主题：【转帖】土壤质量评价研究进展

二、土壤质量评价

（一）土壤质量评价内容

Warkentin(1995)认为土壤功能是评价土壤质量的基础，土壤质量是指在特定区域的限制条件下，土壤功能能否最优发挥；并将土壤功能概括为：①土壤中有机物质的再循环以释放养分，合成新的有机物质；②拦蓄土壤表层流失和渗漏的雨水；③维持栖息地土壤孔隙大小、表层和水气相对压力的多样性；④保持栖息地的稳定性，抗风蚀、水蚀的能力和缓冲气温、湿度的急剧变化和有毒物质的能力；⑤养分和水分的贮存与缓慢释放；⑥能量在地表的分配。

Doran(1994)将土壤的主要功能概括为三个方面：一是生产力，即土壤提高植物和生物生产力的能力；二是环境质量，即土壤降低环境污染物和病菌损害的能力；三是动物健康，即土壤质量影响动植物和人类健康的能力。

因而，土壤质量评价是综合土壤各方面的功能，包括保持生物生产力、维持环境质量以及促进动植物健康的属性，并根据土壤已知的外部性质对这一内在属性进行量度。

（二）土壤质量评价原则

土壤质量评价工作非常复杂，目前仍无明确的标准和固定的评价方法。在评价空气质量和水质量时，仅仅依靠分析其中的特定污染物富集的浓度及其在特定的环境过程中对空气、水的负面影响即可达到评价目的；而土壤质量评价由于土壤类型的多样化，各类型土壤组分的千差万别及土地利用方式的多样化，难于简单地依靠分析几个指标而评定质量优劣，即使是同一种土壤，对于不同功能或生产所表现出的品质优劣亦可能相差悬殊，因而没有确定的标准和固定的评价方法。

Sims等建议以一个无污染的土壤质量为判断标准，称之为土壤的清洁状态，但是除了几种单独的非生物物质外，纯净土壤是无法定义的。土壤中自然产生的、土壤作为过滤介质在环境中捕捉的以及人为产生的毒素和重金属都会使土壤变得不洁净，因而难以作为质量判断标准。Doran等和Karlen等建议土壤质量的评价应该以土壤功能为基础，着重于一个确定的系统内一种特定的土壤功能的完善程度。由于土壤在各生态系统的功能不一，如作为森林、草原生态系统的立地条件的功能，作为城市和工业生产中的含各种污染物的副产品的净化器的功能等，因而该评价亦难以提出确定的标准。

总之，土壤评价应综合考虑土壤的功能及土地利用类型，同时，土壤评价指标体系也应随不同的地区、不同种类的土壤而有所不同。

（三）土壤质量评价方法

土壤质量的评价方法目前国际上尚无统一的标准，国内外提出的土壤质量评价方法主要有以下几种：

1、多变量指标克立格法（MVIT）

Smith(1993)利用多变量指标克立格法来评价土壤质量。这种方法可以将无数量限制的单个土壤质量指标综合成一个总体的土壤质量指数，这一过程称为多变量指标转换（multiple variable indicator transform），是根据特定的标准将测定值转换为土壤质量指数。各个指标的标准代表土壤质量的最优的范围或阈值。该方法的优点是可以把管理措施、经济和环境限制因子引入分析过程，其评价范围可从农场到地区水平，评价的空间尺度弹性大。

2、土壤质量动力学法

Larson(1994)提出土壤质量的动力学方法，从数量和动力学特征上对土壤质量进行定量。某一土壤的质量可看作是它相对于标准(最优)状态的当前状态，土壤质量(Q)可由土壤性质qi的函数来表示：

Q = f(qi…n)

描述Q的土壤性质qi，是根据土壤性质测定的难易程度、重视性高低及对土壤质量关键变量的反映程度来选择的最小数据集。例如，土壤生产力指数（PI）是由土壤pH、容重、有效水容量对根系生长的满足度计算的，用来估计土壤侵蚀对土壤生产力质量及其变化的影响。该法适用于描述土壤系统的动态性，特别适合于土壤可持续管理。

