導    讀

土壤是地球關鍵帶的重要組成部分，為維持和保障農業生產、植物生長、動物棲息、生物多樣性和環境質量提供了基本服務，是鏈接整個自然生態系統的核心要素之一。增強土壤健康對實現可持續發展目標至關重要，近年來在全世界范圍內皆受到更多的重視和更廣泛的研究。耕地和草地是當前地球上最大的土地利用類型，分別約占地球上無冰土地12%和26%。同時，“田”和“草”是“山水林田湖草生命共同體”中的重要組成部分，維護耕地和草地兩種農牧地類型土壤健康對于維持整個自然生態系統健康和實現可持續發展具有重要意義。近二十年來，圍繞這兩種土地利用類型土壤健康的相關研究呈現興起態勢。中國在此研究領域雖比較活躍，但研究成果的影響力還有待加強，且還未從國家層面建立一個統一的土壤健康評估體系。本文首先厘清了土壤健康內涵的演變，并聚焦于以上兩個典型的農牧地類型，歸納了當前國內外相關研究的熱點內容；其次，梳理了當前國內外土壤健康評估研究工作現狀，同時總結了中國在土壤健康維護方面已有的工作基礎；最后，對我國未來土壤健康評估研究提出了建議和展望，以期為改善耕地和草地土壤功能、維護我國土壤健康提供依據和方法。

作者：司紹誠1，3，吳宇澄2，李 遠1，涂 晨1，付傳城2，駱永明1，2，3?（1. 中國科學院海岸帶環境過程與生態修復重點實驗室（煙臺海岸帶研究所），山東煙臺 264003；2. 中國科學院土壤環境與污染修復重點實驗室（南京土壤研究所），南京 210008；3. 中國科學院大學，北京 100049）

來源：土壤學報（2022年第59卷第3期）

人類文明的發展離不開對土壤的依附。土壤健康（Soil health）概念的興起和發展，很大程度上體現了人類在不同歷史發展時期對土壤資源的認知水平，也體現了人類對可持續性發展意識的覺醒與深化。當前全球面臨資源約束趨緊、環境污染嚴重、生態系統退化及氣候變化等重大挑戰，在應對這些自然和經濟社會的嚴峻考驗時，土壤都承擔著重要角色[1]。聯合國糧農組織（FAO）在2015 國際土壤年提出了“健康土壤帶來健康生活”的理念和行動，指出只有健康的土壤才能生產健康的食物，進而孕育健康的人類與社會。在此推動下，人們意識到土壤健康對實現和促進人類可持續發展的重要作用，其已逐漸成為被廣泛關注的研究主題。近二十年來，“土壤健康”研究的緊迫性促使相關研究領域呈現興起態勢，并累積了較多的研究成果（圖 1a），研究方向豐富且多元。目前研究熱點方向主要集中于：土壤生態系統服務與土壤有機碳儲存、土壤生物區系與生物多樣性、污染物（尤其是重金屬）環境行為、植物生長、田間耕作措施與肥力提升等方面（圖1c）。農牧用地是當前地球上最大的土地利用類型，占地球上無冰土地的38%，其中耕地和草地分別約占12%和26% [2]，也是目前土壤健康研究著重關注的土地利用類型。聚焦于這兩種用地類型，相關研究的發文量逐年提升，但圍繞耕地的研究總體多于草地（圖 1b）。

中國耕地資源總量僅為1.35 億hm2，人均耕地僅0.30 hm2（世界人均約0.37 hm2）[3]，耕地土壤資源嚴重不足；與之相對的是，我國草地面積約2.8～3.93 億hm2，占國土面積的40%[4]，草地資源雖較為豐富，但其生產力較低[4]，且過度放牧、亂開濫墾等問題，導致了草地退化、沙化、鹽堿化面積的日益擴大，嚴重損壞了草地生態系統[5]。同時隨著工業化、信息化、城鎮化、農業現代化的同步發展，我國農牧地退化、資源利用率低和環境惡化等嚴重問題也日趨凸顯[6-7]。但與大部分發達國家所面臨的處境不同，受制于緊張的農牧地資源（尤其是耕地），我國需要在已經被“污染”的土壤上維持生產活動，并保證安全的農產品產出[8]。在此背景下，保障土壤健康是維護我國農牧業可持續發展和資源生態環境安全面臨的重大挑戰。

