USDA田间土壤健康评估

导  读

本文旨在为农户及技术推广人员评估田间土壤健康状况提供参考。文章较长，包括土壤健康基本状况评估表格，对农户土壤管理经历调查研究的引导，现场评估注意事项和说明，现场评估指标的详细信息以及名词解释。

编译：鞠邦珉 杨语晗

来源：再生农业 Regenerative Ag公号（2020年7月29日）

农田田间土壤健康评估工作表

土壤健康资源问题

CPT =压实

SOM =土壤有机质退化

AGG =土壤易碎

HAB =土壤生物栖息地丧失或退化

地点	田地/CMU	区域	客户	策划	日期	土壤地图单元	湿度	表土 纹理

指标时间和使用 任何时候 |雨后或灌溉后 |有足够的水分 |耕作前  免耕系统为主 |生长季节前 |正值在生长季节 |访谈	评判标准 （□是/□否）
土壤覆盖  | SOM,HAB •植物的表面覆盖物，残留物或覆盖物； 覆盖率大于75％	（□是/□否）
残渣分解     | SOM,HAB •作物残渣的自然分解符合作物和条件的预期	（□是/□否）
脆弱表层 | AGG •不超过5%的土地表层较脆弱	（□是/□否）
积水   | CPT,AGG •在典型24小时降水或土壤灌溉后没有积水	（□是/□否）
穿透力承受度 | CPT •在顶部6英寸深度内渗透比例<150 psi，在6-18英寸深度内<300 psi； •或导线标记插入12英寸，轻微或无阻力	（□是/□否）
水稳定性团聚体  | HAB，AGG •气瓶：5分钟后，几乎没有浑浊的水，至少80％完好无损； •过滤器：土壤保持完好无损，聚集物明显； •土壤质量测试套件（SQTK）：符合稳定性等级6	（□是/□否）
土壤结构  |CPT，SOM，AGG，HAB •A层中的颗粒状土壤结构，A或B层中没有板状结构	（□是/□否）
土壤颜色 |SOM •田间样本和篱笆样本之间没有颜色差异； •使用色卡和土壤调查脚钉描述，值在较暗的范围内	（□是/□否）
植物根系 |CPT，SOM，HAB •根被土壤膜覆盖（根鞘）或是土壤团聚体的一部分；  •活根（如果存在）是健康的，完全分支的并延伸到地下	（□是/□否）
生物多样性 |SOM，HAB •显而易见；  •无需放大即可观察到3种以上不同类型的生物	（□是/□否）
生物孔  |SOM,AGG,HAB •根部存在垂直延伸穿过土壤的通道，并且某些通道连接到地表	（□是/□否）

压缩资源指标决策树

圈选评估期间不符合评估标准的指标，并遵循下面的决策树确定是否存在给定的资源问题（RC）。（左上）

土壤有机质耗竭资源指标决策树

圈选评估期间不符合评估标准的指标，并遵循下面的决策树确定是否存在给定的资源问题（RC）。（右上）

土壤生物栖息地丧失或退化资源指标决策树

圈选评估期间不符合评估标准的指标，并遵循下面的决策树确定是否存在给定的资源问题（RC）。（左下）

总体不稳定资源指标决策树

圈选评估期间不符合评估标准的指标，并遵循下面的决策树确定是否存在给定的资源问题（RC）。（右下）

农田田间土壤健康评估

土壤管理经历-调查

以下问题作为示例，可以指导与客户的对话，并帮助计划者更全面地了解当前状况，客户的土地管理状况以及这些因素如何导致现有的土壤健康资源问题。这些和其他类似问题的答案将有助于评估某些指标。

