全 文 ：土 壤 质 量 及 其 评 价 3
郑昭佩　刘作新 3 3
(中国科学院沈阳应用生态研究所 ,沈阳 110016)
【摘要】　保持和提高土壤质量是实现农业可持续发展的基础. 为此 ,必须清楚土壤质量的概念以及土壤质
量的评价方法. 本文综述了土壤质量的概念及其研究进展. 土壤质量评价要以土壤的功能为基础 ,不同土
壤的评价应采用不同的标准 ,土壤质量的评价是相对的而不是绝对的. 介绍了国际上几种常用的土壤质量
评价的方法. 并对耕地土壤质量评价的指标选择进行了探讨.
关键词 　土壤质量 　评价原则 　评价方法 　土壤质量指标
文章编号 　1001 - 9332 (2003) 01 - 0131 - 04 　中图分类号 　S151 　文献标识码 　A
Soil quality and its evaluation. ZHEN G Zhaopei , L IU Zuoxin ( Institute of A pplied Ecology , Chinese Academy
of Sciences , S henyang 110016 , China) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,2003 ,14 (1) :131～134.
Preservation and improvement of soil quality is the basic task for agricultural sustainable development . For this
reason , the concept and the evaluation method of soil quality should be clearly understood. In this paper , the
concept of soil quality and its advanced researches were reviewed. Soil quality evaluation should be based on soil
function , different types of soils should be evaluated by different criterions , and soil quality evaluation should be
relational rather than absolute as well. Some methods of soil quality evaluation were introduced , and the selection
of evaluation indictors was discussed.
Key words 　Soil quality , Evaluation principle , Evaluation method , Soil quality indices.
3 国家“863”计划项目 (2002AA2Z4321)和辽宁省“十五”科技攻关重
中之重资助项目 (200121001) .3 3 通讯联系人.
2001 - 10 - 26 收稿 ,2002 - 05 - 10 接受.
1 　引 　　言
可持续发展已经日益成为当今国际社会共同关注的重
大课题[36 , 38 ] ,而可持续发展的基础是农业的可持续发展 ,即
可持续农业[6 ] . 土壤是农业发展的物质基础 ,研究可持续农
业 ,必须首先研究土壤质量[39 ] . 土壤质量是土壤系统的化
学、生物和物理组成部分之间复杂的相互作用. 它的相对质
量可以用几个关联的特征来指示 ,其变化要受不同管理实践
(特别是耕作和施肥) 引起的各组成部分变化的相互作用决
定[7 , 11 , 19 , 34 ] .当把土壤看作生态系统一部分来检验时 ,土
壤质量评价提供了一种评价人类管理决策对环境直接和间
接影响的有效方法 [16 ] .
土壤质量评价是土壤质量研究的基础和重要内容之一 ,
因为不论是为了研究土壤质量变化的机理 ,还是为了定向培
育土壤 ,都必须首先进行土壤质量的评价 ,确定被研究地区
的土壤质量变化的方向和趋势. 但是 ,土壤质量是土壤的许
多物理、化学和生物学性质 ,以及形成这些性质的一些重要
过程的综合体 ,迄今为止 ,尚没有评价土壤质量的统一标
准[39 ] .
2 　土壤质量研究进展
土壤质量的概念是在人类社会高速发展的现代 ,随着人
口对土地压力的增大 ,人类对土地资源的过度开发利用导致
了土壤资源退化 ,并对农业可持续发展造成严重威胁的情况
下提出来的. 研究土壤质量的目的是为了探索土壤质量的演
变机理和对动植物健康的影响 ;确定土壤质量的评价指标并
建立评价系统 ,为保持土壤质量和土壤的定向培育提供理论
依据[39 ] ,从而采取合理的土地利用方式 ,提高农业发展的可
持续性.
目前国际上比较通用的土壤质量概念是 :在生态系统边
界内保持作物生产力、维持环境质量、促进动植物健康的能
力[9 , 14 , 30 ] .土壤质量可以形象化地理解为一个三条腿的凳
子 ,它的功能和平衡有赖于持续的生物生产量、环境质量以
及植物和动物健康三大组成要素的结合 [16 ] . 目前还有一个
与土壤质量 ( soil quality) 并存的概念 ———土壤健康 ( soil
health) ,多数研究者认为土壤质量与土壤健康这两个概念可
以通用 ,农业生产者用土壤健康 ,并用描述性的和定性的特
征为基础 ,用直接的价值评断 (从不健康到健康)来刻画其性
质 ;而科学工作者用土壤质量 ,因为他们注重土壤的分析性
和数量化的特征以及不同土壤功能之间这些特征的量化联
系[23 , 24 ] .
