土地资源评价及土壤质量研究进展

土壤质量评价指标~

一、土壤质量概念的内涵

土壤质量一般定义为：土壤在生态系统的范围内，维持生物的生产力、保护环境质量以促进动植物与人类健康行为的能力。美国土壤学会（1995）把土壤质量定义为：在自然或管理的生态系统边界内，土壤具有动植物生产持续性，保持和提高水、空气质量以及支撑人类健康与生活的能力。因此，“土壤质量是指土壤提供植物养分和生产生物物质的土壤肥力质量，容纳、吸收、净化污染物的土壤环境质量，以及维护保障人类和动植物健康的土壤健康质量的总和（据曹志洪、周健民）”。

土壤质量概念的内涵不仅包括作物生产力、土壤环境保护，还包括食物安全及人类和动物健康。土壤质量概念类似于环境评价中的环境质量综合指标，从整个生态系统中考察土壤的综合质量。这一概念超越了土壤肥力概念，超越了通常的土壤环境质量概念，它不只是把食物安全作为土壤质量的最高标准，还关系到生态系统稳定性，地球表层生态系统的可持续性，是与土壤形成因素及其动态变化有关的一种固有的土壤属性。专家认为：土壤科学的研究除了应继续重视土壤肥力质量的研究外，还必须向土壤环境质量和土壤健康质量方面转移。

二、土壤质量评价指标体系分类

土壤质量评价指标体系应该从土壤系统组分、状态、结构、理化及生物学性质、功能以及时空等方面，加以综合考虑。土壤质量评价指标体系大致可分为两大类，一类是描述性指标，即定性指标；另一类是分析性定量指标，选择土壤的各种属性，进行定量分析，获取分析数据，然后确定数据指标的阀值和最适值。

根据分析性指标的性质，土壤质量的评价指标分为土壤物理指标、土壤化学指标、土壤生物学指标三个方面。

1、土壤物理指标：土壤物理状况对植物生长和环境质量有直接或间接的影响。土壤物理指标包括土壤质地及粒径分布、土层厚度与根系深度、土壤容重和紧实度、孔隙度及孔隙分布、土壤结构、土壤含水量、田间持水量、土壤持水特性、渗透率和导水率、土壤排水性、土壤通气、土壤温度、障碍层次深度、土壤侵蚀状况、氧扩散率、土壤耕性等。

2、土壤化学指标：土壤中各种养分和土壤污染物质等的存在形态和浓度，直接影响植物生长和动物及人类健康。土壤质量的化学指标包括土壤有机碳和全氮、矿化氮、磷和钾的全量和有效量、CEC、土壤pH、电导率（全盐量）、盐基饱和度、碱化度、各种污染物存在形态和浓度等。

3、土壤生物学指标：土壤生物是土壤中具有生命力的主要部分，是各种生物体的总称，包括土壤微生物、土壤动物和植物，是评价土壤质量和健康状况的重要指标之一。土壤中许多生物可以改善土壤质量状况，也有一些生物如线虫、病原菌等会降低土壤质量。目前应用较多的指标是土壤微生物指标，而中型和大型土壤动物指标正在研究阶段。土壤质量的生物指标包括微生物生物量碳和氮，潜在可矿化氮、总生物量、土壤呼吸量、微生物种类与数量、生物量碳/有机总碳、呼吸量/生物量、酶活性、微生物群落指纹、根系分泌物、作物残茬、根结线虫等。

根据土壤质量评价指标的选择原则，土壤质量的评价指标分为农艺指标、微生物指标、碳氮指标和生态学指标。

1、土壤质量评价的农艺指标：选用了10个参数指标（吴启堂等，1995），既质地、耕层厚度、pH、有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾、容重、CEC。

2、土壤质量的微生物学指标包括：土壤微生物的群落组成和多样性、土壤微生物量、土壤微生物活性、土壤酶活性等。

3、土壤质量的碳氮指标：即生物活性碳和生物活性氮，作为土壤质量评价的一个重要指标，能敏感反映土壤质量的变化，以及不同土地利用和管理，如耕作、轮作、施肥、残留物管理等对土壤质量的影响。

