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農(nóng)業(yè)土壤健康評價體系研究進展

2022-09-28 03:05王懷嵩
關鍵詞:指標土壤體系

王懷嵩,張 濤

(東北師范大學草地科學研究所/ 植被生態(tài)科學教育部重點實驗室/ 吉林松嫩草地生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學觀測研究站,吉林 長春 130024)

由于人類活動(如土地利用和管理等)干擾的加劇,導致土壤發(fā)生退化和土壤功能顯著下降[1]。據(jù)統(tǒng)計,全球約33%的土壤發(fā)生了不同程度的退化現(xiàn)象,其中,近一半的土壤退化屬于中度退化,且這種趨勢還在不斷蔓延,土壤的嚴重退化影響著農(nóng)業(yè)的可持續(xù)生產(chǎn)[2]。我國是人口大國,人均耕地較少,土壤質量普遍不高,而且部分地區(qū)土壤退化現(xiàn)象十分嚴重[3],作為中國農(nóng)牧產(chǎn)品主要產(chǎn)區(qū)的東北黑土區(qū)和北方農(nóng)牧交錯帶也面臨著嚴重的土壤退化問題,嚴重威脅著國家糧食安全和生態(tài)安全。隨著黑土的日益退化,部分高產(chǎn)農(nóng)田已成為中低產(chǎn)田,降低了黑土的生產(chǎn)力,嚴重制約了我國糧食生產(chǎn)和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。2020年7月習近平總書記在考察吉林時強調,一定要采取有效措施保護好黑土地這一“耕地中的大熊貓”。國家科技部也于2021年啟動“黑土地保護”重點專項課題。因此,掌握農(nóng)業(yè)土壤健康狀況及其影響因素,實現(xiàn)耕地土壤健康管護,對保障我國糧食安全和建設生態(tài)文明具有緊迫的現(xiàn)實意義[4]。該文綜述了國內(nèi)外土壤健康評價體系應用現(xiàn)狀并總結了現(xiàn)有土壤健康評價體系在農(nóng)業(yè)管理實踐中的應用,以此探討土壤健康評價體系在中國的發(fā)展趨勢??偨Y分析了在維護我國農(nóng)業(yè)土壤健康方面存在的問題及解決途徑,旨在為促進我國農(nóng)業(yè)土壤健康、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標提供理論支持。

1 土壤健康的概念及提出

土壤是陸生生物賴以生存的物質基礎,也是陸地生態(tài)系統(tǒng)為植物生長提供能量交換與肥力養(yǎng)分的主要場所[5]。自20世紀70年代開始就已出現(xiàn)土壤質量的概念,80—90年代土壤質量成為研究熱點,在農(nóng)業(yè)領域的應用十分廣泛。土壤質量是指土壤在一定的生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)提供生命所必需的養(yǎng)分和生產(chǎn)生物物質的能力,容納、降解、凈化污染物質和維護生態(tài)平衡的能力,影響并促進植物、動物和人類生命安全及健康能力的綜合度量[6]。早期有學者認為土壤質量和土壤健康是同義詞,但這一觀念受到質疑。與土壤質量相比,土壤健康更多地加入了土壤的生態(tài)屬性,這些屬性具有超出其質量或生產(chǎn)特定作物的能力。這些屬性主要是與土壤生物相關的屬性,包括土壤生物多樣性、土壤食物網(wǎng)結構、土壤生態(tài)功能[7]。這些學者認為“土壤健康”一詞涵蓋了土壤的生命和動態(tài)特性,并將其與土壤質量區(qū)分開來。土壤健康的概念最早由Doran和Zeiss在2000年提出, 土壤健康是指土壤維持植物、動物和人類重要生命系統(tǒng)的持續(xù)能力,土壤健康強調土壤在社會、生態(tài)系統(tǒng)和農(nóng)業(yè)中的作用或功能[8]。有學者認為應該將土壤健康作為促進可持續(xù)發(fā)展目標的首要原則,而不僅僅是一個需要衡量的屬性。目前,學術界比較認可的土壤健康的定義是美國農(nóng)業(yè)部自然資源保護局(USDA-NRCS)的定義,即土壤在生態(tài)系統(tǒng)的范圍內(nèi),維持生物的生產(chǎn)力、保護環(huán)境質量以及促進動、植物與人類健康行為的能力(https:∥www.nrcs.usda.gov/wps/portal/nrcs/main/national/soils/health/)。我國也已將土壤健康狀況概念性地引入GB/T 33469—2016《耕地質量等級》,將其界定為土壤作為一個動態(tài)生命系統(tǒng)具有的維持其功能的持續(xù)能力[9]。

2 國內(nèi)外土壤健康評價體系

2.1 土壤管理評價框架(SMAF)

