去pdf本文的版本
劳伦斯，P. G.， B. D. Maxwell, L. J. Rew, C. Ellis和A. Bekkerman. 2018。旱地农业制度对经济和气候变化的脆弱性。生态学与社会23(1): 34。
https://doi.org/10.5751/ES-09983-230134
旱地农业制度对经济和气候变化的脆弱性
摘要
大规模农业系统是北美粮食生产的核心，但在21世纪，它们的普遍存在可能因经济和气候压力因素的脆弱性而受到威胁。先前的研究集中在了解气候变化对这些系统生理过程的影响，并日益认识到其他因素，如社会、经济和生态变化以及这些因素之间的相互作用可能导致意想不到的结果。我们评估了大规模农业系统对多种压力源变化的脆弱性，并研究了在新条件下的替代适应策略。我们研究了蒙大拿州北部大平原(NGP)的旱地农场，它们代表着可能受到气候变化影响的大规模半干旱农业系统。beplay竞技自20世纪70年代以来，NGP的农民经历了三个不同时期的经济和干旱相关的压力，主要是由土壤湿度的不确定性驱动的，但有时因氮肥和小麦价格的不确定性而放大。我们试图更好地了解农民如何评估和应对这些情况。结果表明，尽管农民认为很少有其他农艺选择来适应干旱，但适应高投入价格的策略更多。此外，我们发现，要提高旱地农业系统对经济和气候不确定性的整体恢复能力，需要对作物轮作及其对投入的具体田间响应进行内在评估。介绍
北美的作物生产绝大多数由大规模的单一栽培或双栽培商品农场所代表。随着人们越来越认识到气候变化对农业生产的潜在影响(如Lobell等人，2008年)beplay竞技，人们越来越关注现有商品农业系统对温度和降水变化的脆弱性(Hatfield等人，2011年)。与此同时，在过去十年中，商品和投入价格的可变性和不确定性增加了(Whitlock等人，2017年)，使农场管理决策更具挑战性。这些压力因素加在一起有可能威胁到大量依赖大宗商品的农场。然而，个体农场的影响受到压力源的大小和可变性、农民了解其系统弹性的工具以及农民吸收更适应新气候的新做法的能力的影响(Berkes et al. 2007, Tarleton和Ramsey 2008)。
在已经受到高温和干旱压力的地区，降水、温度和蒸散发的变化可能对作物生产产生最大的影响(Delgado et al. 2011)。因此，干旱和半干旱旱地农业生态系统可以作为观察气候变化对农业可持续性影响的预警地点。beplay竞技任何影响都将表现在春小麦和冬小麦的收成减少(小麦)，是两种主要的旱地农业生态系统作物。这两种植物都能忍受较低的湿度，但可能无法承受进一步的降低。提高小麦水分利用效率的明显方法已经在使用中;要获得更高的效率，就需要改进，例如加强作物残茬与土壤的结合，仔细选择作物品种，灵活轮作，以及改进栽培操作的时机(Nielsen et al. 2005)。
鉴于小麦在旱地农业中的重要性，小麦市场价格的波动对农业收入产生重大影响。对冲策略，如在收获日之前建立远期和期货合同，是减轻一些价格风险的有效措施，但它们需要长期储存大量粮食的能力，而且大多数农民并不使用(Mishra和El-Osta 2002, Velandia等人2009)。自1980年以来，化肥的大量使用在美国变得越来越普遍，这进一步使农民面临全球能源价格的不确定性，因为化肥是系统中最大的能源投入(Piringer and Steinberg 2006)。总的来说，农场在大宗商品市场和能源市场的风险敞口创造了一种金融钳子，这种钳子会随着全球金融市场的波动而收紧或放松，并且超出了农场经理的控制范围。
在气候变化的压力下，农民抵御经济滑坡的能力取决于现有的缓解工具(Howden等，2007年)和农民(个人和集体)对新条件的适应能力(Berkes等，2beplay竞技007年)。历史事件(McLeman et al. 2008)、农民对风险和不确定性的感知(Sunding and Zilberman 2000)和社会农业学习途径(rolling and Jiggins 1998)都有助于洞察适应过程。此外，对信息共享、学习、适应能力和恢复力之间关系的定性理解可以为了解农民的适应能力以及如何提高适应能力以忍受气候变化和价格波动开辟一扇窗口(Tarnoczi 2011年)。beplay竞技
为了探索旱地农业生态系统的脆弱性，我们选择重点研究一个已经受到气候变化和经济波动严重影响的地理区域。beplay竞技蒙大拿州北部大平原(NGP)(图1)是一个农业区域，主要生产旱地小麦，具有半干旱气候(< 400毫米/年)，以大型农场为主，例如大于800公顷的农场。之前的研究检查了加拿大草原的适应过程(Bradshaw等人，2004年，Tarnoczi 2011年)，蒙大拿州采用可持续农业实践(Saltiel等人，1994年)，以及在气候背景下解释农场规模脆弱性的定量方法(Antle等人，2004年)。我们的研究采用了一种混合方法，探索了经济和气候压力(表现为破产风险)的定量现实和农民对适应性的定性感知之间的联系。具体来说，我们试图了解这些压力源的历史和当前的不确定性如何影响农民的脆弱性和适应性。
