土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)

人類(lèi)活動(dòng)與土壤之間是相互作用和彼此制約的關(guān)系。人類(lèi)活動(dòng)產(chǎn)生的污染物進(jìn)入土壤后，在自然因素作用下發(fā)生各種運(yùn)動(dòng)和變化。土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)的任務(wù)是評(píng)定各土壤單元的特點(diǎn)，研究各土壤單元的演變、形成過(guò)程和發(fā)展機(jī)理，從而為土壤質(zhì)量區(qū)劃提供依據(jù)。 土壤質(zhì)量變異雖然受自然的影響，但主要決定于人類(lèi)的活動(dòng)。土壤的性質(zhì)和人類(lèi)活動(dòng)影響的效應(yīng)，又受區(qū)域條件的影響。因此，收集和整理有關(guān)土壤質(zhì)量形成的區(qū)域條件和污染源的資料，是土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)工作。

對(duì)土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)已提出多種方法，例如土壤質(zhì)量綜合評(píng)分法、土壤質(zhì)量動(dòng)力學(xué)方法、土壤質(zhì)量多變量指標(biāo)方法等，但不管采用何種評(píng)價(jià)方法，首先要確定有效、可靠、敏感、可重復(fù)及可接受的指標(biāo)，建立全面評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量的框架體系?？筛鶕?jù)不同的評(píng)價(jià)目標(biāo)和技術(shù)水平選擇或設(shè)計(jì)合適的評(píng)價(jià)方法。美國(guó)國(guó)家土壤保持局(SCS)建立的土壤評(píng)價(jià)目標(biāo)包括：確定當(dāng)前技術(shù)水平可測(cè)定的參數(shù)；建立評(píng)價(jià)這些參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)；建立短期和長(zhǎng)期土壤質(zhì)量變化的體系；確定耕作管理措施組成及其對(duì)土壤質(zhì)量的影響；評(píng)價(jià)現(xiàn)有知識(shí)和數(shù)據(jù)以找出適合它們的適宜參數(shù)和方法。1992年土壤質(zhì)量國(guó)際會(huì)議上，建立標(biāo)準(zhǔn)的土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)方法包括對(duì)氣候、景觀、土壤化學(xué)和物理性質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)。

土壤質(zhì)量的評(píng)價(jià)方法在國(guó)際上尚無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)外提出的土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)方法主要有以下幾種：

多變量指標(biāo)克立格法（MVIT）

Smith(1993)利用多變量指標(biāo)克立格法來(lái)評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量。這種方法可以將無(wú)數(shù)量限制的單個(gè)土壤質(zhì)量指標(biāo)綜合成一個(gè)總體的土壤質(zhì)量指數(shù)，這一過(guò)程稱(chēng)為多變量指標(biāo)轉(zhuǎn)換（multiplevariableindicatortransform），是根據(jù)特定的標(biāo)準(zhǔn)將測(cè)定值轉(zhuǎn)換為土壤質(zhì)量指數(shù)。各個(gè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)代表土壤質(zhì)量的最優(yōu)的范圍或閾值。該方法的優(yōu)點(diǎn)是可以把管理措施、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境限制因子引入分析過(guò)程，其評(píng)價(jià)范圍可從農(nóng)場(chǎng)到地區(qū)水平，評(píng)價(jià)的空間尺度彈性大。

土壤質(zhì)量動(dòng)力學(xué)法

Larson(1994)提出土壤質(zhì)量的動(dòng)力學(xué)方法，從數(shù)量和動(dòng)力學(xué)特征上對(duì)土壤質(zhì)量進(jìn)行定量。某一土壤的質(zhì)量可看作是它相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)(最優(yōu))狀態(tài)的當(dāng)前狀態(tài)，土壤質(zhì)量(Q)可由土壤性質(zhì)qi的函數(shù)來(lái)表示：Q=f(qi…n)。

描述Q的土壤性質(zhì)qi，是根據(jù)土壤性質(zhì)測(cè)定的難易程度、重視性高低及對(duì)土壤質(zhì)量關(guān)鍵變量的反映程度來(lái)選擇的最小數(shù)據(jù)集。例如，土壤生產(chǎn)力指數(shù)（PI）是由土壤pH、容重、有效水容量對(duì)根系生長(zhǎng)的滿(mǎn)足度計(jì)算的，用來(lái)估計(jì)土壤侵蝕對(duì)土壤生產(chǎn)力質(zhì)量及其變化的影響。該法適用于描述土壤系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性，特別適合于土壤可持續(xù)管理。

土壤質(zhì)量綜合評(píng)分法

Doran等（1994）提出土壤質(zhì)量的綜合評(píng)分法，將土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)細(xì)分為對(duì)6個(gè)特定的土壤質(zhì)量元素的評(píng)價(jià)，這6個(gè)土壤質(zhì)量元素分別為作物產(chǎn)量、抗侵蝕能力、地下水質(zhì)量、地表水質(zhì)量、大氣質(zhì)量和食物質(zhì)量，根據(jù)不同地區(qū)的特定農(nóng)田系統(tǒng)、地理位置和氣候條件，建立數(shù)學(xué)表達(dá)式，說(shuō)明土壤功能與土壤性質(zhì)的關(guān)系，通過(guò)對(duì)土壤性質(zhì)的最小數(shù)據(jù)集評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量。