目前，我國在該領域的研究雖比較活躍，但研究成果還缺少國際影響力（圖 1a）。本文對土壤健康的內涵進行梳理，并重點聚焦于耕地和草地兩個典型的農牧地類型，綜述了當前這兩種用地類型土壤健康研究的熱點內容，同時對農牧地土壤健康評估體系進行了梳理。結合該領域的發展現狀，提出了對未來研究的展望，以期為我國建立健全的農牧地土壤健康評估體系、支持綠色可持續發展提供科學依據和方法學基礎。

1 “土壤健康”的內涵及其發展

與“土壤健康”相關的術語有“土壤肥力”、“土壤質量”等。最初，人們用土壤肥力（Soil fertility）指土壤在作物生產中的作用，并注重土壤種植提供人類使用的糧食、燃料和纖維的能力，所以土壤肥力常被用來衡量土壤對于農業生產的適用性[9-10]。隨著研究人員對人類、動（植）物及環境健康之間相互聯系認識的逐漸深入，僅側重于以土壤肥力及農業生產為目的的土壤評估，已不再完全合適。20世紀70 年代初，提出了土壤質量（Soil quality）的概念[11]，成為土壤健康（Soil health）一詞的歷史來源。Karlen 等[12]于1997 年將土壤質量定義為“土壤在生態系統范圍內發揮作用以維持生物生產力，維持環境質量并促進動植物健康的能力”，它描述了土壤為農業生產發揮作用的背景狀況。

隨著人們對土壤資源認知的不斷拓展和深化，產生了“土壤健康”的概念[13]。雖目前還未有完全統一的定義，但一般認為土壤健康是指“土壤在生態系統和土地利用邊界內，發揮重要生命系統的能力，以維持植物和動物的生產力，維持或改善水和空氣質量，并促進植物生長和動物健康”[13]。有學者認為“土壤健康”與“土壤質量”在內涵上屬同義，兩者之間可相互轉換，但也有學者認為兩者涉及的范圍不同、各有側重：“土壤質量”包括土壤對整個生態系統內水質和植物、動物健康的影響，通常強調與人類有關的生態系統服務或功能[12-14]；而“土壤健康”則更側重生態屬性，這些屬性具有超出其生產特定作物的質量或能力的影響[14]。我國學者董元華等[15]認為土壤健康狀態應更多從土壤生態系統的角度來考慮，具有生物活力及良好功能的土壤才是健康的土壤，所以土壤健康可定義為“在特定環境與目標用途下土壤功能可正常運轉的能力或狀態，其內容應包含土壤物理健康或形態健康、土壤化學健康/營養健康、土壤生物健康、土壤環境健康及土壤生態系統健康五個層級”?？梢?，土壤健康涉及和應用的范圍和尺度更廣。Lehmann等[16]進一步指出土壤健康應超出人類健康的范圍，以實現更可持續性目標，即應包括整個星球健康。為了達到土壤健康的高階目標——應對全球環境可持續性挑戰[17]，國際上提出了“土壤安全（Soilsecurity）”的概念，其通常用于政策背景下，涵蓋了土壤管理相關的人類文化、金融資本、法律政策、社會福祉等多個方面[16]，提供了一種解決人類面臨的環境問題的理論框架，并將土壤放在這種理論框架的核心位置[18]。

圖 2 示意了上述幾個概念之間的關系。從中可見，在區分不同的空間應用尺度、生態系統服務功能以及利益相關者的前提下，幾個概念之間既相互遞進，又相互包含。就本文聚焦的耕地和草地兩種農用地類型而言，相關土壤健康研究都會交叉論述土壤質量的內容。其原因主要有兩方面：一是由于目前土壤健康相關研究多數聚焦于較小尺度的景觀/農場、田塊等[19]類別的土地利用類型；二是與耕地和草地密切相關的土壤功能包括提供初級生產力、水體調節與涵養、碳封存與調節、生物多樣性和棲息地供給、養分供給與循環等[20-21]，主要側重于與人類有關的生態系統服務或功能。

