大学农场长期学生土壤数据集：可持续土壤管理的教学创新与实践价值

本综述系统介绍了不列颠哥伦比亚大学（UBC）通过《可持续土壤管理》课程构建的长期学生土壤数据集，展示了如何将问题导向学习（PBL）模式与农场实践深度融合。该数据集涵盖27个农田的土壤有机质（SOM）、pH、有效磷（P）、硼（B）等关键指标，为农场管理提供科学依据，同时培养学生实地采样、数据解读与可持续管理决策能力，为全球高校农场的教学科研一体化提供了范本。

　　

引言：土壤数据在可持续农业中的核心价值

土壤在应对气候变化、粮食安全和环境保护等全球性挑战中扮演着关键角色。长期土壤数据对于评估土壤健康、制定可持续管理策略具有重要意义。不列颠哥伦比亚大学（UBC）的《可持续土壤管理》课程自2004年起，通过学生主导的土壤采样与分析，构建了一套覆盖UBC农场27个田块的长期土壤数据集。这一举措不仅强化了学生的实践能力，还为农场管理提供了科学支持。

学生土壤数据集的构建方法与课程设计

UBC农场占地24公顷，土壤类型为砂质壤土质的Bose Humo-Ferric Podzol，砂粒含量达80%，黏粒仅占5%，自然状态下酸性强（pH≈4.5），有机质含量低（约2%）。《可持续土壤管理》课程采用问题导向学习（PBL）模式，学生分小组在4周内完成以下任务：第一周调研土壤形成背景与历史数据；第二周与农场经理共同选田采样，每田采集15–20个样点混合成复合样品（深度0–15 cm），送交商业实验室分析；第三周结合历史数据解读结果；第四周形成管理建议并汇报。课程累计贡献了174个样本（占总样本73%），其余由其他学生项目补充。所有样本均采用统一分析方法（如Bray-2法测磷、1:1水土比测pH），保障了数据一致性。

数据集揭示的土壤管理成效与挑战

通过对三个高频采样田块（年均作物轮作区）的分析，学生数据集揭示了以下关键发现：

土壤有机质（SOM）从自然状态的2%提升至8%–14%，主要归功于年度覆盖作物（如毛叶苕子Vicia villosa）和1–2年一次的堆肥施用。但由于土壤砂质特性与低黏粒含量，有机质主要以游离态存在，易通过分解流失，需持续管理维护。

有效磷（P）浓度高达100–225 mg kg^?1，远超芸苔属作物需求范围（40–90 mg kg^?1）。这是由于有机修正料（如蘑菇堆肥、动物垫料）为满足氮需求而过度施磷所致。尽管农场通过草沟和森林缓冲区降低了径流风险，但磷淋溶至地下水的潜在威胁仍需警惕。

土壤pH通过定期石灰施用维持在5.5–6.7之间，适宜大多数作物。但砂质土壤缓冲能力差，加之地区高降水量，导致碱基离子易淋失，需每1–2年施石灰一次。

有效硼（B）浓度波动较大，早期多次低于目标范围（0.5–1.0 mg kg^?1），近年通过监测与补充得以改善。硼缺乏可能导致生长点畸形与幼叶黄化，尤其在砂质土壤和湿润气候下更为凸显。

学生参与与农场管理的双向赋能

学生通过该案例提升了数据解读、团队协作和实地问题解决能力，契合了体验式学习（experiential learning）的教育理念。对农场而言，数据集弥补了专业土壤知识缺口，使管理人员能基于长期趋势调整实践（如优化修正料类型、调整施肥时序）。此外，数据集还催生了衍生研究课题，如有机修正料对磷积累的影响或硼管理策略优化。

经验总结与推广建议

UBC案例的成功依赖于以下要素：稳定的课程-农场协作机制、统一的分析方法、数据库的长期维护（含作物历史与管理记录），以及学院对实地学习的资金支持。挑战包括实验室分析费用的持续性、课程与农事时序的匹配（如UBC课程在1–4月，采样恰逢生长季前），以及人员变动带来的数据管理压力。建议其他高校在类似项目中明确采样协议、整合多学科资源，并探索扩展指标（如土壤生物活性或碳固存潜力），以深化可持续农业教育与实践的融合。