土壤相對(duì)質(zhì)量法

通過(guò)引入相對(duì)土壤質(zhì)量指數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量的變化，這種方法首先是假設(shè)研究區(qū)有一種理想土壤，其各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)均能完全滿(mǎn)足植物生長(zhǎng)的需要，以這種土壤的質(zhì)量指數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)，其它土壤的質(zhì)量指數(shù)與之相比，得出土壤的相對(duì)質(zhì)量指數(shù)（RSQI），從而定量地表示所評(píng)價(jià)土壤的質(zhì)量與理想土壤質(zhì)量之間的差距，這樣，從一種土壤的RSQI值就可以表示土壤質(zhì)量的升降程度，從而可以定量地評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量的變化。該方法方便、合理，可以根據(jù)研究區(qū)域的不同土壤選定不同的理想土壤，針對(duì)性強(qiáng)，評(píng)價(jià)結(jié)果較符合實(shí)際。

以上土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)方法各有優(yōu)點(diǎn)，實(shí)際工作中可以根據(jù)評(píng)價(jià)區(qū)域的時(shí)間和空間尺度、評(píng)價(jià)的土壤類(lèi)型、評(píng)價(jià)的目的等，選擇適宜的評(píng)價(jià)方法。

土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)一般有單一污染物的單項(xiàng)評(píng)價(jià)和多種污染物的多項(xiàng)評(píng)價(jià)。污染物的種類(lèi)不同，對(duì)土壤質(zhì)量的影響也不同，因此也可按土壤污染的主要污染物分為有機(jī)物污染評(píng)價(jià)、重金屬污染評(píng)價(jià)、生物污染評(píng)價(jià)和放射性污染評(píng)價(jià)等。如要了解土壤質(zhì)量的變化，還可以進(jìn)行土壤物理評(píng)價(jià)、土壤生物評(píng)價(jià)、土壤化學(xué)評(píng)價(jià)等。在單項(xiàng)和多項(xiàng)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上可進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。為了解不同時(shí)期的土壤質(zhì)量狀況也可進(jìn)行回顧評(píng)價(jià)、現(xiàn)狀評(píng)價(jià)和影響評(píng)價(jià)。

土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)已有悠久的歷史。遠(yuǎn)在兩千多年以前的中國(guó)古籍《周禮·地官·司徒》中就把土壤劃分為五類(lèi)。戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的《管子·地員》更進(jìn)一步作了系統(tǒng)的劃分和詳細(xì)的描述，把土地分為三大類(lèi)和次一級(jí)的25個(gè)類(lèi)型。土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)，一直是人類(lèi)關(guān)心的問(wèn)題，但過(guò)去土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)的主要內(nèi)容是評(píng)定土壤的肥力和生產(chǎn)性能。20世紀(jì)50年代以來(lái)，由于土壤中農(nóng)藥的殘留累積、重金屬污染和生物污染等問(wèn)題的出現(xiàn)，人們開(kāi)始對(duì)土壤質(zhì)量因人類(lèi)污染造成的變化進(jìn)行研究和評(píng)價(jià)。到70年代進(jìn)入定量評(píng)價(jià)的階段。土壤質(zhì)量一般定義為：土壤在生態(tài)系統(tǒng)的范圍內(nèi)，維持生物的生產(chǎn)力、保護(hù)環(huán)境質(zhì)量以促進(jìn)動(dòng)植物與人類(lèi)健康行為的能力。美國(guó)土壤學(xué)會(huì)（1995）把土壤質(zhì)量定義為：在自然或管理的生態(tài)系統(tǒng)邊界內(nèi)，土壤具有動(dòng)植物生產(chǎn)持續(xù)性，保持和提高水、空氣質(zhì)量以及支撐人類(lèi)健康與生活的能力。因此，“土壤質(zhì)量是指土壤提供植物養(yǎng)分和生產(chǎn)生物物質(zhì)的土壤肥力質(zhì)量，容納、吸收、凈化污染物的土壤環(huán)境質(zhì)量，以及維護(hù)保障人類(lèi)和動(dòng)植物健康的土壤健康質(zhì)量的總和”。

土壤質(zhì)量概念的內(nèi)涵不僅包括作物生產(chǎn)力、土壤環(huán)境保護(hù)，還包括食物安全及人類(lèi)和動(dòng)物健康。土壤質(zhì)量概念類(lèi)似于環(huán)境評(píng)價(jià)中的環(huán)境質(zhì)量綜合指標(biāo)，從整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中考察土壤的綜合質(zhì)量。這一概念超越了土壤肥力概念，超越了通常的土壤環(huán)境質(zhì)量概念，它不只是把食物安全作為土壤質(zhì)量的最高標(biāo)準(zhǔn)，還關(guān)系到生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性，地球表層生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性，是與土壤形成因素及其動(dòng)態(tài)變化有關(guān)的一種固有的土壤屬性。專(zhuān)家認(rèn)為：土壤科學(xué)的研究除了應(yīng)繼續(xù)重視土壤肥力質(zhì)量的研究外，還必須向土壤環(huán)境質(zhì)量和土壤健康質(zhì)量方面轉(zhuǎn)移。

