理解土壤健康与测试：全球视角

土壤健康是全球粮食安全、环境可持续性和整体生态系统健康的基础。健康的土壤支持植物茁壮成长，调节水流，过滤污染物并储存碳。对于世界各地的农民、园艺师和政策制定者来说，理解土壤健康并实施适当的测试方法至关重要。本指南全面概述了土壤健康的原则，并提供了关于土壤测试的实用指导。

什么是土壤健康？

土壤健康，也称为土壤质量，被定义为土壤作为一个重要的生命生态系统，持续维持植物、动物和人类生存的能力。它不仅仅是衡量养分的存在。健康的土壤表现出几个关键特征：

• 良好的土壤结构： 允许足够的水分渗透、排水和通气。防止板结和侵蚀。
• 充足的持水能力： 在干旱时期为植物提供水源。
• 养分有效性： 以植物可吸收的形式供应必需的养分（氮、磷、钾、微量元素）。
• 丰富多样的土壤生物群： 支持一个由有益生物（包括细菌、真菌、线虫和蚯蚓）组成的繁荣群落。
• 污染物含量低： 不含过量的污染物，如重金属、农药和盐分。
• 适宜的pH值： 适合特定植物生长的pH水平。

世界不同地区面临着独特的土壤健康挑战。例如：

• 撒哈拉以南非洲： 通常以养分贫瘠、有机质含量低的土壤为特征，而森林砍伐和不可持续的农业实践加剧了这一问题。
• 东南亚： 由于强降雨和森林砍伐，易受土壤侵蚀影响，导致表土流失和农业生产力下降。
• 拉丁美洲： 易因过度放牧和集约化农业而导致土壤退化，造成土壤板结和生物多样性丧失。
• 欧洲： 面临与工业活动和集约化农业相关的土壤污染挑战，包括重金属积累和农药残留。
• 北美： 经历风力和水力造成的土壤侵蚀，以及重型机械造成的土壤板结。

为什么土壤健康很重要？

维护和改善土壤健康至关重要，原因如下：

• 粮食安全： 健康的土壤能生产更高的作物产量和更有营养的食物，有助于全球粮食安全和减少饥饿。
• 环境可持续性： 健康的土壤在调节水循环、减少土壤侵蚀、固碳和减缓气候变化方面发挥着关键作用。
• 水质： 健康的土壤能过滤污染物，防止其进入水道，从而保护水质和水生生态系统。
• 生物多样性： 健康的土壤支持一个多样化的土壤生物群落，这对于养分循环、病害抑制和整体生态系统健康至关重要。
• 减缓气候变化： 土壤是一个主要的碳汇，健康的土壤可以从大气中吸收更多的碳，有助于减缓气候变化。免耕农业和覆盖作物等做法可以增强全球土壤的碳封存能力。
• 经济效益： 改善土壤健康可以带来更高的作物产量，降低投入成本（例如化肥和农药），并提高农场盈利能力。

影响土壤健康的因素

土壤健康受到多种因素的影响，包括：

• 气候： 温度、降雨和湿度影响土壤形成、养分循环和微生物活动。
• 母质： 形成土壤的基岩影响其矿物成分和质地。
• 地形： 坡度和海拔影响排水、侵蚀和土壤深度。
• 植被： 植物影响土壤有机质含量、养分循环和侵蚀控制。不同的生物群落（如森林、草原、沙漠）会导致截然不同的土壤特征。
• 人类活动： 农业实践、森林砍伐、城市化和工业活动可显著影响土壤健康。

理解土壤测试

土壤测试是评估土壤健康和识别养分缺乏或不平衡的宝贵工具。它涉及收集土壤样本并在实验室进行分析，以确定其物理、化学和生物学特性。土壤测试的结果可用于就土壤管理实践（如施肥、施用石灰和有机质改良）做出明智的决策。土壤测试方法在各国之间略有不同，但基本原则保持不变。