3、土壤质量综合评分法

Doran等（1994）提出土壤质量的综合评分法，将土壤质量评价细分为对6个特定的土壤质量元素的评价，这6个土壤质量元素分别为作物产量、抗侵蚀能力、地下水质量、地表水质量、大气质量和食物质量，根据不同地区的特定农田系统、地理位置和气候条件，建立数学表达式，说明土壤功能与土壤性质的关系，通过对土壤性质的最小数据集评价土壤质量。

4、土壤相对质量法

通过引入相对土壤质量指数来评价土壤质量的变化，这种方法首先是假设研究区有一种理想土壤，其各项评价指标均能完全满足植物生长的需要，以这种土壤的质量指数为标准，其它土壤的质量指数与之相比，得出土壤的相对质量指数（RSQI），从而定量地表示所评价土壤的质量与理想土壤质量之间的差距，这样，从一种土壤的RSQI值就可以表示土壤质量的升降程度，从而可以定量地评价土壤质量的变化。该方法方便、合理，可以根据研究区域的不同土壤选定不同的理想土壤，针对性强，评价结果较符合实际。

以上土壤质量评价方法各有优点，实际工作中可以根据评价区域的时间和空间尺度、评价的土壤类型、评价的目的等，选择适宜的评价方法。

（四）土壤质量评价指标体系

土壤质量是土壤的许多物理、化学和生物学性质，以及形成这些性质的一些重要过程的综合体现，土壤质量指标则是土壤属性的外在量度，由于对各种土壤属性与功能之间的关系，以及形成各种土壤属性的过程机理等问题尚未十分明确，目前的土壤质量评价体系仍无明确标准，土壤质量的研究仍然只是从不同关心角度进行的尝试。

1、土壤质量评价指标选择原则

有效性原则：选取的指标能正确反映出土壤的基本功能，是土壤中决定物理、化学及生物学过程的主要特性，对表征土壤功能是有效的。

敏感性原则：选取的土壤质量指标对土壤利用方式，人为扰动过程，土壤侵蚀强度及程度的变化有足够敏感的反应。如果所选指标对土壤变化反应不敏感，则对监测土壤质量变化没有使用价值。但是，指标的敏感性要以监测土壤质量变化的时间尺度而定。

实用性原则：选取的土壤质量指标要易于定量测定，简便实用。在田间或实验室测定时，测定过程稳定，测定误差低，具有较高的再现性与适宜的精度水平。

通用性：影响土壤质量的因素很多，必须立足于综合的、系统的观点。通过分析各种土壤特性在土壤质量形成中的主次作用，选取那些有重要影响的指标，尤其是不要遗漏制约土壤生产力的主要指标。另一方面，也不要无限制地扩大指标的选择面，使整个指标体系复杂化。

2、土壤质量评价指标选择

一般说来，反映土壤质量与健康的诊断特征可以分成两组，一组是描述土壤健康的描述性特征，另一组是分析性指标，具有定量单位，常为科学家所用。分析性指标通常包括物理指标、化学指标和__生物指标，在土壤质量评价中需要根据不同的土壤、不同的评价目的，按照上述指标选择原则对这些指标进行取舍组合。

（1）土壤物理指标

由于土壤结构的稳定性控制了生态系统内的许多功能，是土壤最基本的质量指标。在评价土壤质量的基本定量体系中，物理性指标包括：土壤质地、土层和根系深度、土壤容重和渗透率、田间持水量、土壤持水特征、土壤含水量。Larson和Pierce（1991）提出了用于控制土壤侵蚀或防止地表水和地下水污染的物理指标为：土壤质地、结构和强度，植物有效水和最大扎根深度；Fitzpatriok（1996）则指出土层的厚度、土壤的结构性在景观中的分布可用来评价土壤与流域过程及土壤生产力，是最通常、简便的指标，同时指出土壤质地与植物生长和水分运移密切相关，是重要的物理指标。Cass（1996）认为土壤退化的程度与土壤结构稳定性有关，选取土壤分散性、土壤强度、水分吸收速率作为关键的物理指标。