2 耕地及草地土壤健康的研究熱點主題

根據Web of Science TM 核心數據庫，圍繞“耕地土壤健康”為主題發文量最多的前三位國家為印度、美國和中國，恰好位列全球耕地面積的前三位[22]，且人口數量也位居全世界的前三位[23]，說明人口壓力推動了國家對糧食產量及安全的重視，從而形成了對耕地土壤健康問題的高度關注。圍繞“草地土壤健康”為主題發文量最多的前三位國家依次為美國、澳大利亞與中國，草地在此三個國家中占據了較大比例的國土面積。

2.1 耕地及草地土壤生態系統服務與土壤健康

隨著人們對土壤的認識不再拘泥于單一的生產功能，土壤生態系統服務的多樣化開始獲得關注。楊穎等[24]基于土壤多重功能性，對我國黃淮海平原的典型農田生態系統開展了耕地土壤健康評價研究。吳克寧等[21]利用“木桶結構”形象地闡釋了基于功能與脅迫的農牧地土壤健康觀，其中將土壤質量類比為木桶容積，將土壤功能類比為組成各個木桶的木板，將土壤健康看作在環境脅迫條件下木桶發揮正常作用的狀態。土壤健康包括廣泛的生態系統服務功能和角色，通過構建“生態系統服務－功能－特性－質量維度－指標－健康”的理論框架，從而量化與生態系統服務功能相關的土壤固有屬性來評估土壤健康[25-26]。

判斷土壤健康狀況時應區分不同的土壤利用目標和管理活動，并緊密結合其所側重的生態系統服務、管理目標及政策向導。根據人為管理目標和自然條件等基礎信息，Zwetsloot 等[27]針對跨越五個氣候區的13 個國家在內的耕地、草地兩種利用類型，開展了五種土壤功能（初級生產力、水調節和凈化、氣候調節、土壤生物多樣性和養分循環）的評估。其結果證實，考慮到政策和管理措施的差異，對不同土壤功能之間的協同作用進行權衡判別，最終可實現對多種土壤功能的科學性評估和管理。此外，在脅迫條件下能否正常發揮其生態系統服務功能是土壤健康狀況的重要表現。趙瑞等[28]探討了重金屬污染狀態下土壤功能供需能力和土壤脅迫程度，通過半定量化的方法構建了耕地土壤健康評價矩陣。通過識別限制耕地土壤功能的主要因素，有利于實現耕地土壤健康資源的精細化風險管理，有助于耕地土壤資源管護及可持續性利用。

2.2 耕地及草地可持續田間管理與土壤健康

人類生產活動離不開農牧業土壤的支撐，科學合理可持續的田間管理是維系人類命運與土壤健康的核心目標之一。其中，土壤肥力管理是影響耕地及牧場草地生產力和可持續性的重要手段，也是長久以來耕地和草地土壤健康研究的重要議題之一。大量的研究已表明，有機肥可從增加土壤有機質及養分含量[29-30]、改良土壤結構、提高土壤生物多樣性等[31]多個維度綜合提升土壤健康水平。然而，外源肥料過量輸入卻會帶來增產效果削弱、環境污染加重等諸多負面效應[32-33]。將農牧業生產活動中產生的物質進行循環利用，對于提升土壤健康也頗有助益。其中，秸稈還田是最常見的方式之一，通過秸稈還田，改善了土壤性質（如有機質、土壤酶活性等指標），并提高了作物產量[34-35]。此外，在牧業生產活動中產生的廢棄物再利用也開始受到關注。譬如，將牧場養殖活動中產生的廢羊毛進行收集后，再用作養殖飼料及牧草生長有機肥的來源，補充動物營養同時促進土壤養分，從而改善草地土壤健康[36]。

合理調節田間耕種強度可以保水保肥，也是保持土壤健康和促進耕地土壤可持續發展至關重要的田間管理手段之一。正如從奧地利的三個25 年長期定位試驗中發現，適度降低耕種強度可以顯著降低區域內地表徑流、阻控土壤侵蝕，同時還提高了表層0～10 cm 土壤有機碳含量[37]。此外，結合更廣泛的綜合性管理手段，是高集約化條件下保持農牧地可持續性生產的有效手段。例如，可將保護性耕作與合理施入有機肥料的手段有效結合起來。Hao 等[38]發現在長期小麥-玉米輪作的高集約化生產模式下，采用深層土壤耕作與全量秸稈還田相結合的方式可以有效地調節農田土壤微生物群落，同時提高了土壤碳固存能力。從大量研究可以看出，人類的農業生產活動與保護土壤健康狀態的目標并不沖突，采取適宜得當的田間管理模式有利于加速營養元素循環，增強土壤生態系統活力，從而達到提高農牧業生產力，扭轉土壤退化態勢，提升土壤健康的目標，最終可有效緩解當前全球糧食安全面臨的巨大挑戰。