土壤質(zhì)量是土壤的許多物理、化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì)，以及形成這些性質(zhì)的一些重要過(guò)程的綜合體現(xiàn)，土壤質(zhì)量指標(biāo)則是土壤屬性的外在量度，由于對(duì)各種土壤屬性與功能之間的關(guān)系，以及形成各種土壤屬性的過(guò)程機(jī)理等問(wèn)題尚未十分明確，土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)體系仍無(wú)明確標(biāo)準(zhǔn)，土壤質(zhì)量的研究仍然只是從不同關(guān)心角度進(jìn)行的嘗試。目前國(guó)內(nèi)外科學(xué)家采用的評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量的指標(biāo)體系不盡一致，可根據(jù)不同的土壤和不同的評(píng)價(jià)目的，選擇不同的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。大致可分為兩類(lèi)，一類(lèi)是描述性指標(biāo)，即定性指標(biāo)，而不是定量化指標(biāo)，因此被視為“軟”數(shù)據(jù)。如土壤顏色、質(zhì)地、緊實(shí)性、耕性、侵蝕狀況、作物長(zhǎng)勢(shì)、保肥性等，農(nóng)民往往通過(guò)這些描述性指標(biāo)定性認(rèn)識(shí)土壤質(zhì)量狀況，但科學(xué)家和技術(shù)人員不太重視這些指標(biāo)。另一類(lèi)是分析性定量指標(biāo)，選擇土壤的各種屬性，進(jìn)行定量分析，獲取分析數(shù)據(jù)，然后確定數(shù)據(jù)指標(biāo)的閾值和最適值。

1.根據(jù)分析性指標(biāo)的性質(zhì)，土壤質(zhì)量的評(píng)價(jià)指標(biāo)分為土壤物理指標(biāo)、土壤化學(xué)指標(biāo)、土壤生物學(xué)指標(biāo)三方面。

（1）土壤質(zhì)量的物理指標(biāo)

土壤物理狀況對(duì)植物生長(zhǎng)和環(huán)境質(zhì)量有直接或間接的影響。土壤物理指標(biāo)包括土壤質(zhì)地及粒徑分布、土層厚度與根系深度、土壤容重和緊實(shí)度、孔隙度及孔隙分布、土壤結(jié)構(gòu)、土壤含水量、田間持水量、土壤持水特征、滲透率和導(dǎo)水率、土壤排水性、土壤通氣、土壤溫度、障礙層次深度、土壤侵蝕狀況、氧擴(kuò)散率、土壤耕性等。

（2）土壤質(zhì)量的化學(xué)指標(biāo)

土壤中各種養(yǎng)分和土壤污染物質(zhì)等的存在形態(tài)和濃度，直接影響植物生長(zhǎng)和動(dòng)物及人類(lèi)健康。土壤質(zhì)量的化學(xué)指標(biāo)包括土壤有機(jī)碳和全氮、礦化氮、磷和鉀的全量和有效量、CEC、土壤pH、電導(dǎo)率（全鹽量）、鹽基飽和度、堿化度、各種污染物存在形態(tài)和濃度等。

（3）土壤質(zhì)量的生物學(xué)指標(biāo)

土壤生物是土壤中具有生命力的主要部分，是各種生物體的總稱(chēng)，包括土壤微生物、土壤動(dòng)物和植物，是評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量和健康狀況的重要指標(biāo)之一。土壤中許多生物可以改善土壤質(zhì)量狀況，也有一些生物如線蟲(chóng)、病原菌等會(huì)降低土壤質(zhì)量。應(yīng)用較多的指標(biāo)是土壤微生物指標(biāo)，而中型和大型土壤動(dòng)物指標(biāo)正在研究階段。土壤質(zhì)量的生物學(xué)指標(biāo)包括微生物生物量碳和氮，潛在可礦化氮、總生物量、土壤呼吸量、微生物種類(lèi)與數(shù)量、生物量碳/有機(jī)總碳、呼吸量/生物量、酶活性、微生物群落指紋、根系分泌物、作物殘茬、根結(jié)線蟲(chóng)等。

2.根據(jù)土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇原則，土壤質(zhì)量的評(píng)價(jià)指標(biāo)分為農(nóng)藝指標(biāo)、微生物指標(biāo)、碳氮指標(biāo)和生態(tài)學(xué)指標(biāo)。

（1）土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)的農(nóng)藝指標(biāo)

對(duì)土壤做出適宜性評(píng)價(jià)，直接與農(nóng)業(yè)的可持續(xù)性相關(guān)聯(lián)，需選擇與土壤生產(chǎn)力和農(nóng)藝性狀直接有關(guān)的參數(shù)指標(biāo)。吳啟堂等(1995)選用了10個(gè)參數(shù)指標(biāo)，即①質(zhì)地，②耕層厚度，③pH，④有機(jī)質(zhì)，⑤全氮，⑥堿解氮，⑦速效磷，⑧速效鉀，⑨容重，④CEC。對(duì)這些參數(shù)項(xiàng)目進(jìn)行分級(jí)賦值，可以得到定量評(píng)價(jià)值，這種以農(nóng)藝基礎(chǔ)性狀為主的土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)對(duì)于農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)具有指導(dǎo)意義。