4、土壤质量的生态学指标主要有：种群丰富度、多样性指数、均匀度指数、优势性指数等。

根据土壤质量评价指标涉及的内容，土壤质量指标也可以分四个方面：

1、土壤肥力：土壤肥力因素包括水、肥、气、热四大因素，具体指标有土壤质地、紧实度、耕层厚度、土壤结构、土壤含水量、田间持水量、土壤排水性、渗透性、有机质、全磷、全钾、速效氮、速效磷、缓效钾、速效钾、缺乏性微量元素全量和有效量、土壤通气性、土壤热量、土壤侵蚀状况、pH、CEC等。

2、土壤环境背景：背景值、盐分种类与含量、硝酸盐、碱化度、农药残留量、污染指数、植物中污染物、环境容量、地表水污染物、地下水矿化度与污染物、重金属元素种类及其含量、污染物存在状态及其浓度等。

3、 土壤生物活性：包括微生物量、C/N、土壤呼吸、微生物区系、磷酸酶活性、脲酶活性等。

4、 土壤生态质量：节肢动物、蚯蚓、种群丰富度、多样性指标、优势性指标、均匀度指标、杂草等。

三、土壤质量的评价方法

1992年土壤质量国际会议上，建立标准的土壤质量评价方法包括气候、景观、土壤化学和物理学性质的综合评价（据何文寿）。

由于目前对土壤质量的评价还没有一个统一的标准，为此国家“973计划”中的 “土壤质量演变规律与持续利用” 课题组在充分调研的基础上提出了我国土壤质量指标体系的初步建议方案[1]。该方案由四步组成，第一，测定土壤的化学指标、物理指标和生物指标等质量指标，包括土壤有机质、速效钾、有效磷、pH值、土层厚度、粘粒、容重、水稳性团聚体和微生物生物量碳等。第二，根据土壤质量指标隶属函数计算隶属度，评价指标与作物生长效应曲线之关系的数学表达式即隶属度函数。第三，用因子分析法确定指标的权重值，以特征值＞1为选取主因子的条件作因子分析，得到各质量因子主成分的特征值和贡献率，并由因子载荷矩阵计算土壤质量指标的公因子方差及权重值。第四，计算土壤肥力质量综合评价指标值。根据模糊数学中的加乘法原则，利用专用的计算公式求得土壤肥力质量综合评价指标（据曹志洪、周健民）。

四、无公害食品——水果产地生态环境条件

1、产地选择：无公害水果产地应选择在生态环境良好，无或不受污染源影响或污染物限量控制在允许范围内，生态环境良好的农业生产区域。
2、水果产地灌溉水质量：灌溉水质量指标应符合表1要求

表1 农田灌溉水质量指标（mg/L）

项目
氯化物
氰化物
氟化物
汞
总砷
总铅
总镉
铬（六价）
pH

指标
≤250
≤0.5
≤3.0
≤0.001
≤0.1
≤0.1
≤0.005
≤0.1
≤5.5～8.5



3、水果产地土壤质量：土壤质量指标应符合表2要求

表2 水果产地土壤质量指标（mg/kg）

项目
总汞
总砷
总铅
总镉
总铬
六六六
滴滴涕

pH＜6.5
≤0.30
≤40
≤250
≤0.3
≤150
≤0.5
≤0.5

pH6.5～7.5
≤0.50
≤30
≤300
≤0.3
≤200
≤0.5
≤0.5

pH＞7.5
≤1.0
≤25
≤350
≤0.6
≤250
≤0.5
≤0.5



4、水果产地空气质量：空气质量应符合表3 要求

表3 水果产地空气质量指标

项目
日平均指标
1小时平均指标

总悬浮颗粒物（TSP）（标准状态，mg/m3）
≤0.30


二氧化硫（SO2） （标准状态，mg/m3）
≤0.15
≤0.50

氮氧化物 （NO2） （标准状态，mg/m3）
≤0.12
≤0.24

氟化物 （F） μg /（dm2 ·d）
≤1.8
≤2.0

氟化物 （F） μg /m3
月平均 10

铅（标准状态）μg /m3
季平均1.5



注：表内所列含量限值适用于阳离子交换量＞5cmol/kg的土壤，若≤5cmol/kg，其含量限值为表内数值的半数。

五、无公害食品—— 茶叶的土壤管理
定期监测土壤肥力水平和重金属元素含量，一般要求每2年检测一次。根据检测结果，有针对性地采取土壤改良措施。
采用地面覆盖等措施提高茶园的保土蓄水能力。杂草、修剪枝叶和作物秸杆等覆盖材料应未受有害或有毒物质的污染。
采用合理耕作、施用有机肥等方法改良土壤结构。耕作时应考虑当地降水条件，防止水土流失。对土壤深厚、松软、肥沃，树冠覆盖度大，病虫草害少的茶园可实行减耕或免耕。
幼龄或台刈改造茶园，宜间作豆科绿肥，培肥土壤和防止水土流失。
土壤pH值低于4.0的茶园，宜施用白云石粉、石灰等物质调节土壤pH值至4.5～5.5范围。土壤pH值高于6.0的茶园应多选用生理酸性肥料调节土壤pH值至适宜的范围。
土壤相对含水量低于70％时，茶园宜节水灌溉。灌溉用水符合表4的要求。

