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1土壤質量評價方法簡述

1．1土壤質量的概念及內涵

20世紀90年代，土壤質量的相關研究開始深入開展，科學家們相繼提出土壤質量的概念。目前國際上通用的土壤質量概念是：在生態系統邊界內保持作物生產力、維持環境質量、促進動植物健康的能力。土壤質量由土壤肥力質量、環境質量和健康質量三個方面的因素構成。根據土壤質量的定義，土壤質量評價綜合了三類不同的功能，具有很強的功能屬性。但在實際使用中，土壤質量評價還具有目的屬性。由于評價者目的不同，側重的土壤功能不一樣，導致了評價指標、評價標準的差異。

1．2土壤質量的評價尺度

土壤質量在不同的空間和時間尺度表現出不同的規律性，土壤質量評價首先必須確定空間和時間尺度。在空間尺度方面，Karlen等建立了包含5個基于不同目的的土壤質量評價尺度框架。第1尺度為點尺度，用于研究土壤變化的機理；第2尺度為面尺度，用于研究土壤質量隨土地管理方式變化的規律；第3尺度為田塊尺度，用于依據土壤特性開展土壤管理；第4尺度為農場尺度，用于監控土地使用情況，保持和提高環境質量；第5尺度為地區尺度，用于開展可持續發展政策研究。第1和第2尺度為微觀尺度，對其研究可以幫助理解土壤質量；第3至第5尺度為宏觀尺度，對其研究可以監測土壤質量的變化。在時間尺度方面，由于人類活動、氣候變化、作物狀況等因素均會影響土壤質量，土壤質量會隨時間的變化而變化，因而評價的時間范圍也很重要。研究土壤質量變化必須有時間和起點的概念，否則很難確切說明土壤質量的升高和降低，肥力的熟化與退化。國際農業工程項目一般是在國外某地區規劃并開墾出幾千公頃至幾萬公頃不等面積的土地，為所在國政府建設大型農場，開展種植業、養殖業以及加工業，提高所在國糧食生產能力和農業發展水平。因而在空間尺度上主要為農場尺度和田塊尺度，在農場尺度提供項目用地的規劃和設計，保證土地資源的可持續利用；在田塊尺度提供具體作物種植的土壤管理。在時間尺度上，項目開發階段土壤保持其“初始狀態”，項目所在地可能是草原、可能是灌木林、可能是礦區復墾地、可能是沼澤地、也可能是早已荒廢的曾經的農田；項目建設階段土壤要經歷開墾、耕地、整地、種植等人為活動，造成當地土壤耕層狀態的較大改變；項目運營階段，由于每一個種植季對土壤管理措施的不同以及外界環境的不斷變化，土壤質量也會隨之改變。

1．3土壤質量評價指標體系

土壤質量是由動態變化的多種因素來決定的，土壤質量無法通過人類感官或測量儀器直接獲得，而必須根據土壤性質構建土壤質量指標體系綜合量化來表達。選擇合適的土壤評價指標是土壤質量評價的關鍵。土壤質量評價指標可分為物理指標、化學指標和生物指標三類，他們共同來表達土壤肥力質量、環境質量和健康質量。然而，選擇合適的土壤質量評價指標體系并非易事，人們在不同時空尺度下進行土壤評價時，用到的指標涵蓋了土壤質量的各個方面，多達50多種。有些研究人員選擇了20多種指標，有的選擇10多種指標，而有的僅選擇幾種指標進行土壤質量評價。這是因為針對不同的土壤功能，所使用的指標是不一樣的，對某一功能而言是高質量的土壤對其他功能未必是高質量的，不同土壤系統之間土壤評價指標差異很大。目前，土壤質量評價指標的研究仍然只是從不同關心角度進行的嘗試，沒有形成一個合適的體系和標準。由于土壤利用方式的多樣性，土壤性質時空變異性以及獲取土壤指標數據成本高等因素，顯然不可能獲取所有指標數據。因此，在選擇最能反映土壤質量狀況的指標，即土壤參數最小數據集來評價土壤質量。最小數據集能夠大量減少使用評價指標的數量，應用上可以通過測定較少數據來反映土壤質量的變化，在發現某些指標異常時再進行進一步測定。我國曾對四類重要土壤（水稻土、紅壤、潮土和黑土）的肥力、環境、健康質量最小數據集和評價體系進行過具體研究，研究認為土壤肥力質量最小數據集應為pH值、有機質、質地、速效磷、速效鉀、容重和陽離子交換量；土壤健康質量最小數據集應為pH值、有機質、質地、重金屬和微量元素、六六六、滴滴涕。這些研究為國際農業工程項目土壤質量評價指標選擇提供了有益的參考。

