土壤质量评价( 四 ) _生活百科

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土壤质量评价（4）土壤质量的生态学指标物种和基因保持是土壤在地球表层生态系统中的重要功能之一，一个健康的土壤可以滋养和保持相当大的生物种群区系和个体数目，物种多样性应直接与土壤质量关联。关于土壤与生态系统稳定性与多样性的关係，国内已有较多的研究，土壤质量的生态学指标主要有：①种群丰富度：包括种群个数、个体密度、大动物、节肢动物、细菌、放线菌、真菌等。②多样性指数：生物或生态複合体的种类、结构与功能方面的丰富度及相互间的差异性。③均匀度指数：生物个体或群体在土壤中分布的空间特徵。④优势性指数：优势种群的存在及其特徵。某些土壤性状在土壤质量评价中显得十分重要。美国土壤学家提出了土壤质量分析最小指标矩阵(Papendick，etal，1995)，其参数为：①团聚性(aggregation)，②容重(bulkdensity)，③至硬碟的距离(distancetohardpan)，④渗滤性(infiltration)，⑤电导率(conductivity)，⑥持水率(waterholdingcapacity)，⑦pH，⑧有机质(organicmatter)，⑨可矿化氮(mineralizablenitrogen)，⑩呼吸作用(respiration) 。3.根据土壤质量评价指标涉及的内容，土壤质量指标可分为以下四个方面。(1)土壤肥力：土壤肥力因素包括水、肥、气、热四大肥力因素，具体指标有土壤质地、紧实度、耕层厚度、土壤结构、土壤含水量、田间持水量、土壤排水性、渗滤性、有机质、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、缓效钾、速效钾、缺乏性微量元素全量和有效量、土壤通气、土壤热量、土壤侵蚀状况、pH、CEC等。土壤肥力退化主要是指土壤养分贫瘠化，为了维持绿色植物生产，土地(壤)就必须年复一年地消耗它有限的物质贮库，特别是植物所需的那些必要的营养元素，一旦土壤中营养元素被耗竭，土壤就不能满足植物生长。(2)土壤环境质量：背景值、盐分种类与含量、硝酸盐、硷化度、农药残留量、污染指数、植物中污染物、环境容量、地表水污染物、地下水矿化度与污染物、重金属元素种类极其含量、污染物存在状态及其浓度等。(3)土壤生物活性：微生物量、C/N、土壤呼吸、微生物区系、磷酸酶活性、脲酶活性等。(4)土壤生态质量：节肢动物、蚯蚓、种群丰富度、多样性指数、优势性指数、均匀度指数、杂草等。评价指标选择土壤质量评价指标选择原则有效性原则：选取的指标能正确反映出土壤的基本功能，是土壤中决定物理、化学及生物学过程的主要特性，对表征土壤功能是有效的。敏感性原则：选取的土壤质量指标对土壤利用方式，人为扰动过程，土壤侵蚀强度及程度的变化有足够敏感的反应。如果所选指标对土壤变化反应不敏感，则对监测土壤质量变化没有使用价值。但是，指标的敏感性要以监测土壤质量变化的时间尺度而定。实用性原则：选取的土壤质量指标要易于定量测定，简便实用。在田间或实验室测定时，测定过程稳定，测定误差低，具有较高的再现性与适宜的精度水平。通用性：影响土壤质量的因素很多，必须立足于综合的、系统的观点。通过分析各种土壤特性在土壤质量形成中的主次作用，选取那些有重要影响的指标，尤其是不要遗漏制约土壤生产力的主要指标。另一方面，也不要无限制地扩大指标的选择面，使整个指标体系複杂化。一般说来，反映土壤质量与土壤健康的诊断特徵可以分成两组，一组是描述土壤健康的描述性特徵，另一组是分析性指标，具有定量单位，常为科学家所用。分析性指标通常包括物理指标、化学指标和__生物指标，在土壤质量评价中需要根据不同的土壤、不同的评价目的，按照上述指标选择原则对这些指标进行取捨组合。（1）土壤物理指标由于土壤结构的稳定性控制了生态系统内的许多功能，是土壤最基本的质量指标。在评价土壤质量的基本定量体系中，物理性指标包括：土壤质地、土层和根系深度、土壤容重和渗透率、田间持水量、土壤持水特徵、土壤含水量。Larson和Pierce（1991）提出了用于控制土壤侵蚀或防止地表水和地下水污染的物理指标为：土壤质地、结构和强度，植物有效水和最大扎根深度；Fitzpatriok（1996）则指出土层的厚度、土壤的结构性在景观中的分布可用来评价土壤与流域过程及土壤生产力，是最通常、简便的指标，同时指出土壤质地与植物生长和水分运移密切相关，是重要的物理指标。