表4 无公害茶园灌溉水质标准（mg/L ）

项目
pH值
总 汞，
总 镉
总 砷，
总 铅
铬（六价）
氰化物
氯化物
氟化物，
石油类

浓度限值
5.5～7.5
≤0.001
≤0.005
≤0.1
≤0.1
≤0.1
≤0.5
≤255
≤2.0
≤10



表5 无公害茶园土壤环境质量标准 项 目
浓度限值

pH
4.0～6.5

镉，mg/kg
≤0.30

汞，mg/kg
≤0.30

砷，mg/kg
≤40

铅，mg/kg
≤250

铬，mg/kg
≤150

铜，mg/kg
≤150



六、绿色食品产地土壤肥力分级

土壤肥力评价 :土壤肥力的各个指标, I级为优良、II级为尚可、III级为较差。供评价者和生产者在评价和生产时参考。生产者应增施有机肥, 使土壤肥力逐年提高。



表 6 土壤肥力分级参考指标 项 目
级 别
旱地 水田 菜地 园地 牧地



有机质(g/Kg)
I

II

III
>15 >25 >30 >20 >20

10~15 20~25 20~30 15~20 15~20

<10 <20 <20 <15 <15



金 氮(g/kg)
I

II

III
>1.0 >1.2 >1.2 >1.0 －

0.8~1.0 1.0~1.2 1.0~1.2 0.8~1.0 －

<0.8 <1.0 <1.0 <0.8 －



有效磷(mg/kg)
I

II

III
>10 >15 >40 >10 >10

5~10 10~15 20~40 5~10 5~10

<5 <10 <20 <5 <5



有效钾(mg/kg)
I

II

III
>120 >100 >150 >100 －

80~120 50~100 100~150 50~100 －

<80 <50 <100 <50 －



阳离子交换量

(c mol/kg)
I

II

III
>20 >20 >20 >15 －

15~20 15~20 15~20 15~20 －

<10 <20 <20 <15 －



质 地
I

II

III
轻壤、中壤 中壤、重壤 轻壤 轻壤 砂壤－中壤

砂壤、重壤 砂壤、轻粘土 砂壤、中壤 砂壤、中壤 重壤

砂土、粘土 砂土、粘土 砂土、粘土 砂土、粘土 砂土、粘土


七、土壤环境质量标准（GB 15618－1995）（摘要）

本标准按土壤应用功能、保护目标和土壤主要性质，规定了土壤中污染物的最高允许浓度指标值及相应的监测方法；适用于农田、蔬菜地、茶园、果园、牧场、林地、自然保护区等地的土壤。

土壤环境质量分类：根据土壤应用功能和保护目标，划分为三类：Ⅰ类主要适用于国家规定的自然保护区(原有背景重金属含量高的除外)、集中式生活饮用水源地、茶园、牧场和其他保护地区的土壤，土壤质量基本保持自然背景水平。Ⅱ类主要适用于一般农田、蔬菜地、茶园、果园、牧场等土壤，土壤质量基本上对植物和环境不造成危害和污染。Ⅲ类主要适用于林地土壤及污染物容量较大的高背景值土壤和矿产附近等地的农田土壤(蔬菜地外)。土壤质量基本上对植物和环境不造成危害和污染。
土壤环境质量分类和标准分级：
一级标准 为保护区域自然生态，维持自然背景的土壤环境质量的限制值。
二级标准 为保障农业生产，维护人体健康的土壤限制值。
三级标准 为保障农林业生产和植物正常生长的土壤临界值。
各类土壤环境质量执行标准的级别规定如下：
Ⅰ类土壤环境质量执行一级标准；
Ⅱ类土壤环境质量执行二级标准； Ⅲ类土壤环境质量执行三级标准。

