新视角与前沿 | 农田土壤健康评价体系构建的若干思考

学术   科学   2024-07-16 10:00   江苏  

作者张江周,王光州,李奕赞,张文菊,张俊伶,张福锁

单位中国农业大学资源与环境学院/国家农业绿色发展研究院/养分资源高效利用全国重点实验室,福建农林大学资源与环境学院/国际镁营养研究所, 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所

卷期《土壤学报2024年第61卷第4

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。

1 土壤健康特点与多功能性
土壤是多组分的非均一介质,土壤健康不仅与土壤化学、物理和生物学要素相关,同时与各要素之间互作的复杂性和异质性相关,具有生态属性。土壤健康状况还具有动态性,对管理过程的响应具有一定的滞后性和隐蔽性。此外,土壤是否可持续保持健康状态,涉及到土壤的恢复力和弹力。最后,土壤是否健康具有相对性。土壤健康状况不仅与土地管理者和评价人密切相关,而且与土壤行使的功能是否能满足农学和环境等相关政策需求有很大的关系,表明其具有实用性和社会属性(图1)。健康土壤能够提供多种功能,目前关注较多的包括初级生产力、水分调节与净化、气候调节与碳固持、土壤生物多样性的维持、养分的供给与循环等5个功能。    

1 土壤时空特性及其特点

2 土壤健康评价指标选择基本原则与n+X模式

土壤健康评价可以分为三个关键步骤:选择土壤健康评价指标、量化指标和整合指标,其中土壤健康指标的选择是最关键的一步。评价指标选择一般要遵循以下4个原则(图2):(1)代表性,(2)敏感性,(3)可解释性,(4)可操作性。土壤健康评价指标选择采用基础指标和约束性指标相结合的方法,在考虑主因素的基础上,确定最适宜的n+X模式土壤健康评价指标体系,其中n为基础指标,X为约束性指标,包括自上而下的政策相关指标,或经营者自主选择的指标。

 

2 土壤健康指标的选择原则

3 土壤健康评价方法的选择与落地实现

土壤健康指标受土壤质地、作物类型、气候条件、人为活动等诸多因素的影响,很难建立一套完全满足不同尺度、土壤类型、作物体系等的指标体系。因此土壤健康评价指标体系的建立具有因地因作物体系的制宜性(图3)。通过政策约束建立“供需”关系,采用相应的生产、技术、气候框架决策,有助于土壤健康技术的实施应用。

3 土壤健康评价体系构建与落地实现 

通讯作者简介

张俊伶
中国农业大学资源与环境学院教授、博士生导师
主要从事土壤健康和根际微生物研究方向的工作。在土壤健康和资源可持续利用、微生物多样性和生态功能、土壤生物肥力、以及生物肥料等方面也开展了大量的研究工作。
主持国家自然科学基金、国家重点研发项目课题,参加国家自然科学基金委创新群体和重点项目、科技部973项目、农业部公益性行业项目、参加科技部国家重点研发计划中澳可持续农业管理项目、中荷农业绿色发展项目等。相关研究成果发表在Nature CommunicationsMicrobiomeGlobal Change BiologyEcology LettersEnvironmental MicrobiologyNew Phytologist等期刊。
任中国土壤学会土壤健康工作组组长、中国菌物学会内生菌和菌根真菌专业委员会主任、中国植物营养与肥料学会第十届教育工作委员会副主任等。

第一作者简介

张江周

博士,硕士生导师,福建省高层次人才(C类),20246月以高层次人才引进内蒙古农业大学草原与资源环境学院。主要从事土壤健康与耕地产能提升研究,主持国家自然科学基金、省部级重点研发计划,参加国家重点研发项目等10余项。

AgricultureEcosystems & EnvironmentGeoderma、《土壤学报》等期刊发表论文40余篇,主编专著3部。指导学生获第三届全国农业资源与环境专业大学生实践技能竞赛一等奖、中国研究生乡村振兴科技强农+创新大赛“拼多多杯”第二届科技小院大赛一等奖等荣誉;任《土壤学报》青年编委、《热带作物学报》青年编委等。 

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