视觉土壤评价在半干旱地区的应用：赋能土地管理者快速评估土壤健康的新工具

本研究针对北美地区土地管理者对视觉土壤评价（VSE）方法认知与应用不足的问题，由美国农业部农业研究服务局团队开展半日工作坊培训，通过视觉土壤结构评价法（VESS）在五种轮作系统中的实践验证。结果表明，参与者能快速掌握VESS技能（与专家评分相关性r=0.85），其评估结果与土壤有机质（SOM）、碳矿化等关键指标显著相关（|r|≥0.82），证实VSE可作为半干旱雨养农业区高效、低成本的土壤健康评估工具，对推动可持续农业管理具有重要实践意义。

　　

在当今全球农业可持续发展的浪潮中，土壤健康评估已成为优化农田管理的关键环节。然而，传统的土壤检测方法往往成本高昂、耗时费力，且需要专业实验室支持，这对于广大土地管理者尤其是资源有限的农户而言存在显著障碍。视觉土壤评价（Visual Soil Evaluation, VSE）作为一种快速、直观的田间评估方法，近年来在国际上逐渐受到重视，它通过直接观察土壤结构、孔隙度、根系分布等形态特征，为土壤质量判定提供有效依据。尽管VSE在欧洲、南美和大洋洲已有较多应用，但在北美尤其是半干旱地区的实践与研究仍较为有限，同时土地管理者对该技术的认知和采纳程度也明显不足。

为探索VSE在半干旱雨养农业系统中的适用性，并提升从业者的土壤评估能力，美国农业部农业研究服务局（USDA-ARS）北部大平原研究实验室的研究团队设计并开展了一系列面向农民、保护主义者、推广教育者及其他农业从业者的半日工作坊。该研究成果正式发表于土壤科学领域权威期刊《Geoderma》，文章详细报告了2018–2023年间共四期工作坊的实施过程与数据分析结果，为VSE方法在北美半干旱地区的推广提供了重要实证依据。

在研究实施过程中，作者主要依托长期定位试验田，选取五种不同种植制度的耕作处理（包括春小麦-休闲、三年轮作、五年轮作、动态轮作以及动态轮作+粪肥处理），在一致的土壤类型（Typic Haplustoll）和地形条件下开展比对。关键方法包括采用视觉土壤结构评价法（Visual Evaluation of Soil Structure, VESS）进行田间评分，同时配套测量土壤容重、有机质（SOM）、可溶性碳、碳矿化（C-mineralization）、渗透性以及春小麦产量等指标。工作坊参与者在接受简短培训后独立完成VESS评分，其评估结果与专家评分及实验室数据进行了相关性分析。

研究结果

土壤属性与作物产量差异

长期不同耕作处理导致土壤属性出现显著差异。动态轮作+粪肥处理的土壤容重最低，有机质、可溶性碳、碳矿化量最高，渗透性也最优；而春小麦-休闲处理则表现最差。春小麦秸秆产量在动态+粪肥处理中最高，而籽粒产量虽无统计差异，但也呈现类似趋势。这表明多样化轮作与有机质投入显著改善了土壤理化性质和生产力。

参与者VESS评分的一致性及与土壤指标关联

工作坊参与者对不同处理的VESS评分存在显著差异，评分最佳为动态+粪肥处理（1.1分），最差为春小麦-休闲（3.8分）。参与者评分与专家评分高度相关（r=0.85）。此外，VESS评分与土壤有机质（r=–0.82）、可溶性碳（r=–0.84）、碳矿化（r=–0.82）等关键指标均呈显著负相关，即VESS评分越低（代表结构越好），这些肥力指标越高。小麦产量指标也与VESS评分显著相关，证明视觉评估能够有效反映土壤的生产功能。

讨论与结论

本研究证实，即使是在短暂的半日培训后，农业从业者也能可靠地运用VESS方法评估土壤结构差异，其评估结果与多个关键土壤属性和作物产量指标具有高度一致性。这一发现突出了VSE方法作为一种快速、低成本工具的潜力，特别适合在半干旱雨养农业系统中推广应用。此外，通过参与式工作坊的形式，不仅提升了土地管理者的实操技能，也促进了科学家、推广人员与农民之间的知识交流与共学。

该研究的创新之处在于首次系统评估了VSE在北美半干旱地区的适用性，并强调了该方法在连接实证科学与地方实践方面的双向价值。未来，研究团队计划进一步追踪工作坊参与者在实际管理中的VSE应用情况，开发适合不同土壤和生态区的评估工具，并通过“培训师培训”模式扩大该方法的推广范围，从而推动更广泛地区的土壤健康管理与农业可持续发展。