1.什么是轮作？

2.地面扰动操作的类型和频率是多少？

3.每年至少有75％的土壤表面覆盖有植物，残留物或覆盖物？

4.覆盖作物是否是耕作制度的一部分？

5.该田地被连续种植了多少年？

6.覆盖作物如何终止？化学上使用什么除草剂？

7.是否灌溉过？如果是，在上述轮作中使用哪种类型的灌溉系统以及每种作物多少英亩-英寸的灌溉系统？

8.在典型的降雨或灌溉发生期间或之后，水池或流水会流走吗？流向何处？

9.作物出苗或作物早期生长是否有问题？

10.是否需要进行水管理（即田间种植时太湿或太干）？

11.评估中未捕获到的其他观察结果，包括植物状况以及可能影响评估结果的近期天气和景观特征。

现场评估注意事项和说明

使用说明

可以打印现场评估的工作表并将其带到现场，而无需评估文件的其余部分。

在进行田间评估时，将管理田间的指标与相邻篱笆或田间边缘的未管理相似土壤进行比较通常会很有帮助。

以下“田间评估指标详细信息”页面提供了评估每个指标的指南，并列出了可以考虑纳入土壤健康管理计划中以解决与每个指标相关的资源问题的保护措施。

前四个指标（土壤覆盖率，残留物分解，土壤板结，积水）代表影响或指示土壤健康的表面条件，应在整个田间观察条件下进行评估。

其余指标代表地下条件，并通过挖掘至少8英寸评估每个指标以确定其是否符合评估标准进行检查。

最好通过查看现场中的多个位置来确认地下指示器。在该字段中选择三个代表性位置，以评估地下指标。如果至少两个地点的条件不一致，则应评估另一个地点。

当土壤湿度充足时，应在田间的多个位置评估抗渗透性。通常通过检查在其他地下指示器中挖出的孔中的板状或块状结构来验证压实度很有帮助。

尽可能拍摄照片以纳入评估中。这些可以与现场观察和注释一起添加到客户文件夹中。

如果可用，可以使用手持式土壤湿度计确定土壤湿度，或者定性为：干/湿，田间持水或饱和。

土壤质地可以通过“感觉方法”进行估算。土壤调查可以提供估计值，但应在现场进行验证。

有用的评估材料

铲子，钢丝旗，渗透仪，透明的塑料杯或类似物，钢丝网过滤器，水，小手镜，质感指南

使用评估的注意事项

农田田间土壤健康评估旨在用作诊断工具，帮助保护规划人员确定是否存在土壤健康资源问题。不应将其用于一个领域与另一个领域的比较，或作为监视某个领域随时间变化的手段，也不应假定它是对土壤至关重要的所有生物，物理和化学过程的全面评估功能。多个指标不符合评估标准的领域可能会受益于管理系统的实施，该管理系统将利用尽可能多的土壤健康建设实践，以最大限度地提高生物多样性，存在的活根和土壤覆盖率，并最大程度地减少扰动（请参阅基础知识）。农田土壤健康综合管理系统中通过养护措施解决资源关注的问题》。

通常，没有必要评估所有11项指标，而只有那些能够使计划者充分评估田间土壤健康并在存在土壤健康资源问题的情况下制定管理替代方案的指标。大量变量将导致指标在任何一次实地访问中都不能同样有用。可以预料，根据土壤，景观位置，气候，天气，一年中的时间和耕作系统的不同，某些指标将比其他指标更具解释性和代表性。不同的指标将具有不同的最佳采样时间或条件，因此，应注意采样时间和现场条件。与每个指标关联的时序符号为评估该指标的建议条件和时间提供了快速参考。

建议外地办事处工作人员与负责与保护规划有关的土壤健康资源问题的国家技术专家合作，以确定哪些指标可能为其气候，土壤和耕作系统提供有用的资源问题评估信息。此外，州和地区专家可能会发现有必要调整指标的评估标准，以确保指标为本地系统和条件提供有意义的评估信息。

土壤化学性质（养分，pH，EC等）是土壤健康的重要组成部分，会影响土壤功能，但不是现场评估的一部分。最好通过将样品送到著名的土壤测试实验室进行量化。此外，还可以通过实验室方法评估指示土壤健康的物理和生物学特性（请参阅《土壤健康方法技术说明》）。还可以通过追踪随时间推移进行的SOM实验室分析趋势或通过NRCS批准的方法确定土壤条件指数（SCI）来确定土壤有机物耗竭资源的问题。可以对养分，pH，EC等进行快速的现场评估，以证明，比较和对比管理对养分循环或田间差异的影响，并确定是否需要进一步的土壤测试（NRCS——土壤健康对于教育工作者）。尽管土壤盐分可能对土壤健康产生负面影响，应将其视为资源问题进行评估，并在适当的管理计划中予以考虑，但该评估未包括在内。

