土壤健康：寻找合适的指标，评估使用和管理对土壤健康的影响时应考虑什么？张思澄?土壤健康与耕地可持续利用?昨天01分享论文信息原名：Soil
health:lookingforsuitableindicators.Whatshouldbeconsidere
dtoassesstheeffectsofuseandmanagementonsoilhealth?译名：土壤
健康：寻找合适的指标，评估使用和管理对土壤健康的影响时应考虑什么？原文地址：https://doi.org/10.1590/S01
03-90162013000400009发表期刊：ScientiaAgricola发表年份：2013年通讯作者：ElkeJur
andyBranNogueiraCardoso通讯作者单位：Depto.deCiênciadoSolo,Lab.
deMicrobiologiadoSolo,Av.PáduaDias02亮点?侧重于土壤健康指标的综合观点，用作预测生
产系统可持续性的工具。03文章简介土壤健康是指土壤的生态平衡和功能，以及维持地表上下高度生物多样性和生产力的良好平衡生态系统的能力
。为了理解和使用土壤健康作为可持续性的工具，必须使用物理、化学和生物特性来验证在所需时间范围内对土壤使用和管理的响应。对自然或人为
行为做出快速反应的属性被认为是土壤健康的良好指标。在物理指标中，使用了土壤质地、团聚体、水分、孔隙度和容重，而在化学指标中，总碳和
总氮、矿质养分、有机质、阳离子交换能力等都得到了很好的确立。然而，除了大型和中型动物群之外，与生物量相比，它们中的大多数通常响应缓
慢，例如微生物生物量碳和氮、生物多样性、土壤酶、土壤呼吸等。因此，基于不同类型指标（物理、化学和生物）评估土壤健康的系统方法比仅使
用一种属性更安全。许多人类活动造成了荒漠化、生物多样性的丧失、团聚体的破坏、有机物质和养分的丧失等。今天，通过使用有机改良剂、重新
引入植物、土壤动物和微生物，越来越重视重新造林和恢复退化地区，保持土壤健康和生产力是非常重要的。本次回顾侧重于土壤健康指标的综合观
点，用作预测生产系统可持续性的工具。04研究过程1、化学指标?土壤健康的化学属性与为植物提供养分或保留对环境和植物生长有害的化学元
素或化合物的能力相关。土壤pH值、阳离子交换能力(CEC)、有机质和养分水平是土壤健康评估中使用的主要化学属性，尤其是在考虑支持高
产作物的土壤容量时。化学属性与植物产量相关，因此特定指标的变化很容易解释，并允许通过石灰或施肥快速改善土壤化学特性。这些土壤化学指
标也可用于考虑土壤维持森林生产和可持续性、维持养分循环、植物生物量和有机质的能力。伊多乌等人选择了一组参数来表征39种物理、化学和
生物属性中的土壤健康状况，并将它们与纽约商业生产田不同耕作、轮作和覆盖作物的土壤中的植物生长和产量相关联，这些作者得出的结论是，要
评估的最重要的化学参数是pH、有效磷、钾、铜、铁、锰和锌。土壤pH值是一个关键指标，因为它与养分有效性/溶解度直接相关，也会影响微
生物活动。?因此，pH值评估可以预测给定生产系统中养分可用性的潜力。然而，在原生植被下，尤其是在热带地区，pH值处于非常酸性的范围
内（甚至<3.5），并且营养物质稀缺；尽管如此，生态系统仍能正常运作，发挥其环境作用。土壤有机碳也是评估土壤健康的关键属性，通常与
作物产量呈正相关。土壤有机碳影响土壤中重要的功能过程，如养分（主要是N）的储存、持水能力和团聚体的稳定性。此外，土壤有机碳也会影响
微生物活动。因此，这是土壤肥力的一个关键组成部分，尤其是在热带条件下，它与土壤的化学、物理和生物特性相互作用，在评估土壤健康时必须
