康奈尔土壤健康评价系统及其应用

土壤健康是土壤质量的可变部分,受人类利用和管理土壤方式的影响明显。因此,掌握农田土壤健康状况,对改进农田管理方式、提高农作物产量和质量具有重要意义。康奈尔土壤健康评价系统通过研究土壤健康指标,科学全面的评价农田土壤的健康状况。该系统从39个备选的土壤健康指标中选取物理指标、生物指标和化学指标各4个,作为描述土壤健康特征的量化指标;在采样分析获得各指标的指标值后,通过土壤健康评分函数,将测得的指标值转换为对应指标的分值,并在此基础上计算出土壤健康总分,用以定量评价农田土壤的综合健康状况。该测试系统面向农民、为农民服务,操作简单、易于理解,对我国开展农田土壤健康管理和评价工作具有参考价值。     

旱区土壤微生物组与土壤健康评价

土壤健康在维持粮食生产、动植物和人类健康方面具有重要作用，是实现农业可持续发展的根本。土壤微生物作为土壤中最具丰富性和多样性的有机生物体，包含细菌、真菌、原生生物和病毒。它们驱动着碳、氮、磷、硫等元素循环过程，并与植物初级生产力和土壤健康息息相关。旱区约占全球陆地表面积的41%，维系了全球约38%以上的人口。西北干旱半干旱区是我国的重要粮食生产后备区，由于其土壤生态系统的复杂性、脆弱性和敏感性导致该地区土壤健康状况相关研究仍缺乏。本文围绕微生物在土壤健康相关生态系统服务如调控作物生长、消减连作障碍、改善水体质量、维持人类健康、缓解气候变化影响和促进碳固存中的贡献，揭示了土壤微生物在维持土壤健康中的关键作用，归纳了土壤微生物作为土壤健康评价指标的发展历程和研究进展。同时介绍了旱区土壤微生物自身特征并总结其对于水分胁迫的响应，归纳了旱区土壤健康研究进展。最后对土壤微生物组与旱区土壤健康研究进行了展望，以期为利用土壤微生物资源维持和改善旱区土壤健康状况提供科学指导。     

基于文献计量的土壤健康评价研究进展可视化分析

土壤健康是食品安全和人类生命健康的基础保障，开展土壤健康评价、掌握土壤健康状况对土壤保护和农业可持续发展具有重要意义。本文以Web of Science核心数据库中收录的土壤健康评价相关文献为基础数据，采用CiteSpace工具文献数量、题目、关键词、作者等信息进行可视化计量分析。结果表明：（1）土壤健康评价是一项环境科学、土壤科学、农学等多学科交叉的研究领域，目前正处于快速发展时期；美国在这一领域的研究实力和国际影响力最大，我国虽然起步较晚但发展迅速，发展潜力巨大。（2）土壤健康概念从狭义到广义，评价指标从理化属性到物理、化学、生物综合指标，评价体系从单一粮食生产到多种生态系统服务功能，方法模型从专家经验到系统建模，技术手段从常规检测到微生物组学、地信遥感等正在逐步改进和完善。（3）生物学指标、土壤多功能定量评价、客观准确的评价模型等是目前土壤健康评价研究的前沿和热点。我国土壤健康评价研究尚处于发展阶段，本文对国际土壤健康评价进展情况的总结梳理对我国相关研究工作的开展提供了一定的参考与借鉴。     

土壤微生物影响土壤健康的作用机制研究进展

土壤健康是农业可持续发展的中心主题。土壤微生物参与土壤生态功能、环境功能和免疫功能协同驱动土壤生命系统运转，是维持土壤健康的核心与关键。了解不同微生物介导的土壤健康调控机制对有效利用这些核心微生物维持和改善土壤健康至关重要。本文围绕微生物参与调节土壤碳循环、养分循环，改变土壤结构、抑制植物病虫害、污染控制等主要生物过程系统梳理了微生物在调控土壤健康中的重要作用，以及微生物作为土壤健康的敏感指标对土壤健康的指示与预警作用。强调未来应加强驱动土壤健康特定功能以及多个生物过程的核心微生物组信息数据库挖掘、构建与生产应用研究，为定向利用微生物改善农业土壤生态系统功能、维持土壤健康以及保障土壤可持续发展提供科学依据。     

