【文献分享学习】耕地和草地土壤健康研究进展与展望
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原名：耕地和草地土壤健康研究进展与展望
译名：The Current Research Progress and Prospects of Cultivated and Grassland Soil Health—A Review
原文地址：
https://doi.org/10.11766/trxb202104090063
发表期刊：土壤学报
发表年份：2021年
通讯作者：骆永明
通讯作者单位：中国科学院土壤环境与污染修复重点实验室（南京土壤研究所）
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文章简介
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。
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亮点
当前国内外土壤健康评估研究工作现状。
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土壤健康的内涵及其发展
在区分不同的空间应用尺度、生态系统服务功能以及利益相关者的前提下，几个概念之间既相互递进，又相互包含。就耕地和草地两种农用地类型而言，相关土壤健康研究都会交叉论述土壤质量的内容。其原因主要有两方面：一是由于目前土壤健康相关研究多数聚焦于较小尺度的景观/农场、田块等类别的土地利用类型；二是与耕地和草地密切相关的土壤功能包括提供初级生产力、水体调节与涵养、碳封存与调节、生物多样性和栖息地供给、养分供给与循环等，主要侧重于与人类有关的生态系统服务或功能。
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耕地及草地土壤健康评估体系
①耕地及草地土壤健康评估目标
土壤健康评估主要聚焦于：田间耕作方式及田间管理措施对土壤健康的影响、对土壤肥力及其对植物生产力的影响、土壤有机质（碳）与土壤健康间的联系、土壤生物区系与多样性、土壤微量元素及其有效性等五个主要研究方面；而对于草地土壤健康评估，主要聚焦于物质循环（碳元素为主）和生物区系与多样性两大主题；另有部分研究，聚焦于牧场草地管理及其与气候变化关系上。由此，对不同土地利用类型土壤进行健康评估时，评估目标的制定会存在差异。就耕地土壤而言，主要是从土壤维持作物可持续性生产力的支持功能，保证作物安全产出的角度，设定土壤健康评估目标；而对于草地土壤而言，更多的是从土壤参与地球化学循环及气候变化和控制土壤退化的角度，制定评估目标。
②耕地及草地土壤健康评估体系
具有代表性的包括：美国农业部于1995 年开发的土壤管理评估框架（Soil Management Assessment Framework, SMAF）和康奈尔大学土壤健康团队于2007 年建立的康奈尔土壤健康评价系统（Comprehensive Assessment of SoilHealth, CASH）。SMAF 和CASH 两个土壤健康评估体系在经过了多次更新后已相对完善，并已在美国和国际多个地区的耕地和草地土壤健康评估中得到应用。印度农业部借鉴了美国的经验，建立了土壤健康卡来评估耕地土壤健康状况，指导农民进行合理的农业生产活动。新西兰、法国、英国、澳大利亚等国也建立了国家（地区）的土壤健康（质量）评估方法体系。这些国家所建立的评估体系均明确了针对性的相关利益者目标群、评估目标、应用尺度、评估指标等信息。
③我国耕地和草地土壤健康评估指标体系参考
未来在建立我国统一的土壤健康评估体系中，建议考虑以下两点：1）充分利用前期积累的工作基础，对相关成果进行统一梳理与整合；2）在制定我国耕地和草地土壤健康评估指标时，除了对土壤生产力和污染净化相关的功能关注之外，还应进一步关注农牧地土壤
其他功能（如碳循环、生物多样性维持等），根据不同用地类型在土壤功能需求程度上的差异，从而进行指标权重分配和最终的评估，从而建立张江周等提出的建立以协同增产、提质、增效和环保多目标的土壤健康评价体系；3）充分考虑到限制土壤健康状况的主要限制因子（如土壤污染程度、土壤盐渍化程度等），从而对土壤健康状况进行更全面的评估与表征。
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讨论
土壤健康状态决定土壤发挥其生态服务（土壤功能）的能力，然而不同农地类型对各种土壤功能的需求存在差异。科学选取土壤功能指标，量化土壤健康状况与土壤功能的供需状况还是需要攻克的难点。耕地和草地发挥的土壤生态系统服务权重各不相同，所以在开展土壤健康评估时应将其重要的生态系统服务紧密联系起来。通过土壤生态系统服务功能分析，筛选影响土壤健康的关键因子，克服由于土壤自然属性在尺度和空间上的较大异质性，这对土壤健康的可持续管理模式的选取与构建具有重要意义。
土壤健康评估的研究应从土壤的物理健康、化学健康和生物学健康三个维度进行综合性评估。回顾在过去十年中的相关研究，生物学指标在土壤健康评估研究中还相对薄弱，是下一步需深入研究的前沿。土壤生物在参与土壤元素循环、维持土壤生态系统平衡、转化土壤污染物等诸多重要过程中发挥着重要作用。拓展关于土壤生物学的新知识，将深化人们对土壤健康的认识，从而提高农业生产的可持续性及生产力水平，以扭转全球土壤退化的趋势。
土壤具有深刻的生态、社会、经济、文化和精神层面价值。正是由于土壤的多重功能，限定于土壤科学本身范畴的传统研究已不能全面反映土壤健康的整体功能和状态。近年来，随着信息技术、生物技术、人工智能、5G 通讯、大数据、机器学习技术等迅猛发展，通过应用这些高新技术可获取丰富信息，提供更多土壤属性信息以及变化预测信息，从而全面深入地表征土壤物质的多态性、土壤过程的多尺度性和土壤功能的多元性等方面，以期进一步丰富和拓展土壤健康的内涵。