为了研究这个问题，我们首先在历史背景下回顾了蒙大拿州NGP农民当前的经济脆弱性。据估计，自从有了可靠的农场普查和调查数据(1970年)以来，农民已更加依赖外部投入。因此，投入价格和小麦价格的波动在没有同期产量增加的情况下可能产生重大影响。干旱状况可能会通过降低产量和净收益加剧这些经济压力。接下来，研究探讨了农民为减轻这些压力因素的影响所采取的选择的数量和质量。我们试图了解压力源的不确定性和复杂的相互作用如何影响农民保持经济偿付能力的策略。总的来说，物理现实和对不确定性的反应对旱地农业系统的恢复力具有重要意义。
方法
我们采用混合方法研究方法，将价格和干旱压力数据与农民感知的定性信息进行比较，以更好地了解物理压力源的动态以及农民如何应对其不确定性。
历史分析:经济和干旱的变化
为了评估农民对经济不确定性的看法，我们关注了两个农民认为是盈利能力的主要决定因素(除了产量)的因素:氮成本和小麦价格。帕尔默干旱z指数(PZI)是生长季月份(4月至8月)的平均值，它被用作水分胁迫的定量指标，因为它是NGP中与产量最密切相关的水分指数(Quiring and Papakryiakou 2003年)。为了评估这些变量的不确定性，在1965年至2014年的5年滚动基础上计算每个度量的变异系数(CV)。CV是一种无单位的测量方法，它允许在不同尺度上测量的变量的可变性进行比较。较高的CV值表明变异程度较高，表明在前5年期间农民的不确定性较高。CV测量分别为每个压力源确定，然后相加组合为总变率的测量。
氮和小麦的价格为1960-2013年(USDA-NASS 2015)a、b)．采用单一小麦总价进行分析;这是通过对冬小麦和春小麦价格进行加权，以反映蒙大拿州冬小麦和春小麦种植面积的年度比例(美国农业部-全国小麦协会快速统计2015年)。蒙大拿州被用作国家数据组的一个代表性子集，以促进社会数据收集和与人口普查和调查数据边界的通信。氮肥价格按每年使用的每种肥料类型的比例加权(美国农业部-全国ass MT 2011)。化肥和小麦的价格都是以1980年为基准，使用消费者价格指数数据(美国劳工统计局2015年)转换为实际价格。蒙大拿州第三气候区PZI数据来自国家气候数据中心(2015年)。
农民对不确定性和适应性的认知
我们使用了一个多阶段的调查程序来了解蒙大拿州NGP农民的可用选项，并了解他们对不确定性的适应能力。考虑到蒙大拿州气候的空间异质性(尽管区域相似)，在解释农民对干旱的反应时，考虑到每个农民在同一生长季节可能经历不同的条件。此外，所有接受采访和调查的农民都在没有灌溉的情况下生产了80%以上的作物，最大限度地减少了灌溉作为混杂因素的影响。
首先，我们对三位农民进行了深入的半结构化访谈，以获得关于适应性和信念的初步知识。基于NGP中做出营养和作物轮作决策的专业知识和经验，有意选择了非概率样本参与者(Maxwell 2013)。这些访谈在农场进行，持续两到三个小时。开放式问题涉及五种潜在影响的不确定性形式:干旱、杂草/虫害、投入价格、作物价格以及空间变化的作物反应和营养水平的不确定性。举个例子，每个参与者都被问到，“当种植前的作物价格变化很大时，你如何为生长季节做准备?”受访者还讨论了其他相关形式的不确定性。因此，虽然我们采用了“自上而下”的方法，假设可能导致脆弱性的条件集(Cutter 1996)，但我们也允许更灵活的反应，不符合我们的先入之见(Pittman 2011)。
访谈被数字化记录、转录和系统编码(Miles and Huberman, 1994)。突发主题的初始码本是基于特定的调查领域，但通过迭代编码过程扩展到包含突发维度(Strauss和Corbin 1998, Lofland et al. 2006)。在访谈中经常出现的代码包括干旱的可怕和限制性影响、价格的首要重要性和实验的价值;这些代码通知后续的数据收集步骤。
随后进行了17次额外的访谈，以进一步探讨和关注最初访谈中确定的主题，并提供不确定性的影响形式的细节。这些长达半小时到一小时的访谈通过电话和当面进行，以捕捉农民对整个生长季节观察到的条件的细微反应。这些农民是通过参加蒙大拿州谷物种植者协会(MGGA)会议的生产者的便利样本选出的。这些访谈被转录、编码，并用于改进和验证先前访谈的发现。结果部分包含的引用说明了多个参与者出现的一般主题。调查结果将用于下一阶段的调查。
这些定性访谈被用来开发一种调查工具(Dillman 2000)，旨在澄清与压力源和适应的感知有关的主题。通过面对面和基于网络的调查，设计了干旱和极端事件情景，然后要求受访者描述他们对情景的农艺反应，以及他们将在哪里寻求适应所需的额外信息。涉及相同主题的问题采用几种备选措辞(开放式和多项选择)来验证回答。我们还收集了有关年龄、耕作经验的长度、灌溉状况(灌溉或旱地)和经营规模的信息;在案例研究访谈中概述的主要压力源也得到了验证。数据用于符合以下标准的受访者:农业是主要职业，小麦或其他小谷物是主要作物，农场面积超过500英亩。调查对象是与MGGA有关的农民，以及参加由蒙大拿州立大学推广专家举办的除草剂和精准农业讲习班的农民。718份调查中有54份被退回。鉴于调查和访谈数据的回顾性性质，研究了定量和定性农民反应之间的联系，但没有建立明确的因果关系。
结果
经济和气候脆弱性的历史模式
不稳定的投入和市场价格以及不确定的水分可获得性会抑制长期经营和农艺规划，从而对农场产生负面影响;每一种因素都可以单独或通过相加或相乘效应影响一个农场。图2提供了这三种压力源可变性的历史视角。从1970年开始，每公顷化肥的总使用量持续增加(图2)，但这一时期的价格变化很大。氮肥和小麦价格从1972-1975年的峰值下降到1998年的最低点，然后在2008年再次达到峰值(图2)。在所有情况下，投入价格的飙升都是由外部事件引起的，与20世纪70年代的石油和地缘政治危机以及21世纪头十年的农业政策有关，而不是农民的行为。
