土壤质量与土壤可持续管理

土壤是农业生存之本,土壤质量是联系土壤管理与可持续农业的桥梁与纽带。介绍了土壤质量的概念及其发展,在客观地分析我国土壤质量现状的基础上,提出土壤管理必须建立在土壤质量的基础上并兼顾土壤的生产性、稳定性、持续性、生存性及社会的可接受性,才能实现农业的可持续发展。     

水土保持与土壤质量评价

辨析了土壤侵蚀、水土流失和水土保持的概念和内涵。分析了水土保持与土壤质量的关系,认为水土流失会造成土壤的土层薄化、养分循环失衡、劣质化和贫瘠化、以及砂质化和砾质化,反之,土壤质量下降会降低土壤抗冲性和抗蚀性,进一步加剧水土流失,水土保持可以有效地改良和保持土壤质量。综述了土壤质量评价的研究进展,提出水土保持需要从保持土壤质与量的角度,在进一步弄清楚土壤质量演变过程与机理的基础上,尝试选择和建立适合的土壤质量指标与评价方法,并进行土壤质量动态监测与预测预警及对策的研究。     

苏北海涂围垦区土壤质量综合评价研究

以苏北海涂围垦区为研究区域,选取与作物生长密切相关的理化性质作为评价指标,分别采用相关分析法与主成分分析法确定权重系数,并应用综合指数法对土壤质量进行定量评价,获取区域土壤质量综合评价分级图.结果表明:围垦区土壤质量状况总体较差,存在一定程度盐渍化危害,土壤有机质和氮素含量偏低,碱解氮亏缺尤为严重.有机质是重要的土壤质量评价因子,土壤盐分与地下水矿化度是土壤质量的主要限制因子.相关分析法和主成分分析法对土壤质量的评价结果较为一致,r2 = 0.933 9**.围垦区不同部位土壤质量差异较大,围垦区西部棉花地土壤质量总体优于东部水稻地,且不同评价方法得到的土壤质量分级图具有空间相似性.该结果可为滩涂区中、低产地的精确施肥、障碍土壤的科学管理提供参考依据.     

土壤质量与持续环境Ⅰ.土壤质量的定义及评价方法

土壤质量的评价与监测是评价和重新设计持续性的土壤与土地系统的一个基础。评价土壤质量／健康十分复杂，目前十分缺乏把各项土壤性质与土壤管理措施结合起来的评价方法。美国在１９９１年和１９９２年连续召开了两届关于土壤质量问题的学术讨论会，并在１９９４年发行了《土壤质量与持续环境》一书，本文对书中土壤质量的定义、指标与定量化方法方面的内容进行了评述。     

土壤质量评价指标体系与评价方法研究进展与展望

在过去的10年里,土壤质量评价成为国际研究的热点。综述了土壤质量评价指标体系和土壤质量评价方法。在总结、分析国内外土壤质量评价指标体系与评价方法的最新进展和研究不足的基础上,提出未来我国土壤质量研究工作的建议。     

中国土壤质量标准研究现状及展望

简要介绍了建国以来我国与土壤质量相关的标准研究和标准应用工作。目前与土壤质量相关的国家标准有26个,正在制修订中的有34个,主要是土壤质量的化学分析方法,少量涉及标准、术语评审和整理、生物方法和物理方法,缺少土壤采样方法、土壤质量评价和土壤修复及培育等方面的标准。虽然我国土壤质量标准有了一定发展,但也存在一些问题。针对我国土壤质量标准现状和存在的主要问题,结合"十二五"科技规划,本文初步提出了我国土壤质量标准化体系框架及未来我国土壤质量标准化的方向,为土壤科学研究和农业可持续发展提供方法依据。     

耕作措施对土壤质量影响的研究

各种耕作措施或质量模型可用来评价耕作措施对土壤、空气和水的影响,评价指标有两个,分别是土壤管理评估框架(SMAF)中的土壤质量指数和土壤条件指数。与土壤无机碳含量相比,土壤质量指数能预测耕作措施的细微变化对土壤质量的影响。试验设5种耕作措施,分别为玉米免耕、玉米传统耕作、玉米-大麦轮作免耕、玉米-菜豆免耕、玉米-大豆-大麦轮作免耕,3种氮肥施用量(0~224 kg/hm2)。研究结果表明,施肥小区与对照(0kg/hm2)土壤质量各指标差异显著,中等施肥量与最大或最小间的土壤质量指数差异不显著,不同氮肥施用量间土壤无机碳含量差异显著,土壤质量指数可更好比较耕作措施间的差异性,土壤无机碳可更好比较不同氮肥施用量间的差异性,玉米免耕的土壤无机碳值高于传统耕作。增加耕作次数,减少秸秆覆盖量都将引起土壤质量指数值减小。     