（2）土壤質(zhì)量的微生物學(xué)指標(biāo)

土壤微生物是維持土壤質(zhì)量的重要組成部分，它們對(duì)施人土壤的植物殘?bào)w和土壤有機(jī)質(zhì)及其它有害化合物的分解、生物化學(xué)循環(huán)和土壤結(jié)構(gòu)的形成過(guò)程起調(diào)節(jié)作用。土壤生物學(xué)性質(zhì)能敏感地反映土壤質(zhì)量的變化，是評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量不可缺少的指標(biāo)。但由于土壤生物學(xué)方面的指標(biāo)繁多，加上測(cè)定方面的難度，下面的指標(biāo)可供選擇。

①土壤微生物的群落組成和多樣性：土壤微生物十分復(fù)雜，地球上存在的微生物約有18萬(wàn)種之多，其中包含藻類(lèi)、細(xì)菌、病毒、真菌等，1g土壤就含有10000多個(gè)不同的生物種。土壤微生物的多樣性，能敏感地反映出自然景觀及其土壤生態(tài)系統(tǒng)受人為干擾(破壞)或生態(tài)重建過(guò)程中的微細(xì)的變化及程度。因而是一個(gè)評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量的良好指標(biāo)。

②土壤微生物生物量：微生物生物量(microbial biomass，MB)能代表參與調(diào)控土壤能量和養(yǎng)分循環(huán)以及有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化相對(duì)應(yīng)微生物的數(shù)量。它與土壤有機(jī)質(zhì)含量密切相關(guān)，而且微生物量碳或微生物量氮轉(zhuǎn)化迅速。因此，微生物量碳或微生物量氮對(duì)不同耕作方式、長(zhǎng)期和短期施肥管理都很敏感。

③土壤微生物活性：土壤微生物活性表示土壤中整個(gè)微生物群落或其中的一些特殊種群狀態(tài)，可以反映自然或農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的微小變化。

④土壤酶活性：土壤酶絕大多數(shù)來(lái)自土壤微生物，在土壤中已發(fā)現(xiàn)50-60種酶，它們參與并催化土壤中發(fā)生的一系列復(fù)雜的生物化學(xué)反應(yīng)。如水解酶和轉(zhuǎn)化酶對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的形成和養(yǎng)分循環(huán)具有重要的作用。已有研究表明，土壤酶活性和土壤結(jié)構(gòu)參數(shù)有很好的相關(guān)性。它可作為反映人為管理措施和環(huán)境因子引起的土壤生物學(xué)和生物化學(xué)變化的指標(biāo)。

高質(zhì)量的土壤應(yīng)具有穩(wěn)定的微生物群落的組成、生物多樣性及良好的生物活性。土壤徽生物是表征土壤質(zhì)量最有潛力的敏感性指標(biāo)之一。因此，建立土壤質(zhì)量的微生物學(xué)指標(biāo)受到科學(xué)家的重視。美國(guó)土壤微生物學(xué)家(Kemedy等，1995)根據(jù)可接受的測(cè)定項(xiàng)目和方法，提出了下面土壤質(zhì)量微生物學(xué)指標(biāo)體系：①有機(jī)碳，②微生物生物量，A總生物量，B細(xì)菌生物量，C真菌生物量，D微生物生物量碳、氮比，③潛在可礦化氮，④土壤呼吸，⑤酶活性，A脫氫酶，B磷酸酶，C精氨酸酶，D芳基硫酸酯酶，⑥生物量碳與有機(jī)碳比，⑦呼吸量與生物量比，⑧微生物群落，A基質(zhì)利用，B脂肪酸分析，C核酸分析。

（3）土壤質(zhì)量的碳氮指標(biāo)

通常把土壤有機(jī)質(zhì)和全氮量作為土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)的一個(gè)重要指標(biāo)。其實(shí)，更合適的指標(biāo)是生物活性碳和生物活性氮，它們是土壤有機(jī)碳和有機(jī)氮的一小部分，能敏感反映土壤質(zhì)量的變化，以及不同土地利用和管理如耕作、輪作、施肥、殘留物管理等對(duì)土壤質(zhì)量的影響。

所謂生物活性有機(jī)碳是通過(guò)實(shí)驗(yàn)法和數(shù)學(xué)抽象法來(lái)定義的。前者分離有機(jī)碳的活性組分，按有機(jī)碳的穩(wěn)定性劃分為若干組。后者根據(jù)土壤有機(jī)碳各組分在轉(zhuǎn)化過(guò)程中的流程位置及其穩(wěn)定性，用計(jì)算機(jī)模擬建立多個(gè)動(dòng)態(tài)碳庫(kù)，活性有機(jī)碳庫(kù)的轉(zhuǎn)化快，轉(zhuǎn)化速率常數(shù)較大，土壤活性有機(jī)氮反映了土壤氮素供應(yīng)能力，它可被視為一個(gè)單獨(dú)的氮庫(kù)，或根據(jù)土壤有機(jī)質(zhì)分解動(dòng)力學(xué)分成幾個(gè)組分。活性有機(jī)氮，常用3種表示方法：微生物生物量氮(MBN)，潛在可礦化氮(MN)和同位素稀釋法測(cè)定活性有機(jī)氮(ASN)。MBN主要是微生物生物量N和少量土壤微動(dòng)物氮。PMN是指實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)測(cè)定的土壤礦化氮，包括全部活性非生物量氮及部分微生物生物量氮。ASN是指參與土壤中生物循環(huán)過(guò)程中的氮，即用同位素稀釋法測(cè)定的活性非生物量氮及固定過(guò)程中的微生物生物量氮。

