導  讀

健康土壤培育是耕地產能提升的先決條件，也是應對糧食安全和環境保護挑戰，保障土壤可持續利用，實現農業綠色發展和構建生命共同體的基礎。健康土壤培育的核心是實現土壤生態系統多功能性。在生態文明建設的新時代，土壤生態系統多功能性評價、培育過程及機制研究已成為全球土壤健康行動的焦點和前沿。本文系統梳理了土壤功能、土壤生態系統服務與土壤生態系統多功能性的概念，討論了土壤生物多樣性對多功能性的影響、土壤功能間的協同與權衡關系，總結了土壤功能評價及量化的方法，并提出了突破單一追求糧食高產目標，發展基于多功能性綜合調控的農田健康土壤培育新思路。提出在不同層級上提高土壤多功能性的途徑：在全國尺度調整土地利用方式及農業結構、區域尺度協調資源配置、景觀尺度構建農業設施建設與景觀格局、田塊尺度優化田間土壤管理技術，全面提升土壤健康和多功能性。未來需要通過多學科交叉深入探索不同時空尺度的土壤多功能性形成與維持機理，與現代科技相結合，完善土壤功能管理相關政策與落地方案，強化土壤多功能性在可持續環境政策與管理中的多維作用，為山水林田湖草生命共同體協調發展和“碳達峰、碳中和”國家戰略的實施提供重要支撐。

作者：李奕贊1,2，張江周3,1，賈吉玉1,2，樊 帆1，張福鎖1，張俊伶1（1. 中國農業大學資源與環境學院/國家農業綠色發展研究院/植物-土壤相互作用教育部重點實驗室，北京 100193；2. 荷蘭瓦赫寧根大學及研究中心，瓦赫寧根 6700AA；3. 福建農林大學資源與環境學院/國際鎂營養研究所, 福州 350002）

來源：土壤學報 

網絡首發時間：2022-01-21 10:10:46

網絡首發地址：

https://kns.cnki.net/kcms/detail/32.1119.P.20220121.0822.002.html

人口的持續增加和氣候變化對全球糧食安全提出了前所未有的挑戰。突如其來的新冠肺炎疫情和頻發的極端天氣進一步加劇了保障全球糧食安全的緊張形勢，尤其像我國這樣的人口大國問題尤為突出。近30年來，科技進步尤其是化肥、農藥等科技產品在提升我國糧食產量，保障糧食安全方面發揮了前所未有的關鍵作用。然而過量施用化學品和高強度的土地利用，導致耕地質量下降、農田土壤退化和環境污染等生產和環境問題。在綠色發展的新時代，守護土壤健康，構建人和自然生命共同體，發揮土壤多功能性，保護耕地資源成為農業高質量發展的重要目標。當前我國有近70％的耕地仍為中低產田[1]，因此提升耕地質量和確保耕地資源的可持續利用，是實現“藏糧于地、藏糧于技”戰略和提升耕地產能的基本保障和重要途徑[2]。

在實現聯合國可持續發展目標的過程中，土壤占有舉足輕重的地位。除保障糧食安全外，土壤與淡水和能源的供應、氣候變化及生物多樣性喪失等可持續發展主題息息相關[3]。因此，傳統集約化生產中過分追求糧食高產的做法已無法適應新時期農業綠色發展的需求，土壤管理必須同時實現資源高效、環境保護、食品安全與人類福祉的協同發展，因此土壤多功能性（Soil multifunctionality）成為保障多目標協同發展的基礎。充分理解土壤提供的各項生態系統功能（即土壤功能，Soil functions），將其與資源環境及人類營養與健康建立直接聯系，并突出土壤在可持續環境政策與管理中的多維作用[4]，是土壤可持續管理的重要內容。