海涂围垦区土壤质量综合评价的指标体系研究

以苏北海涂围垦区为研究区域,选取与作物生长密切相关的理化性质为指标,采用模糊数学方法对土壤质量状况进行了定量评价,获取了区域土壤质量状况分布图,并对不同指标体系下的评价结果进行了比较分析.结果表明:研究区土壤质量状况总体较差,有机质是重要的土壤质量评价因子,土壤盐分与地下水矿化度是土壤质量的主要限制因子;不同评价方案获得的土壤质量状况具有空间相似性,西部棉花种植区土壤质量状况总体优于东部的水稻种植区;体积质量对土壤质量评价差异影响较小,速效养分对土壤质量评价影响较大,基于速效养分的土壤质量评价精度高于全量养分;在其他因素获取困难的情况下,采用土壤有机质、速效养分和盐分或仅采用土壤有机质和盐分作为评价指标亦能较好地反映土壤质量状况.该研究可为海涂围垦区土壤质量快速评价指标体系的构建、中低产地的科学改良和管理提供一定理论依据.     

土壤质量与功能：从科学到实践——2019年荷兰瓦赫宁根土壤会议综述

第4届瓦赫宁根土壤会议于2019年8月27日至30日在荷兰瓦赫宁根大学及研究中心召开,有来自世界各国的300余名科研工作者参加。此次会议在"认识土壤功能"主题框架下,按土壤质量研究的基本逻辑,设置了土壤功能与社会、衡量土壤功能的创新方法、跨尺度的土壤功能建模与制图、土壤功能协同与权衡等4个议题,从土壤功能的视角,展示了以欧洲研究团队成果为主的土壤质量研究最新进展。本文对其内容与组织进行了介绍和评述,得到了以下思考与启示:(1)土壤功能分解与表达已成为土壤质量研究的热点问题;(2)应重视模型与专家系统在土壤质量评价中的综合运用;(3)工作坊、大师课等新型学术会议办会形式值得借鉴与发展。     

林地开垦土壤质量的结构性指标响应

土壤质量是现代土壤学研究的前沿领域，它不仅注重土壤在生态系统内支撑生物生产力、保持环境质量的功能，而且还强调食物安全和动植物的健康。近年来，土壤质量问题为国内外土壤学研究的热点，就土壤质量的概念、评价指标、土壤质量与生产力、土壤质量与环境质量及动物、人类健康等方面进行了研究及报导。土壤质量物理指标是土壤最基本的质量指标，土壤结构是土壤质量物理指标重要内容，他控制了生态系统内的许多功能，特别是在黄土高原地区，土壤为化学物质成分均一且抗侵蚀较弱的黄土，土壤结构特性决定了该区土壤质量的主要功能。对黄土高原开垦林地土壤质量的结构性指标体系的建立及量化方法进行探讨，对林地开垦过程土壤孔隙的变化及其对士壤质量影响讲行了初步研究．     

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。     

Watershed-scale assessment of soil quality in the loess hills of southwest Iowa

Soil quality is a concept that integrates soil biological, chemical and physical factors into a framework for soil resource evaluation. Conventional tillage practices can result in a loss of soil organic matter and decreased soil quality. The potential for soil quality degradation with tillage may vary depending upon landscape position and the spatial distribution of critical soil properties. Information on how to accurately integrate soil spatial information across fields, landscapes and watersheds is lacking in the literature. The primary objective of this study was to evaluate the long-term effect of conventional and ridge-tillage on soil quality in three small watersheds at the Deep Loess Research Station near the town of Treynor in southwest Iowa. Soil types included Monona silt loams in summit positions, Ida or Dow silt loams in backslope positions, and Napier or Kennebec silt loams in footslope positions. We removed surface soil cores from transects placed along topographic gradients in each watershed and quantified total soil organic C (SOC), total soil N (TN), particulate organic matter C (POM-C) and N (POM-N), microbial biomass C (MB-C), N mineralization potential (PMIN-N), nitrate N, extractable P and K, pH, water-stable macroaggregates (WSA), and bulk density (BD). We used terrain analysis methods to group the data into landform element classes to evaluate the effect of topographic position on soil quality. Results indicate that soil quality is higher under long-term ridge-tillage compared with conventional tillage. Soil quality differences were consistently documented among the three watersheds by: (1) quantification of soil indicator variables, (2) calculation of soil quality index values, and (3) comparison of indicator variable and index results with independent assessments of soil function endpoints (i.e. sediment loss, water partitioning at the soil surface, and crop yield). Soil quality differences under ridge-till were found specifically for the backslope and shoulder landform elements, suggesting that soil quality increases on these landform elements are responsible for higher watershed-scale soil quality in the ridge-tilled watershed.     