此外，氮肥和小麦价格之间的差价大幅波动，可能会影响农民的净收益。值得注意的是，自2002年以来，氮素价格的上涨超过了小麦价格的上涨。尽管自1970年以来单位面积的生产力也有所提高，可变和固定农业成本也有变化(使得很难确定对收益的净影响)，但氮和小麦价格是净收入的主要决定因素，它们的价差扩大表明经济压力增加。PZI比价格的变化更大，在20世纪80年代早期和晚期以及21世纪早期和中期，水分压力都有上升的时期。
价格和湿度水平的变化当然会影响农民的净收益，但这些因素的可变性也可能通过产生不确定性而产生重大影响。在5年CV指标的总变率中观察到三个显著的峰值:在20世纪70年代中后期、80年代后期和整个21世纪初(图2，右下面板)。第一个峰值是由所有三种投入因素(氮价格、小麦价格和PZI)驱动的唯一不确定性时期，而第二个峰值是由PZI单独驱动的，第三个峰值是由价格和PZI在交替时间段内驱动的。20世纪80年代末的峰值与之前5年的严重干旱相对应，这与许多农场退出有关(USDA ERS 2002)。
根据农民个体的年龄和经验，20世纪80年代末和21世纪头十年的高度变化可能会被农民记住，并反映在他们过去和当前的压力适应策略中。总的来说，压力和变化的增加使农业管理更加困难，增加了脆弱性。然而，农民的反应强烈地影响着压力源的影响及其长期后果。
减轻压力源的选择的数量和质量
在过去的45年里，由于干旱、价格上涨或两者兼而有之，农民经历了几个明显的严重压力时期。农民对压力源的反应以及他们降低相关风险的相对愿望，有可能决定他们的农艺决策和未来的脆弱性。
干旱
所有农民都认为干旱是农业改革的主要限制。受访者最常见的比喻是“双手被束缚”。一位农民解释说:“你只需要勒紧腰带，不需要买新东西……你只是过得去。我想说的是削减成本，尽量保守一些。”干旱的幽灵让许多人感到沮丧，主要是因为它消除了他们对自己的农业系统的掌控感:
我经历过的最大的改变，也是我一直在应对的，就是干旱!你知道，现在一切都不正常了，因为我们没有下雨……至于我们能做些什么，这几乎不是我们能控制的。
农民们还表示，唯一的选择是恢复他们世代沿用的农业做法(主要是小麦休耕轮作和减少作物多样性)。这些做法并不一定被认为是理想的，但被认为是唯一可用的退路。一位农民指出:
．.．在蒙大拿州，我们离干旱总是只有一周的时间. ...我认为我们在管理我们得到的水分方面已经做得差不多了。如果稍微改变一下我们的旋转，就可以减少水分。但是冬小麦可能是我们拥有的最高效的用水者…所以我们可能会减少春小麦种植面积，减少豌豆种植面积，这说起来很痛苦。或者我们可以停止重新种植。我们将从每年的三分之二减产到50%甚至更少……但是夏季休耕的效率并不高。
因此，NGP的半干旱性质及其气候异质性似乎塑造了农民的观念，即他们唯一可行的选择是冬小麦休耕轮作。豆科轮作被认为在防治病虫害和固氮方面有好处，但农民仍然认为冬小麦的水利用效率更高。在干旱年份，他们的本能倾向于保守的作物轮作，同时认识到短期生存优先于长期的农业和环境可持续性。
人们认为干旱经常发生，但在年际和年内的时间尺度上，水分可用性的时间仍然被认为是不可预测的，这使农民无法在水更充足的年份进行规划。这种不可预测性使人们很难在不确定是否有足够的水分来实现这些效益的情况下种植被认为具有长期效益的作物(如豆类)。然而，即使考虑到短期的后果，也有一些偏远的农民试图为干旱制定长期计划，这种观点在有机农民中更常见(Tarnoczi 2011)。一位农民这样描述他的种植策略:
．.．一个长期的作物管理系统，这样你所做的就能使你的土壤能够抵御干旱……在我们的农场，我们相当稳定地种植春小麦、冬小麦、硬粒小麦、豌豆、扁豆、菜籽油、大豆……所以我们的业务非常多样化。我们的土壤有机质正在增加……每1%储存一英寸的水。在干旱的情况下，这一英寸就是失败和一般的区别。
少数(11%)受访农民表达了这一观点;随着新的干旱时期的到来，特别是如果伴随经济萧条，大多数NGP农场可能会恢复小麦休耕。调查数据与这一发现相一致，尽管存在很大程度的可变性。当被问及他们对干旱的短期反应时，大多数农民表示他们只会播种一种替代作物(31%)，较少的农民表示他们会播种两种(28%)、三种(11%)、四种(6%)和六种(1名受访者)替代作物。提到的具体作物差异很大，大多数农民认为小麦已经是主要作物，或者他们不确定或需要更多信息。
农民的干旱管理做法(不包括种植替代作物)也非常有限，许多做法，如免耕，已经在使用。其他回答反映了这种缺乏选择(表1)，包括减少连作(8.7%)、降低产量目标以减少化肥使用(10.9%)、提前播种(6.5%)和休耕(8.7%)。
氮肥价格高
与对干旱的反应类似，农民对高氮价格最常见的反应是减少化肥的使用。与干旱形成对比的是，大多数农民对氮肥价格高的记忆更近，2008年是1975年以来经历的最高水平(图2)。在回答关于近年来他们经历化肥价格高的频率的调查问题时，86%的人回答“更频繁”。
许多农民认为氮肥是他们农场最大的可变支出:
我投入最多的是化肥。我正在做我自己的土壤测定[使用土壤测试来评估肥料需求];我在考虑把它减少对我是否有利。他们(谷物买家)最近没有为蛋白质支付溢价。
减少化肥的使用被认为有可能降低成本，但随之而来的是在产量和收入方面的损失。根据蛋白质含量较高(需要氮含量较高)的小麦的额外价格溢价，化肥的减少可能会导致低蛋白质折扣，从而进一步减少收入。
氮肥施用量降低与净收益之间的关系不明确(不明确是因为施用量降低可能降低成本，同时降低产量)，这可能促使至少一位农民达成了相互矛盾的观点。他的理由是，由于供求关系，化肥投入的价格影响不大:
这对我打击很大，但你知道我曾开玩笑说过，我非常喜欢高化肥价格，因为回想起来，每次化肥价格高的时候，我们的商品价格就会高……我坚信……化工或石油企业——他们会降低价格。他们想要销售他们的产品。
另一部分农民对氮肥价格表示无奈，他们指出，“……投入成本不是一个问题……它就是它......而且we don’t change our rotation based on inputs too much.” Combined with the aforementioned responses, the general consensus was that high fertilizer prices merited reduced fertilizer inputs, but this modal response was by no means uniform.
不管他们对高氮肥价格的影响有什么看法，所有接受采访的农民都提到脉冲作物是减少氮肥投入的潜在解决方案。大多数人(65%)承认，与使用固氮脉冲作物相关的“氮信用”虽小，但值得。两名农民甚至提到了适应性地使用脉冲作物来应对更高的投入价格:“我们将开始轮种苜蓿，让它在我们的轮种中闲置几年，以便向土壤中注入(也就是增加)氮，从而降低化肥成本。”另一位农民评论说，在21世纪初的干旱期间，“我们当时确实种了更多的豌豆。我们确实这么做了，因为那样我们就不用用化肥了。在休耕期不用使用那么多农达……这一点很有帮助，多样化就行了。”尽管有这些观点，只有两名农民使用豆类是为了应对高投入价格，其他人选择豆类是为了普遍的“循环效益”，可以抑制病虫害和杂草。
总而言之，虽然农民认为他们在处理化肥价格高的问题上比处理干旱问题有更多的选择，但这些选择仍然是有限的，包括短期减少化肥，什么也不做，或在少数情况下采用豆科轮作作物。每个农民都认为小麦对氮的需求是相当稳定的，但没有一个受访者提到全球平均氮利用效率低于50% (Cassman et al. 2002)，这让人怀疑化肥的功效，或增加豆科植物轮作频率作为减少氮应用的一种手段的前景。
适应和缓解途径
前面的章节描述了对干旱或不利经济条件的一系列反应导致了复杂的不确定性。在序列的第一级，波动的降水和可变的价格以空间和时间上的异质方式影响农场。在第二个层次上，作物产量和后续收入的非均匀响应进一步分散了可变的初始条件。最后，农民对所有这些因素的反应是，根据他们的经验和个性，以独特的方式感知和反应每一种可能的情况。考虑到各种可能的最终结果，值得考虑的是，农民的适应策略是否存在一致性。
我们的数据表明，在应对气候变化或经济压力造成的新情况时，存在一些共同的适应模式。beplay竞技一般来说，选择农艺选项的模式与更广泛的社会学文献(Rogers和Beal 1958, Mason 1964, Ruttan 1996, Marra et al. 2003)一致，该文献使用意识、兴趣、评价、试验和采用的一般阶段来描述该过程。尽管我们注意到这些阶段的微小变化，但我们概述了农民收集信息的行为和对两大压力源的适应过程。
意识/感兴趣
在经历任何形式的压力之前，接受采访的农民接触了大量的信息来源。从这些来源中，农民往往最依赖个人经验(李克特评分为8.6/10)，但从邻居获得的信息在学习新的农艺实践方面也非常重要(7.5/10)。除了这些主要的信息来源，大多数农民承认他们倾向于咨询各种各样的信息来源。一位农民指出:“这就是现在的情况……你必须从不同的人、不同的信息渠道收集信息。”农夫进一步解释道:“嗯，在我长大的时候……县里的探员什么都知道……我认为这种模式现在可能不是一个好的模式，因为有太多的东西需要了解，你不可能成为所有领域的专家。”
信息评估
农民普遍认为，一些以前综合的技术来源提供的信息质量下降了，这可能有助于解释为什么他们中的大多数人在日常决策中很大程度上依赖个人经验。调查数据支持了这一观点，农民引用了多种来源，包括互联网论坛、推广出版物、大学人员、化学品经销商和个人经验作为农艺信息的来源。
每个农民的个人背景和历史进一步调整了农民可获得的信息的多样性。许多农民非常重视从家庭导师那里学到的信息，“我很幸运，他们给了我很多绳子. ...我们种了七种不同的作物，实行免耕农业。这是对老一辈人的证明，因为他们给了我这样做的机会，通过这样做，我向他们证明了这是有效的，是可持续的，是更好的底线。”其他农民则更重视从同时代的农民那里学到的思想。
试验
现有信息的多样性使农民接触到来自不同来源的各种新做法，例如，提出一种新除草剂的化学品/种子经销商或推销一种新作物的农业杂志。在压力小的时候，农民会有选择地试验新技术，如精确GPS导航、免耕播种或耐旱作物。然而，当农民感到压力时，他们一致减少了新做法的试验(不包括使用他们已经感到舒服的特定轮作)，被动操作而不是主动操作。