1 土壤功能的內涵

1.1 土壤功能的定義與分類

自20世紀70年代以來，隨著人們對生態系統功能認識的不斷深入，土壤功能一詞開始逐漸興起。例如，Adhikari和Hartemink[4]認為土壤功能是土壤的屬性，是土壤提供生態系統服務的能力。Volchko等[5]認為土壤功能是指土壤滿足自然賦予要求的能力，是生態系統功能的子集。Bünemann等[6]沿用Glenk等[7]提出的概念，將土壤功能定義為支撐生態系統服務提供的一系列土壤過程。Baveye[8]認為土壤功能不限于生態系統的邊界，還應包括其對人類以及自然界的其他惠益?？傮w而言，在不同的研究中，功能一詞常常與過程、作用或服務混用[6]，界定較為模糊。在將生態學對于生態系統功能及生態系統服務的定義進行綜合后，土壤功能是土壤生態系統功能（Soil ecosystem functions）的簡稱，是指土壤為滿足人類需求直接或間接地提供商品和服務的能力，即土壤支撐生態系統服務提供的能力。土壤生態系統服務（Soil ecosystem services）指人類從土壤生態系統中獲得的惠益[9]?？梢钥闯?，前者強調土壤作用過程，后者則強調服務的對象和利益相關群體。在相關研究中，二者大多同時出現，且關注對象基本一致。土壤作為一個生態系統，其中土壤屬性即生物及非生物組分（物理、化學）之間的相互作用產生了土壤過程，通過發揮土壤功能提供了土壤生態系統服務，進而影響人類福祉（圖1）。土壤多組分、多過程、多尺度的互作循環與人類活動密切相關，并受環境和氣候變化疊加效應的影響。因此，良好的土地利用和土壤管理措施可維持良性土壤過程和生態系統服務，反之則導致土壤生態系統失衡，最終影響人類社會的生存和發展。

圖1 土壤屬性、土壤過程、土壤（生態系統）功能、土壤（生態系統）服務及人類福祉關聯圖

Fig. 1 Flowchart among soil properties, soil processes, soil (ecosystem) functions, soil (ecosystem) services and human wellbeing

近年來，生態系統多功能性（Ecosystem multifunctionality，EMF）引起人們的廣泛關注。EMF主要探討生態系統多種功能的系統整體表現，以及由此產生的生態系統服務，而不是僅僅考慮單個或若干個生態功能[10]。與此類似，土壤生態系統多功能性指土壤同時提供多種服務和功能的能力，而土壤功能指某一項能力。隨著人們對土壤生物多樣性和土壤健康的關注，土壤學家開始重視土壤對生態系統服務的貢獻[11]，以及在土地資源政策和管理中進行土壤生態系統服務評估的重要性[12]。在農田生態系統中，人們對土壤功能的認識，不再僅限于作物高產，而是追求產量、質量、效益、環境、資源效率等的多目標協同。

土壤具有多重功能。歐盟委員會[13]在2006年土壤保護專題戰略中歸納了土壤的7項功能，包括（1）農業及林業中的生物量生產；（2）養分、其他物質和水的儲存、過濾和轉化；（3）生物多樣性，包括物種和遺傳多樣性，以及生物棲息地；（4）人類及人類活動的物理和文化環境；（5）原材料的來源；（6）碳庫；（7）地質考古遺產檔案。FAO[14]提出了11項土壤功能。目前人們重點關注的土壤功能主要包括5項：（1）初級生產力；（2）水的凈化與調節；（3）氣候調節與碳固持；（4）土壤生物多樣性的維持；（5）養分的供給與循環[15]?？梢钥闯?，目前仍較少涉及土壤的社會經濟功能，對土壤功能的認識多基于自然科學的研究[4]。

1.2 土壤功能與土壤健康

土壤健康是指土壤作為一個重要的生命系統，在其生態系統和土地使用邊界內發揮功能的能力，以維持動植物生產力，維持或改善水和空氣質量，并促進動植物健康[16]。由此可見，土壤多功能性是土壤健康的核心，是土壤健康狀況的綜合體現。聯合國“土地退化零增長”目標（Land Degradation Neutrality）及生物多樣性公約（Convention on Biological Diversity）均關注土壤功能與土壤健康[17-18]。當前人類健康、可持續發展、氣候變化與土壤健康的關系已引起人們的廣泛關注，隨著全球土壤健康行動推進，土壤健康的內涵不斷擴展，包括碳中和、營養健康、氣候變化相關的內容成為土壤健康未來研究的重點。