国外从 20 世纪 90 年代初明确提出了土壤质量的概念 ,
此后 ,关于土壤质量出现了各种不同的看法 [30 ,37 ] ,有些人觉
得在土壤学科里土壤质量是一个不必要的或者多余的概念 ,
毕竟 ,谁都知道优质的土壤由什么组成 ,在什么地方可以找
到优质的土壤 ;有些人认为对土壤质量量化是不可能的 ,因
为不同种类的土壤甚至不同地区的同一种土壤之间有着“本
应 用 生 态 学 报 　2003 年 1 月 　第 14 卷 　第 1 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Jan. 2003 ,14 (1)∶131～134
质的不同”. 这些不同观点出现的原因之一是 ,土壤评价并不
是新近才有的 ,在最初的人类文字记载中就有了对土壤的评
价 ,而这种评价理所当然的要比这些文字记载更早 [16 ] .
但是 ,随着人口2资源2环境之间矛盾的日趋尖锐 ,土壤
质量问题正在不断得到世界范围内的共同关注. 这是因为在
粮食增产和环境的持续发展中 ,土壤资源是一种具有脆弱性
的非再生资源 (人类的时间尺度上) . 要想获得农业的稳定增
产 ,必须重新认识土壤在环境中的重要意义 ,必须加强对土
壤“代传”的保护 ,其核心就是要注意保持和提高土壤质量及
其土壤管理与环境间的相互关系 [40 ] .
鉴于土壤质量在土地资源开发利用和农业发展及环境
保护中的特殊作用 ,土壤质量的保持和提高已日益成为当今
国际土壤学界、农学界及环境科学界共同关注的研究课题.
有关质量管理的试点已在世界主要类型的农业生态带开
展[39 ] .
美国 1985 年实施了土壤保护项目 ( CRP) ,把 1. 75 ×
107 hm2 容易产生水土流失的土地从种植业中专门划出来种
植牧草 ,其最初的目的是通过建立永久植被来减少水土流失
和限制非农建设用地征用面积. 实施这一项目的几种间接好
处包括减少了水生环境中泥沙的沉积 ,降低农业化学物质的
流失 ,提高持水量 ,提供大量优质的野生栖息环境. 长期实施
保持计划对土壤化学和生物学性状的影响正在被评价 ,其中
主要是评价土壤质量的变化 [2 , 30 ] .
瑞典环境保护署 ( EPA) 从 1993 年起开始了一项研究 ,
称为“综合土壤分析”( ISA) ,项目的最终目的在于为田间条
件下人类活动对土壤生物过程及土壤生物的影响评价提供
方法. 为此 ,该研究需要讨论综合分析数据的采集方法 ,以便
作为描述某给定土壤状态的手段.
在此之前 ,瑞典环境保护署还开展过一项有关“环境危
险评价中的土壤生物学变量 ( MA TS)”的研究项目 (1988～
1993) ,旨在提供一个用于评价土壤中化学品产生的负效应
的手册 ,该手册包括许多室内测试方法 ,用于瑞典气候及不
同土壤条件下的负效应测定 ,其中也包括一些新的测试方
法[25 ] .
20 世纪 90 年代以来 ,在中国有关土壤质量的研究得到
高度重视 ,并取得了一些重要成果. 国家重点基础发展规划
项目“土壤质量演变规律与持续利用”已经于 2000 年 1 月正
式启动 ,着重在水稻土、红壤、潮土、黑土 4 种土壤的质量演
变和持续利用方面加以研究. 随着研究的进行将会产生更多
的具有实践意义的成果.
3 　土壤质量评价的原则
　　空气质量和水质量的概念在科学团体、普通群众和环境
管理部门已经根深蒂固 ,土壤质量可以看作是一个生态系统
概念的合理延伸 ,但是在评价空气质量和水质量时 ,大多数
情况下 ,是指分析其中的特定污染物富集的浓度是否在确定
的限度内. 空气质量和水质量几乎完全以有限的生物、物理、
化学污染物在特定的环境过程中对它的负面影响来定
义[29 ] .土壤质量的评价是一向非常复杂的工作 ,它不像空气
质量和水质量一样具有确定的标准和固定的评价方法. 因为
土地有多种不同的潜在利用方式 ,如果没有必要的限制 ,不
同的土壤对于不同用途的评价结果就会很不一致 [20 ] .