由此产生的反应是降低成本并选择保守的方案。正如一位农民所说:“我认为我们变得更加保守了。我们必须这么做。”在应对20世纪80年代持续的干旱时，另一位农民说:“我们什么都没花，你们尽自己所能，修理东西(设备)，而不是买新东西....你一直坐着不动，因为你没有钱来改变任何东西。”在这些时期，对新做法的适应和采用受到严重限制。信息获取、兴趣和评估的过程不再正常运作，任何需要适度风险水平的适应都被排除了。
采用
农民保护经济的核心本能压倒了采用新的、有潜在风险的做法的愿望，即使这些做法可能缓解压力。在这些压力时期之外，适应模式是由农民表达的一套一致的评价标准决定的。最重要的标准是一种新做法的经济可行性，这意味着它要么降低了农民的成本，提高了产量，要么开发了一个有利可图的市场(对一种新作物)。
轮作是农民考虑的第二个重要因素。每一位接受采访的农民都强调，他们相信轮作的价值，既可以减少杂草和害虫的问题，也可以降低氮肥成本，还可以增加种植强度(而不是多年的休耕)。一位农民解释说:“你总是试图找到更好的方法来管理土地，通过尝试这些轮作，这样也许你就不用使用那么多的肥料——用豌豆或扁豆来固定土壤中的氮。”
物流和实施新实践所需的时间是受访者采用新实践的第三个最常提到的约束条件。大多数NGP农民在生长季节独自或与数量有限的其他家庭成员或雇员工作很长时间，因此排除新设备的困难，用除草剂喷雾器覆盖更多的土地，或花费其他宝贵的时间是一个重要的考虑因素。
在压力较低的时期，当一种新做法的经济、循环和后勤需求得到满足时，农民将进行下一阶段的采用过程。然而，在这一过程的所有时刻，他们都对同伴的观察或评论高度敏感，这些观察或评论是确认还是拒绝所提议的实践。这些社会压力有时不可逆转地使农民放弃了他们的探险。社会观察(农民观察邻居的农民)尤其具有很强的激励或威慑作用，“我认为我们只是试图看到彼此在做什么，并分享这些结果。风挡玻璃之旅会让你知道发生了什么。”正如另一位农民所提到的，“如果一个想法对他们不起作用，我不会去干扰它。”相反，如果观察到较好的结果，那么观察农民的兴趣就会提高。
最后，在满足了之前要求的低压力时期，农民将进行新做法的试验。无一例外，每一个接受调查的农民都提到，在没有压力的时候，他们会经常试验新的做法。这些试验在平均200英亩的土地上进行。他们尝试新作物或新技术的动机通常是由农民之间竞争的认知驱动的:
重要的是它的竞争力。就像其他事情一样，我的意思是，当你自己创业，如果你的邻居得到了大生意和大收成，你的目标是获得比他们更大的收成，但这是从友好和竞争的角度出发的。很多东西是从你的邻居或朋友那里学来的。
在同龄人中脱颖而出的压力，以及被视为“进步的”的压力，驱使他们更积极地尝试，“……如果你坐着等着你的邻居来做，那么你就有点落后了。我想，第一次是尝试新的耕作方式，这就是我所说的进步。”
讨论
总压力
自1965年以来，农民经历了三个不同的不确定时期，这在很大程度上是由NGP中最具限制性的生产因素——干旱驱动的。然而，20世纪70年代的价格波动放大了总体的变化，并延长了21世纪头十年的不确定性。由于在这一时期农民使用了更多的化肥，人们可能认为氮肥价格波动的影响甚至更大，尽管相关的产量有所增加。农民对价格和干旱的适应性与他们的时间可预测性相似，如下面所讨论的，这提出了提高适应性的具体方法。
干旱适应性
考虑到农民用于管理干旱的作物和管理方法的缺乏，如果在NGP发生严重干旱，农民可能面临严重后果。这样的干旱并不罕见，20世纪最严重的一次发生在20世纪30年代和80年代中后期。在这种情况下，大多数农民表示，他们会选择只种小麦，更频繁地休耕，他们认为这是短期内经济上合理的决定。与此形成鲜明对比的是，即使在干旱年份，美国和邻近的加拿大地区的夏季休耕面积也在减少(Tanaka et al. 2010)。不幸的是，从更长的时间尺度来看，选择休耕可能并不合理，因为减少轮作作物最终会减少土壤有机质的形成，从而降低长期抗旱能力(West and Post 2002)，而土壤有机质的形成对保持土壤水分很重要(Hudson 1994)。这与以下观察一致:与那些具有直接、可见影响的不良事件相比，那些低概率、高后果、主要通过统计可观察到的不良事件，如极端干旱事件在很长一段时间内发生的概率，不太可能引发规避行动(Weber 2006)。
氮素价格调整
尽管轮作通常被认为有利于杂草和病虫害的抑制，而不是减轻氮肥价格高的影响，但轮作作为第二大被引用的缓解技术(仅次于减少施用量)的地位表明了其未来的潜力。简单地减少施氮量有快速降低成本的优点，但它可能耗尽土壤氮库，导致产量降低。然而，豆科轮作能够为经济作物提供大量的氮，尽管只有在轮作使用六年之后(Miller et al. 2015, O 'Dea et al. 2015)。无论是通过强调降低病虫害控制成本，还是通过推广作为降低氮肥成本的一种方式，脉冲作物都是提高对高且不确定的氮肥价格的抵御能力的特别可行的方法。这两种理由都符合农民对经济生存能力的首要关注。
适应性和相互作用的压力源