2.3 耕地及草地土壤生物區系及其多樣性與土壤健康

土壤健康研究最重要的進步之一是在土壤管理中增加了生物學觀點，以應對作物生產的長期可持續性挑戰[16]。土壤生物區系包括細菌、真菌、原生生物和無脊椎動物等，為了維持土壤的多功能性，不同類群的土壤生物承擔著不同的作用，通過相互之間的作用，確保了陸地生態系統功能的良好運轉[39-40]。土壤無脊椎動物（如環節動物、節肢動物、節肢動物和扁蟲）能處理大量的植物和動物碎屑[41]，并最終決定新鮮物質資源在土壤食物網中轉化的潛在速率[39]。土壤微型生物（包括原生生物、細菌、真菌等）通過自身代謝參與元素循環和污染物降解等過程，同時在增強根際免疫，提高土壤肥力和作物產量方面扮演關鍵的角色，對土壤健康乃至人類健康具有重要意義[42]，但仍依賴于大型土壤生物群的活動[43]。此外，土壤病毒也正逐漸走入人們的視野，Kuzyakov 和Mason-Jones[44]提出土壤病毒在調控微生物群落結構組成、影響土壤元素循環利用、促進生物進化、以及影響動植物病害乃至人類健康等方面可能起著重要的作用。

土壤生物多樣性體現了土壤作為一個生命體的活力狀態。更加多樣化的土壤生物群落有利于增加高產優質作物所需的養分，保護農作物免受害蟲、病原體、雜草的侵害，并緩解作物生產過程中面臨的生境脅迫因素（如干旱）[45-46]。Fan 等[47]發現在長期有機肥和化肥合理配施的情況下，土壤關鍵類群的群落多樣性增強。一方面可以正向積極調節多種參與碳、氮、磷、硫等與植物生長和營養物循環相關的功能基因的變化，從而提高作物生產力。另一方面，土壤微生物群落多樣性增加抑制了病原體并激活更多有益和耐受的微生物，降低病蟲害的侵襲。與之相反的，土壤生物區系多樣性降低或喪失，會造成土壤生態系統平衡狀況受損，并帶來其他的環境負面效應。例如，Wagg 等[48]通過草地土壤模型研究發現，土壤生物群落多樣性的降低使草地中植物及土壤生物多樣性（微生物和動物群）降低，同時還使磷的浸出增加，溫室氣體的排放量上升，增加了生態風險。然而，要量化和管理土壤生物區系及其多樣性，并將其作為土壤健康管理目標的一部分還存在很大的挑戰，這可能是由于：1）多數生

物指標的測定耗時較長，技術要求和成本較高，不易推廣使用[49]；2）土壤生物種類多、數量大、變化快，且在一定程度上存在功能冗余性，為定量化生物指標帶來了困難[50]；3）生物區系與土壤功能之間的關系還難以量化[16]；4）土壤健康和生物學指標變化的因果關系尚不明晰[42]。

2.4 耕地及草地土壤污染與土壤健康

土壤污染影響食物安全、生物安全、人體健康等多個方面?？焖俚墓I化發展、高強度的人為活動，以及不合理的人為管理措施導致并加重了農牧地土壤污染問題，對土壤健康造成了嚴重的威脅。據2014 年發布的《全國土壤污染狀況調查公報》[51]數據顯示，我國耕地土壤污染物的點位超標率高達19.4%， 草地土壤的點位超標率為10.4%，危及耕地草地環境安全和生態系統健康[52]。常見土壤污染物包括重金屬、除草劑、殺蟲劑、抗生素及抗性基因、微塑料、多環芳烴等。此外，有些土壤還面臨病原菌、病毒等生物性污染的威脅[52]。土壤污染會影響到土壤功能，如過量施用的化肥隨地表徑流導致重要水體的富營養化，影響土壤參與水質調節的功能[53]。有機肥的大量施用造成農牧地土壤中重金屬、抗生素及其抗性基因等污染物的復合污染問題，使土壤污染趨于多樣化和復雜化，導致土壤微生物群落結構發生改變[54]，微生物呼吸、酶活性等活性指標顯著降低，土壤微生物活力受到顯著抑制[55]。