八、果园的土壤管理
1、幼年果园的土壤管理

幼龄果园间作绿肥，尤其是豆料绿肥，既解决了有机质的问题，也起了固氮作用，增加了土壤中的氮及其它元素，做到以园养园。绿肥要选高产品种，进行早播，密植，达到苗足，茎密和杆高。夏季绿肥在3～4月播种，冬季绿肥在9～10月播种。播种前全园翻耕15～20厘米，每亩施厩肥和过磷酸钙（10～20斤），8月翻压作基肥，间作绿肥可起复盖作用，防止土壤被冲刷降低夏季地表高温，但要比清耕消耗较多的土壤水分，故需灌溉。绿肥品种前面已经提过，幼树封行前，还可以间作薯类，蔬菜。不论间作那一种间作物，都需要留出树盘；树盘除覆盖绿肥外，还可覆盖青草，稻草，可降低夏季高温，冬季防寒。中耕除草：如无间作的果园每年至少要中耕除草1～2次。

2、成年果园的土壤管理：

成年果园根据树冠大小种植绿肥，在冬季或夏季，耕作志幼龄果园，树龄较大隙地很小的果园，可以少种此绿肥。中耕除草：间作绿肥的果园随绿肥播种进行翻耕，树冠密集，不能种绿肥或密植果园，每年冬季应翻耕一次，深度在15～20厘米。但树杆周围就浅耕。每年中耕除草几次，尤其应保持树冠下及其外沿周围的土壤疏松，可以保持水分，降低气温，清除某些病虫害。深翻：除定植前开1米深宽壕沟外，5～6年或7～8年以后，地下1米的壕沟已经不能满足强大根系的要求。因此，必须扩穴深翻，才能保持地上和地下部分的协调关系，深翻要用电钻或手钻打炮眼，取出树下的石头，换上好土，分层压渣。为避免影响结果，最好每年翻半边。树盘复盖：复盖在冬季气温较低的地区防止冬季落果效果很好，复盖方法同幼树。

粮食安全问题是我国政府一直关注的战略问题。为确保国家粮食战略安全，对耕地保护提出了更为艰巨的任务。我们既要保证耕地的数量，又要保证耕地的质量，实现土地资源的可持续利用。搞好土地资源调查、监测与评价工作，是保证我国粮食安全的一个重要环节。近年来，我部在土地利用动态监测方面，使用了遥感新技术，并将土地利用的动态变化与区域经济发展联系起来综合研究，力争实现土地资源的可持续利用。
微波遥感技术与土地利用动态监测
对不同时相、不同分辨率的雷达数据，使用不同滤波技术，弱化噪声与亮斑点、保留地物边缘信息，以达到土地利用动态遥感监测的需求。将雷达强信息与弱信息分别进行特征合成，有效地突出不同后向散射系数（如新增建筑物与新修公路）的变化信息，与可见光遥感监测成果（SPOT、IRS、KOMPSAT-1、IKONOS）对比分析表明，微波雷达遥感不仅能反映建设用地的变化趋势，而且可以敏感地反映小地类的变化。雷达遥感往往对建筑物本身反映更敏感，而可见光遥感则对建设场地反映敏感。三维动态可视化融合技术有效地解决了微波遥感图像与可见光遥感图像的融合，同时可以推广到不同数据间的融合，使所得图像能满足各种专题的需求。

反映土地利用变化的RADARSAT图像与TM743波段的融合图像（亮绿色图斑）


反映土地利用变化的不同时相的RADARSAT特征合成图像（红绿色图斑）

长江三角洲地区耕地总量动态平衡与可持续利用研究
在分析长江三角洲地区耕地变化驱动力的基础上，结合该地区耕地变化的社会经济因素，构建了耕地总量动态变化的数量经济模型，尤其是将耕地保护政策变量引入这一模型，提高了模拟的准确性。初步建立了包括土壤质量评价、基础地力测定在内的耕地质量评价方法体系，将基础地力概念引入到耕地总量动态平衡的评判中，并据此提出了以耕地非农化成本为修正系数的区域耕地临界警戒系统。对区域耕地总量动态平衡政策实施环境和成本－效益分析，从而为推进耕地总量动态平衡政策改革、提高政策运行效率提供了有关依据。