土壤健康突出了土壤的生命力與活性[19]，生物多樣性是直接的驅動因素，是土壤生態系統服務的主要提供者。隨著人們對土壤生物多樣性重要性的認識，土壤過程不再只是關注土壤化學和物理過程，而是從土壤生態系統的視角，對化學、物理和生物學多組分協同互作進行整體研究（圖2A）。這一轉變將對土壤功能產生深刻的影響。在集約化農業生產中，以追求高產為單一目標的管理將導致土壤生態系統失衡或紊亂，引起土壤功能的退化或喪失；可持續集約化的目標即是在維持作物生產功能的同時，還可以保證和強化其他（養分循環、氣候調節、生物多樣性、水的凈化等）的土壤功能，維持整個生態系統的平衡，守護土壤健康與農業可持續發展（圖2B）。

圖2 土壤性質、土壤功能及土壤健康關系示意圖

Fig. 2 Schematic diagram of soil properties, soil functions and soil health

1.3 土壤生物多樣性對土壤多功能性的影響

土壤是生物的棲息地，是地球上最大的生物資源庫。土壤生物多樣性是生態系統群落結構和功能的主要驅動因素[20]。土壤生物支撐多種土壤生態系統功能，包括初級生產力、養分循環、有機質分解，氣候調控以及病原菌消長等[21-22]。生物多樣性的喪失和生物群落的簡化導致生態系統的功能下降[23]。在青藏高原的研究發現，地上與地下生物多樣性對生態系統多功能性的疊加效應高于兩者的獨立效應[24]。

土壤生物生活在復雜的食物網中，不同營養級生物間通過多樣化取食關系在生態網絡中形成高度復雜的生態集群[25-26]。各個生態集群內部的生物具有相似的資源和環境偏好，土壤生物組合之間的連通性影響食物網的復雜度。在生物多樣性高的土壤中，食物網的復雜性增強，可高效調節物質循環和能量流動[27]。在農田生態系統中，多營養級生物間的正向互作能夠促進土壤養分循環，提高作物產量[28-29]。食物網中較高的營養級水平或者關鍵物種在土壤多功能性中有重要的調節作用[30-31]。例如，無脊椎動物以植物和動物碎屑為食，顯著影響土壤養分有效性。研究發現，蚯蚓通過改變土壤基礎理化性質調節土壤微生物群落結構，影響生態系統多功能性[32]。此外，土壤微生物多樣性和核心功能微生物類群也是影響生態系統穩定性的主要因素[33]。

1.4 土壤功能之間的協同與權衡

土壤功能及土壤可提供的生態系統服務主要受土壤屬性及其相互作用的影響，其中土地利用方式和土壤管理對土壤功能的影響較大。人類對土壤的不合理利用與管理導致土壤生態系統失衡，引起負服務（Dis-service），例如生物棲息地喪失、營養物質損失、溫室氣體排放等[22, 34]。土壤各個功能之間并非相互獨立，而是存在著動態的協同與權衡關系。協同關系表現為多種土壤功能同步增強或減弱；權衡關系表現為一種或多種土壤功能的增加減弱了另一種或多種土壤功能。在農業生態系統中，各項調節服務（如氣候調節與生物多樣性維持）之間通常存在協同關系[9]，而在供給服務（如初級生產力）和調節服務（如水凈化和碳固存）之間，即在生產力提升和生態系統服務可持續之間需要進行權衡[35-36]。在農田土壤管理中，一些健康土壤的培育技術如保護性耕作、多樣化種植、以及生物防治等的目的是挖掘土壤和作物的生物學潛力，培育健康土壤，實現多目標協同[37]。