现场评估指标详细信息

土壤覆盖度

促进土壤健康的一个重要因素是保持土壤表层覆盖，特别是在休耕期。估算死植物、有机覆盖物或有生命植物覆盖的土壤表面百分比（即覆盖作物或经济作物）。作物可能有所不同，但覆盖率看起来是相同的。拍摄代表性区域的照片，可以随时进行评估。

残渣分解

残留物分解是先前农作物残留物的生物粉碎，破碎，循环或掺入。残留物分解的速率可以指示受管理影响的生物活性。影响残渣分解速率的其他因素包括植物残渣的C/N比，作物种类，残渣量以及残渣分解过程中的环境条件。细目分类高度依赖于气候。通过查看现有的残留物覆盖物是否有分解，切碎和土壤生物掺入的迹象，可以评估残留物的分解情况。注意垃圾的深度，颜色和最近残留的状况。与生产者的对话将有助于提供有关管理，残留物年龄和植物类型的信息。拍摄代表性区域的照片，可以随时评估该指标，但在全幅耕作领域中将无用。

表层结皮

当土壤过度耕作或没有覆盖物时很容易形成表面结皮，抑制幼苗出苗和水分渗透。确定外壳是否遍及整个田地或仅在一小片土地中。在高钠或高盐土壤中也会发生结皮现象。结皮在拾取后将保持原样。在灌溉或下雨后以及下一次耕作之前，应评估其物理结皮。

积水

由于渗透性差而导致的土壤表层积水表明集聚体稳定性差，表面结皮，表面覆盖不足，土壤结构差和/或压实。缓慢的渗透也可能是由自然条件引起的，例如靠近表面或其他缓慢渗透的层，或粘性表面或亚表面质地。

评估积水的最佳时间是在典型的降雨或灌溉发生后的24小时内。确定是在整个田间还是仅在小片土地中积水。积水是土壤固有特性还是景观位置造成的？生产者通常知道这是否是他们所在领域的问题。通常，在生产者采访中最好地获得此信息，以确定积水的程度和严重性。

耐渗透性

农业系统中的土壤压实可能源于重复的车轮滚压或牲畜践踏，或相同深度的重复耕作。压实不仅会干扰水和气体在土壤中的移动，而且还会干扰根系的生长以及土壤生物的移动和扩散。管理诱发的压实通常发生在2-8英寸的深度，但可能会更深，具体取决于土壤类型和管理。

应当在野外随机选择的8-10个斑点处检查抗穿透性。抗渗透性随着土壤干燥而增加。因此，请评估潮湿的土壤。使用以下方法之一：

1.握住旗杆末端附近的旗杆，将其插入土壤，观察其弯曲的难易程度。将电阻与已知的非压实区域进行比较，例如在栅栏行或其他非压实场边界中。

2.在观察压力表读数的同时，缓慢施加稳定的垂直向下压力，以使用渗透计。记录限制层的深度和电阻压力。

水稳定性团聚体

在水存在下土壤团聚体的稳定性对于水的渗透和存储，气体交换以及植物生长和土壤生物栖息地都很重要。高度退化的土壤可能不会破碎或溶解，因为高堆积密度可能会影响团聚体对水的反应方式。

要评估水稳定的团聚体，请使用以下三种方法之一：

圆柱体方法：从可能存在的任何残留物下方的表面取一个大约高尔夫球大小的土壤，然后将其浸入水中。注意时间。5分钟后，观察容器中的水并估算完好无损的ped（％）量。此方法最适合风干土壤。

过滤器方法：从土壤表面获取样本，将其粉碎成任何大踏板（BB尺寸或稍大；不要磨得太细）。将土壤放置在水槽过滤器或小型金属滤锅中，并与顶部齐平。浸入盛有水的碗中，使其完全饱和（约1分钟）。将过滤器倒置在平坦的表面上。具有良好团聚体稳定性的土壤将保持完整，且具有明显的团聚体，而团聚体稳定性差的土壤将坍落并具有布丁状的稠度。此方法可用于干燥到田间的土壤水分中。