（4）土壤質(zhì)量的生態(tài)學(xué)指標(biāo)

物種和基因保持是土壤在地球表層生態(tài)系統(tǒng)中的重要功能之一，一個(gè)健康的土壤可以滋養(yǎng)和保持相當(dāng)大的生物種群區(qū)系和個(gè)體數(shù)目，物種多樣性應(yīng)直接與土壤質(zhì)量關(guān)聯(lián)。關(guān)于土壤與生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性與多樣性的關(guān)系，國(guó)內(nèi)已有較多的研究，土壤質(zhì)量的生態(tài)學(xué)指標(biāo)主要有：

①種群豐富度：包括種群個(gè)數(shù)、個(gè)體密度、大動(dòng)物、節(jié)肢動(dòng)物、細(xì)菌、放線菌、真菌等。

②多樣性指數(shù)：生物或生態(tài)復(fù)合體的種類(lèi)、結(jié)構(gòu)與功能方面的豐富度及相互間的差異性。

③均勻度指數(shù)：生物個(gè)體或群體在土壤中分布的空間特征。

④優(yōu)勢(shì)性指數(shù)：優(yōu)勢(shì)種群的存在及其特征。

某些土壤性狀在土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)中顯得十分重要。美國(guó)土壤學(xué)家提出了土壤質(zhì)量分析最小指標(biāo)矩陣(Papendick，etal，1995)，其參數(shù)為：①團(tuán)聚性(aggregation)，②容重(bulkdensity)，③至硬盤(pán)的距離(distancetohardpan)，④滲濾性(infiltration)，⑤電導(dǎo)率(conductivity)，⑥持水率(waterholdingcapacity)，⑦pH，⑧有機(jī)質(zhì)(organicmatter)，⑨可礦化氮(mineralizablenitrogen)，⑩呼吸作用(respiration)。

3.根據(jù)土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)涉及的內(nèi)容，土壤質(zhì)量指標(biāo)可分為以下四個(gè)方面。

(1)土壤肥力：土壤肥力因素包括水、肥、氣、熱四大肥力因素，具體指標(biāo)有土壤質(zhì)地、緊實(shí)度、耕層厚度、土壤結(jié)構(gòu)、土壤含水量、田間持水量、土壤排水性、滲濾性、有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、速效氮、速效磷、緩效鉀、速效鉀、缺乏性微量元素全量和有效量、土壤通氣、土壤熱量、土壤侵蝕狀況、pH、CEC等。土壤肥力退化主要是指土壤養(yǎng)分貧瘠化，為了維持綠色植物生產(chǎn)，土地(壤)就必須年復(fù)一年地消耗它有限的物質(zhì)貯庫(kù)，特別是植物所需的那些必要的營(yíng)養(yǎng)元素，一旦土壤中營(yíng)養(yǎng)元素被耗竭，土壤就不能滿(mǎn)足植物生長(zhǎng)。

(2)土壤環(huán)境質(zhì)量：背景值、鹽分種類(lèi)與含量、硝酸鹽、堿化度、農(nóng)藥殘留量、污染指數(shù)、植物中污染物、環(huán)境容量、地表水污染物、地下水礦化度與污染物、重金屬元素種類(lèi)極其含量、污染物存在狀態(tài)及其濃度等。

(3)土壤生物活性：微生物量、C/N、土壤呼吸、微生物區(qū)系、磷酸酶活性、脲酶活性等。

(4)土壤生態(tài)質(zhì)量：節(jié)肢動(dòng)物、蚯蚓、種群豐富度、多樣性指數(shù)、優(yōu)勢(shì)性指數(shù)、均勻度指數(shù)、雜草等。

在土壤質(zhì)量調(diào)查中，根據(jù)評(píng)價(jià)的目的、對(duì)象、區(qū)域環(huán)境條件、污染源和污染狀況確定調(diào)查項(xiàng)目。選擇的參數(shù)過(guò)少或者過(guò)多，都不能反映土壤的綜合污染特性。從理論上講，應(yīng)選擇那些與土壤質(zhì)量的形成和變化有重大關(guān)系的參數(shù)。譬如以有機(jī)物污染為主的地區(qū)，選擇油、苯并(a)芘、DDT、六六六等。在用生活污水灌溉的地區(qū)，主要選擇與一般衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)的參數(shù)，如細(xì)菌、病菌、蛔蟲(chóng)卵等。在沖積扇上部土層薄的地區(qū)，為了保護(hù)飲用水源，要注意易溶于水的污染物，如酚、氰、氮、磷等。在平原地區(qū)則要注意易溶性鹽類(lèi)。在用含重金屬的工業(yè)廢水或礦區(qū)廢水灌溉的地區(qū)，由于重金屬在土壤中不易遷移而易于累積，應(yīng)選擇難遷移的重金屬，如汞、鎘、鉛等。