为何要进行土壤测试？

土壤测试为以下方面提供有价值的信息：

• 确定养分水平： 识别必需植物养分（如氮、磷、钾和微量元素）的缺乏或过量。
• 测量土壤pH值： 评估土壤的酸碱度，这会影响养分的有效性和植物生长。
• 评估有机质含量： 确定土壤中的有机质含量，这会影响持水能力、养分保持和微生物活动。
• 识别土壤污染物： 检测土壤中重金属、农药或其他污染物的存在。
• 诊断植物问题： 识别导致植物病害或生长不良的与土壤相关的原因。
• 优化肥料施用： 确定施用肥料的适当类型和数量，以实现最佳植物生长和环境保护。
• 监测土壤健康趋势： 跟踪土壤健康的长期变化，以评估管理实践的有效性。

何时进行土壤测试

土壤测试的时间可能因作物、土壤类型和气候而异。但是，一些通用指南包括：

• 种植前： 在种植新作物之前进行土壤测试，以确定养分需求并识别任何潜在的土壤问题。
• 每年或每两年一次： 定期进行土壤测试，以监测土壤健康趋势并根据需要调整管理实践。频率将取决于土地使用的强度。
• 重大土壤扰动后： 在重大土壤扰动（如施工或土地清理）后进行土壤测试，以评估其对土壤健康的影响。
• 出现植物问题时： 当植物出现养分缺乏或其他与土壤相关问题的迹象时进行土壤测试。

如何收集土壤样本

正确的土壤取样对于获得准确且具有代表性的土壤测试结果至关重要。请遵循以下步骤正确收集土壤样本：

1. 准备工具： 收集土壤探针或螺旋钻、一个干净的塑料桶以及样本袋或容器。避免使用金属工具，因为它们可能会污染样本。
2. 划分区域： 根据土壤类型、地形和种植历史，将田地或花园划分为具有代表性的区域。
3. 采集多个核心样本： 从每个代表性区域采集多个土壤核心样本（10-20个），并在一致的深度（通常为6-8英寸或15-20厘米）取样。
4. 混合样本： 将来自每个区域的土壤核心样本在塑料桶中充分混合，以创建一个复合样本。
5. 标记袋子： 将复合样本装入样本袋或容器中，并清楚地标明日期、位置和样本标识。
6. 提交至实验室： 将样本提交给信誉良好的土壤测试实验室进行分析。

关键土壤测试及其测量内容

几项关键的土壤测试提供了有关土壤健康的宝贵信息。以下是一些最常见的测试：

• 土壤pH值： 在0到14的标度上测量土壤的酸碱度，7为中性。大多数植物在微酸性到中性的pH范围（6.0-7.0）内生长旺盛。土壤pH值影响养分有效性、微生物活动和植物生长。
• 养分分析（NPK）： 测量必需植物养分（包括氮（N）、磷（P）和钾（K））的水平。这些养分对植物生长和发育至关重要。结果通常以百万分率（ppm）或磅/英亩（lbs/acre）表示。
• 微量元素分析： 测量必需微量元素（如铁（Fe）、锰（Mn）、锌（Zn）、铜（Cu）、硼（B）和钼（Mo））的水平。虽然需求量很小，但微量元素对各种植物功能至关重要。
• 有机质含量： 测量土壤中有机质的百分比。有机质可改善土壤结构、持水能力、养分保持和微生物活动。
• 土壤质地分析： 确定土壤中沙、粉砂和粘土的百分比。土壤质地影响排水、通气和养分有效性。
• 阳离子交换容量（CEC）： 测量土壤保持带正电荷养分（阳离子）的能力，如钙、镁和钾。较高的CEC表示更强的养分保持能力。
• 电导率（EC）： 测量土壤中的盐分含量。高EC水平可能表示盐分问题，这会抑制植物生长。
• 土壤微生物活性： 测量土壤微生物的活性和多样性。这可以通过各种方法进行评估，例如测量土壤呼吸或分析微生物DNA。

解读土壤测试结果

解读土壤测试结果需要了解土壤科学原理和所种植植物的具体养分需求。土壤测试实验室通常会根据测试结果和所种植的作物提供施肥和其他土壤改良剂的建议。在解读土壤测试结果时，考虑地点的具体情况（包括土壤类型、气候和管理历史）非常重要。