Sims等[26 ]曾经建议一个无污染的土壤质量判断标准 ,
称之为土壤的清洁状态. 但是除了几种单独的非生物物质
外 ,纯净土壤是无法定义的. 土壤中有自然发生和人为产生
的有毒物质 ,自然产生的毒素和重金属在土壤中经常达到可
测量的水平. 作为过滤器是土壤众多可能用途和角色的一
种 ,在危及生物有机体和食物健康之前 ,土壤可以捕捉大量
污染物[8 ] . 作为过滤介质的优质土壤 ,要求有对毒素的吸附
能力 ,也就是被污染或变不清洁的能力. 通过添加有毒的除
草剂和杀虫剂来抑制目标生物的同时增加了污染物在土壤
中的积聚 ,使土壤变得不清洁 ,但是却提高了土壤的作物生
产的质量. 清洁和不清洁土壤的难题加大了土壤质量与空气
质量、水质量的不同 [29 ] . 一种土壤对于一种功能或生产具有
优良的品质 ,对另一种功能或生产可能具有很差的品质. 因
为土壤具有多种不同的潜在利用方式 ,所以土壤质量的评价
应采取相对质量而非绝对质量 [16 ] .
Doran 等[9 ]和 Karlen 等[16 ]建议土壤质量的评价应该以
土壤功能为基础 ,着重于一个确定的系统内一种特定的土壤
功能的完善程度. 有些人建议评价土壤质量只与作物产量有
关 ,另有人强调土壤质量对饲料和食物品质的影响或者对土
壤中生物群栖息环境的影响 [12 , 36 ] ,这表明单就农业生产来
评价土壤质量就有许多不同的观点. 如果从土壤本质上是一
个具有生命和活力的有机整体出发 ,联系土壤作为森林、草
原生态系统的立地条件的功能 ,作为城市和工业生产中含各
种污染物的副产品的净化器的功能 ,以及被采矿、熔炼、精炼
工业影响的土壤的生态保持、发展或恢复的能力等方面来评
价 ,则会有更多的不同观点.
由于土壤之间具有地带性和非地带性差异 ,不同土壤的
质量评价就不能采用同一种标准. 应用土壤质量指标对土壤
质量进行评价时 ,单一的土壤性状的影响也不能简单地确定
对土壤质量的影响方向. 例如 ,一种农艺措施增加了土壤有
机质含量 ,一般来说土壤有机质含量的增加会提高土壤质
量 ,但是 ,土壤有机质含量提高对土壤质量也有明显的负面
影响 ,土壤有机质含量的提高增加了多种容易与土壤结合的
杀虫剂的适宜施用量. 当有机质含量从 1 %～3 %提高到 3 %
～5 %时 ,与土壤结合的杀虫剂的有效使用量通常要从 20 %
提高到 100 %[10 ] . 杀虫剂使用量的提高又进一步影响土壤团
聚体、土壤大孔隙结构、农产品质量、对地下水的污染程度等
土壤环境质量和健康质量. 另外 ,土壤有机质含量的提高 ,导
致土壤中 P 的可溶性增大 ,这为 P 流失到地下水和地表水中
创造了有利条件 [3 , 12 , 31 ] . 有机质使得土壤的颜色加深 ,夏季
深色土壤温度较高 ,在温带地区这有利于作物的萌发和早期
生长 ,在作物生长中期特别是在高温气候条件下 ,过高的土
壤温度对许多种作物和蔬菜的产量和品质都是有害的. 所
以 ,土壤质量的评价应采取相对的而非绝对的标准 ,利用土
231 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　14 卷
壤的某一种理化性质数量化指标对土壤质量影响的评价 ,应
该采用相对的而不是绝对的数值.
总之 ,土壤质量的评价应针对特定的土地功能进行. 同
时 ,不同的地区 ,不同种类的土壤 ,也应使用不同的指标体
系. 在这方面 ,世界银行在全球选择了陡坡地、酸性的热带稀
树干草原、半湿润地区、半干旱地区 (仅有旱作农业) 、干旱地
区 (仅有牧业)等 5 种有代表性的土地类型进行研究 ,提出了
它们各自的指标体系 [23 ] .