1．4土壤質量評價標準和方法

不像空氣和水質量一樣具有確定的標準和固定的評價方法，土壤質量評價是一項非常復雜的工作。土地有多種不同的利用方式，如果沒有一定的限制，不同的土壤對于不同用途的評價結果就會很不一致。例如，在土壤中施加有毒的除草劑和殺蟲劑來抑制目標生物時，使土壤變得不清潔，但卻提高了土壤作物生產的質量；用于捕捉污染物、充當過濾器功能的土壤卻不能用土壤的肥力指標去評價。一種土壤對于一種功能或生產具有優良的品質，對另一種功能或生產可能具有很差的品質。因此，土壤質量的評價應采用相對質量而非絕對質量。土壤質量評價方法可分為定性評價和定量評價兩類方法。定性評價是首先通過實地調查給土壤各指標進行打分，然后綜合各土壤指標的分數給土壤質量不同等級的評價，該方法對土壤指標的評判主要是基于感官調查而不是使用儀器測量，評價的準確性有賴于實踐經驗，評價直觀、快速、簡便，但缺少數據支持，評價準確性低。定量評價方法隨著科學的不斷發展越來越受到重視且應用廣泛，定量評價使用最廣泛的方法是指數法，其評價過程是：選擇評價指標；通過建立隸屬度函數或其他模型對評價指標進行歸一化處理，使評價指標具有可比性；使用相關系數法、層次分析法、主成分回歸分析法、多元回歸分析法、灰色關聯度分析法等方法確定各指標的權重；依據量化的指標體系和權重體系計算得到土壤質量綜合評價指數。定量分析法比較復雜，若無法正確地進行指標歸一化處理并合理確定各指標權重，得到的土壤質量評價結果可能與實際不符。

2國際農業工程項目土壤質量評價方法

2．1評價最小數據集

我國企業開展國際農業工程項目的目標國家基本為發展中國家，項目所在地主要分布在非洲、拉美和東南亞區域。這些國家的經濟、社會和科技發展水平一般較低，其農業發展也屬于生存型農業，建設農業工程項目的主要目的是增加區域糧食供給，確保糧食安全；抑或是建設示范型農場，藉此推動農業發展，但項目區土壤評價標準依然是以農業產出為主。在項目開發階段，企業進行土壤質量評價的主要目的是評價土壤的宜耕性，評估項目的可行性，明確項目風險；在項目建設和運營階段，進行土壤質量評價的主要目的是監測土壤質量的變化，確保具備滿足合同要求糧食產出的土壤條件。因此，基于土壤質量評價的目的性，指標選擇主要是土壤環境指標和土壤肥力指標。國際農業工程項目中，應用以下3條原則選擇指標：

（1）指標的重要性和穩定性高：選擇的指標應該是能夠反映土壤環境和肥力狀況的重要指標，且這些指標在較長的一段時間內不會改變，具有考察的價值；

（2）指標數據獲取能力強：在國際農業工程項目的開發、建設和運營階段，土壤樣品的采集是在國外進行，土壤樣本的獲取、保存并運送至檢測機構進行檢測都非常不易，在選擇指標時應當考慮指標數據能否獲??；