農牧地土壤污染物，如重金屬，通過植物根系吸收，在耕地農作物及草地牧草中富集，再通過食物鏈影響農牧產品品質，最終影響人體健康[56]。對于土壤中的生物污染物如病原體、致病真菌，其產生的真菌毒素可能污染植物產品，最終可引發動物和人類的急性和慢性疾病[57]。此外，土壤中生存著的寄生蟲，如血吸蟲和蠕蟲可在人體腸道中傳播，造成慢性疼痛、腹瀉和營養不良等癥狀[58]。聯合國提出的全球可持續發展目標（SDGs）中有13 項與土壤直接或間接有關，消除土壤污染是達到其中SDG2“零饑餓”、SDG3“良好健康與福祉”等幾項目標的重要途徑和手段。可見，加強土壤污染防治對維持農牧地可持續生產，維護土壤健康，以及保障人類健康具有重大意義。

3 耕地及草地土壤健康評估體系

3.1 耕地及草地土壤健康評估目標

對已發表文獻的關鍵詞進行聚類分析可以發現（圖3），耕地土壤健康評估主要聚焦于：田間耕作方式及田間管理措施對土壤健康的影響、對土壤肥力及其對植物生產力的影響、土壤有機質（碳）與土壤健康間的聯系、土壤生物區系與多樣性、土壤微量元素及其有效性等五個方面；而對于草地土壤健康評估，主要聚焦于物質循環（碳元素為主）和生物區系與多樣性兩大主題；另有部分研究，聚焦于牧場草地管理及其與氣候變化關系上。由此，對不同土地利用類型土壤進行健康評估時，評估目標的制定會存在差異。就耕地土壤而言，主要是從土壤維持作物可持續性生產力的支持功能，保證作物安全產出的角度，設定土壤健康評估目標；而對于草地土壤而言，更多的是從土壤參與地球化學循環及氣候變化和控制土壤退化的角度，制定評估目標。

3.2 耕地及草地土壤健康評估方法

對土壤健康的評估需要一個綜合評價體系，以表征土壤生態系統中各項健康指標。然而，基于土壤類型和管理方式的多樣性，且各個評估指標的度量方式也不同，應將各種評估指標進行系統整合，從而計算出土壤健康（質量）的綜合指標。目前應用最廣泛的評估方法是借鑒土壤質量評估研究的思路，首先通過確定重點關注的土壤功能，以構建最小數據集（Minimum data set，MDS） 的方法建立土壤健康指數（ Soil healthindex，SHI）來評估耕地或草地土壤健康狀況。隨著大數據分析的發展，通過層次分析與大數據相結合的方法開展土壤健康評估[59]，可進一步完善早期SHI 構建的方法。由于人類活動對土壤屬性（例如土壤有機碳含量）造成影響并使之發生變化，Maharjan 等[60]將未經人類活動干擾的天然農牧地的土壤屬性作為基準，通過觀測不同程度人類活動下，土壤屬性指標的變化與基準土壤相差的程度，判斷土壤健康變化及土壤退化的程度，并稱之為“土壤健康差距（Soil health gap）”方法。Kuzyakov 等[61]提出“ 土壤質量指數面積（ Soilquality index area，SQI-Area）”方法，利用雷達圖上的面積變化直觀地反映土壤健康的退化強度。在這些研究中，通過將評估結果以更加直觀、簡潔的形式進行表征，可有利于指導耕地及草地開展可持續性生產和管理活動。

土壤發揮其功能的潛力是土壤健康狀況的重要反映。van Leeuwen 等[62]以土壤提供生物多樣性和棲息地的功能為出發點，通過構建決策專家模型（Decision expert model，DEX）對耕地和草地土壤進行了健康狀況評估。通過建立基于農牧地土壤健康評價的熵權模糊物元模型，可克服農牧地土壤健康概念的模糊性和單項指標評價結果的不相容性，避免主觀判斷農用地土壤健康標準的不確定性[63]。借助近紅外光譜結合多傳感器的手段，提供了一種時空分辨率高、成本低的綜合性土壤健康評估思路方法[64]。