（2）土壤化学指标

土壤质量的化学指标包括有机C和N，矿化态的N、P、K、pH、电导率。Duxbury（1994）提出土壤有机质生物活性部分更适于作为土壤质量的指标。Anderson（1990）在考虑评价土壤质量的有机质快速指标时，建议采用微生物活性指标——代谢商。土壤活性有机氮反映了土壤氮素的供应能力，与农业持续发展及环境质量紧密相关，可作为衡量土壤质量的一个重要指标。在测出土壤全N或有机质水平的变化之前，土壤潜在矿化氮（PMN）和土壤活性氮（ASN）的变化就可测到。在确定土壤质量变化时，土壤活性氮是一个灵敏的指标。但是，目前有关PMN和ASN在年际水平上的动态变化资料不多，进一步的工作是确定如何使用这些参数以及它们各自的局限性。

由于土壤有机质可以对土壤质量和作物产生有益的影响，近来的研究认为SOM是土壤质量的中心指标（美国水土保持学会，1995），甚至把它看作是土壤质量衡量指标中的唯一重要的指标（Larson和Pierce 1991；Doran等，1996）。

Singer和Ewing（1999）还强调了污染物对土壤质量的影响，并提出了将污染物的有效性、浓度、活动性和存在状态作为重要化学指标。

（3）土壤生物指标

土壤中的生物是维持土壤质量的重要组成部分，土壤生物学性质能敏感地反映出土壤质量健康的变化，是土壤质量评价不可缺少的指标。生物学指标包括土壤上生长的植物、土壤动物、土壤微生物，其中，应用最多的是土壤微生物指标，多数研究认为，土壤微生物(包括微生物量、土壤呼吸等)是土壤质量变化最敏感的指标。

Kennedy（1995）提出的土壤质量微生物指标包括生物量、细菌、真菌、土壤呼吸、微生物区系以及与微生物活动有关的参数。Turco（1994）认为一个高质量的土壤应该具有良好的生物活性和稳定的微生物种群组成。在农田系统中，在测定土壤有机质变化之前，微生物群落对土壤的变化就可提供可靠的直接证据。微生物多样性指标可评价自然或人为干扰对微生物群落的影响，进一步揭示土壤质量在微生物数量和功能上的差异。目前对土壤微生物多样性状况的常规检测方法仍处于实验室阶段，一般将微生物量作为常规的土壤质量指标。进一步的工作是确定一套评价土壤质量中生物部分的最小参数集，这些指标应同时考虑生物学过程和种群多样性，能反映干扰的影响，准确评价系统的功能，而且应该是廉价和快速的。

Dick（1994，1996）提出土壤酶活性是作为反映管理措施和环境因子引起的土壤生物学和生物化学变化的指标，尤其是非专一性和水解性的土壤酶活性十分适合这种指标。利用土壤酶活性评价干扰对土壤质量影响时，需要与参照系或特定地区状况进行比较。为简化评价步骤，合理评价某个时刻的土壤质量，有些研究者提出了综合指标，如生物肥力指标、酶数量指标、水解系数指标等，以对酶活性作出评价。对于土壤质量的酶活性指标，目前研究的重点是寻找一个相对或统一的指标；它不需要通过在时间上的多次测定或在处理间的比较来作解释，统一指标应当是土壤生物学、化学和物理学重要参数的综合。

三、结  语

土壤质量评价研究还仅仅处于起步阶段，有关土壤质量的许多理论问题及过程机理尚不清楚，还没有形成公认的或统一的土壤质量指标和定量化的评价方法。在土壤质量与土壤功能之间的关系，形成各种土壤属性的明确的土壤进程等问题上的认识，仍然是比较模糊的和不全面的，目前的土壤质量评价研究仍然是一些从不同关心角度进行的尝试。

今后应着重于土壤质量指标与评价方法、土壤质量演变过程与机理、土壤质量动态监测与预测预警及对策的研究。

冯翠娥 摘编自《世界科技研究与发展》2005年27卷