耕地土壤健康及其评价探讨

开展面向耕地的土壤健康评价,对保障我国粮食安全和生态文明建设具有紧迫的现实意义。针对相关研究中土壤健康概念抽象、评价尺度杂糅等普遍性问题,及欧美主流技术路线中的局限性,文章从概念解构的视角进行了探讨,提出研究框架,以期为我国耕地土壤健康评价工作提供参考。首先,通过构建基于土壤功能与胁迫的土壤健康观,从理论方面将耕地土壤健康解构为初级生产力、水净化与调节、碳封存与调节、生物多样性供给、养分供给与循环等5类土壤功能,探讨了耕地土壤健康管护理念;然后,基于土地评价的一般性原则,从实践角度对耕地土壤健康进行了尺度划分,识别了田块、县域、省域和国家等4级尺度的耕地土壤健康管护目标。由此,提出了以表征耕地土壤功能与重金属胁迫为核心的耕地土壤健康评价全流程研究框架。然而,如何定义并量化耕地(旱地、水浇地和水田)土壤健康状况与土壤功能的供需关系,科学应用土壤功能评价指标与表征方法,以实现从土壤功能与胁迫到耕地土壤健康的表达,仍是重难点,值得重点关注和进一步研究。     

耕地和草地土壤健康研究进展与展望

土壤是地球关键带的重要组成部分，为维持和保障农业生产、植物生长、动物栖息、生物多样性和环境质量提供了基本服务，是链接整个自然生态系统的核心要素之一。增强土壤健康对实现可持续发展目标至关重要，近年来在全世界范围内皆受到越来越多的重视和更广泛的研究。耕地和草地是当前地球上最大的土地利用类型，分别约占地球上无冰土地12%和26%。同时,“田”和“草”是“山水林田湖草生命共同体”中的重要组成部分，维护耕地和草地两种农牧地类型土壤健康对于维持整个自然生态系统健康和实现可持续发展具有重要意义。近二十年来，围绕这两种土地利用类型土壤健康的相关研究呈现兴起态势。中国在此研究领域虽比较活跃，但研究成果的影响力还有待加强，且还未从国家层面建立一个统一的土壤健康评估体系。本文首先厘清了土壤健康内涵的演变，并聚焦于以上两个典型的农牧地类型，归纳了当前国内外相关研究的热点内容；其次，梳理了当前国内外土壤健康评估研究工作现状,同时总结了中国在土壤健康维护方面已有的工作基础；最后，对我国未来土壤健康评估研究提出了建议和展望，以期为改善耕地和草地土壤功能、维护我国土壤健康提供依据和方法。     

土壤动物与土壤健康

土壤动物与土壤健康息息相关,土壤动物多样性和功能能够灵敏反映人类活动和气候变化引起的土壤扰动。同时,土壤动物还通过与生物和非生物组分间的相互作用对地上生态系统产生反馈作用。当前土壤动物在土壤健康评价体系中的应用相对较少,主要集中在土壤线虫、节肢动物和蚯蚓等类群,仍缺乏基于土壤动物的系统性评价指标。因此,本文围绕土壤动物在指示土壤健康方面的潜力,系统总结了现有基于土壤动物的土壤健康评价指标,强调未来应建立和完善土壤动物基因组信息数据库,挖掘土壤动物的功能性状,加强土壤食物网结构和生态功能的研究,建立集成土壤动物物种多样性、功能性状和土壤食物网的指标体系,从而促进土壤健康和生态系统的可持续发展。     

土壤环境质量指导值与标准研究 Ⅱ.污染土壤的健康风险评估

快速城市化进程与工业发展，使得土壤污染日益严重。污染物进入土壤后，经水、气、生物等介质传输，通过饮水、呼吸、饮食、皮肤吸收等途径引起人体暴露，带来健康风险。污染土壤健康风险评估是制定土壤环境质量标准的基础，是一项新的环境管理技术与手段。我国污染土壤的健康风险评估还非常欠缺，为了推动其发展，本文讨论了其研究进展、方法、存在问题与发展趋势。当前，还缺乏准确定量的风险表征方法，评估过程中还具有较大不确定性。污染土壤的健康风险评估正在向多介质、多途径以及多种污染物暴露的方向发展，模型模拟的方法将会得到更多的应用。为了建立准确定量风险评估方法，在未来研究中需要加强对风险评估相关机理研究。这包括污染物的迁移传输规律、污染物的剂量一效应关系和人群生活方式等。     