總體而言，盡管對于耕地和草地土壤健康評估的構建方法種類繁多，但評估方法的程序和步驟是相似的。Rinot 等[25]將其歸納為三個主要步驟（圖 4）：1）指標選取。測量并形成土壤相關屬性的最小數據集；2）指標賦分。通過直接測量并分配適當的分數來量化所選土壤的屬性；3）體系整合。通過提供用于定義每個屬性或一組屬性的權重標準，在評分屬性之間進行整合以構建最終指標體系。簡言之，構建土壤健康評估方法的核心思想是通過匯集豐富多元的信息開展定性、定量或可視化評估，從而更加系統、直觀地表征土壤健康狀況。

3.3 耕地及草地土壤健康評估指標

Rinot 等[25]提出用作土壤健康評估的指標參數應滿足多個標準，包括：1）科學和真實。與土壤健康相關的數據代表了復雜土壤系統中真實發生的化學、生物和物理過程，這些過程支持了土壤的生態系統服務功能；2）敏感性高?？赏ㄟ^檢測手段快速明確土壤管理、土地利用、氣候變化等引起的土壤功能變化；3）可管理、可使用、準確且成本較低?？梢栽谙鄬^短時間范圍內支撐決策；4）能夠反映土壤功能和管理目標之間的聯系。綜合而言，評估土壤健康通常需要考慮土壤物理、化學和生物學指標三方面。Bünemann 等[9]通過分析總結得出，目前所用到的評估指標主要集中于物理和化學指標，生物指標涉及較少。圖 5列舉了部分耕地和草地土壤健康評估研究中涉及到的評估指標使用頻率分析。

3.3.1 常規性指標 針對耕地土壤健康評估指標選取時，主要是重點圍繞土壤提供并維持作物生產功能的角度開展。Jian 等[76]通過整合耕地土壤健康評估指標建立了SoilHealthDB 數據庫，其中包含了全球354 個點位的500 多項研究數據，匯集了42 個土壤健康評估指標和46 個對土壤健康有影響的背景指標（如氣候、土壤類型等），是目前公開發布的、數據量較大的耕地土壤健康指標數據庫。葉思菁等[77]應用地形特征、土壤性狀、耕作條件、環境狀況和生物特性五類指標整合影響耕地健康的關鍵因子，對我國65 個縣（市）的耕地健康狀況進行了評估，通過分析不同類型區域耕地保護的重點方向，識別出我國耕地“不健康/亞健康-高產能”的區域。

對草地土壤健康評估時，主要從控制草地土壤退化的角度進行評估指標的選取。Ghimire 等[78]通過選定土壤有機碳、總氮、可礦化碳、可礦化氮、微生物群落（大小、活性）等指標，評估半干旱地區草地在恢復過程中的土壤健康狀況。王麗[75]對我國寧夏不同放牧程度的荒漠草原土壤進行了土壤健康評估，認為選用容重、孔隙度、細菌、脫氫酶、速效鉀等指標更適用于指導草地生產。對草地土壤健康指標的研究總體還較為薄弱，新型評估指標的篩選研究也較為少見。應充分結合草地土壤健康保護的不同目標，發展更加廣泛的評估指標體系。