1995年和2000年锡山市土地利用现状遥感解译图

土壤水特性及其评价方法

2001年国土资源部科技发展报告

利用先进快捷的监测方法在郑州均衡试验场、河北王瞳试验区和衡水试验场进行土壤水动态监测、土壤水利用实验。结果表明，人为调控土壤水的输入输出、分布和运移，增加有效补充，减少无效损失，可以显著提高土壤水的利用率和作物产量。通过氚同位素示踪实验，求得研究区内包气带土壤水的入渗速率为30～63厘米/年，土壤水对地下水的补给量为90～240厘米/年，其大小明显受灌溉方式的影响，灌溉水量越小，入渗速率和地下水补给量越小：进而提出了土壤水理论可利用量、土壤水资源年补给量、作物生长期及生长阶段土壤水资源可利用量等作为评价土壤水资源的指标。

关于土地的研究评价工作，涉及土地资源评价和土壤质量研究两大方面。国外和国内在这方面的研究互有借鉴，也各具特点。

(一)土地资源评价方法研究进展

1.国外土地评价方法

土地评价的目的就是为合理利用土地、发展经济提供科学依据。根据评价过程和指标的不同，土地评价方法分为三大类。第一类是定性方法，第二类是定量方法，第三类是介于前二者之间的半定量土地评价方法。国际上典型的定性化土地评价方法有以美国为代表的土地潜力评价和联合国粮农组织的土地适宜性评价；定量化土地评价方法主要有模型方法和系统动力学方法；半定量土地评价有参数方法和生态带(区)方法。

1)土地潜力评价方法。1961年美国对土地潜力进行了评价分类。该土地潜力分类系统首先按土地的用途区分为野生、林业、牧用和农用四类，再根据土地潜力影响因子的限定性和障碍性程度将土地分为八级(表2-1、图2-1)。

2)土地适宜性评价方法。1976年，联合国粮农组织(FAO)发布了土地适宜性评价(《A Framework for Land Evaluation》)。FAO土地适宜性评价分类系统将土地分为适宜和不适宜两大类，又按适宜程度和限制性因子分为纲、级、亚级、单元四级(表2-2)。由表2-2可以看出，FAO土地适宜性评价分类系统仅仅是一个评价框架，评价结果的详略程度可以根据地区条件和评价要求的不同而定。

表2-1 美国的土地潜力分类系统　Table 2-1 Land potential classification system of the USA

图2-1 美国的土地潜力分类示意图

图中Ⅰ—Ⅷ表示土地分级

Fig.2-1 Land potential classification sketch map of the USA

表2-2 联合国FAO土地适宜性评价分类系统　Table 2-2 Classification system of the FAO of the UN for estimating land applicability

3)农业生态区方法(AEZ)。1978年，联合国发布的农业生态区方法(AEZ)是把一个土地区域划分为具有相同性质的很小的土地单元，评价土地适宜性、土地潜力和环境影响的方法。农业生态区是依气候、地形、土壤、土地覆被来定义的土地资源单位，每个区内对土地利用来说具有特定的潜力和限制性范围；农业生态单元(AEC)是由地形、土壤、气候特征组成的最小单元，是农业生态区法的基本单元。其基本工作程序是：第一步，确定土地利用方式及其生态要求，即确定土地利用方式和土地利用方式的生态要求；第二步，从土壤和地形、气候、土地利用或土地覆被现状、行政区等方面开展土地资源调查工作，并结合农业生态区根据土地特性和质量划分农业生态单元；第三步，根据自然产量，划分土地等级。

4)持续土地利用管理评价。1993年，联合国FAO发布了《持续土地利用管理评价纲要(An International Framework for Evaluating Sustainable Land Management)》(FESLM)。该评价方法遵循生产性(productivity)、稳定性(security)、保护性(protection)、经济可行性(viability)和社会接受性(acceptability)等五个评价准则(pillars)。FESLM指标分为自然方面、生物方面、经济方面、社会方面的指标共四大类。各类指标详尽而复杂，例如《无灌溉农业土地评价指南》中自然方面的指标包括太阳辐射、温度、有效给水状况、根层有效给氧状况(排水)、有效给养状况、养分保持能力、扎根条件、影响发芽与成苗的条件、影响生长的空气湿度、成熟条件、洪水风险、气候风险、盐碱化、有毒物质、病虫害、土壤可使用性、机械化潜力、土地预备与清理要求(植被/杂草)、存储与加工条件、影响生产时间安排的条件、生产单元内的可达性、潜在管理单元大小、区位、侵蚀风险、土壤退化风险等等。

5)模型方法。1990年，根据1989年七国首脑会议的要求，经济合作与发展组织(OECD)启动了生态环境指标研究项目，创立了“压力-状态-响应”(PSR)模型的概念框架。有关指标见表2-3和表2-4。