加以考虑。尽管很少提及，土壤有机质也可能对土壤健康产生负面影响。高有机物含量会降低农药效率，增加所需施用的频率。与可溶性有机物质
的复合促进农药在有机部分的吸附和通过土壤或地下水的运输。?土壤化学参数传统上用于评估作物的潜在可用养分，并基于全球公认的分析方法。
其中，有机质、pH值和有效养分以及一些潜在的危险化学品已被用于确定土壤健康水平。这些程序并没有兑现帮助我们了解与可持续性相关的所有
因素的承诺，尤其是与生态过程相关的因素。例如，Melo和Marchiori报告称，棉花种植地的化学指标水平非常好，但生物指标远低于
用作参考的原始森林中的指标。因此，指标之间的整合似乎是评估土壤健康的更合适的方法。2、物理指标土壤质地是影响水气平衡的重要因素，
但随着时间的推移它非常稳定，与土壤管理无关。因此，容重和总孔隙度可以更好地代表土壤利用和管理对水/空气关系的影响。在天然森林等人为
干扰较少的土壤中，通常观察到较低的体积密度，其中较高水平的土壤有机质允许更好地聚集土壤颗粒，改善土壤构型。因此，土壤大孔隙度的增加
不仅提高了土壤对水的渗透性，也提高了对空气和根系的渗透性。根据土壤颗粒的比例，土壤总孔隙度可以分为质地和构型，取决于生物孔隙和宏观
构型。第二个很容易受到土壤利用和管理的影响，这可能会改变基于构型孔隙的特征土壤保水曲线。该构型对应于主要土壤颗粒（沙子、淤泥和粘
土）的排列，并受种植方法和压实的影响。颗粒构型被认为最适合植物生长，可以更好地平衡大孔和微孔之间的关系，从而实现空气/水比例之间的
平衡。构型是受有机质影响的主要土壤物理属性，因此其他物理特性，如孔隙度、容重、通气、水分渗透和滞留，也会受到影响。土壤团聚体由小
于0.2μm的颗粒组成，这些颗粒聚集在一起形成微团聚体(20-250μm)，微团聚体聚集在一起形成大团聚体。微团聚体更稳定，受土
壤使用和管理的影响更小。此外，它们还负责土壤有机碳的长期稳定。另一方面，大团聚体更容易受到土壤利用和管理的影响，尤其与土壤有机质的
动态有关。集约化管理下土壤团聚体的分散通常不如有机质投入更多的土壤严重，这会导致微生物活动更大。另一方面，土壤有机质的减少以及团聚
体的分散降低了大孔隙度和土壤氧合，并损害了微生物群分解的性能及其对有机物质的获取。3、生物指标?在研究自然过程的起源及其在自然界中
的命运时，了解生物、物理和化学成分之间的复杂相互关系可以更好地实现。例如，通过光合作用，植物将碳作为碳水化合物固定并转移到食物网中
，这是地球上最重要的生物过程。在它们的生命周期中，特别是在生命末期，动植物的残骸不断地沉积到土壤中。有机碳和固定矿物必须在生态系统
中循环，然后才能被新的有机体以连续和可持续的生命周期利用。因此，生物过程对于保持土壤向大气中循环碳的能力和保证光合作用的持续以及植
物和微生物营养的营养矿化是必不可少的。健康的土壤有能力保持这些过程以可持续的方式无限地工作。土壤微生物活性和多样性通过保持土壤健康
的基本功能，包括碳和养分循环，在可持续性中发挥重要作用。微生物指标比物理和化学属性更容易受到土壤使用和管理等环境变化的影响，并因此
能够早期预测环境可持续性中的任何扰动。土壤微生物生物量是土壤有机质的一部分，由真菌、细菌、原生动物、藻类，代表了一个重要的营养来源
,供应要求由于其快速循环,是一个主要的生物属性用于土壤健康研究。除了微生物生物量，土壤呼吸已被广泛用于林业或农业土壤的土壤健康的生
物指标。植被的变化，如砍伐森林，长期减少了微生物呼吸，这是由于通过地表或根际向土壤输入的有机碳减少。在农业系统中，土壤管理影响微生
物活性，一般来说，影响较小的管理导致较高的微生物活性。在这种情况下，有机物作为C、能量和营养物的来源调节生物活动，这些物质将矿化为