確定調(diào)查項(xiàng)目后，一般采用傳統(tǒng)的方法進(jìn)行調(diào)查，在調(diào)查中可根據(jù)地區(qū)的大小選用適當(dāng)?shù)谋壤咭蕴岣哒{(diào)查數(shù)值的精確度。比較精確的方法是按方格網(wǎng)絡(luò)法進(jìn)行調(diào)查。由于方格網(wǎng)絡(luò)法工作量較大，也可在前一方法調(diào)查的基礎(chǔ)上繪出等值線，再以?xún)?nèi)插法補(bǔ)足每一方格數(shù)值，用方格網(wǎng)絡(luò)表示出來(lái)。

評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量要有一種相對(duì)的、可比的單位作為衡量尺度，一般采用土壤質(zhì)量指數(shù)。單個(gè)污染物質(zhì)量指數(shù)的一般模式為Pi=Ci/Si。式中Pi為污染指數(shù)，或稱(chēng)分指數(shù)；Ci為污染物的實(shí)測(cè)值；Si為污染物的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

綜合質(zhì)量指數(shù)的模式，一般采用單個(gè)污染物的質(zhì)量指數(shù)相加，或相加后再平均的方法。即： 式中n 為污染物的種類(lèi)數(shù)。有人利用模糊數(shù)學(xué)中的系統(tǒng)聚類(lèi)分析對(duì)單個(gè)污染物的質(zhì)量指數(shù)進(jìn)行綜合，效果較好。 為了進(jìn)行評(píng)價(jià)，繪制質(zhì)量圖，要對(duì)求出的指數(shù)進(jìn)行分級(jí)。分級(jí)一般是先定出“開(kāi)始污染”和“嚴(yán)重污染”的起始值，然后將兩者之間的數(shù)值根據(jù)需要分為若干級(jí)?！伴_(kāi)始污染”的起始值一般采用土壤背景值?！皣?yán)重污染”的起始值一般以土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)表示，或以作物體內(nèi)污染物含量超過(guò)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)時(shí)的土壤中污染物含量來(lái)表示。也有人以作物減產(chǎn)到一定程度時(shí)土壤中的污染物的含量作為依據(jù)。

土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)選擇原則

有效性原則：選取的指標(biāo)能正確反映出土壤的基本功能，是土壤中決定物理、化學(xué)及生物學(xué)過(guò)程的主要特性，對(duì)表征土壤功能是有效的。

敏感性原則：選取的土壤質(zhì)量指標(biāo)對(duì)土壤利用方式，人為擾動(dòng)過(guò)程，土壤侵蝕強(qiáng)度及程度的變化有足夠敏感的反應(yīng)。如果所選指標(biāo)對(duì)土壤變化反應(yīng)不敏感，則對(duì)監(jiān)測(cè)土壤質(zhì)量變化沒(méi)有使用價(jià)值。但是，指標(biāo)的敏感性要以監(jiān)測(cè)土壤質(zhì)量變化的時(shí)間尺度而定。

實(shí)用性原則：選取的土壤質(zhì)量指標(biāo)要易于定量測(cè)定，簡(jiǎn)便實(shí)用。在田間或?qū)嶒?yàn)室測(cè)定時(shí)，測(cè)定過(guò)程穩(wěn)定，測(cè)定誤差低，具有較高的再現(xiàn)性與適宜的精度水平。

通用性：影響土壤質(zhì)量的因素很多，必須立足于綜合的、系統(tǒng)的觀點(diǎn)。通過(guò)分析各種土壤特性在土壤質(zhì)量形成中的主次作用，選取那些有重要影響的指標(biāo)，尤其是不要遺漏制約土壤生產(chǎn)力的主要指標(biāo)。另一方面，也不要無(wú)限制地?cái)U(kuò)大指標(biāo)的選擇面，使整個(gè)指標(biāo)體系復(fù)雜化。

一般說(shuō)來(lái)，反映土壤質(zhì)量與土壤健康的診斷特征可以分成兩組，一組是描述土壤健康的描述性特征，另一組是分析性指標(biāo)，具有定量單位，常為科學(xué)家所用。分析性指標(biāo)通常包括物理指標(biāo)、化學(xué)指標(biāo)和__生物指標(biāo)，在土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)中需要根據(jù)不同的土壤、不同的評(píng)價(jià)目的，按照上述指標(biāo)選擇原則對(duì)這些指標(biāo)進(jìn)行取舍組合。

（1）土壤物理指標(biāo)

由于土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性控制了生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的許多功能，是土壤最基本的質(zhì)量指標(biāo)。在評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量的基本定量體系中，物理性指標(biāo)包括：土壤質(zhì)地、土層和根系深度、土壤容重和滲透率、田間持水量、土壤持水特征、土壤含水量。Larson和Pierce（1991）提出了用于控制土壤侵蝕或防止地表水和地下水污染的物理指標(biāo)為：土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度，植物有效水和最大扎根深度；Fitzpatriok（1996）則指出土層的厚度、土壤的結(jié)構(gòu)性在景觀中的分布可用來(lái)評(píng)價(jià)土壤與流域過(guò)程及土壤生產(chǎn)力，是最通常、簡(jiǎn)便的指標(biāo)，同時(shí)指出土壤質(zhì)地與植物生長(zhǎng)和水分運(yùn)移密切相關(guān)，是重要的物理指標(biāo)。Cass（1996）認(rèn)為土壤退化的程度與土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性有關(guān)，選取土壤分散性、土壤強(qiáng)度、水分吸收速率作為關(guān)鍵的物理指標(biāo)。

