和放牧鸡(鸡蛋在移动篷屋中放养,在草地上移动)之间。

精准农业

数据驱动的农业

精准农业利用技术在单个田块内部进行细粒度的农场决策，而不是对整个田块进行相同的处理。

GPS导航使得拖拉机、播种机和喷洒机能够以亚英寸的精度在田块中导航。自动驾驶系统减少了重叠，节省了燃料和输入物质，让操作员在低可见度条件下工作。GPS还使得产量映射成为可能：收割机在田块的每个点上记录产量数据，从而产生一个显示高性能和低性能区域的图表。

无人机和空中影像为农民提供了从鸟瞰的角度观察作物健康。无人机上的多光谱相机检测到压力、疾病和营养不足，甚至在肉眼无法看到它们之前。一个无人机可以在一个小时内检查500英亩的土地，这需要在脚上花费几天的时间。

土壤传感器实时测量土壤的湿度、温度和营养水平。有些传感器永久安装在田块中，并无线传输数据。这 piece of information驱动了灌溉调度：只有在土壤需要的时候才灌溉，并且只在需要的地方。

可变率技术（VRT）根据处方图动态调整化肥、种子和化学物质的施用率。如果土壤测试显示一个田块的某个角落低于磷的水平，撒粪机在那里撒更多，而在其他地方撒得少。VRT通过在正确的地方放置正确数量的正确产品来减少输入成本和环境影响。

数据平台将GPS、传感器、无人机、产量和天气数据聚合到农场管理软件中。农民使用这些平台来跟踪输入、规划作物轮换、比较杂交品种性能，并做出长期决策。农业正变得与任何科技行业一样数据密集型。

应用技术

一座面积1,000英亩的玉米与大豆农场存在问题:田地内部产量波动很大。有些区域玉米产量可达220蒲式耳,而另一些区域只有140蒲式耳。农场主一直在田地各处使用相同的施肥与种子剂量。

农业带来的职业发展

农业职业与教育

农业不仅仅是一个职业,而是一整个经济体系。机会范围从手插土壤的务农到尖端技术开发。

农场主或牧场主:产业的核心。经营农场或牧场意味着管理土地、作物、牲畜、设备、财务、员工与气候风险。家庭经营、公司农场与新农民项目都提供了入门点。许多成功的农场主还通过农民市场、CSA订阅与在线销售进行直接向消费者销售。

作物与土壤科学家(农学家):为农场主建议作物选择、肥料计划、害虫管理与产量优化。农学家通常在种子公司、肥料公司、合作社或独立顾问工作。通常需要农业、作物科学或土壤科学专业的学士学位。

农业扩展专家:连接大学研究与实际农场的桥梁。农业扩展专家在各县工作,提供教育、技术支持与社区项目。他们需要强大的科学背景与优秀的沟通技巧。通常需要硕士学位。

农业技术（ag tech）： 这是增长最快的领域。软件工程师、数据科学家、无人机操作员和机器人专家正在构建精准农业所需的工具。ag tech初创公司吸引了数十亿美元的风险投资。如果你能编程并了解农业，你在高需求中。

FFA（原名Future Farmers of America） 是一个学生组织，通过竞赛、监督农业经历和社区服务来发展领导力、职业技能和农业知识。FFA章节在全国各地的高中和大学运营。

土地拨款大学：像Iowa State、UC Davis、Texas A&M、Cornell和Purdue这样的院校专门成立以进行农业研究和教学。他们提供农艺学、动物科学、农业工程、食品科学、农业经济学等 dozens of相关领域的学位。许多学校提供奖学金和有薪研究机会。

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