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来源：土地生态课题组（2025年8月12日）

本文指出，土壤健康是土壤长期多功能性、维持作物产量和增强作物抵御气候变化能力的基础。然而，土壤健康评估通常很复杂、昂贵且耗时，这成为农民采用它们的障碍。因此，本文假设由关键指标组成的简化的农场土壤健康评估方法可以有效检测不同土地管理系统中土壤健康的变化。本研究旨在（i）验证土壤健康和管理评估套件（SOHMA KIT^®）作为农场土壤健康评估的可靠工具，（ii）将其性能与标准实验室方法进行比较，以及（iii）评估其检测覆盖作物引起的土壤健康改善的灵敏度。验证研究是在巴西稀树草原（塞拉多生物群落）的两次长期田间实验中进行的，其中评估了不同的覆盖作物系统。SOHMA KIT^®将来自物理（入渗、团聚体稳定性、土壤结构视觉评估）、化学（pH）和生物（过氧化氢酶、大型动物、生物团聚体）成分的七项土壤健康指标整合到土壤健康指数（SHI）中。验证试验结果显示，多样化种植系统中SHI增加了约35%。在关键指标上观察到SOHMA KIT^®与标准方法的强相关性。SOHMA KIT^®对用户友好且可扩展，是农场决策、再生农业和大规模土壤健康监测的宝贵工具。

SOHMA KIT^®分三个阶段开发。首先，进行了一项全球非系统文献综述，以确定纳入SOHMA KIT^®的潜在方法。它遵循两个主要标准：i）直接和全面应用于农场的方法，以及ii）具有成本效益、快速、可靠、可重复且敏感的方法，以检测土地利用和管理引起的土壤健康变化。文献综述使用 Scopus、Web of Science 和 Google Scholar 等数据库进行，选择1990-2021年发表的文章。使用的关键词是：’soil health,’ ‘soil quality,’ ‘land quality,’ ‘soil fertility,’ ‘soil biology,’ and ‘soil capability,’ combined with terms like ‘on-farm,’ ‘field test,’ or ‘visual evaluation.’。 第二步，选择方法并适应巴西的条件。SOHMA KIT^®由七项指标组成：三项物理指标、一项化学指标和三项生物指标。最后，在第三步中，在USP园区（巴西皮拉西卡巴-南保罗）内，应用步骤1中选择的方法和步骤2中新开发的方法，并与标准方法进行比较，以验证SOHMA KIT^®并监测这些耕地的土壤健康状况。

所有七项指标均直接在0-10cm土壤深度的田间测量。在现场，每个采样点大约需要两个人120分钟来评估这7个指标。评估应在雨季进行，此时土壤具有田间能力，以改进视觉评估。分析完成后，应将观察结果直接手动记录在用户指南中提供的表格纸质副本中。完成所有分析后，可以通过整合所有七个土壤指标来计算SHI=∑SiWi。其中SHI为土壤健康指数，Si为指标得分，Wi为指标加权值。这些指标根据化学、物理和生物分进行加权，因此无论指标数量如何，每组在最终指数中的权重相等（33.33%）。

本文使用完全随机设计进行方差分析（ANOVA）。使用Shapiro-Wilk检验（p>0.05）评估残差的正态性。生成箱线图以评估SOHMA KIT^®指标获得的结果与区分覆盖作物处理的相应标准方法相比的敏感性、数据变异性和相似性。此外，使用randomForest软件包实现了随机森林模型，以确定哪些指标在确定每种方法获得的总体SHI方面最为重要。进行Pearson线性相关分析，以评估SOHMA KIT^®获得的结果与标准方法之间的关系。

研究结果表明，在Rio Verde，SOHMA KIT^®和标准方法评估的所有物理指标都检测到处理引起的显著变化。与休耕处理相比，玉米的入渗率增加了164%，芦苇草的入渗率增加了178%，覆盖作物混合物的入渗率提高了165%。同样，标准方法表明，当作物融入系统时，入渗率比休耕高出30%。然而，对于土壤团聚体稳定性，SOHMA KIT^®表明，与玉米相比，芜菁草处理具有最高的团聚体稳定性（高达95%）。一般来说，植物多样性越高，得分越低，表明土壤结构改善。平均而言，覆盖作物混合处理的结构得分是其他处理的1.6倍，反映了更好的土壤条件。使用SOHMA KIT^®方法的处理之间没有观察到pH值差异（p>0.10）。在生物指标中，生物聚集体能够区分使用两种方法的覆盖作物处理之间的强烈差异（p<0.01）。

在Rondonópolis，只有标准方法评估的pH值（p=0.05）和生物聚集（p<0.01）分别显示出与管理相关的变化的弱证据和强证据。相比之下，入渗是SOHMA KIT^®评估中唯一显示出弱处理效果的指标（p=0.09），表明覆盖作物混合处理的入渗率增加了4.6倍。总体而言，使用SOHMA KIT^®评估的土壤健康指标在两个研究地点的差异都大于使用标准方法测量的土壤健康指标。尽管在可变性和敏感性方面存在这些差异，但两种方法都表现出一致的趋势。

研究表明，土壤健康随着作物多样化而改善，尤其是在混合处理中（p=0.08）。在Rio Verde，通过SOHMA KIT^®测量得出的土壤健康指数（SHI）从52%（休耕）增加到70%（覆盖作物混合物）。SHI的改善主要归因于物理（从28%到33%）和化学成分（从7%到13%）的得分更高。在生物成分方面没有观察到显著差异（p>0.10）。对于标准方法，观察到类似的模式；然而，只有生物成分捕获了休耕处理和混合处理之间从0.22增加到0.24的增加。

SOHMA KIT^®评估的所有物理指标都与其相应的标准方法相关（p<0.05）。渗水试验和团聚体稳定性与标准对应物表现出强和中等正相关（r=0.71和r=0.40）。pH值也观察到相同的趋势，两种方法获得的结果之间呈强正相关（r=0.87）。在生物指标中，只有过氧化氢酶和生物聚集体与其相应的标准方法表现出较强的相关性，相关系数分别为0.61和0.59（p<0.05）。尽管SOHMA KIT^®和标准方法构建总体SHI的指标存在差异，但两种方法都获得了中等正相关（r=0.44，p<0.05）。

本文最后阐述了SOHMA KIT^®和标准方法的五个原则：概念性、实用性、敏感性、解释性和用户友好性。

本文中的SOHMA KIT^®虽然具有诸多优势，但也存在一些局限性。首先它需要用户具备一定的专业知识才能准确评估视觉指标；其次，它目前无法直接测量土壤有机质和植物有效养分等重要指标；最后，它主要针对表层土壤进行评估，无法反映深层土壤状况。