表2-3 压力-状态-响应模型的部分指标　Table 2-3 Part of the indexes of the pressure-condition-reaction model

表2-4 环境性状相关指标(EPI)　Table 2-4 Relative environmental properties index

续表

2.国内土地评价方法

我国古代对土地分类定级的工作开始较早，如禹贡时代将土地分为9等，战国时代将土地分为3等18类共90种，宋朝、明朝、清朝分别将土地分为5等、13等和4等。我国现代土地分类定级工作主要涉及三个部门或单位，即农业部、国土资源部和中国科学院南京土壤研究所。

(1)耕地地力调查与质量评价

农业部开展全国耕地地力调查与质量评价的目的在于查清我国耕地土壤养分状况、土壤污染问题。该工作以县为单位，图件比例尺1：5万；耕地基础地力构成要素包括立地条件、土壤条件和农田基础设施条件。立地条件又包括地貌类型、地形坡度和坡向等、成土母质(残积物、坡积物、洪积物、冲积物、湖积物、海积物、黄土母质等)；土壤条件包括土壤剖面与土体构型、土层状况(耕层厚度、有效土层厚度、土体厚度、障碍层深度和厚度等)、耕层土壤理化性状(质地、容重、pH值、交换量、有机质、矿质养分、含盐量、盐分构成、地下水矿化度、碱化度和石灰含量等)、直接污染源的背景值、土壤侵蚀程度；农田基础设施条件包括农田水利工程、水土保持工程、田园化与植被生态建设、土壤培肥水平等。不同类型区的耕地基础地力评价因素应反映地区性特点(表2-5)。

通过全国耕地地力调查与质量评价，将全国耕地类型区系统划分为东北黑土型耕地类型区(水稻土)、北方平原潮土-砂姜黑土耕地类型区、北方山地丘陵棕壤-褐土型耕地类型区(含黄棕壤、黄褐土)、黄土高原黄土型耕地类型区、内陆灌漠(淤)土耕地类型区、南方稻田类型区、南方山地丘陵红黄壤(含紫色土、石灰岩土)旱耕地类型区等7个类型。1996年颁布了农业部行业标准《全国耕作类型区、耕地地力等级划分》，2002年全国农业技术推广服务中心会同有关单位又制定了《全国耕地地力调查与质量评价技术规程》(试行)。由上可知，该评价体系侧重于分类，在土地等级划分上仍然是以粮食产量为标准，没有将自然条件和人为投入体现出来。

表2-5 我国南方耕地基础地力评价因素　Table 2-5 Factors for estimating the soil fertility of the farmland in south China

(2)农用地分等定级估价

国土资源部开展的农用地分等定级估价是“新一轮国土资源大调查——土地资源监测调查工程”的重要组成部分，是继土地详查摸清农用地数量和权属后，对农用地质量和价格的大调查，旨在摸清我国农用地质量等级与价格，建立起农用地的等、级、价体系。《农用地分等规程》、《农用地定级规程》、《农用地估价规程》三个行业标准从2003年8月1日起正式颁布实施。

农用地分等技术思路表明，土地等别揭示了生产能力及其分布，包括光温生产潜力(土地质量差异基准面)、自然质量(土地自然条件差异)、开发利用(生产者平均利用水平差异)和综合因素(平均投入产出水平差异)等，等别层次揭示了开发利用潜力。该农用地评价体系具有以下特点：①与土地详查、土壤普查成果相衔接；②综合运用土地自然评价、土地经济评价和土地利用评价的理论与方法；③在全国范围内可比，通过包括光温生产潜力指数、标准耕作制度、产量比系数、指定作物最大产量、最大“产量-成本”指数等国家级参数体系实现；④综合农用地利用现状评价、潜力评价和适宜性评价，将分等和定级结合起来。其不足之处在于没能够开展土壤样品的采样分析，部分数据陈旧。