土壤质量评价指标及其时空变异

综述了土壤质量的概念及其研究进展,并探讨了土壤质量指标的选择原则,得出不同土壤的评价应以土壤的功能为基础并采用不同的标准。在以往研究中,人们一直强调以土壤物理、化学特性作为土壤质量指标。目前,国内外关于土壤生物学指标的研究日益增多,一些参数作为生物指标已表现出很大的潜力并成为系统稳定性的早期预警和敏感指标。之后阐述了国内外土壤质量指标空间变异的研究现状,探讨了该领域研究中存在的问题,展望了国内外土壤空间变异的研究前景。     

基于模糊综合评价的土壤环境质量研究——以九龙县里伍铜矿区为例

里伍铜矿开采已有30多年的历史,铜矿开采对周边的土壤环境产生了重要影响。以里伍铜矿区土壤作为研究对象,参照土壤质量标准及土壤环境质量标准为基础的土壤污染分级标准,经过野外数据采集和室内数据分析,应用模糊综合评判法对铜矿区的土壤环境质量进行了综合评价,并对矿区土壤的重金属含量及空间分异性进行了研究,分析发现里伍铜矿的开采对土壤环境质量具有重要的影响。里伍铜矿的土壤环境质量整体较好,但是部分区域土壤环境质量较差。矿区土壤环境质量由较差到好依次为:堆浸矿泥土<堆浸土<铜矿排污口泥土<原生土壤<铜矿区下游江边土壤。土壤环境质量较好到接近较差区域土壤的修复和保护成为今后矿区土壤环境保护工作的重点。     

县域土壤质量数字制图方法比较

土壤质量研究几乎涵盖土壤研究的所有领域,土壤质量制图理论与方法是土壤质量研究的一项重要研究内容。该研究以北京市密云县为研究区,基于土壤质量评价最小数据集和指数和法计算的土壤质量指数,探究了在地学模型支持下区域土壤质量数字制图方法。研究设计了5种区域土壤质量数字制图方法,并比较了不同方法的空间数字制图精度。结果显示,目前广泛使用的基于参评指标空间插值结果的土壤质量数字制图方法精度最低、工序较繁琐,且无法反映研究区景观高度异质的特点;而基于计算后的土壤质量指数（soil quality index,SQI）,借助于地统计学方法的土壤质量数字制图方法相对比较科学合理,其中又以基于计算后的SQI和回归克里格法预测效果最好,均方根误差最小,仅为0.01897,相对于基于参评指标空间插值结果的土壤质量数字制图方法,精度相对提高率最大,达到50%以上。综合考虑空间制图精度、工序的繁简程度,在该研究设计的5种方法中基于计算的SQI和回归克里格法最佳,该法避免了地统计插值在景观高度异质区的应用局限性,预测结果与实际最为相符。     