由于土壤功能在時空上存在動態性，因此土壤功能間的協同與權衡應充分考慮時空要素[38]。在時間尺度上，土壤功能不僅取決于當下的土壤性質與過程，還會隨著土壤過程與外界環境的互作發生變化，并且在大空間尺度范圍影響土壤功能的發揮。在空間尺度上，我國幅員遼闊，不同地理區域的氣候特征、土壤特性、水資源分布、作物類型等均存在差異，不同尺度對土壤功能關注的側重點不同。在田塊尺度上，土壤肥力、病蟲害防治等是農戶關注的焦點，而在流域尺度上過量氮磷投入會通過淋洗或徑流污染地下水與地表水，造成富營養化、魚類缺氧死亡，削弱生物多樣性。同時，一些土壤功能在地理區域之間存在相互疊加或抵消效應[15]。以土壤固碳為例，不同土壤類型、土地利用方式及管理方式之間存在顯著差異，而在區域上則可以疊加，這也為我國“碳達峰”與“碳中和”目標的實現提供了區域優化的可能途徑[39]。

在權衡各項土壤功能時，需要充分結合不同時空尺度的需求和管理目標，保證重要土壤功能的協同。如在提高作物品質時，可能會對產量產生影響，但品質的提升最終將提高產品價值。在景觀尺度上，增加鄉土植物緩沖帶、多花帶等會影響土地產能，但增加了生物多樣性和景觀功能，因而權衡土壤功能與土地整體規劃和管理目標需求關系密切。

2 土壤功能的量化與評價

對土壤功能進行量化與綜合評價，主要有以下四種方式：基于土壤功能的土壤健康評價、土壤功能需求與供給的量化、土壤生態系統多功能性計算，以及土壤生態系統服務價值量與物質量評估。這四種方法分別由不同領域學者開展，研究的側重點和應用尺度存在差異。

2.1 基于土壤功能的土壤健康評價

區別于對各項土壤屬性指標的單獨評估，基于土壤功能的評價方法是以各項土壤功能為評價單元，而單個功能包含多項指標數據集，以代表性土壤功能（目前模型主要包括五項功能）水平來表征土壤健康程度。

歐盟LANDMARK項目組[40]開發了Soil Navigator決策支持模型，以土壤管理、氣象參數、土壤物理、化學、生物學特性作為模型輸入，對初級生產力、水的凈化與調節、氣候調節與碳固持、土壤生物多樣性的維持、養分的供給與循環5項土壤功能進行等級評價，并根據用戶期望的土壤功能水平、以及對各項土壤管理的可接受程度提出了針對性的土壤健康改良方案。該方法已應用于奧地利、德國、丹麥、法國、愛爾蘭的土壤健康評價。Rinot等[41]總結了目前的土壤健康評價研究，他參考了海洋健康指數的計算方法，將各項土壤屬性轉化為標準化得分函數，并量化其對各項土壤生態系統服務的貢獻權重，構建了基于土壤生態系統服務及功能的土壤健康評價方法?；谕寥拦δ苓M行土壤健康評價在我國起步較晚，趙瑞等[42]參考Rinot等[41]提出的方法，構建了“生態系統服務-功能-特性-質量維度-指標-健康”的土壤健康評價理論框架，并對河南省溫縣進行了縣域尺度的土壤健康評價。楊穎等[43]沿用了LANDMARK項目組對土壤功能的分類，參考德國Müncheberg的評價系統[44]，將評價指標分為基礎項指標（加和關系）和限制項指標（乘積關系），計算了封丘、欒城和禹城三個站點的土壤健康綜合評分。

目前基于土壤功能的土壤健康評價多在田塊尺度上開展。在區域尺度上，通常需要整合大量的田塊監測點的結果，結合GIS、數學模型及大數據分析等技術手段，結果通常以地圖的形式呈現。需要指出的是，基于土壤功能對土壤健康進行評價時，除傳統土壤質量評價涉及的物理指標（如土壤質地、容重、蓄水能力、土壤團聚體穩定性等）及化學指標（如土壤有機質含量、pH、電導率、陽離子交換量、全氮、有效磷、速效鉀、交換性鈣鎂等）外，應充分考慮以往評價體系中常被忽略的生物學指標（如土壤微生物量、土壤呼吸、蚯蚓、線蟲、酶活性、微食物網等），建立包含代表性指標的最小數據集（Minimum Data Set，MDS）[45]。