气候和经济压力源的波动以不同的速度和频率发生，但都不是完全可预测的。价格的变化似乎比帕尔默干旱指数的变化要小，这使农民有更好的可能性在价格较低的时候通过逐步种植脉冲作物或其他提高氮利用效率的方法来适应。然而，干旱的高度不可预测性大大增加了适应的难度，并使最需要的减灾战略或试验无法实施。通过轮作提高抗灾能力的策略的实施似乎正在缓慢增加，1998年有51000英亩用于种植脉动作物，2013年超过70万英亩(占蒙大拿州NGP耕地的12.4%)(美国农业部-全国ass快速统计2015年)。然而，在干旱期间，脉冲的采用会中断，而且脉冲的使用是否会继续扩大仍然是未知的。
因此，高压力时期——高价格变化和有限的土壤湿度——不太可能是提高农民适应性的有利时期。由于净收入较低，在这些时期，农民对试验的经济灵活性也比较有限，他们倾向于恢复小麦休耕，这可能会超过任何旋转价值的信念。一些经济学家认为，农民犹豫使用轮作是正确的，因为实验成本超过了等待对未来情况更清楚了解所获得的信息的价值(Lombardi 2009)。然而，尽管这种“选项值”对于具有某种可预测信号且没有时间或空间变异性的压力源来说是合理的，但对于价格而言，它只能部分适用，对于特定地点高度可变和不确定的气候压力源则不适用。
因此，在短期和长期的经济合理性和农业合理性之间存在着冲突，这最终会降低干旱时期对这些压力的恢复力。通过改善土壤有机质来缓解干旱需要20-60年(West和Post 2002)，而增加土壤的氮供应能力至少需要2 - 3个种植周期(O 'Dea et al. 2015)。因此，可能需要经济激励措施来维持在干旱情况下的轮作，以增强抗旱能力。这些激励措施可以通过政府政策制定，并与增加碳封存的努力相一致，因为有机质水平的提高等同于土壤中碳储存水平的提高。因此，增加旋转复杂度可以同时增加非输入氮，并平均吸收20 +/- 12g碳米−2年−1(西及2002年后)。然而，在没有激励的情况下，即使是有更强的长期动机增加有机物质并意识到这样做的好处的生产者(如有机农民)也会受到利润最大化的短期需求的影响(Knutson et al. 2011)。因此，可能需要开发耐旱作物的市场或政策激励来提高长期抗旱能力，以改变农民的行为。
结论
NGP的旱地农业系统受到氮和小麦价格波动以及零星严重干旱的制约。减轻这些压力源影响的选择是有限的，在条件不利和高度不可预测的情况下可能无法达到。然而，在干旱没有放大价格压力的影响的时期，如果培育和适当鼓励若干趋势，可能促进更具弹性的农业系统。
首先，可以利用农民对轮作价值的信念来实现减少对肥料投入的依赖和增加土壤保持水分的同时目标，这可以通过例如以豆类为基础的轮作来实现，从而增加土壤肥力和土壤保持水分。第二，如果农民即使在胁迫时期也有试验的动机，那么在压力条件下找到最优农艺管理的可能性就会更大。此外，如果小规模农艺试验的失败不那么受指责，它将加强持续小规模农场试验的文化，进而在每一块田地上挖掘出长期成功的耐旱做法。
如果不加速轮作使用或采取其他缓解战略，就不清楚剧烈、不可预测的压力时期是否会产生越来越严重的灾难性影响。在NGP的边缘农业气候区，许多农民在高压力条件下被迫离开。这项研究表明，类似的结果仍然是可能的。如果控制这些边缘农业系统的作物生产的气候和经济阈值变得更加不可预测，那么更多的北美农业系统可能会面临破产。因此，提高旱地农业系统的恢复力的有效战略，特别是那些利用作物轮作增加土壤有机质和氮的战略，可能会提高NGP农业的恢复力。
致谢
这项工作得到了西部可持续农业研究和教育项目的资助，并获得了蒙大拿生态系统研究所国家科学基金会EPSCoR Track-1项目的资助，资助# pps -1101342。吉尔·贝尔斯基博士为社会学工作的概念化和启动提供了实质性的帮助。Lisa J. Rew得到了美国农业部、国家粮食和农业研究所MONB00363孵化项目的支持。
文献引用
安特尔，j.m.， S.卡帕尔博，E. T.艾略特，K. H.帕斯提安。2004。农业系统对气候变化和CO的适应性、空间异质性及脆弱性beplay竞技2施肥:综合评估方法。气候变化64:289 - 315。http://dx.doi.org/10.1023/B:CLIM.0000025748.49738.93
Berkes, F.， D. Armitage，和N. Doubleday. 2007。综合:适应、创新、发展。308 - 327页在阿米蒂奇，贝尔克斯，杜布尔戴，编辑。适应性协同管理:协作、学习和多层次治理．英属哥伦比亚大学出版社，加拿大英属哥伦比亚温哥华。
布拉德肖，B.多兰，B.史密特，2004。农业层面对气候变率和变化的适应:加拿大草原的作物多样化。气候变化67:119 - 141。http://dx.doi.org/10.1007/s10584-004-0710-z
劳动统计局，2015。居民消费价格指数——全城镇居民消费价格指数。劳工统计局，华盛顿特区，美国。(在线)网址:http://download.bls.gov/pub/time.series/cu/cu.data.1.AllItems
卡斯曼，K. G.杜伯曼，D. T.沃尔特斯，2002。农业生态系统、氮利用效率和氮管理。中记录31:132 - 140。http://dx.doi.org/10.1579/0044-7447-31.2.132
卡特，s.l. 1996。易受环境危害。人文地理学研究进展20:529 - 539。http://dx.doi.org/10.1177/030913259602000407