土壤管理措施对紫色土坡耕地侵蚀耕层质量的影响

紫色土坡耕地是我国西南地区重要的耕地类型,为了探讨土壤管理措施对紫色土坡耕地侵蚀耕层质量的影响,以紫色土坡耕地耕层土壤为研究对象,采用铲土侵蚀模拟试验小区,建立不同侵蚀程度(侵蚀年限)的坡耕地定位试验,以不施肥为对照(CK),设置了化肥管理措施(F)、生物炭+化肥管理措施(B+F),对比分析土壤管理措施对土壤理化性质及力学性能影响,采用土壤质量指数法分析紫色土坡耕地侵蚀耕层质量变化特征。对3种土壤管理条件下坡耕地耕层质量及恢复作用进行评价。结果表明:(1)土壤管理措施对紫色土坡耕地侵蚀耕层土壤理化性质影响差异显著。F管理措施不能改善土壤结构,但能提高土壤养分,B+F管理措施耕层土壤容重最小,土壤总孔隙、毛管孔隙及饱和含水量增加,有机质含量最高,为12.45 g/kg,土壤养分状况最好。(2)F和B+F 2种管理措施均能提高0—10 cm土层抗剪强度,使得表层土壤抵抗剪切破坏能力增强,有利于水土流失调控,2种管理措施下土壤贯入阻力下降,能有效促进作物根系生长发育。(3)2种管理措施对紫色土坡耕地耕层土壤质量均有恢复作用,土壤质量指数依次为B+F(0.686)、F(0.625)、CK(0.595),B+F管理措施土壤质量较对照CK(0.595)提升15.3%,较F(0.625)提升9.8%,B+F管理措施对坡耕地侵蚀耕层土壤质量恢复效果最好,能有效提高紫色土坡耕地侵蚀耕层作物产量。B+F管理措施能有效改善土壤结构,增加土壤养分含量,更适合紫色坡耕地侵蚀耕层质量恢复及土壤侵蚀防治,研究结果可为紫色土坡耕地侵蚀性耕层质量恢复提供适宜管理措施,对紫色土坡耕地持续利用具有重要意义。     

Integration of multiple soil parameters to evaluate soil quality: a field example

Development of a method to assess and monitor soil quality is critical to soil resource management and policy formation. To be useful, a method for assessing soil quality must be able to integrate many different kinds of data, allow evaluation of soil quality based on alternative uses or definitions and estimate soil quality for unsampled locations. In the present study we used one such method, based on non-parametric geostatistics. We evaluated soil quality from the integration of six soil variables measured at 220 locations in an agricultural field in southeastern Washington State. We converted the continous data values for each soil variable at each location to a binary variable indicator transform based on thresholds. We then combined indicator transformed data for individual soil variables into a single integrative indicator of soil quality termed a multiple variable indicator transform (MVIT). We observed that soil chemical variables, pools of soil resources, populations of microorgansims, and soil enzymes covaried spatially across the landscape. These ensembles of soil variables were not randomly distributed, but rather were systematically patterned. Soil quality maps calculated by kriging showed that the joint probabilities of meeting specific MVIT selection were influenced by the critical threshold values used to transform each individual soil quality variable and the MVIT selection criteria. If MVIT criteria adequately reflect soil quality then the kriging can produce maps of the probabilty of a soil being of good or poor quality.     

四川盆地西缘中低山土壤质量研究及利用措施探讨

以四川盆地西缘中低山坡地为研究样地，根据实际地貌特征分别选取3个典型山体、2个典型土壤类型。山体坡面不同坡位下土壤质量综合指数（PI）研究表明土壤质量指数随山体坡面位置相对海拔高度的降低而增高。不同利用方式下土壤质量综合指数（QI）研究表明，人工林的土壤质量指数值显著偏高，坡耕地的指数值最低。中低山坡地土壤质量的变化特征主要依赖于土地利用与覆盖之间的差异。故必须加强坡耕地规范治理，实施植被保护与重建等一系列土壤资源持续利用措施，实现土壤质量的持续健康发展。     

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。     

Biological Indices for Soil Quality Evaluation: Perspectives and Limitations

Soil quality is threatened by the increase in human population and by the fact that most of the cultivable land is intensively used. The initial interest in this topic focused on defining soil quality but shifted into how to measure soil quality in the late 1990s. There is a general agreement that soil biochemical, microbiological and biological properties are more suitable than physical and/or chemical properties for the purpose of estimating alterations in soil quality and hence soil degradation. To date, most studies have used microbial biomass, soil respiration and enzymatic activities to obtain soil quality indices, whereas less focus has been given to soil fauna (microarthropods and nematodes). This article aims to do a critical review of soil quality indices based on soil biological and biochemical activities, mainly microbial biomass, soil respiration and the activity of several enzymes. Limitations within the database of articles that are focussed on broad scale application of soil quality indices include the difficulty of selecting the highest quality soils for comparison purposes, lack of standardisation of analytical methods, and inclusion of an insufficient number of soil types and ecosystems. There is a need to validate soil quality indices, both, spatially and temporally and to explore the use of indices that integrate faunal and microbial measurements. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.