2.2 土壤功能需求與供給的量化

在景觀尺度上，Schulte等[15,46]提出了土地功能管理（Functional Land Management，FLM）的概念，并首次將其應用于愛爾蘭農業系統。該理論的核心是定量化土壤功能的供需平衡。其中對各項土壤功能的需求量化主要是基于愛爾蘭及歐盟范圍內的限制性法規、發展戰略、規劃綱要等政策性文件。如歐盟《2030年氣候與能源政策框架（Climate and Energy Framework 2030）》、《硝酸鹽法令（Nitrates Directive）》、《生物多樣性戰略（Biodiversity Strategy）》等。對于土壤功能供給與需求的量化，采用可通過單獨的模型計算或以程度分級表示的替代性指標（Proxy-indicators）進行評價（表1）。由于相關政策中各項標準（即選用的指標閾值）對應的空間范圍不同，因此對土壤功能需求及替代性指標的計算可以在田塊、流域、國家等不同尺度開展，結果以地圖方式呈現。該評價方法是基于土壤供需平衡的雙向協同，而非單向性一味要求土壤無限量的提供生態系統服務。因此，該評價方法的范圍不再局限于自然科學研究層面，而是與農業及環境政策緊密聯系，可為土壤管理措施與政策的制定提供基礎。

表1 功能性土壤管理各土壤功能量化替代性指標[15]

2.3 土壤生態系統多功能性的計算

計算土壤生態系統多功能性的目的是評價土壤同時發揮多種功能的能力。該方法的第一步是劃定土壤功能，并選擇相關土壤參數指標；第二步為多功能性指數的計算，常用方法包括：單功能法（Single function approach）、替代法（Turnover approach）、平均值法（Averaging approach）、單閾值法（Single threshold approach）及多閾值法（Multiple thresholds approach）[47]。表2總結了上述五種方法的計算過程和結果，比較了不同方法的側重點和計算方法間的差異。

然而，土壤生態系統多功能性計算也有其局限性。該方法對于土壤功能及指標的選擇較為主觀，且計算方法與閾值標準不一，計算出的多功能性指數是相對的，因而評價結果難以與其他研究進行比較。同時，該方法充分考慮了生物學指標，如土壤呼吸速率、酶活性、功能基因等，因其測定技術要求及成本相對較高，單獨應用于評價土壤生態系統多功能性時，推廣難度較大，更適用于土壤多功能性相關機理的研究。例如解析農田土壤多功能性的驅動因素、微生物群落組成和生物多樣性對土壤多功能性的影響程度等[48-49]。

表2 土壤生態系統多功能性計算方法[47]

2.4 土壤生態系統服務價值量與物質量的評估

生態系統服務評估的對象是生態系統服務而非功能，相關研究通常由經濟學家及政策制定者開展，評價尺度可以是生態系統、流域以及全球范圍等[50]。土壤生態系統服務包括價值量和物質量評估兩種方法。價值量評估法是以市場定價、條件價值、群體定價為基礎，核算出土壤生態系統服務的貨幣價值[50-51]。該方法由Daily等[52]及Costanza等[53]進行了系統的闡述，并于1999年引入我國[54]。物質量評估法主要是從生態系統物質當量的角度對其提供的服務進行評價。該方法基于生態系統過程，可客觀反應各項服務的形成機理[55]。由于目前很多生態系統服務還難以完全進行貨幣化，因此物質量評估法是相關研究領域的主流[56]。

目前專門用于評估土壤生態系統服務的模型較少，主要是利用生態系統服務評估綜合模型中的土壤相關模塊[57]，如生態系統服務和權衡的綜合評估模型InVEST，可用于評估生物多樣性、碳儲量、木材產量和土壤侵蝕等土壤生態系統服務[57-58]。Polyscape模型基于GIS框架，用于探索各項土壤服務之間的空間協同與權衡關系；LUCI是Polyscape的改進版本，可以在景觀尺度上追蹤土體，包括水、沉積物和化學物質在內的縱向與橫向運動[59-60]。同時，還有學者運用水土動態過程機理模型[3,61]。例如Ellili-Bargaoui等[62]運用STICS土壤作物模型模擬了法國西部小麥-玉米體系的作物生長過程，評估了氣候調節、水質調節、碳供應、作物水供應和生物量，以及地下水補給等6項土壤生態系統服務。這類模型以土壤中的物理和化學過程為主，如水、土及鹽分運移，氮的礦化、硝化及反硝化作用等，較少涉及對土壤生物學組分及過程的考量。