（3）指標數據獲取成本可接受：不能不加限制地擴大指標體系，應考慮項目成本的因素，選擇合適的指標。土壤環境指標的評價是保障農產品產地安全的基礎性工作，應當對土壤的環境指標進行評價，判斷項目用地是否具備農作物種植的基本條件，應對鎘、汞、砷、銅、鉛、鋅、鎳、六六六、滴滴涕等環境指標進行檢測和評價。土壤pH值不僅影響土壤中養分的有效性，影響微生物活性，還對植物生長有很大影響。土壤肥力的高低決定了項目所在地作物的生長潛力，土壤基礎肥力的高低決定了企業投入到土壤成本的大小。當土壤基礎肥力較低時，企業投入的提高土壤肥力的費用就會相應增加；當土壤基礎肥力較高時，企業投入項目用于保持土壤肥力的費用就會相應降低。土壤有機質（SOM）對土壤本質的所有方面都產生強烈影響，它首先是植物氮、磷、鉀的主要營養源，作為主要物質和能源調節土壤生物的生態動力，改善土壤結構、保持土壤水分，且被認為是土壤質量和健康的中心指標。土壤質地是土壤的一項非常穩定的自然屬性，它可以反映母質的來源和成土過程的某些特征，對土壤肥力有很大的影響，各類作物需要適宜的土壤質地。陽離子交換量（CEC）是指土壤溶液為中性（pH＝7）時，每千克土所含的全部交換性陽離子的厘摩爾數。CEC是評價土壤肥力的指標之一，是改良土壤和合理施肥的重要依據之一。土壤的其他物理指標在經過開墾和耕作之后會有很大改變，指標穩定性低；土壤生物環境指標重要性不夠，不易測量，且在經過開墾和耕作后會發生很大變化；土壤的生態指標雖說對土壤質量評價具有一定影響，但重要性不夠，且不易進行指標量化。

2．2樣品采集方法

國際工程中土壤樣品采集、保存和運送至檢測機構進行檢測的困難性要遠高于國內工程。在本文推薦的指標體系中，已充分考慮指標數據獲取的可行性。土壤質地指標數據可以用手測法現場測得，也可以采集樣品進行實驗室檢測獲得。其余指標數據可以經過一次采樣，進行實驗室檢測獲得。

2．3土壤質量評價方法

依據現有國內外的相關研究，土壤質量評價都是在一定時空尺度，采用相對質量評價方法進行評價的。然而，受項目所在國科技發展水平的限制，項目所在地一般沒有建立統一的土壤質量評價標準或相應的研究體系，項目土壤質量評價很難找到合適的參照指標。我國雖然有許多類型土壤質量評價體系可供參考，鑒于與項目所在國不在同一時空尺度，因此不具備直接使用的可行性。我國幅員遼闊，土壤和作物種類繁多，經過多年研究和實踐，產生了很多土壤和作物關系的科研成果，并建立了一些標準或方法，可作為國際農業工程項目土壤質量評價方法的借鑒。本文推薦使用“一覽表法”，即將本文推薦的土壤質量評價指標和這些標準進行逐項對照檢查，找出各指標存在的差距。在項目開發階段能夠幫助企業進行正確決策，評估項目風險；在項目建設期能夠對項目用地進行合理地規劃；在項目運營期能夠找出土壤管理和改良的方向。

3結束語

考慮到國際農業工程項目特點和項目不同階段土壤質量評價目的，本文提出了土壤質量評價方法具體的操作方法，該方法具備簡單和實用的特點。鑒于國際工程項目中可能遇到的土壤狀況千差萬別，例如有的項目所在地曾經有過污染事故，有的項目采用污水進行灌溉，有的項目土壤曾經有高毒農藥殘留，有的項目所在地是酸雨區等，在遇到具體問題時，還應實地調查并根據現有標準和相關研究成果，對特殊情況進行有針對性地分析和研究。在農業基礎較好，科技發展水平較高的國家，也可以適時地通過引入地理信息系統（GIS）技術和建立更完善的土壤質量評價體系，促進農業的可持續發展。

作者:賀城 廖娜 單位:中工國際工程股份有限公司 中國農業機械化科學研究院