Cass（1996）认为土壤退化的程度与土壤结构稳定性有关，选取土壤分散性、土壤强度、水分吸收速率作为关键的物理指标。（2）土壤化学指标土壤质量的化学指标包括有机C和N，矿化态的N、P、K、pH、电导率。Duxbury（1994）提出土壤有机质生物活性部分更适于作为土壤质量的指标。Anderson（1990）在考虑评价土壤质量的有机质快速指标时，建议採用微生物活性指标——代谢商。土壤活性有机氮反映了土壤氮素的供应能力，与农业持续发展及环境质量紧密相关，可作为衡量土壤质量的一个重要指标。在测出土壤全N或有机质水平的变化之前，土壤潜在矿化氮（PMN）和土壤活性氮（ASN）的变化就可测到。在确定土壤质量变化时，土壤活性氮是一个灵敏的指标。但是，有关PMN和ASN在年际水平上的动态变化资料不多，进一步的工作是确定如何使用这些参数以及它们各自的局限性。由于土壤有机质可以对土壤质量和作物产生有益的影响，研究认为SOM是土壤质量的中心指标（美国水土保持学会，1995），甚至把它看作是土壤质量衡量指标中的唯一重要的指标（Larson和Pierce1991；Doran等，1996）。Singer和Ewing（1999）还强调了污染物对土壤质量的影响，并提出了将污染物的有效性、浓度、活动性和存在状态作为重要化学指标。（3）土壤生物指标土壤中的生物是维持土壤质量的重要组成部分，土壤生物学性质能敏感地反映出土壤质量健康的变化，是土壤质量评价不可缺少的指标。生物学指标包括土壤上生长的植物、土壤动物、土壤微生物，其中，套用最多的是土壤微生物指标，多数研究认为，土壤微生物(包括微生物量、土壤呼吸等)是土壤质量变化最敏感的指标。Kennedy（1995）提出的土壤质量微生物指标包括生物量、细菌、真菌、土壤呼吸、微生物区系以及与微生物活动有关的参数。Turco（1994）认为一个高质量的土壤应该具有良好的生物活性和稳定的微生物种群组成。在农田系统中，在测定土壤有机质变化之前，微生物群落对土壤的变化就可提供可靠的直接证据。微生物多样性指标可评价自然或人为干扰对微生物群落的影响，进一步揭示土壤质量在微生物数量和功能上的差异。对土壤微生物多样性状况的常规检测方法仍处于实验室阶段，一般将微生物量作为常规的土壤质量指标。进一步的工作是确定一套评价土壤质量中生物部分的最小参数集，这些指标应同时考虑生物学过程和种群多样性，能反映干扰的影响，準确评价系统的功能，而且应该是廉价和快速的。Dick（1994，1996）提出土壤酶活性是作为反映管理措施和环境因子引起的土壤生物学和生物化学变化的指标，尤其是非专一性和水解性的土壤酶活性十分适合这种指标。利用土壤酶活性评价干扰对土壤质量影响时，需要与参照系或特定地区状况进行比较。为简化评价步骤，合理评价某个时刻的土壤质量，有些研究者提出了综合指标，如生物肥力指标、酶数量指标、水解係数指标等，以对酶活性作出评价。对于土壤质量的酶活性指标，科学研究的重点是寻找一个相对或统一的指标；它不需要通过在时间上的多次测定或在处理间的比较来作解释，统一指标应当是土壤生物学、化学和物理学重要参数的综合。评价步骤在土壤质量调查中，根据评价的目的、对象、区域环境条件、污染源和污染状况确定调查项目。选择的参数过少或者过多，都不能反映土壤的综合污染特性。从理论上讲，应选择那些与土壤质量的形成和变化有重大关係的参数。譬如以有机物污染为主的地区，选择油、苯并(a)芘、DDT、六六六等。在用生活污水灌溉的地区，主要选择与一般卫生标準有关的参数，如细菌、病菌、蛔虫卵等。在沖积扇上部土层薄的地区，为了保护饮用水源，要注意易溶于水的污染物，如酚、氰、氮、磷等。在平原地区则要注意易溶性盐类。在用含重金属的工业废水或矿区废水灌溉的地区，由于重金属在土壤中不易迁移而易于累积,应选择难迁移的重金属，如汞、镉、铅等。确定调查项目后，一般採用传统的方法进行调查，在调查中可根据地区的大小选用适当的比例尺以提高调查数值的精确度。比较精确的方法是按方格网路法进行调查。由于方格网路法工作量较大，也可在前一方法调查的基础上绘出等值线，再以内插法补足每一方格数值,用方格网路表示出来。评价土壤质量要有一种相对的、可比的单位作为衡量尺度，一般採用土壤质量指数。单个污染物质量指数的一般模式为