4 　土壤质量评价方法
　　土壤质量的评价是设计和评价持续性土壤及土地管理
系统的一个基础 . 国际上比较常用的评价方法有以下几种 :
1)多变量指标克立格法 (MV IT) :这是美国农业部和华盛顿
州立大学的研究者提出的. 这种方法可以将无数量限制的单
个土壤质量指标综合成一个总体的土壤质量指数. 这一过程
称为多变量指标转换 (MV IT ,multiple variable indicator trans2
form) ,是根据特定的标准将测定值转换为土壤质量指数. 各
个指标的标准代表土壤质量最优的范围或阈值 ,是在地区基
础上建立和评价的. 该法优于土壤质量评分法 ,它可以把管
理措施、经济和环境限制因子引入分析过程 ,其评价范围可
以从农场到地区水平. 通过单项指标的评价 ,该法还能确定
影响土壤质量的最关键因子 [28 ] . 2)土壤质量动力学方法 :由
于土壤系统的动态性 ,所以对可持续管理的测量应该采用动
态评价方法 ,利用系统动态学特征测量其可持续性. 3) 土壤
质量综合评分法 :Doran 和 Parkin[9 ]将土壤质量评价细化为
食物与纤维的生产量、侵蚀量、地下水质量、地表水质量、大
气质量和食物质量 6 个特定的土壤质量元素的评价. 通过建
立各个元素的评价标准 ,利用简单乘法运算计算出土壤质量
的大小 ,每个元素的权重由地理、社会和经济因素所决定. 4)
土壤相对质量评价法 :通过引入相对土壤质量指数来评价土
壤质量的变化 ,这种方法首先是假设研究区有一种理想土
壤 ,其各项评价指标均能完全满足植物生长需要 ,以这种土
壤的质量指数为标准 ,其它土壤的质量指数与之相比 ,得出
土壤的相对质量指数 ( RSQ I) ,从而定量地表示所评价土壤
的质量与理想土壤质量之间的差距 ,这样 ,从一种土壤的
RSQ I 值就可以明显而直观地看出这种土壤的质量状况 ,
RSQ I 的变化量可以表示土壤质量的升降程度 ,从而可以定
量地评价土壤质量的变化 [36 ] .
　　以上土壤质量评价方法各有优点 ,可以认为土壤相对质
量评价法更为方便、合理 ,它评价的是土壤的相对质量 ,而且
可以根据不同地区的不同土壤建立理想土壤 ,选择代表性的
土壤质量评价指标做出量化的评价结果.
5 　土壤质量评价指标
　　土壤质量是土壤肥力质量、环境质量和健康质量的综合
量度 ,是土壤维持生产力、环境净化能力以及保障动植物健
康能力的集中体现. 土壤质量指标是表示从土壤生产潜力和
环境管理的角度监测和评价土壤的一般性健康状况的那些
性状、功能或条件.
　　关于土壤质量的文献多次强调建立包含不同土壤功能
的指标的必要性 ,然而 ,到目前为止 ,明确规定的土壤质量指
标所含的范围非常狭窄 ,多数着重于与植物生长和作物产量
有关的土壤因子 [27 ] .
　　以土壤的植物生产功能为基础来评价的主要是土壤的
肥力质量[13 ] ,提高土壤肥力质量 ,就是提高农业生产的可持
续发展能力 ,国外有人以土层厚度、土壤容重、土壤有机碳含
量、土壤 p H 值、导电性、渗透性、土壤有机质代谢率、速效
氮、速效磷、土壤团聚性等为指标研究土壤质量 ,研究表明 ,
这些指标足够灵敏反映土壤质量的变化 [5 ] .
　　近年来土壤质量评价的生物学指标越来越受到重视 ,生
物学指标包括土壤上生长的植物、土壤动物、土壤微生物等 ,
其中应用最多的是土壤微生物指标. 土壤微生物研究分为 3
个层次 :种群层次、群落层次、生态系统层次 ,生态系统层次
的研究被认为是最好的快速评价土壤质量变化的可能方
法[35 ] ,多数研究认为 ,土壤微生物 (包括微生物生物量、土壤
呼吸等)是土壤质量变化最敏感的指标 [15 , 17 , 32 ] . 土壤动物
是土壤环境质量和健康质量的重要指示特征 ,特别是无脊椎
动物如蚯蚓等能够敏感地反映土壤中有毒 物 质 含
量[1 , 4 , 33 ] .以植物作为土壤质量评价指标时 ,主要是考察植
物的生长状况 ,进而评价土壤的肥力质量和环境质量、健康
质量[18 , 21 , 22 ] .
　　当评价不同农艺措施对耕地土壤质量的影响时 ,土壤的
坡度、结构等长期不变的土壤性质价值就不大 ;另一方面 ,很
容易因灌溉、气候、耕作、施肥等而改变的土壤短期特性如含
水量、温度、土壤表层 p H 值、可溶性养分水平和土壤呼吸率
等则一般对于理解土壤长期管理对土壤质量的影响意义不
大.所以 ,土壤质量评价要选择的指标主要是介于两个极端
之间的中等稳定性的土壤特性. 这些指标主要有 :团聚体稳
定性、有机质含量、饱和含水量、容重、总氮、速效氮、总磷、速
效磷、有效钾、微生物量等. 这些特征之间具有一定的相关
性 ,可以选择一些易于测量、差异性明显的特性作为土壤质
量的评价指标.
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作者简介 　郑昭佩 ,男 ,1971 年生 ,博士 ,副教授 ,主要从事
土壤物理与农业生态研究 ,发表论文 10 多篇. E2mail :zzp999
@163. com
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