土壤质量检测试剂盒方法：有关步骤和评分，请参见SQTK指南中的第9章“耐盐测试”（土壤质量检测试剂盒指南）。此方法可用于干燥到田间的土壤水分中。

土壤结构

土壤结构影响水和气体的运动，植物生根和土壤生物的栖息地。如果可能的话，应该在表面B层观察结构。专门寻找颗粒状或片状结构。粒状结构通常与富含有机物和良好聚集的土壤有关。板状结构的特征在于可以沿水平面分离的不同层，通常与压实层或通常与E层相关。沙质土壤不太可能呈现颗粒状结构。其他本地自然发生的条件也会影响结构。

土壤颜色

颜色可以用作有机物损失或累积的指标。通常，SOM的损失会导致颜色变浅，累积会导致颜色变深。

至少可以通过两种方式评估颜色：

1.在田间使用蒙塞尔色卡和土壤调查脚钉描述。该值是反映土壤黑暗度的数字。例如，颜色为10YR 3/6的土壤比10YR 5/6的土壤更深。对于10YR 5/6样本，色相为10YR，值为5，色度（亮度）为6。较低的数字比较高的数字暗。可以在任何土壤湿度下进行评估，但是在使用比色表之前应将干燥的样品弄湿。

2.比较与篱笆或田野边缘其他未受干扰区域（通常较暗）相比，田野的相对颜色变化。例外情况是在半干旱环境中，与篱笆相比，在农艺管理的土壤中灌溉和肥力可能导致较高的SOM水平。

植物根系

植物根系影响微生物的简单和复杂的碳水化合物，碳水化合物也通过形成土壤团聚体而影响土壤结构。植物根回收可溶性土壤养分。根际通道可以在每个季节保持不变，并且可以作为碳浓度和生物活性的区域（请参见生物孔指标）。观察根据作物的不同，在0-8英寸或更深处积极生长的根的生长方式。

健康的根系丰富，深厚，不受限制层的限制，并且分支良好。观察植物的根，看它们是否被土壤膜覆盖（根际鞘）或是否是土壤团聚体的一部分。根瘤菌的存在高度依赖物种和环境。最好在活跃的理想植物生长和充足的土壤水分时进行。

生物多样性

评级基于对残留物或土壤内存在的土壤生物的观察。将观察范围限制在以评估孔，充满土壤的铁锹和孔本身为代表的土壤表面区域。真菌菌丝将显示为白色至浅棕褐色线或团块。如果豆类正在生长，则寻找活跃的根瘤，中无脊椎动物和大型无脊椎动物，例如螨虫，跳虫，千足虫和蚂蚁。评估的最佳时间是在春季或秋季或一年中土壤潮湿至田间的其他时间。温度也会影响生物的存在和活动。

生物孔

植物的根所在之处称为生物孔。这些生物孔对于快速的空气和水交换很重要。此外，该通道往往富含有机物，微生物和营养素。旧的生物孔为新建立的根提供了极好的途径。寻找经常作为连接到土壤表面的通道的连续孔。富含有机质的生物孔可能比周围的土壤更暗。可以在干燥至田间持水的土壤中评估湿度，但在潮湿至田间持水的土壤中更易于观察。

名词解释

团聚体：一组主要的土壤颗粒，由于生物，物理和化学过程，它们彼此之间的粘附力比其他周围的颗粒强。

团聚体稳定性：衡量土壤中不易崩解、破碎或崩解的团集体比例的一种方法。

生物孔：由植物根部或其他土壤生物形成的土壤孔隙，通常直径较大。

土块：通常在耕作，挖掘等过程中产生的致密，连贯的大小不等的土壤团块，尤其是当这些操作是在太湿或太干且通常通过压缩或从土壤中脱落的土壤上进行时更大的单位，而不是像汇总中那样的集结行动。

硬壳（土壤）：土壤的表层，厚度从几毫米到3厘米不等，物理化学过程加上缺乏生物聚集过程已导致其致密得多，坚硬且结实。干燥后比其下面的材料脆。*请勿与生物（微生物）土壤结皮相混淆。