以下是解读土壤测试结果的一些通用指南：

• 土壤pH值： 对于大多数植物，目标pH范围为6.0-7.0。如果pH值过低（酸性），施用石灰以提高pH值。如果pH值过高（碱性），施用硫磺或有机质以降低pH值。
• 养分水平： 将养分水平与特定作物的推荐范围进行比较。如果养分水平不足，施用适当的肥料以满足植物需求。
• 有机质含量： 目标是高有机质含量（3-5%或更高）。添加堆肥、粪肥或其他有机改良剂以增加有机质水平。
• 土壤质地： 沙质土壤排水快但持水能力低。粘土土壤保水但可能排水不良。壤土（沙、粉砂和粘土的混合物）通常被认为是理想的。

世界各地的土壤测试：示例差异

虽然土壤测试的基本原则是全球通用的，但具体的方法、报告单位和解读指南可能因国家和地区而异。以下是一些示例：

• 美国： 土壤测试通过大学推广服务和私人实验室广泛提供。建议通常基于《三州肥料建议》。
• 欧洲： 土壤测试受欧盟监管，成员国有各自的国家标准和指南。
• 澳大利亚： 土壤测试在农业中普遍使用，建议通常基于Colwell磷测试。
• 印度： 政府通过土壤健康卡推广土壤测试，为农民提供土壤养分水平和施肥建议。
• 巴西： 土壤测试对于高效使用肥料至关重要，尤其是在塞拉多地区，那里的土壤天然呈酸性且贫瘠。

改善土壤健康：实用策略

通过测试了解了土壤的健康状况后，您可以实施策略来改善它。以下是几种实用的方法：

• 增加有机质： 向土壤中添加堆肥、粪肥、覆盖作物或其他有机改良剂，以改善其结构、持水能力和养分含量。
• 减少耕作： 最大限度地减少耕作，以减少土壤侵蚀、板结和有机质流失。免耕农业实践可以显著改善土壤健康。
• 使用覆盖作物： 种植覆盖作物以保护土壤免受侵蚀、抑制杂草并增加有机质。豆科覆盖作物还可以固定土壤中的氮。
• 轮作： 进行作物轮作以打破病虫害循环，改善土壤结构并增强养分循环。
• 施用石灰或硫磺： 通过施用石灰（提高pH值）或硫磺（降低pH值），将土壤pH值调整到特定植物的最佳范围。
• 明智地使用肥料： 根据土壤测试结果和植物需求施用肥料，以避免过度施肥，过度施肥可能对环境造成危害。
• 促进土壤生物多样性： 通过避免使用可能伤害有益微生物的农药和其他化学品，鼓励多样化的土壤生物群落。
• 实践节水： 使用高效的灌溉技术来节约用水并防止土壤侵蚀。
• 管理放牧： 实施可持续的放牧实践，以防止过度放牧，过度放牧可能导致土壤板结和侵蚀。

全球土壤健康倡议

认识到土壤健康的重要性，全球范围内正在开展许多倡议，以推广可持续的土壤管理实践：

• 全球土壤伙伴关系（GSP）： 一项联合国倡议，旨在促进可持续的土壤管理和防治土壤退化。
• “千分之四”倡议： 一项国际倡议，旨在每年将土壤碳储量增加0.4%，以减缓气候变化。
• 可持续发展目标（SDGs）： 若干可持续发展目标，包括SDG 2（零饥饿）和SDG 15（陆地生物），都认识到土壤健康对可持续发展的重要性。
• 国家土壤健康计划： 许多国家已经实施了国家土壤健康计划，以推广可持续的土壤管理实践并向农民提供技术援助。

结论

土壤健康是全球粮食安全、环境可持续性和人类福祉的关键基础。理解土壤健康原则并实施适当的土壤测试方法对于可持续地管理土壤至关重要。通过采纳最佳管理实践，我们可以改善土壤健康，提高农业生产力，保护环境并减缓气候变化。这需要全球农民、研究人员、政策制定者和消费者的共同努力。通过投资于土壤健康，我们为全人类投资一个更可持续、更有韧性的未来。

其他资源

• 粮农组织全球土壤伙伴关系：http://www.fao.org/global-soil-partnership/en/
• 美国农业部自然资源保护局（NRCS）：https://www.nrcs.usda.gov/wps/portal/nrcs/main/soils/health/
• 您当地的农业推广办公室。