“十四五”土壤生物学分支学科发展战略

土壤生物是地球生物多样性的重要组成部分。土壤生物驱动着土壤中有机质降解、元素循环、污染物转化与降解以及温室气体的产生与消耗,在全球粮食安全、环境保护以及应对气候变化等方面发挥着重要作用。土壤生物学是研究土壤生物多样性与分布、土壤生物的过程与功能以及土壤生物的调控与应用的科学。21世纪以来,分子生物学技术的突破与生态学理论的广泛应用极大地推进了土壤生物学研究的发展。本文回顾了土壤生物学科的发展历程,详细介绍了土壤生物学科的发展现状,提出了土壤生物学科在理论与应用上的发展趋势,并对未来土壤生物学科的发展方向进行了展望。随着多学科交叉融合以及研究手段的进步,土壤生物学迎来了一个新的发展时期。土壤生物学研究在生物资源挖掘、时空分布格局、生态服务功能和生物调控等方面取得的重要成果,将更好地服务于土壤健康、植物健康、人类健康以及我们的星球健康。     

土壤多环芳烃生物可给性测定的体外胃肠模拟法研究进展

经口摄入是土壤多环芳烃(PAHs)人体暴露的重要途径, 有效评估土中PAHs的生物可给性是全面评估土壤PAHs人体健康风险的重要组成部分。然而, 测定土壤PAHs生物可给性的体外胃肠模拟方法众多, 至今国内外尚缺乏统一标准。由于不同体外模拟方法测定的结果差异较大, 制约了土壤PAHs人体健康风险评估的发展。基于此, 本文综述了PAHs生物可给性测定所用的多种体外胃肠模拟方法及进展, 并针对PAHs生物可给性测定方法存在的问题, 建议未来构建土壤PAHs生物可给性测定标准方法的相关研究应从生理条件、吸附材料的选择、体内模型的验证这三方面综合考虑。综合以上，本文有望对我国污染场地土壤标准体系构建和完善、前瞻性科学管理提供科学依据。     

土壤健康指标体系与评价方法研究进展

健康土壤能够保障健康食物生产,维持土壤生态系统多功能性,是农业绿色发展的基础。明确土壤健康现状,系统开展土壤健康诊断是培育健康土壤和提高土壤生产力的基础。然而,以往人们基于单一土壤功能即土壤生产力开展了大量的指标选择和评价工作,忽视了其他土壤功能,评价指标中土壤生物学特性未引起足够重视,对土壤过程的动态监测少。随着对可持续发展的关注以及农业绿色发展的需求,土壤健康指标体系和评价方法正在不断完善。针对不同空间尺度和不同作物体系,建立多目标协同的土壤健康评价体系成为土壤可持续利用的热点和前沿。本文总结了土壤健康指标体系的选择原则,分析了生物学指标在土壤健康评价中的重要性,重点阐述了我国、美国、新西兰等国家土壤健康评价方法以及基于土壤功能和土壤管理等评价方法的进展、优缺点和应用区域,提出了完善土壤健康评价系统的途径。未来需要构建基于区域自然禀赋环境特征的土壤-作物管理大数据平台,发展生物学指标,建立长期和全程动态监测体系,并与快速无损测试技术、智能化信息技术相结合,形成多目标协同、适用于不同区域和作物体系的土壤健康评价方法,通过多主体参与,为农业绿色发展提供重要支撑。     

土壤健康的生物学监测与评价

土壤是维持陆地生态系统功能和持续性的至关重要的有限资源。土壤质量和土壤健康与农牧业的可持续发展和环境质量的改善息息相关。土壤健康可简单定义为:“土壤作为一个动态生命系统具有的维持其功能的持续能力”。土壤微生物是土壤生物区系的关键性功能要素,一些微生物学参数可以综合判断土壤健康状况。文中提出土壤健康评价的指标体系可区分为土壤中微生物的量、活性、多样性和功能性4个方面,其中与微生物生物量水平相关的基本指标和衍生参数可成为土壤健康的敏感性量化指标,并有潜力作为土壤生态系统受污染和胁迫的预警性监测指标。     