生物结皮（土壤）：蓝细菌，藻类，地衣，地榆和苔藓的组合，通常在土壤表面上形成不规则的活壳，特别是在其他贫瘠，干旱地区的土壤上。

淋洗：从一层或多层土壤中除去悬浮液（或溶液中）的土壤物质。

地平线A ：具有最大含量的矿物土壤的表面地平线，有机物质的积累最大的生物活性和/或诸如铁和氧化铝以及硅酸盐粘土的洗脱。

地平线B ：通常在A，E或O地平线以下的土壤地平线，其特征在于以下一项或多项：

1.单独或组合使用硅酸盐粘土，铁，铝，腐殖质，碳酸盐，石膏或二氧化硅的浓度

2.块状或棱柱形结构。3.铁和铝氧化物的涂层使颜色更深，更强或更红。

地平线，土壤：一层大致平行于陆地表面的土壤或土壤材料，在物理，化学和生物学特性或特征（例如存在的颜色，结构，质地，稠度，种类和数量）方面与相邻的遗传相关层不同，酸度或碱度等

菌丝：真菌细胞细丝。许多菌丝构成菌丝体。

踏板：通过自然过程形成的土壤结构单元，例如块，柱，颗粒，板或棱柱（与人工形成的土块相反）。

Pedon ：三维土壤，其横向尺寸足够大，可以研究地层的形状和关系。

资源问题RC：在损害资源的可持续性或预期用途的程度上，土壤，水，空气，植物或动物资源库的预期退化。

根茎：由黏液和土壤颗粒组成的结构，在根部周围形成圆柱体。

土壤颜色，色度：亮度。

土壤颜色，色调：颜色或阴影。

土壤的颜色，价值：色调或颜色的明暗。

土壤健康：土壤作为维持植物，动物和人类的重要生命生态系统的持续能力。

颗粒状结构：不完美的球体，通常为沙粒大小。

块状结构：不完美的立方体，其棱角或圆角。

扁平的结构：扁平或压缩的外观。

结构，土壤：将主要土壤颗粒组合或排列成次要单位或小脚踏。次要单元的特征是大小，形状和等级（不同程度）。

附录和其他资料

Aggregate Stability 

https://www.youtube.com/watch?v=7OYq6——_GW5Q 

https://www.youtube.com/watch?v=z8xj5EiNNRo

Biological Activity, Fungi, etc.

http://digitalcommons.unl.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1015&context=agronomyfacpub

Estimating Soil Moisture by Feel and Appearance 

https://www.nrcs.usda.gov/Internet/FSE_DOCUMENTS/nrcs144p2_051845.pdf

Field Book for Describing and Sampling Soils Version 3.0 

https://www.nrcs.usda.gov/Internet/FSE_DOCUMENTS/nrcs142p2_052523.pdf

Residue Cover 

http://ianrpubs.unl.edu/live/g1931/build/g1931.pdf 

https://www.nrcs.usda.gov/Internet/FSE_DOCUMENTS/nrcs141p2_029000.pdf

Science and Technology Training Library —— This webinar library houses the soil health webinar series. 

http://www.conservationwebinars.net/

Soil Crusts 

http://soilquality.org/indicators/soil_crusts.html 

http://www.fao.org/docrep/t1696e/t1696e06.htm

Soil Health Management Systems Principles —— Factsheet: Principles for High Functioning Soils.

https://www.nrcs.usda.gov/wps/PA_NRCSConsumption/download?cid=nrcseprd1388460&ext=pdf.

Soil Health Technical Note 450——03: Recommended Soil Health Indicators and Associated Laboratory Procedures (For quantitative assessment of soil health) 

https://www.nrcs.usda.gov/wps/portal/nrcs/detailfull/national/soils/health/?cid=nrcseprd1315420

Soil Health Management Systems Technical Note 450——04: The Basics of Addressing Resource Concerns with Conservation Practices within Integrated Soil Health Management Systems on Cropland 

https://www.nrcs.usda.gov/wps/portal/nrcs/detailfull/national/soils/health/?cid=nrcseprd1315420

Soil Health for Educators 

https://www.nrcs.usda.gov/wps/portal/nrcs/detail/soils/health/assessment/?cid=nrcs142p2_053870

Soil Quality Test Kit Guide 

https://www.nrcs.usda.gov/Internet/FSE_DOCUMENTS/nrcs142p2_050956.pdf

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