Delgado, J. A, S. Secchi, P. Groffman, M. A. near, T. Goddard, D. Reicocky, R. Lal, P. Salon, N. R. Kitchen, C. Rice和D. Towery. 2011。减轻和适应气候变化影响的保护措施。beplay竞技水土保持学会学报66(1): 118 - 129。
迪尔曼，2000年。邮件和网络调查:量身定制的设计方法。第二版。约翰·威利，纽约，纽约，美国。
哈特菲尔德，J. L.， K. J.布特，B. A.金博尔，L. H.齐斯卡，R. C.伊佐拉尔德，D.奥尔特，A. M.汤姆森，D.沃尔夫。2011。气候对农业的影响:对作物生产的影响。农学期刊103:351 - 370。http://dx.doi.org/10.2134/agronj2010.0303
豪登，s.m.， j.f。Soussana, F. N. Tubiello, N. Chhetri, M. Dunlop和H. Meinke. 2007。使农业适应气候变化。beplay竞技美国国家科学院院刊104:19691 - 19696。http://dx.doi.org/10.1073/pnas.0701890104
哈德逊，1994年。土壤有机质和有效水分。水土保持学报49:189 - 194。
克努森，C. L.， T.黑格，M. J.海耶斯，M. Widhalm, J. Nothwehr, M. Kleinschmidt, L. Graf. 2011。美国内布拉斯加州农民对可持续农业实践和干旱风险降低的认知。可再生农业和粮食系统26:255 - 266。http://dx.doi.org/10.1017/S174217051100010X
罗贝尔，D. B.， M. B. Burke, C. Tebaldi, M. D. Mastrandrea, W. P. Falcon, R. L. Naylor. 2008。2030年粮食安全优先考虑beplay竞技气候变化适应需求。科学319:607 - 610。http://dx.doi.org/10.1126/science.1152339
洛弗兰德，J. D.斯诺，L.安德森，L. H.洛弗兰德。分析社会环境:定性观察和分析指南．Thomson & Wadsworth，美国加利福尼亚州贝尔蒙特。
伦巴第，D. 2009。不确定性和不可逆性下的商业投资。Oxonomics4:25-31。http://dx.doi.org/10.1111/j.1752-5209.2009.00029.x
马拉，M. D. J.潘内尔和A. A.加迪姆。2003。采用新农业技术的风险、不确定性和学习经济学:我们在学习曲线上处于什么位置?农业系统75:215 - 234。http://dx.doi.org/10.1016/s0308 - 521 x (02) 00066 - 5
梅森，1964年。在采用过程中对信息源的使用。农村社会学29:40-52。
马克斯韦尔，2013。质性研究设计:一种互动的方法。第三版。Sage，千橡，加利福尼亚州，美国。http://dx.doi.org/10.1093/obo/9780199756810-0126
r.m cleman, D. Mayo, E. Strebeck和B. Smit. 2008。20世纪30年代俄克拉荷马州东部农村的干旱适应:对气候变化适应研究的借鉴。beplay竞技缓解和适应全球变化战略13:379 - 400。http://dx.doi.org/10.1007/s11027-007-9118-1
迈尔斯，m.b.和m.a.休伯曼，1994。定性数据分析:扩充的资料簿．Sage，千橡，加利福尼亚州，美国。
米勒，P. R.， A.贝克曼，C. A.琼斯，M. H.伯吉斯，J. A.霍姆斯，R. E.恩格尔。2015。在蒙大拿西南部，豌豆与小麦轮种减少了经济回报的不确定性。农学期刊107:541 - 550。http://dx.doi.org/10.2134/agronj14.0185
米什拉，a.k.，和H. S. El‐Osta。2002.通过对冲和作物保险管理农业风险:一项全国性调查揭示了什么?农业金融评论62:135 - 148。http://dx.doi.org/10.1108/00214930280001134
国家气候数据中心，2015。历史帕尔默z指数数据。“climdiv-zndxdv”产品。美国北卡罗来纳州阿什维尔国家气候数据中心。(在线)网址:ftp://ftp.ncdc.noaa.gov/pub/data/cirs/climdiv/
D. C.尼尔森，P. W.安格和P. R.米勒，2005。大平原旱地种植系统的有效用水。农学期刊97:364 - 372。http://dx.doi.org/10.2134/agronj2005.0364
O’dea, J. K. C. A. Jones, C. A. Zabinski, P. R. Miller, I. N. Keren. 2015。豆科植物、种植强度和氮肥对8年半干旱小麦系统土壤属性和过程的影响。农业生态系统中的养分循环102:179 - 194。http://dx.doi.org/10.1007/s10705-015-9687-4