3.3.2 敏感性指標 在進行土壤健康評估時，涵蓋更多的評估指標會提供更加綜合全面的信息，但會帶來耗時長、成本高、結果分析復雜等諸多問題。同時，有些土壤指標短期內變化緩慢，無法及時反映土壤健康變化的趨勢。因而，識別出對環境變化響應敏感的指標，對快速了解土壤健康狀況變化十分必要。以土壤有機碳為例，其影響著土壤中許多化學、物理和生物學特性及過程，是耕地和草地土壤健康最重要的評估指標之一，然而其在短期內的變化緩慢[79]。微生物有機碳、溶解性有機碳、易氧化有機碳、輕組有機碳等活性有機碳組分對環境變化敏感[79]，是更理想的土壤健康評估指標。Plaza-Bonilla 等[80]提出高錳酸鹽可氧化碳可能是判別耕地農業生態系統土壤健康管理措施更加靈敏的指標。van Wesemael 等[81]指出可溶性碳、氮是評價農業管理方式對土壤健康影響的敏感指標。土壤生物直接參與土壤過程，影響土壤生態系統服務功能，被認為是對管理更為敏感的指標[82-86]。土壤微生物參與元素循環與調控，與土壤健康和作物生產關系極為密切。最近，朱永官等[43]指出，土壤微生物組可作為土壤健康的關鍵性評價指標。原生動物作為土壤健康狀況的敏感指標近年來也得到重視。Lu 等[87]和Bongiorno[67]的研究皆指出土壤線蟲群落是指示土壤健康的重要生物指標；Duran-Bautista 等[88]利用亞馬遜河流域秘魯、哥倫比亞兩國不同土地利用方式下白蟻種群及群落變化，以表征耕地土壤健康（質量）變化的趨勢。

3.4 耕地及草地土壤健康評估體系

3.4.1 部分國家/地區耕地及草地土壤健康評估體系 目前已有部分國家/地區建立了土壤健康（質量）評估體系框架，其大多可以適用于耕地和草地土壤健康評估。最早由加拿大在上世紀90 年代提出了評估和監測土壤（健康）計劃[89]。美國在土壤健康評估體系構建方面的研究已累積了較多的成果，其中具有代表性的包括：美國農業部于1995 年開發的土壤管理評估框架（Soil ManagementAssessment Framework，SMAF）[90-92]和康奈爾大學土壤健康團隊于2007 年建立的康奈爾土壤健康評價系統（ Comprehensive Assessment of SoilHealth，CASH）[93-94]。SMAF 和CASH 兩個土壤健

康評估體系在經過了多次更新后已相對完善，并已在美國和國際多個地區的耕地和草地土壤健康評估中得到應用[95-97]。印度農業部借鑒了美國的經驗，建立了土壤健康卡[98-99]來評估耕地土壤健康狀況，指導農民進行合理的農業生產活動。新西蘭、法國、英國、澳大利亞等國也建立了國家（地區）的土壤健康（質量）評估方法體系[100-103]。這些國家所建立的評估體系均明確了針對性的相關利益者目標群、評估目標、應用尺度、評估指標等信息（表 1）。

3.4.2 中國耕地和草地土壤健康評估體系 目前而言，雖然我國還未從國家層面上建立統一的土壤健康評估體系，但我國一直致力于提高和保護農牧地土壤質量，并已形成一定的基礎理論框架，可以為今后的工作打下了良好的基礎。張桃林[104]將我國土壤健康管控成效總結為三個主要方面，即：基于糧食安全的土壤健康管護、基于凈土保衛戰的土壤健康管護及基于土壤健康狀態的監測評價。

首先，為平衡我國糧食生產的供需矛盾，以提高農用地可持續生產力為目標，2012 年開展的全國性系統的“多用途區域地球化學調查”[105]，為我國耕地質量的系統評價、支持與評估土地資源、保護地表環境和提高農業效率提供了科學決策依據[106]。2016年實施的《耕地質量等級（GB/T 33469-2016）》[107]將耕地由高到低依次劃分為一至十等，其中納入了土壤清潔程度和土壤生物多樣性指標來表征土壤健康狀況?！?019 年全國耕地質量等級情況公報》[108]公布了全國不同區域耕地質量現狀，針對性地指出了耕地土壤障礙因素，并對加強區域性耕地質量建設提出對策建議。其次，由于我國農牧地土壤污染問題突出[104]，保證農產品質量安全是評估土壤健康的另一個重要目標。2018 年我國發布了新版《土壤環境質量 農用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB15618-2018）[109]，在原《土壤環境質量標準》（GB15618-1995）的基礎上提出了污染風險篩選值和污染風險管制值兩個新概念，并且新增了關注污染物項目，總體上堅持推行土壤環境監管“保護優先”及“反退化”的原則，最大限度保護農用地土壤的生態功能，進而保障農產品質量安全。此外，我國開始著力構建數量、質量、生態“三位一體”的耕地保護新格局[110]。以上這些工作基礎綜合反映出了我國在農牧地土壤健康維護的范圍及內容方面正在逐漸完善。