結合數字土壤制圖方法，可以直觀呈現土壤生態系統服務，以表征各項服務的空間分布特征，即形成生態系統服務制圖（Ecosystem Service Mapping）[63]。隨著遙感等地理信息技術的進步，空間制圖方法不斷完善，為生態系統服務的可視化提供了便利。

3 農田土壤功能的調控思路

土壤功能的調控受土地利用方式、土壤屬性、作物種植制度、環境要素、管理目標等多種因素的影響。在不同尺度上，土壤功能的調控思路、途徑和側重點不同（圖3）。

圖3 土壤功能調控整體思路（修改自Schulte等[46]）

Fig. 3 Framework of soil function regulation (Modified from Schulte et al.[46])

3.1 全國尺度：土地利用方式及農業結構調整

土壤的初級生產功能是保障糧食安全的基礎，涉及糧食的區域間運輸問題，應從全國尺度對供需平衡自上而下整體考量，在國家層面劃定政策目標，實行農業產業結構調整。面對我國土壤資源嚴重缺乏的現狀，應嚴守十八億畝耕地紅線，劃定永久基本農田，糧食主產區大規模推進高標準農田建設提升耕地地力，提高土壤生產力，非糧食主產區因地制宜積極探索和發展適合當地土壤及氣候特點的作物及種植模式[64]。

在全國層面上，需要全面統籌山水林田湖草生命共同體系統治理。生命共同體內部各要素間是普遍聯系且相互影響的，健康土壤是山水林田湖草生命共同體和諧發展的重要載體，健康土壤管理能協同實現糧食安全、產品安全、環境安全和生態健康，保證土壤的永續利用。通過輪作休耕、退耕還林還草等生態退耕手段規劃調整特定區域的土地利用方式，以調控大尺度范圍的土壤功能[65]，這些生態措施對實現我國“雙碳”目標非常重要。此外，還需要完善耕地占補平衡政策，復墾廢棄工礦用地、宅基地等，保障耕地數量，同時依照耕地異地補充政策，統籌跨省域補充的耕地數量和糧食產能，均衡土壤的生產與生態功能[66]。

土地利用方式及農業結構的改變顯著影響了相關主體的經濟利益，需要結合環境經濟政策，即生態補償機制（Payment for ecosystem services）。當前我國生態補償機制主要應用于退耕還林補償，仍存在補償覆蓋不全面、補償標準及測算方法缺乏科學性等問題[67]。政府層面仍需要完善政策配套，健全生態補償機制，才能推進土壤功能調控的落地實現。

3.2 區域尺度：協調資源配置

區域尺度的土壤功能調控適合在省級及地級行政區開展，需要滿足國家層面的總體目標及區域分配要求。我國各個區域土壤空間分異性顯著，主要作物類型、障礙因子及對于土壤功能的需求均有不同，因此需要在區域層面進行土壤功能供需評價，開發差異化區域政策及戰略措施，根據區域內資源稟賦因地制宜，加強耕地與農田保護：

1）東北黑土區中低產田分布較為集中，由于長期的高強度利用，重用輕養，導致土層變薄，有機質含量下降，水土流失及土壤退化嚴重。該地區應當側重提升土壤的水分調節及養分循環功能，開發兼顧保護、治理和開發利用相結合的治理策略，防止水土流失，同時改良培肥，促進地力提升[2]。

2）華北平原地區當前面臨著水資源嚴重不足的困境，土壤蓄水保肥能力下降，同時由于長期的耕作導致耕層變淺且養分貧瘠。該地區作為我國糧食主產區應當致力于培肥地力，提升土壤的糧食生產力，同時改善農田水利設施建設，發展節水灌溉技術，提升土壤的蓄水功能[2,64]。