(3)土壤质量演变规律与持续利用研究

中国科学院南京土壤研究所主持完成的国家重点基础研究计划项目(973项目)“土壤质量演变规律与持续利用”的总体目标是：建立土壤质量指标体系与评价系统，提出土壤质量国家标准的建议方案；评估我国主要类型耕地土壤质量，揭示其演变规律；揭示土壤圈层界面物质交换规律及其对土壤质量的影响机理；创建主要耕地土壤质量的保持与定向培育理论，建立典型耕地土壤质量数据库与咨询系统。主要关注的科学问题包括：①土壤质量的演变机理、分异规律及保持与定向培育理论，着重阐明影响我国土壤质量变化的主要过程、机理和调控理论，以提出均衡土壤养分和提高土壤肥力、调控盐碱和酸化障碍因子，修复污染土壤，减轻土壤侵蚀，有效提高土壤质量的理论依据，为发展土壤资源的持续利用理论奠定基础；②土壤圈层界面物质交换对土壤质量与动植物健康的影响机制，着重阐明土壤圈与水、气、生物及岩石圈层界面的主要物质交换过程、速率、通量及关键因子，揭示土壤圈层界面物质交换的规律，及与土壤质量形成和环境演变的关系，提出土壤质量培育的界面调控理论和途径；③土壤质量指标的表征理论与方法，运用先进的量化表达理论和方法，对遴选获得的表征土壤质量的指标进行赋值、标准化，依据系统研究建立的土壤质量指标体系和评价系统，对土壤质量状况进行评价。

通过重点研究，初步制定了我国主要土壤类型黑土、潮土、红壤、水稻土、菜园土的土壤肥力质量评价指标和土壤健康质量基准。

(二)土壤质量研究进展

1.国外土壤质量评价

土壤质量是土壤在一定的生态系统内，提供生命必须养分和生产生物物质的能力，容纳、降解、净化污染物质和维护生态平衡的能力，影响和促进植物、动物和人类生命安全和健康的能力之综合量度。

土壤质量包括三层内涵和功能：第一，土壤生产力，即土壤提高植物和生物生产力的能力；第二，环境质量，即土壤降低环境污染物和病菌损害的能力；第三，动物健康，即土壤质量影响动植物和人类健康的能力。这三项功能也被称为土壤肥力质量、土壤环境质量和土壤健康质量，有关指标见表2-6、表2-7和表2-8。

表2-6 土壤质量田间描述性指标　Table 2-6 Descriptive index of the soil quality in the field

续表

表2-7 常用土壤质量分析性指标　Table 2-7 Common analytic index for soil quality

表2-8 土壤质量和健康状况参数及其与土壤质量的联系　Table 2-8 Soil quality and health condition parameters and their relationship with soil quality

续表

2.国内土壤质量评价

国内关于土壤质量的研究主要集中在土壤背景值、土壤环境容量和土壤环境质量标准研究等三个方面。

(1)土壤背景值调查和研究

土壤环境背景值是指土壤在发育形成过程中，未受或很少受到人为活动的影响，特别是未受或很少受到污染、破坏的情况下，土壤本身固有的化学组成和含量。它基本反映土壤环境原有的物质组成、性质和结构特征。“七五”期间，由国家环境保护局主持、国家教育委员会和中国科学院参与主持的国家科技攻关项目“全国土壤环境背景值研究”，是迄今为止最为系统的土壤重金属背景值研究成果。与世界土壤相比，我国土壤的砷、锌、铜含量高于世界均值；汞、锰、钴在世界范围值之中；镉、铬、镍低于世界均值；铅的变异超出世界平均范围。历时16年的全国第二次土壤普查工作，重点对土壤中N、P、K、Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo等9 种营养元素进行了系统测试分析，建立了土壤肥力分级标准。

(2)土壤环境容量研究

环境容量这一概念，大约于20世纪70年代引入到环境科学领域。目前关于土壤环境容量的概念尚在探索之中。一种观点认为，土壤存在一个可承纳一定污染物而不致污染作物的量。一般将土壤所允许承纳污染物质的最大数量称为土壤环境容量。另一种观点认为，土壤环境容量是在不使土壤生态系统的结构和功能受到损害的条件下，土壤中所承纳污染物的最大数量。后者强调必须明确污染物对土壤生态系统的结构和功能的影响，以及系统结构和功能方面的要求。不少国家，如前联邦德国、日本、前苏联、澳大利亚等国家确定了某些污染物的土壤环境污染标准。我国对土壤环境容量研究已有一些报道。

土壤临界容量可用于表征土壤对各种污染物的容纳能力。在获得土壤对污染物的各种生态效应和环境效应，并获得各种单一体系的临界含量后，就可以采用各种效应的综合临界指标得出整个土壤生态系统的临界含量，并作为国家制定环境标准的依据和确定土壤环境容量的依据。表2-9为我国草甸褐土区各单体系的临界含量。

