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我国土壤健康研究现状与展望

任凤玲 王谦

任凤玲,王谦.我国土壤健康研究现状与展望[J].环境工程技术学报,2024,14(5):1403-1411 doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20240456
引用本文: 任凤玲,王谦.我国土壤健康研究现状与展望[J].环境工程技术学报,2024,14(5):1403-1411 doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20240456
REN F L,WANG Q.Current status and prospects of soil health research in China[J].Journal of Environmental Engineering Technology,2024,14(5):1403-1411 doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20240456
Citation: REN F L,WANG Q.Current status and prospects of soil health research in China[J].Journal of Environmental Engineering Technology,2024,14(5):1403-1411 doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20240456

我国土壤健康研究现状与展望

doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20240456
详细信息
    作者简介:

    任凤玲(1992—),女,博士,主要从事土壤培肥与肥力演变及土壤改良研究,flren0302@163.com

    通讯作者:

    王谦(1975—),女,调研员,博士,主要从事土壤健康培育与土壤碳汇开发研究,wangqian@tcare-mee.cn

  • 中图分类号: X53

Current status and prospects of soil health research in China

  • 摘要:

    土壤健康是陆地生态系统稳定与健康的基础,合理评价土壤健康状况直接关系到农业生产的可持续性、生态环境的稳定以及人类健康。近年来,关于土壤健康的科学研究越来越成为国内土壤科学研究领域的核心热点,但由于生态系统类型的多样性、空间尺度的广泛性、土地利用方式及农业结构的差异性以及土壤生态系统功能的复杂性,科学、精准地评价土壤健康状况面临诸多挑战。在总结土壤健康的内涵与发展的基础上,重点阐述了目前国内外主流土壤健康评价方法,包括基于土壤健康评价基准的方法、康奈尔方法、基于土壤功能的方法、我国耕地质量(土壤健康)评价方法、机器学习和分析诊断的土壤健康评价方法;在此基础上,初步构建了适合我国国情的土壤健康评价框架和通用流程,系统阐述了土壤健康评价结果的应用并深入解析我国土壤健康评价当前存在的问题,提出了未来土壤健康的研究展望,特别强调了多目标协同评价体系的构建、跨生态系统与空间尺度的适应性评价方法的创新以及健康土壤培育技术的研发与应用,以期高质量推进土壤健康研究,从而保护和改善土壤资源,支持农业生产,维护生态环境健康。

     

  • 图  1  土壤健康评价体系框架

    Figure  1.  General framework of farmland soil health evaluation

    图  2  土壤健康评价流程

    Figure  2.  Soil health assessment process

    表  1  康奈尔土壤健康评价方法指标体系

    Table  1.   The Cornell indicator system of a comprehensive assessment of soil health

    指标类型 调整前土壤健康指标 调整后土壤健康指标
    物理指标土壤质地土壤质地
    团聚体稳定性
    (团聚体0.25~2.00 mm)
    团聚体稳定性
    (团聚体0.25~2.00 mm)
    有效含水量有效含水量
    土壤表层硬度土壤表层硬度
    土壤次表层硬度土壤次表层硬度
    生物指标有机质含量有机质含量
    活性炭含量活性炭含量
    潜在可矿化氮土壤蛋白含量
    根系健康等级土壤呼吸
    化学指标pHpH
    可提取磷可提取磷
    可提取钾可提取钾
    微量元素微量元素(镁、铁、锰、锌)
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    表  2  土壤健康总分与土壤健康等级转换

    Table  2.   Soil health index and soil health grade transformation

    土壤健康总分土壤健康等级
    0~20很低
    20~40
    40~60中等
    60~80
    80~100很高
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    表  3  基于土壤功能的土壤健康评价指标体系——欧盟LANDMARK项目Soil Navigator农田管理决策系统

    Table  3.   A soil health evaluation index system based on soil function: EU LANDMARK Project "Soil Navigator" Farmland Management Decision System

    土壤功能指标
    初级生产力降水量、温度、海拔、坡度、土壤容重、有机质含量、土壤碳氮比、土壤黏粒占比、土壤pH、土壤CEC、土壤盐度、矿物组成、钾含量、磷含量、镁含量、根系深度、地下水埋深、作物轮作种类、灌溉量、有机氮肥量、载畜量、豆科作物占比
    水的净化与调节年降水量、雨季降水量、作物季降水量、土壤质地、有机质含量、土壤容重、有效磷含量、土壤结皮、地下水埋深、土壤排水或导水率、人工排水量、根系深度、灌溉量、灌溉类型、灌溉频率、无机氮肥量、有机氮肥量、作物吸氮量、无机磷肥量、有机磷肥量、碳输入、覆盖作物、间作作物类型和方式、作物类型、秸秆管理、载畜量
    生物多样性维持年平均温度、年降水量、土壤pH、有机质含量、土壤有机层厚度、土壤容重、土壤碳氮比、土壤氮磷比、土壤质地、细菌生物量、真菌生物量、线虫丰度、土壤微节肢动物丰度、蚯蚓丰度、线蚓丰度、作物轮作种类、间作作物、灌溉量、无机氮肥量、有机肥类别、耕作方式、施石灰量、化学杀虫管理、地下水埋深、人工排水量
    养分供给与循环年降水量、生长季首月降水量、生长季首月均温、日均温>5 ℃天数、土壤pH、有机质含量、土壤容重、有效磷含量、土壤质地、地下水埋深、无机氮肥量、有机肥施用、覆盖作物、豆科作物占比、秸秆管理、灌溉量、土壤排水量、人工排水量、农作物歉收风险
    气候调节与碳固持年降水量、年平均温度、土壤类型、草地占比、泥炭地排水、有机质含量、土壤质地、碳输入、有机氮肥量、无机氮肥量、间作作物类型和方式、覆盖作物、秸秆管理、净初级生产力、灌溉量、土壤排水量、人工排水量、耕作方式、硝化抑制剂施用量
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    表  4  我国耕地质量评价指标体系[13]

    Table  4.   The indicator system for the assessment of cultivated land quality in China

    类别指标
    气候条件积温、降水量、全年日照时数、光能辐射总量、无霜期、干燥度
    立地条件经纬度、海拔、地形地貌、地形部位、坡度、坡向、成土母质、土壤侵蚀类型与程度、 林地覆盖率、地面破碎度、地表岩石裸露情况、地表砾石度、田面坡度
    剖面性状剖面构型、质地构型、有效土层厚度、耕层厚度、腐殖层厚度、田间持水量、旱季地下水位、潜水埋深、水型
    土壤理化性状土壤质地、土壤容重、土壤pH、土壤CEC
    土壤养分有机质含量、全氮含量、有效磷含量、速效钾含量
    潜在障碍因素障碍层类型、障碍层出现位置、障碍层厚度、耕层含盐量(盐渍化程度)、1 m土层含盐量、盐化类型、地下水矿化度
    土壤管理策略灌溉保证率(灌溉能力)、灌溉模数、抗旱能力、排涝能力、排涝模数、轮作制度、梯田化水平
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