3）西北黃土高原區氣候及土壤條件復雜，干旱缺水，土壤侵蝕嚴重且易發生次生鹽堿化。該地區應大力開發膜下滴灌、暗管排鹽等鹽漬化土壤節水改良技術模式，同時發展退耕還林還草等生態工程，防風固沙，修復生態脆弱區[68]。

4）西南區障礙因子主要表現為耕層貧瘠及部分土壤酸化、稻田潛育化等問題。該地區應當側重水土保持、土壤改良和水肥定向調控，同時通過開溝排水等措施緩解稻田潛育化問題，并培肥地力改善土壤結構[69]。

5）南方紅壤區土壤酸化及重金屬污染問題嚴峻，且存在坡耕地生產力低下等問題。該地區應致力于發展治酸控污技術，同時考慮將低產坡耕地退耕恢復植被，提升碳固存[70]。

在區域尺度上，還需要考慮土壤功能在區域內的流動和溢出。如土壤養分循環功能的需求與供給通常以流域尺度為研究對象，這是由于投入土壤的養分通常由地下及地表水排出，在流域內循環造成污染。需要結合區域層面的政策約束，如我國《環境保護法》、《土壤污染防治法》、《水污染防治法》及部分流域、湖泊地方性法規等均涉及化肥使用造成的農業面源污染問題，但相關政策尚不完善，規定內容不夠明確詳實，對于生產實踐指導意義不足，缺乏對于土壤功能框架的系統考量。

3.3 景觀尺度：農業設施建設與景觀格局構建

景觀尺度的土壤功能調控適合在縣級及鄉/鎮級行政區開展，旨在通過農業設施建設等人為干預措施優化景觀格局，改變土壤靜態屬性，如土壤的水力特征等，從而定向調整土壤的特定功能。

景觀尺度的農業干預措施，如灌排系統、節水灌溉與施肥配套技術等農田水利設施的建設，通常需由地方政府統籌規劃。但同時應注意避免因過度整治而造成對農田半自然生境的破壞，考慮將農業設施工程生態景觀化，完善溝渠等生物緩沖帶建設，生態涵養通過調節水資源的時空分布，改良農田土壤水分狀況，提高水肥利用效率，并配合建立以村集體和農場為主體的農田生態管護制度，對綠色基礎設施開展定期維護，以提升景觀層面農田的生產功能及自然資本價值[71]。

《全球生物多樣性展望》提出的可持續轉型途徑中重點提及了景觀尺度空間規劃[72]。在景觀尺度上，應綜合考慮現有生態景觀格局、農田規?；枨蠹吧锒鄻有员Ｗo的需求，避免因過度強調高標準農田建設新增集中連片土壤面積破壞作物-害蟲-天敵之間的互作有機整體，導致生物棲息地喪失及土壤功能受損[73]。應慎重考慮保留農地田埂、河岸草地灌叢等原生空間作為田間物種的庇護所，推動景觀層面的可持續土壤功能調控[71]。

3.4 田塊尺度：田間土壤管理技術優化

田塊尺度的土壤功能調控的主體是個體農戶，旨在執行與落實更大空間尺度與行政級別的政策要求，通過田間管理措施的優化以改變土壤動態屬性。在田塊尺度上，土壤管理（肥料、農用化學品、有機肥及秸稈還田）顯著影響土壤多功能性[74]。例如，種植覆蓋作物（Cover crop）對養分循環、水分調節、生物多樣性維持等多項土壤功能均有提升作用[75]。免耕避免了機械干擾，增加了土壤的有機質及微生物活性，提高了土壤團聚體的穩定性，但在較黏重的土壤中免耕易導致排水不暢及作物減產[75-76]。因而在生產實踐中應充分考慮土壤功能間的協同與權衡關系，依據具體需求補齊短板。

農戶是田塊尺度上土壤功能調控的主體，對于技術的采納程度是實現土壤功能調控的關鍵?？萍夹≡和ㄟ^農民參與式技術創新模式可以有效地提高技術到位率，提高作物產量和效率[77]。與此類似的多主體參與式方法可以將科學技術與生產實踐之間建立直接聯系，科學問題來自于生產一線，理論在生產一線不斷得到發展和完善，這種模式不僅推動了科技創新，還有利于技術直接落地，為土壤改良和保育提供保障[78-79]。