未來在建立我國統一的土壤健康評估體系中，建議考慮以下兩點：1）充分利用前期積累的工作基礎，對相關成果進行統一梳理與整合；2）在制定我國耕地和草地土壤健康評估指標時，除了對土壤生產力和污染凈化相關的功能關注之外，還應進一步關注農牧地土壤其他功能（如碳循環、生物多樣性維持等），根據不同用地類型在土壤功能需求程度上的差異，從而進行指標權重分配和最終的評估，從而建立張江周等[111]提出的建立以協同增產、提質、增效和環保多目標的土壤健康評價體系；3）充分考慮到限制土壤健康狀況的主要限制因子（如土壤污染程度、土壤鹽漬化程度等），從而對土壤健康狀況進行更全面的評估與表征。圖6 中，筆者簡要描述了構建我國耕地和草地土壤健康評估體系并列舉了部分可供參考選取的指標。

4 展 望

近年來，土壤健康研究的范圍不斷拓寬，評估土壤健康體系的方法和指標也在不斷發展。未來對土壤健康評估體系與指標的研究應在以下三方面予以加強：

1）將土壤健康和土壤生態系統服務緊密聯系。土壤健康狀態決定土壤發揮其生態服務（土壤功能）的能力，然而不同農地類型對各種土壤功能的需求存在差異?？茖W選取土壤功能指標，量化土壤健康狀況與土壤功能的供需狀況還是需要攻克的難點[21]。耕地和草地發揮的土壤生態系統服務權重各不相同，所以在開展土壤健康評估時應將其重要的生態系統服務緊密聯系起來。通過土壤生態系統服務功能分析，篩選影響土壤健康的關鍵因子，克服由于土壤自然屬性在尺度和空間上的較大異質性，這對土壤健康的可持續管理模式的選取與構建具有重要意義。在評估指標設計與選取方面，在借鑒國內外土壤健康評估研究對土壤物理、化學和生物學性質的強調之外，還應充分考慮到我國耕地破碎化嚴重、耕作技術水平相對不足等國情問題[77]。

2）重視生物學指標在土壤健康評估中的重要性。土壤健康評估的研究應從土壤的物理健康、化學健康和生物學健康三個維度進行綜合性評估?；仡櫾谶^去十年中的相關研究，生物學指標在土壤健康評估研究中還相對薄弱，是下一步需深入研究的前沿。土壤生物在參與op 土壤元素循環、維持土壤生態系統平衡、轉化土壤污染物等諸多重要過程中發揮著重要作用。拓展關于土壤生物學的新知識，將深化人們對土壤健康的認識，從而提高農業生產的可持續性及生產力水平，以扭轉全球土壤退化的趨勢[45]。發展便捷、快速、成本低的工具或技術來觀測土壤中的生物健康的特性變化，可成為實現土壤生物健康管護的重要途徑。借助電化學、生物傳感器、芯片等技術，可有效地快速反映土壤生物健康的實時變化[16]。采用被動采樣器（如薄膜擴散技術、道南膜技術等）并將其應用于快速定量檢測毒素的生物有效性組分，而非依靠對環境變化不夠敏感的總含量進行評估，既可以有效地降低成本，且可間接反映生物學指標與土壤健康之間耦合關系。

3）深化學科合作與交融。土壤具有深刻的生態、社會、經濟、文化和精神層面價值。正是由于土壤的多重功能，限定于土壤科學本身范疇的傳統研究已不能全面反映土壤健康的整體功能和狀態。近年來，隨著信息技術、生物技術、人工智能、5G通訊、大數據、機器學習技術等迅猛發展，通過應用這些高新技術可獲取豐富信息，提供更多土壤屬性信息以及變化預測信息，從而全面深入地表征土壤物質的多態性、土壤過程的多尺度性和土壤功能的多元性[112-113]等方面，以期進一步豐富和拓展土壤健康的內涵。此外，現有的土壤可持續性研究多集中在社會經濟活動（即土壤管理）對土壤健康的影響上，但有關土壤對社會經濟系統影響的研究還較少見。跨學科研究將會促進并形成創新性的耕地和草地土壤可持續利用和管理策略，從而優化土壤健康評估方法，為最終實現農業和牧業可持續發展目標而助力。