基于生态系统多功能性的农田土壤健康评价

农田土壤健康状况不仅影响作物产量和品质,还影响大气、水环境质量和生物安全,因而农田土壤健康评价应将土壤生产能力与生态环境效应结合考虑。基于土壤生态系统多功能性,将土壤功能归纳为作物生产、持水净水、养分运移与缓冲、碳固存及栖息地与多样性等5项功能。进一步针对每项功能,按照固有属性和动态属性两个方面分别选取基础项指标,同时考虑具有区域特点的威胁土壤功能发挥的限制项指标,并采用2个乘数来体现限制因子对固有和动态属性影响的差异性,共同构建农田生态系统土壤健康评价指标体系。以中国生态系统研究网络(CERN)内位于黄淮海平原的封丘、栾城和禹城3个实验站典型农田生态系统为例,应用所建立的指标体系,采用灰色关联分析法对其土壤健康状况进行综合评价。结果显示,3个农业生态实验站土壤健康状况总体相当且处于较高水平,但仍有所差异,表现为禹城>栾城>封丘,且作物生产功能与产量R~2达到0.60,验证表明该评价体系比较合理。因此,基于多功能性的土壤健康评价方法可为进一步探究土壤健康长期变化趋势,实施土壤资源有效管理提供一定参考。     

基于生态系统服务功能视角的县域尺度土壤健康评价

土壤健康与粮食安全和农业可持续绿色发展息息相关,探索构建土壤健康评价体系,了解和定义土壤的生态系统服务功能是关键。本文根据土壤健康的内涵,从土壤生态系统服务功能视角,学习生态系统级联演化过程,采用逆向思维,在充分考虑"生态系统服务-功能-特性-质量维度-指标-健康"关系基础上,构建了基于土壤的肥力质量、环境质量和弹性质量三个维度的土壤健康评价指标体系,并以河南省温县为例,对其进行了验证。结果表明,温县土壤健康状况整体较好,健康土壤占74.94%,仅25.06%为亚健康;土壤健康等别具有明显的地域分异特征,以青峰岭为界,北部土壤本身肥力高,环境清洁,自我调节和恢复能力强,应继续保持良好的耕种行为,维持健康水平;青峰岭以南的大部分区域耕地应采取必要措施改善土壤健康状况。文章建立的评价体系与方法对开展县域尺度耕地土壤健康评价有借鉴意义,它可清晰地展示土壤的健康状况,为土壤可持续管理模式和对策的选取与构建提供参考。     

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。     

土壤动物与土壤健康

农田管理措施可显著改变土壤动物群落结构和多样性,影响生态系统服务功能的发挥,并最终影响土壤健康和土壤安全。本研究通过对近20年国内外有关农田管理措施对土壤动物影响的相关报道进行梳理,系统总结了施肥方式、种植方式、耕作模式和喷洒农药4种管理措施对土壤动物群落组成和多样性的影响。在现有分析的基础上,提出了未来对于农田管理措施如何影响土壤动物多样性的研究中需要关注的方向,强调未来应在物种水平上加强农田管理措施对土壤动物多样性影响的认知,应重视农田管理措施下土壤食物网结构与功能的研究,应不断完善基于土壤动物群落的农田土壤健康评价指标,以期为农业土壤健康维持提供理论参考。     

苏北低山丘陵区典型性森林土壤健康评价研究

以苏北低山丘陵区6种典型性森林植被下土壤为研究对象,通过野外调查与室内分析,在系统调查和分析土壤形态、物理、化学、酶活性特征以及物种多样性的基础上,运用土壤学知识和专家经验,构建了适合苏北山丘区森林土壤健康评价指标体系;应用不同类型的评分函数方程,对各评价指标数值进行隶属度处理,并基于SPSS软件对所获得数据进行差异性检验和相关分析,确定各项指标的权重;最后通过加权综合法,建立森林土壤健康指数,对该地区不同林分下土壤健康状况进行评价。     

宣城市耕地质量等级及土壤养分空间分布特征

[目的]研究宣城市耕地质量及土壤养分特征,为其因地制宜提升耕地质量提供科学依据.[方法]基于GIS技术,从立地条件、剖面性状、耕层理化性状、土壤养分、健康状况、农田管理6个方面选取15个评价指标,利用模糊数学法和层次分析法开展宣城市耕地质量等级评价与土壤养分空间分布特征研究.[结果]宣城市耕地一至十等地均有分布.其中,...     

城市化驱动机制下的农用地健康评价

农用地健康评价是实现土地数量、质量和生态并重管理的基础研究,是粮食安全（产量与品质）的重要保证。文章选取位于京津冀接壤区的城郊农用地作为研究区域,在系统分析城市化驱动对城郊农用地影响的基础上,研究建立了包括质量目标、产能目标和土壤环境目标的农用地健康评价体系,并以农用地分等数据为基础,通过实地调查与化验分析获取指标属性,采用模糊评价模型评价研究区域的农用地健康状况,结果显示,区域内农用地分别隶属很健康、健康和亚健康3个级别,非模糊化处理后的农用地健康指数在0.539～0.736之间,区域内农用地健康状况较好,但城市化驱动使农业收益增加的同时,也导致一定的土壤环境污染风险。研究表明,建立的评价体系与方法对开展农用地健康评价有借鉴意义,针对评价指标的隶属度分析较好反映了城市化驱动对农用地健康状况的影响。     

土壤微生物研究在农田质量评价中的应用

农田生产能力的可持续发展,是当前农田质量评价的主要目标之一。随着土壤微生物学研究的逐渐成熟,可考虑通过微生物角度对农田质量进行分析,以期从土壤微观机理解释农田发展的可持续性。基于文献汇总、统计学分析及对土壤微生物研究的认知,阐述了微生物群落如何反馈农田土壤质量,如对农田管理、作物产量以及土壤污染的反馈功能,并提出了可纳入农田质量评价系统的微生物学指标及相应的测定方法。根据统计学显著性检验方法,综合最小数据集法、土壤质量指数、内梅罗指数等农田土壤质量评价方法,提出农田质量评价的路径流程,以及土样采集与数据分析的具体方案。综上可知,利用土壤微生物指标构建的评价体系,能够更直观反映出农田整治改良项目对耕地造成的影响及收益状况。     

三江平原土壤质量变化评价的模糊神经网络模型构建及应用

针对土壤质量变化评价指标值的选取具有模糊性的特点,将BP网络和模糊数学相结合建立了土壤质量评价的模糊BP网络模型。选取三江平原具有典型性土壤质量变化趋势的试验点——富锦市永富乡土壤进行取样分析,选择与土壤质量相关的指标因子和相应的等级值建立评价模型。结果表明,该模型具有很强的学习能力,对参数的改变也有较强的鲁棒性,而且各个评价指标的权重都是由网络通过学习自动生成的,避免了主观赋权的人为干扰,因此评价结果更具有客观性和准确性,同时也为该领域研究提供了新的思路。     

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。