土壤质量评价中文文献分析

基于中国知网(CNKI,http://www.cnki.net)1950~2016年关于土壤质量方面的中文文献查阅结果,概述了我国关于土壤质量的内涵认知、评价指标体系选择和权重确定方法以及土壤质量评价方法,旨在为今后的土壤质量评价提供参考。关于土壤质量的内涵,中国科研人员更接受土壤肥力和土壤质量这两个概念,进入21世纪后,中国开始更为关注基于"污染"的土壤环境质量;评价指标体系大致可以分为土壤物理指标、土壤养分和常规化学指标、土壤生物指标和污染物指标四类,土壤物理指标中,质地、含水量和耕层厚度使用频数最多,土壤养分与常规化学指标中,有机碳和pH使用频数最多,土壤生物指标中酶活性、细菌数量和真菌数量使用频数最多,但相比于物理指标和土壤养分和常规化学指标,生物指标的应用较少,污染物指标中重金属指标的使用频数最多;指标权重的确定方法中主观法的层次分析法和客观法的主成分分析占主导地位;土壤质量评价方法中综合指数法和内梅罗指数法应用的最多。土壤质量评价指标体系,因评价者、评价区域、评价对象和评价目的的不同而不同,随着我国经济、土壤微生物的研究技术的迅猛发展,预计微生物指标在土壤质量评价中将会得到越来越广泛和深入的应用。     

土壤质量的酶学指标研究

土壤质量日益衰退,寻找能够准确标示其变化的敏感指标非常重要。土壤酶几乎参与了土壤中全部的生物化学反应,与土壤中多种生态过程密切相关。土壤酶的敏感性、专一性和综合性等特点使其可以作为一个反映土壤质量的生物学指标。本文在概述了土壤酶作为土壤质量指标可行性的基础上,综述了土壤肥力质量、环境质量等的土壤酶活性和酶动力学指标的研究,并对今后相关研究提出了几点建议。     

守护耕地土壤健康支撑农业高质量发展

本文回顾了土壤健康概念的演进过程,结合我国国情农情,分析了耕地土壤健康管护的重要性。从保障粮食安全、打赢净土保卫战和加强土壤健康监测等3个方面,总结了我国目前已开展的相关工作及成效;并从强化科研创新、完善体制机制、深化人才培养、发挥学会作用等4个方面,阐述了进一步加强耕地土壤健康管护的科研方向与工作重点。     

土壤质量生物学指标研究进展

本文对近年土壤微生物、土壤酶活性和土壤动物等土壤质量生物学指标研究成果进行了综合评述。土壤微生物是土壤有机组分和生态系统中最活跃的部分,被认为是最敏感的土壤质量生物学指标:微生物生物量代表参与调控土壤中能量和养分循环及有机物质转化所对应微生物的数量,但须结合多样性研究以弥补其无法反映土壤微生物组成和区系变化的缺陷;微生物群落组成和多样性动态反映土壤中生物类群的多变性和土壤质量在微生物数量和功能上的差异;土壤微生物活性体现在土壤微生物商、微生物呼吸和代谢商等方面,应考虑生物量大小与微生物种群活性间的相关关系以反映微生物种群内的差异。土壤酶活性具有极高时效性,在较短时间内就能反映出土壤质量的变化。土壤动物通常以种类的组成和数量,土壤动物区系的相对丰度、多样性或活性作为评价土壤生物质量的敏感指标。与土壤理化指标相比,土壤生物学指标更能对土壤质量的变化做出灵敏迅速的响应,因而被广泛地用于评价土壤质量。     

农田土壤健康评价体系构建的若干思考

健康土壤是保障粮食安全、耕地产能提升和农业高质量发展的基础。目前土壤健康评价已成为全球土壤学领域研究的焦点和热点,国内外学者对于土壤健康评价方法及指标的选择进行了系统总结,然而缺乏具体评价过程中的实操性建议。本文重点剖析了土壤健康的特点与多功能性、评价的通用原则、指标选择的n+X模式及评价方法的选择与落地实现,提出了土壤健康差与基准值、基础指标和约束性指标的选择及指标选择的制宜性,明确了土壤健康指标体系建立需要考虑土壤质地、作物类型、土地利用方式、气候条件等因素,建议土壤健康技术和模式落地实现需要与相关政策结合。未来需要继续开展土壤健康驱动机制和健康土壤培育机理研究;基于长期定位试验和耕地质量长期监测网点,构建基于土壤质地、作物类型、土地利用、管理目标和评价尺度的指标体系和阈值、数据库和决策支持系统;结合相关政策和区域环境的约束性,形成跨区域、跨国家的共识、公约和行动,推动全球土壤健康行动落地和农业可持续发展。