CO2和矿物质。然而，矿化速率还取决于土壤中有机质的数量和质量。同时，微生物生物量将固定C、N、P和其他营养物质，由于其快速周转，
这些营养物质很容易被释放出来供植物使用。05研究结果1、最近，作为土壤健康指标的土壤动物群成员越来越受到重视。该组包括完全生活或
至少生活在土壤中生命周期的一个阶段的无脊椎动物群落。它们在陆地生态系统的构建过程、植物残体的破碎以及与微生物建立不同层次的关系中发
挥作用。因此，它们积极参与影响土壤特性和质量的过程，因此是土壤变化的良好指标。如上所述，土壤中有机物质的分解和转化主要由微生物进
行。然而，当有机材料更容易获得时，微生物过程会更有效，即沿着土壤剖面更分散和分布。因此，土壤动物群主要负责在微生物破碎后向微生物提
供预转化的有机物质，这些物质是由它们的摄食过程产生的。?除了增加接触面外，动物群，尤其是蚯蚓，还促进有机物质沿土壤层垂直或水平分布
。微生物效应外，由于土壤颗粒的聚集，动物群活动也会影响土壤构型。在具有较高微生物和蚯蚓生物量的土壤中观察到较高的土壤团聚体稳定性。
此外，动物群的作用会混合土壤颗粒并产生通道、孔隙、隧道和其他生物隔间，使空气和水更容易流动，这也刺激了微生物活动。相反，动物群活动
低的土壤表现出更多的压实，这使得植物根部难以渗透。2、不同土壤耕作系统下的土壤健康指标?农业系统中有关管理、轮作、施用频率或施用化
学品数量的不同土壤用途会导致土壤物理、化学和主要是生物性质的变化。在这种情况下，传统的耕作系统被认为更具侵略性，因为密集的土壤旋转
扰乱了与土壤健康相关的一些属性，例如，有机质减少、构型丧失、侵蚀风险增加，以及微生物多样性和活性的丧失。最少耕作和免耕已被确定为对
土壤管理系统影响较小。总的来说，免耕系统除了适当的轮作外，还可以改善与土壤健康相关的属性。由于持续的土壤覆盖，更稳定的土壤温度和湿
度，更多的有机物质输入和维护，防止雨滴，从而防止水土流失，确实刺激了土壤微生物的多样性和活动，从而促进了养分循环。免耕的主要影响之
一是土壤构型的保持。与常规耕作相比，巴西南部亚热带地区采用免耕系统30年来增加了土壤有机碳的浓度，特别是0-10厘米表层。在温带和
热带条件下的其他几个地理区域也报告了这些发现。05研究结论?在农业领域，关于土壤退化的广泛知识已经存在。全世界有数千平方公里的退化
土壤，这是一种以高作物生产力为优先考虑的农业的结果。因此，过度使用化肥、系统性的森林砍伐造成的土壤侵蚀、有机物的损失和其他几个因素
导致荒漠化加剧，数百万吨损失肥沃的表层土壤流失，并间接淤塞了河流和湖泊，导致土壤盐碱化、气候变化和生物多样性丧失。除了需要对物理化
学和生物过程进行持续监测和评估以实现更好的土壤健康外，牢记土壤微生物是养分循环的主要因素并且与植物具有复杂的相互作用也是非常重要的
。?任何有助于土壤微生物更好平衡的土地利用策略都能够以低成本提高作物生产力，并有助于最大限度地减少矿物肥料或杀虫剂的使用，有利于高可持续性。?为了解决环境问题，有必要在各个方面采取行动，例如：(i)通过土壤的水动力活动、渗透溶液的动力学及其对不同元素的保留来表征土壤；(ii)监测可用营养素并提高其在植物营养方面的效率；(iii)评价土壤理化性质的变化；(iv)评估由于施用有机残留物而导致的土壤有机质的数量和质量变化；(v)评价对土壤微生物生物量及其代谢活动的影响；(vi)评估植物生产力和营养状况；(vii)调查系统的可持续性及其对健康、技术和经济方面的相对依赖性。 |
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