（2）土壤化學(xué)指標(biāo)

土壤質(zhì)量的化學(xué)指標(biāo)包括有機(jī)C和N，礦化態(tài)的N、P、K、pH、電導(dǎo)率。Duxbury（1994）提出土壤有機(jī)質(zhì)生物活性部分更適于作為土壤質(zhì)量的指標(biāo)。Anderson（1990）在考慮評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量的有機(jī)質(zhì)快速指標(biāo)時(shí)，建議采用微生物活性指標(biāo)——代謝商。土壤活性有機(jī)氮反映了土壤氮素的供應(yīng)能力，與農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展及環(huán)境質(zhì)量緊密相關(guān)，可作為衡量土壤質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。在測(cè)出土壤全N或有機(jī)質(zhì)水平的變化之前，土壤潛在礦化氮（PMN）和土壤活性氮（ASN）的變化就可測(cè)到。在確定土壤質(zhì)量變化時(shí)，土壤活性氮是一個(gè)靈敏的指標(biāo)。但是，有關(guān)PMN和ASN在年際水平上的動(dòng)態(tài)變化資料不多，進(jìn)一步的工作是確定如何使用這些參數(shù)以及它們各自的局限性。

由于土壤有機(jī)質(zhì)可以對(duì)土壤質(zhì)量和作物產(chǎn)生有益的影響，研究認(rèn)為SOM是土壤質(zhì)量的中心指標(biāo)（美國(guó)水土保持學(xué)會(huì)，1995），甚至把它看作是土壤質(zhì)量衡量指標(biāo)中的唯一重要的指標(biāo)（Larson和Pierce1991；Doran等，1996）。

Singer和Ewing（1999）還強(qiáng)調(diào)了污染物對(duì)土壤質(zhì)量的影響，并提出了將污染物的有效性、濃度、活動(dòng)性和存在狀態(tài)作為重要化學(xué)指標(biāo)。

（3）土壤生物指標(biāo)

土壤中的生物是維持土壤質(zhì)量的重要組成部分，土壤生物學(xué)性質(zhì)能敏感地反映出土壤質(zhì)量健康的變化，是土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)不可缺少的指標(biāo)。生物學(xué)指標(biāo)包括土壤上生長(zhǎng)的植物、土壤動(dòng)物、土壤微生物，其中，應(yīng)用最多的是土壤微生物指標(biāo)，多數(shù)研究認(rèn)為，土壤微生物(包括微生物量、土壤呼吸等)是土壤質(zhì)量變化最敏感的指標(biāo)。

Kennedy（1995）提出的土壤質(zhì)量微生物指標(biāo)包括生物量、細(xì)菌、真菌、土壤呼吸、微生物區(qū)系以及與微生物活動(dòng)有關(guān)的參數(shù)。Turco（1994）認(rèn)為一個(gè)高質(zhì)量的土壤應(yīng)該具有良好的生物活性和穩(wěn)定的微生物種群組成。在農(nóng)田系統(tǒng)中，在測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)變化之前，微生物群落對(duì)土壤的變化就可提供可靠的直接證據(jù)。微生物多樣性指標(biāo)可評(píng)價(jià)自然或人為干擾對(duì)微生物群落的影響，進(jìn)一步揭示土壤質(zhì)量在微生物數(shù)量和功能上的差異。對(duì)土壤微生物多樣性狀況的常規(guī)檢測(cè)方法仍處于實(shí)驗(yàn)室階段，一般將微生物量作為常規(guī)的土壤質(zhì)量指標(biāo)。進(jìn)一步的工作是確定一套評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量中生物部分的最小參數(shù)集，這些指標(biāo)應(yīng)同時(shí)考慮生物學(xué)過(guò)程和種群多樣性，能反映干擾的影響，準(zhǔn)確評(píng)價(jià)系統(tǒng)的功能，而且應(yīng)該是廉價(jià)和快速的。

Dick（1994，1996）提出土壤酶活性是作為反映管理措施和環(huán)境因子引起的土壤生物學(xué)和生物化學(xué)變化的指標(biāo)，尤其是非專(zhuān)一性和水解性的土壤酶活性十分適合這種指標(biāo)。利用土壤酶活性評(píng)價(jià)干擾對(duì)土壤質(zhì)量影響時(shí)，需要與參照系或特定地區(qū)狀況進(jìn)行比較。為簡(jiǎn)化評(píng)價(jià)步驟，合理評(píng)價(jià)某個(gè)時(shí)刻的土壤質(zhì)量，有些研究者提出了綜合指標(biāo)，如生物肥力指標(biāo)、酶數(shù)量指標(biāo)、水解系數(shù)指標(biāo)等，以對(duì)酶活性作出評(píng)價(jià)。對(duì)于土壤質(zhì)量的酶活性指標(biāo)，科學(xué)研究的重點(diǎn)是尋找一個(gè)相對(duì)或統(tǒng)一的指標(biāo)；它不需要通過(guò)在時(shí)間上的多次測(cè)定或在處理間的比較來(lái)作解釋?zhuān)y(tǒng)一指標(biāo)應(yīng)當(dāng)是土壤生物學(xué)、化學(xué)和物理學(xué)重要參數(shù)的綜合。

