2025年6月25日，印度海得拉巴 — 国际半干旱热带作物研究所 （ICRISAT） 的研究人员开发了一种创新且可扩展的方法，通过结合近端和卫星漫反射光谱 （DRS） 来评估半干旱农业景观的土壤退化。

英国土壤科学学会最近发表了题为“使用基于近端和遥感的漫反射光谱评估半干旱热带农业景观中的土壤退化”的研究，为传统的实验室土壤测试方法提供了一种创新、快速且具有成本效益的替代方案。

图：（a） 土壤在低、中、高降解水平下的反射光谱;（b） 采集的土壤样品的几何特征

这种方法将评估时间从数周缩短到几分钟。通过将退化地图与现实世界的农作物产量联系起来，该研究还揭示了一个关键发现——灌溉可以保护农场免受退化的最严重影响，为半干旱地区的雨养农业提供生命线。

“通过实现快速且具有成本效益的土壤退化评估，我们为农民和政策制定者提供了及时的见解，以保护半干旱热带地区的土壤健康、增强韧性并保护粮食系统。这项创新与印度和全球南方对气候智能型工具的迫切需求完全一致，以弥合实验室到现场的差距，“ICRISAT 研究与创新副总干事 Stanford Blade 博士说。

土壤健康监测的革命

土壤退化是半干旱热带地区面临的一项重大挑战，威胁着农业生产力和粮食安全。评估土壤退化的传统方法涉及劳动密集型实验室分析，这使得频繁监测变得困难。ICRISAT 的研究表明，DRS 是一种快速、无损的技术，可以通过分析关键土壤特性（如有机碳、可侵蚀性和养分可用性）来准确估计土壤退化指数 （SDI）。

图：SDI 在研究区域的空间分布

利用基于实验室的光谱学和 Sentinel-2 卫星图像，该团队成功地绘制了印度马哈拉施特拉邦旱地农业景观的土壤退化图。结果显示准确性很高，实验室 DRS 的 R² 为 0.81，基于卫星的估计为 0.52，证明了大规模监测的可行性。

“这项研究是关于使土壤健康知识民主化。除了诊断退化之外，我们的目标是促进脆弱粮食系统如何预测和适应土壤威胁的范式转变，确保韧性植根于每一英亩土地和每一个政策决策中，“ICRISAT 韧性农场和粮食系统全球研究项目主任 Rebbie Harawa 博士指出。

ICRISAT 自然资源管理首席科学家 Kaushal K. Garg 博士强调，通过将近端光谱与 Sentinel-2 卫星数据融合，该团队在量化土壤退化方面实现了 81% 的准确率，这在半干旱农业生态系统中尚属首次。他强调，这不仅仅是遥感;它是一个专门针对小农农场的实际情况进行校准的精确工具，其中每个数据点都可以直接为灌溉投资提供信息或指导恢复优先事项。

主要发现和影响

高效的土壤监测：与传统方法相比，DRS 大大减少了土壤退化评估的时间和成本。

高分辨率映射：Sentinel-2 卫星数据实现了 10 米分辨率的 SDI 映射，从而识别了劣化热点。

作物产量关联：研究表明，雨养作物在退化土壤中产量下降，而灌溉作物表现出韧性，凸显了灌溉是一种潜在的缓解策略。

可扩展的解决方案：这种方法对资源有限的地区特别有价值，使政策制定者和农民能够实施有针对性的土壤恢复措施。

这项研究标志着土壤健康监测的一个重要里程碑。ICRISAT 的主要作者兼副科学家 Israr Majeed 博士指出，虽然目前的模型适用于裸露的土壤，但未来的模型将寻求利用高光谱遥感来评估土壤健康状况，即使是在农作物和植被下。这项创新可能会彻底改变所有农田的监控，将精准农业推向新的高度。