表2-9 我国草甸褐土区各单体系临界含量　Table 2-9 Critical content of each system in meadow brown soil area of China

注：*地表径流、地下渗漏水不超标；**3.5mg/kg时，地表径流、地下渗漏水不超标。(据夏增禄，1986)

用数学模型定量表达土壤环境容量的方法尚在探索之中。目前，常采用的确定土壤环境容量的方法包括土壤静容量和土壤动容量。土壤静容量是根据土壤的环境背景值和环境标准的差值来推算容量的一种简易方法，可由C_s=M(C_i—C_Bi)表示(式中：M为每亩耕层土壤重量(kg)，C_i为i元素的土壤临界含量(mg/kg)，C_Bi为i元素的土壤背景值(mg/kg))。这时，现存容量C_sp=M(C_i—C_Bi—C_P)，C_P是土壤中人为污染而增加的量。另外，土壤环境容量也可用Q=(C_K-B)×150粗略估计(式中：Q为基本的土壤环境容量(g/亩)，C_K为土壤环境标准值(mg/kg)，B为区域土壤背景值(mg/kg))。

土壤是一个开放的物质体系，污染物可进入土壤，也可以输出。土壤动容量是根据污染物的残留来计算土壤的环境容量。假定年输入量为Q，年输出量为Q′，若Q大于Q′，则残留量为Q-Q′。随着时间的推移，残留量也不断地增加，造成积累。累积率(K)为残留量(Q-Q′)与输入量Q之比，则n年内土壤污染物累积总量A_T(含当年输入量)为A_T=Q+QK+QK²+…+QKⁿ，而n年内的污染物残留总量R_T(不含当年输入量)则为R_T=QK+QK²+…+QKⁿ。当年限n足够长时，QKⁿ趋于零，A_T达到最大极限值。因此，污染物在土壤中的年累积量为A_T′=K(B+Q)(式中：A_Tˊ为污染物在土壤中的年累积量(mg/kg)，K 为土壤污染物年残留率(%)，B 为污染物的区域土壤背景值(mg/kg)，Q为土壤污染物的年输入量(mg/kg))。假定每年残留率(K)相同、年输入量相同，则n年内土壤的总累积量为A_T=BKⁿ+QK

。从式中可以看出，年残留率K值的大小，对计算结果影响很大。不同地区的土壤，不同的污染物，其K 值也有差异，需通过试验求得。利用这种计算方法，可预测某污染物累积达到区域的环境标准所需要的年限。

(3)土壤环境质量标准研究

为贯彻《中华人民共和国环境保护法》，防止土壤污染，保护生态环境，保障农林生产，维护人体健康，我国于1995年制定颁布了土壤环境质量标准(GB15618—1995)(表2-10)。该标准按土壤应用功能、保护目标和土壤主要性质，规定了土壤中污染物的最高允许浓度指标值，用于农田、蔬菜地、茶园、果园、牧场、林地、自然保护区等的土壤。该标准根据土壤应用功能和保护目标，将土壤划分为三类：Ⅰ类主要适用于国家规定的自然保护区(原有背景重金属含量高的除外)、集中式生活饮用水源地、茶园、牧场和其他保护地区的土壤，土壤质量基本保持自然背景水平；Ⅱ类主要适用于一般农田、蔬菜地、茶园、果园、牧场等土壤，土壤质量基本上对植物和环境不造成危害和污染；Ⅲ类主要适用于林地土壤及污染物容量较大的高背景值土壤和矿产附近等地的农田土壤(蔬菜地除外)，土壤质量基本上对植物和环境不造成危害和污染。

表2-10 土壤环境质量标准值　Table 2-10 Environmental quality standard for soils　(mg/kg)

注：①重金属(铬主要是三价)和砷均按元素量计，适用于阳离子交换量＞5cmol(+)/kg的土壤，若≤5cmol(+)/kg，其标准值为表内数值的半数；②水旱轮作地的土壤环境质量标准，砷采用水田值，铬采用旱地值。

该标准规定，一级标准为保护区域自然生态、维持自然背景的土壤环境质量的限制值；二级标准为保障农业生产、维护人体健康的土壤限制值；三级标准为保障农林业生产和植物正常生长的土壤临界值。各类土壤环境质量执行标准的级别规定为：Ⅰ类土壤环境质量执行一级标准；Ⅱ类土壤环境质量执行二级标准；Ⅲ类土壤环境质量执行三级标准。

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