皮林杰，G. J.斯坦伯格，2006。美国小麦生产中能源使用的重新评价。工业生态学杂志10:149 - 167。http://dx.doi.org/10.1162/108819806775545420
皮特曼，J.， V.维特罗克，S.库尔什什塔和E.惠顿，2011。萨斯喀彻温省农村对气候变化的脆弱性beplay竞技:鲁迪农村市284例研究。农村研究杂志27:83 - 94。http://dx.doi.org/10.1016/j.jrurstud.2010.07.004
奎林，T. N. Papakryiakou。2003。加拿大大草原农业干旱指数的评价。农林气象学118:49 - 62。http://dx.doi.org/10.1016/s0168 - 1923 (03) 00072 - 8
罗杰斯，E. M.和g.m.比尔，1958。个人影响力的重要性采用技术变革。社会力量36:329 - 335。http://dx.doi.org/10.2307/2573971
罗林，n.g.， J.吉金斯，1998。生态知识体系。304 - 306页在n.g. Röling和m.a.e. Wagemakers，编辑。促进可持续农业:环境不确定时期的参与式学习和适应性管理。剑桥大学出版社，英国剑桥。
Ruttan, v.w. 1996。技术采用-扩散研究怎么了?Sociologia Ruralis36:51 - 73。http://dx.doi.org/10.1111/j.1467-9523.1996.tb00004.x
Saltiel, J. W. Bauder和S. Palakovich, 1994。采用可持续农业实践:扩散、农场结构和盈利能力。农村社会学59:333 - 349。http://dx.doi.org/10.1111/j.1549-0831.1994.tb00536.x
施特劳斯，A.和J.科尔宾，1998。质性研究技术基础．Sage，千橡，加利福尼亚州，美国。
桑丁，D.齐尔伯曼，2000。农业创新过程:在不断变化的农业产业中的研究和技术采用。207 - 261页在B.加德纳和G. C.罗塞尔，编辑。农业与资源经济学手册。爱思唯尔，阿姆斯特丹，荷兰。
田中，D. L.， D. J.里昂，P. M.米勒，S. D.梅里尔，B. G.麦康基。2010.大平原北部半干旱地区水土保持取得进展。美国水土保持的进展60:81 - 102。
塔尔顿，M.和D.拉姆齐，2008。农场层面对多重风险的适应:气候变化和其他问题。beplay竞技农村与社区发展杂志3:47 - 63。
塔诺奇，2011。加拿大草原农业生态系统对气候变化的变革性学习与适应。beplay竞技缓解和适应全球变化战略16:387 - 406。http://dx.doi.org/10.1007/s11027-010-9265-7
美国农业部经济研究处。2002.1899-2002年美国的农民破产和农场退出。美国华盛顿特区。(在线)网址:https://www.ers.usda.gov/webdocs/publications/42532/17750_aib788_1_.pdf?v=41233
美国农业部国家农业统计局(USDA- nass)。2015a.堪萨斯城小麦和面粉的价格关系(每立方厘米美元)。USDA-NASS，华盛顿特区，美国。(在线)网址:https://www.ers.usda.gov/webdocs/DataFiles/54282/Wheat%20Data-All%20Years.xls?v=43140
美国农业部国家农业统计局(USDA- nass)。2015b.化肥的使用和价格。USDA-NASS，华盛顿特区，美国。(在线)网址:http://www.ers.usda.gov/data-products/fertilizer-use-and-price.aspx
美国农业部国家农业统计服务处快速统计数据库(USDA- nass Quickstats)。2015.调查历史春、冬、硬小麦种植面积。USDA-NASS，华盛顿特区，美国。(在线)网址:http://www.quickstats.nass.usda.gov
美国农业部国家农业统计局蒙大拿州办事处。2011.全国化肥使用情况。美国蒙大拿州海伦娜市USDA-NASS蒙大拿办事处。
M.韦兰迪亚，R. M.雷热苏斯，T. O.奈特，B. J.谢瑞克。2009。影响农民使用农业风险管理工具的因素:作物保险、远期承包和扩散销售。农业与应用经济学杂志41:107 - 123。http://dx.doi.org/10.1017/S1074070800002583
韦伯，欧洲，2006。基于经验和基于描述的对长期风险的认知:为什么全球变暖(还)没有吓到我们。气候变化77:103 - 120。http://dx.doi.org/10.1007/s10584-006-9060-3
韦斯特，T. O.和W. M. Post, 2002。耕作和作物轮作的土壤有机碳固存率。美国土壤科学学会杂志66:1930 - 1946。http://dx.doi.org/10.2136/sssaj2002.1930
C.惠特洛克，W.克罗斯，B.麦克斯韦，N.西尔弗曼，A. A.韦德。2017。2017年蒙大拿州气候评估．蒙大拿生态系统研究所，蒙大拿州立大学和蒙大拿大学，波兹曼和米苏拉，蒙大拿，美国。