土壤管理改良還需要政府層面的政策保障。我國農業農村部、財政部當前已實施一些強農惠農政策，如耕地地力保護補貼等，以綠色生態為導向的補貼政策體系和激勵約束機制正在逐步建立[80]。未來可從土壤多功能性的視角加以考量，最大程度發揮土壤功能，實現土壤的可持續利用。

4 展 望

健康土壤是食物、生物能源、纖維、飼料和其他產品的來源，也是提供多種生態系統服務的基本前提。作為健康土壤和生命共同體的核心內容，土壤多功能性體現在資源環境、食品安全、氣候變化與人類福祉的多目標協同，同步發揮其生產、生活與生態價值。為實現這一目標，未來需要加強以下幾個方面的工作：

1） 深入探索土壤多功能性形成和維持機理。包括土壤多功能性的形成機制與驅動因素，及其與人類活動的關系；利用現代組學技術，深入探究土壤物理、化學及生物學多組分互作的過程及機制。此外，還應繼續加強生物多樣性的研究，特別考慮多維度、多營養級的互作，充分挖掘土壤生物學潛力以及地上和地下互饋的作用；深化土壤微生物組在元素循環、土壤污染修復及根際免疫調控等方面的作用。

2）在不同尺度上協同土壤功能調控目標。以保障土壤初級生產能力為基礎，系統權衡各項土壤功能。在大空間尺度上，側重整體目標，建立完善的頂層設計，把控土壤治理大方向，向“數量+質量+生態”三位一體轉移[81]，并采用“自上而下”的思路向小尺度均衡分配；在小空間上，側重個體目標，需要考慮空間分異性，因地制宜提高土壤功能。在實現土壤功能管理的進程中，需要充分調動各利益主體的主觀能動性，強化對土壤健康及土壤多功能性的理解，并通過政策手段，健全約束與鼓勵機制。

3）多學科交叉實現土壤多功能性協同。土壤功能調控是一個系統工程，堅持走綠色生產、種養結合、綠色生態環境與綠色食品相結合的農業綠色發展道路，倡導“同一健康（One health）”的理念，從土壤健康至環境健康、食品健康、人類健康，涉及自然科學、生態科學和社會科學等多個學科。土壤多功能性的形成機制、提升技術和優化管理措施，及其落地方案、操作規范等，需要多學科和不同利益相關主體的緊密協作，才能形成全鏈條的系統解決方案。

4）土壤多功能性提升需要與現代科技相結合。隨著遙感、5G、大數據等現代信息技術的進步，空間制圖方法不斷完善，將土壤功能與遙感技術、數字信息技術有機融合，創新數字技術產品；建立天地空一體的監測與應用體系，構建土壤健康大數據平臺，并與作物種植、管理措施、產品品質、環境質量等建立關聯，形成基于土壤多功能性的健康管理信息中心和決策工具系統。

5）重視土壤固碳增匯功能對“雙碳”目標的貢獻?！疤歼_峰”與“碳中和”作為我國當前重要的戰略目標與土壤的固碳功能息息相關。在“雙碳”行動中應當充分挖掘土壤的固碳潛力，開展土壤減碳增匯技術與政策研究，通過增施有機肥、保護性耕作、種植覆蓋作物等途徑提高土壤有機質含量，增加土壤碳匯，將土壤固碳作為實現“雙碳”目標的重要途徑協同推進。

6）完善土壤管理相關政策與落地方案。我國當前土壤相關政策尚未充分考慮土壤多功能性，對于農業系統生態環境相關的激勵與約束機制尚不完善?？蓮耐寥赖母黜椆δ艹霭l，加強國際合作，借鑒當前國際先進的農業環境生態治理經驗，形成我國特色的系統性土壤管理行業標準。同時加強建立基于土壤功能與耕地質量評估的技術規程和落地實施方案，激發各級利益相關群體積極參與，實現政策落地。

致 謝   感謝Craig and Susan McCaw Foundation、大自然保護協會（The Nature Conservancy，TNC）和國家留學基金委員會（留金美[2019]13043）的經費支持。