阿根廷的彭巴草原含有肥沃的黑沃土(mollisols)，具有很深的土壤剖面，富含有機質，然而土壤管理不足造成了土壤侵蝕並促進土壤退化過程。單一種植大豆，沒有輪作的農業系統，以及不平衡的土壤養分，導致減少50%以上的土壤有機質，並且影響作物產量。本試驗是經過12年的長期試驗，分析不同肥料管理下，土壤中的物理和生物特性。
試驗包含1. 未栽培過的「新地」(Reference)。2. 不施用肥料的耕地(Unfertilized)。3. 使用N、P、S肥料(此區域最常缺少的三種肥料)(Fertilized NPS)。N、P、S分別使用尿素(46-0-0)、磷酸二氫銨(12-52-0)、硫酸鈣(0-0-0-19S)，所有肥料在定植前或定植時使用。試驗從2000年開始，並於2012年檢驗物理和生物性質。檢測的項目包含：土壤有機碳含量(SOC)、微生物碳生物量(MBC)、總酵素活性(FDA)、土壤容重(SBD)、土壤團粒穩定性(AS)。
土壤有機碳含量關係到養分提供及土壤結構。總酵素活性與土壤有機質及養分釋放有關。土壤容重與土壤孔隙度有關。土壤團粒穩定性與土壤有機碳含量、土壤水分含量、透氣性有關。
不同的試驗地點有兩種不同的輪作模式：玉米─小麥/大豆混作的輪作模式(C-W/S rotation)與玉米─大豆─小麥/大豆混作的輪作模式(C-S-W/S rotation)。
1. 土壤有機碳含量(SOC)
在所有的試驗地區中，發現不施用肥料(Unfertilized)及施用均衡肥料(Fertilized NPS)的土壤有機碳含量較低(圖一)
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2. 微生物的碳生物量及酵素活性
根據圖二，未栽培過的新地(Reference)在微生物的碳生物量及酵素活性都較高，而在San Alfredo地區，相較於不施用肥料，土壤的微生物碳生物量在施用均衡肥料的田區較高，但並沒有明顯的差異。酵素活性偵測的是酯酶、蛋白酶、脂肪酶。這些酵素能夠分解不同類型的殘留物。通常這些酵素存在於細胞外並以自由形式存在土壤中。當加入殘體或增加土壤有機碳含量(SOC)能夠促進微生物的族群，以及酵素活性。長期施用均衡肥料能增加土壤的有機質含量，保留並保護這些外細胞酶。
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3. 土壤容重
根據圖三結果顯示，施用均衡肥料或未施用肥料並沒有明顯的差異。在未栽培過的新地(Reference)土壤容重(SBD)較低，這是由於缺乏人為整地。根部生長在土壤容重高於1.6 g/cm3時受到抑制。
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4. 土壤團粒穩定性
高土壤有機質(SOM)與黏土(clay)含量允許更好的土壤聚合性及團粒穩定性。優良的土壤團粒性是水分、養分、空氣儲存與擴散的關鍵，能促進植物與土壤生物的生長發育。根據圖四結果顯示，Hapludoll的區域(Balducci and La Blanca)因為土壤有機質與黏土的比例偏低，因此土壤團粒穩定性的程度也偏低。Argiudolls區域(San Alfredo, La Hansa and Lambaré)顯示比較高的土壤團粒穩定性。在使用肥料12年後(fertilized NPS)，粗質土壤的區域(Balducci and La Blanca)顯示較高的土壤團粒穩定性，然而較細緻土壤的區域(San Alfredo, La Hansa and Lambaré)則無顯著差異。
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5. 總結
本試驗在不同作物輪作、栽培歷史、土壤質地的五個地區，測試使用「均衡肥料」下，並顯示出不同表現。
- 對於比較短的輪作系統(C-W/S)，比較粗的土壤中，當大量的碳源進入田區(作物殘體)，使用均衡肥料有較高的土壤有機碳含量、酵素活性、土壤團粒穩定性(如：Balducci)。
- 在比較長期的作物輪作系統(C-S-W/S)，改變最明顯的區域是在較粗質土壤的區域(La Blanca)施用均衡肥料，增加酵素活性與土壤團粒穩定性。
- 在比較細緻土壤的區域，比較短的栽培歷史的地區(San Alfredo)，施用均衡肥料能增加微生物的生物量。
- 在比較細緻土壤的區域，比較長的栽培歷史的地區(La Hansa)，施用均衡肥料能增加土壤有機碳與酵素活性。
- 在最短栽培歷史的區域(Lambare) 施用均衡肥料並沒有任何改變。
上述結果顯示，長期並均衡管理作物營養，能夠改善土壤健康狀況。在彭巴草原的耕作系統中，為了得到良好的栽培表現，土壤健康的改善是農藝師面臨的最重要的問題之一。比較好的作物營養能獲得更高的產量，根據不同區域，大概會有27%到120%的增加。透過直接或間接，以及增加土壤中碳的蓄積量、改善土壤、栽培作物等的正向回饋，施用均衡肥料有助於改善土壤結構、土壤保水性、土壤微生物活動，以及土壤養分的供應。
資料來源：http://www.ipni.net/publication/bettercrops.nsf/article/BC102118