在野外調(diào)查、監(jiān)測(cè)取得數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)，算出各種質(zhì)量指數(shù)，并劃分出污染等級(jí)后，就可以編制土壤質(zhì)量圖(見(jiàn)環(huán)境質(zhì)量圖)。如果調(diào)查是用方格網(wǎng)絡(luò)法進(jìn)行的，可直接將質(zhì)量指數(shù)填入方格中，再按等級(jí)劃分，制成土壤質(zhì)量圖。如果是以一般布點(diǎn)的方式進(jìn)行調(diào)查的，除了按各點(diǎn)的質(zhì)量指數(shù)繪出分級(jí)圖外，也可先劃出各點(diǎn)的濃度等值線圖，然后用內(nèi)插法求得各方格內(nèi)的濃度值，再算出每一方格的質(zhì)量指數(shù)（或綜合指數(shù)），按級(jí)繪制土壤質(zhì)量圖。土壤質(zhì)量圖有多種類(lèi)型，一般有單項(xiàng)土壤質(zhì)量圖和綜合土壤質(zhì)量圖。若有特殊要求,也可根據(jù)調(diào)查結(jié)果,編制生物、物理、化學(xué)等不同性質(zhì)的土壤質(zhì)量圖，以及三者綜合的土壤質(zhì)量圖。2100433B

建立一個(gè)合適的土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，需要了解土壤質(zhì)量的廣泛內(nèi)涵.，以便揭示不同自然和管理生態(tài)系統(tǒng)邊界內(nèi)土壤質(zhì)量的變化。應(yīng)該從土壤系統(tǒng)組分、結(jié)構(gòu)、功能過(guò)程、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、生物學(xué)性質(zhì)以及時(shí)間、空間和狀態(tài)等的變化多方面來(lái)考察土壤質(zhì)量。土壤質(zhì)量指標(biāo)體系應(yīng)包含這些方面的指標(biāo)與參數(shù)。

土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作，它不像空氣質(zhì)量和水質(zhì)量一樣具有確定的標(biāo)準(zhǔn)和固定的評(píng)價(jià)方法。因?yàn)橥寥烙卸喾N不同的潛在利用方式，如果沒(méi)有必要的限制，不同的土壤對(duì)嚴(yán)不同用途的評(píng)價(jià)結(jié)果就會(huì)不同。土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)應(yīng)針對(duì)特定的土地功能進(jìn)行。同時(shí)，不同地區(qū)、不同種類(lèi)的土壤也應(yīng)使用不同的指標(biāo)體系。

選擇土壤質(zhì)址的評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)，應(yīng)符合如下條件

一、代表性。一個(gè)指標(biāo)能代表或反映土壤質(zhì)量的一個(gè)或多個(gè)方面的功能，或者一個(gè)指標(biāo)能與多個(gè)指標(biāo)相關(guān)聯(lián)。

二、靈敏性。對(duì)土壤特性、管理措施、氣候等的變化敏感。

三、通用性。能適用于不同生態(tài)系統(tǒng)，適用于時(shí)間和空間的變化。

四、經(jīng)濟(jì)性。測(cè)定費(fèi)用廉價(jià)并且易于測(cè)定，現(xiàn)有土壤基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的組成部分如¹⁵N豐度測(cè)定費(fèi)用高且需昂貴設(shè)備而不宜選作評(píng)價(jià)指標(biāo)。

五、普及性。易于為多數(shù)用戶(hù)理解并可應(yīng)用到農(nóng)田。 2100433B

《潮土表層機(jī)械組成空間預(yù)測(cè)技術(shù)規(guī)程》（DB41/T 1418-2017）明確了潮土表層土壤機(jī)械組成原始數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、空間預(yù)測(cè)模型選擇與運(yùn)行、空間結(jié)果輸出及制圖表達(dá)等相關(guān)技術(shù)要求、提高預(yù)測(cè)精度，為土壤發(fā)生學(xué)屬性空間變異分析、土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)及生產(chǎn)力定向培育提供技術(shù)支撐。 2100433B

又稱(chēng)土 壤本底值，是指在未受人類(lèi)社會(huì)行為干擾（污染）和破壞時(shí)，土壤成分的組成和各組分（元素）的含量。當(dāng)今，由于人類(lèi)活動(dòng) 的長(zhǎng)期影響和工農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展，使得自然環(huán)境的化學(xué)成分和含量水平發(fā)生了明顯的變化，要想尋找絕對(duì)未受污染的土壤十分困難。所以，土壤背景值是環(huán)境保護(hù)的 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是研究污染物在土壤中變遷和進(jìn)行土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)的重要依據(jù)，同時(shí)為土壤資源的保護(hù)和開(kāi)發(fā)以及農(nóng)林經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供依據(jù)。