21世紀初,ANDREWS等[10]提出了土壤管理評價框架(soil management assessment framework, SMAF),在全球得到了廣泛應用,并且被不斷改良與發(fā)展。該工具選取了土壤物理、化學和生物學指標,評價農(nóng)業(yè)管理對土壤功能的影響,主要過程包括:構建土壤質量指標并對土壤質量評價指標進行解釋,最后通過對土壤質量指標的整合,形成土壤質量指數(shù)。值得一提的是,SMAF對評價指標的選擇非常靈活。SMAF指標值的解釋基于評分曲線,可以得出土壤附加質量指數(shù)。利用指標與相關土壤功能之間的關系,開發(fā)評分功能,將測得的指標值轉換為無單位評分。將所有指標得分組合成一個累加指數(shù),意味著可以提供反映整體土壤健康狀況的單一指標[10]。SMAF是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)土壤質量評價調控的重要工具,并且自2004年發(fā)布以來,SMAF已在美國和其他幾個國家/地區(qū)大量用于土壤健康評估[11](表1)。

CHERUBIN等[12]利用SMAF對巴西甘蔗土地擴張問題進行研究發(fā)現(xiàn),甘蔗用地提高了土壤質量,這主要是由于土壤化學質量的提高。有學者運用SMAF研究了土地利用(原生植被、牧場、甘蔗地、免耕和農(nóng)作物-畜牧綜合系統(tǒng))對土壤質量的影響,發(fā)現(xiàn)從原生植被向農(nóng)業(yè)土地的長期轉化會使通過SMAF評估的土壤質量評分降低,從而損害土壤發(fā)揮其作用的能力,而保護農(nóng)業(yè)通過增加碳含量和土壤肥力提高了土壤質量[13]。YU等[14]通過建立土壤質量指數(shù)(SQI),對中國東北地區(qū)天然草地、人工草地和農(nóng)田幾種土地利用方式進行比較發(fā)現(xiàn),將農(nóng)田轉化為多年生草地可以顯著改善松嫩草原的土壤質量。NUNES等[15]將代表美國的456篇文章的數(shù)據(jù)進行匯編和SMAF分析,結果表明,SMAF評分曲線對于管理實踐與土壤功能影響敏感,但SMAF分數(shù)低估了有機碳和β-葡萄糖苷酶活性的作用,而高估了土壤團聚體的作用,建議應重新評估和改進這些指標的算法。但總體而言,SMAF是有效的,并強調了保護性農(nóng)業(yè)措施的益處。

2.2 康奈爾土壤健康評價體系(CASH)

康奈爾土壤健康評價體系(Cornell soil health assessment, CASH)主要是由康奈爾大學提出,是通過快速測定土壤物理、化學和生物指標來評價土壤健康,是傳統(tǒng)土壤質量評價的重要發(fā)展。CASH方法基于700個農(nóng)業(yè)土壤中收集的數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)是從美國東北部長期受控的研究地點和商業(yè)種植者的田地中取樣的。CASH可囊括測定的 39 個土壤質量評價指標,一般情況下根據(jù)對土壤管理措施的敏感性、土壤過程或功能的相關性以及測定過程和費用等特點,選取包括土壤質地、團粒穩(wěn)定性、土壤可獲得水含量、土壤潛在礦化率、活性碳含量、有機質含量以及植物根系健康評價等指標。這些指標一般獲取費用較低,具有明顯的農(nóng)學、物理和化學意義的特點[16]。由于該評價工具的運用快速、簡單、費用低,發(fā)展迅速,許多學者認為該工具有望成為構建國際土壤質量標準的基本方法(表1)。

有學者對CASH進行評估,結果表明,長期管理實踐通常對團聚體結構、活性炭、蛋白質和大多數(shù)化學指標具有重大影響,并且耕種強度對土壤健康影響更大。CASH指標,特別是與碳和氮有關的指標,對管理實踐反應良好,在農(nóng)田試驗中顯示出CASH對土壤健康評估的效用[17]。WILLIAMS等[18]利用CASH調查了土壤管理對瑞典南部20個農(nóng)田土壤健康指標的影響,研究發(fā)現(xiàn)高的作物多樣性、少耕及施加有機添加物的田地顯示出更好的土壤健康狀況。NUNES等[19]利用CASH對連續(xù)耕作和免耕管理進行評價,研究表明免耕在溫帶地區(qū)是可行的,可顯著改善土壤健康狀況和農(nóng)作物產(chǎn)量,并且將免耕與輪作和覆蓋作物結合使用時,這些益處會得到進一步增強。張彬等[20]利用CASH對不同草地利用方式進行評價,結果表明,平均土壤健康綜合指數(shù)由高到低依次為不放牧、輕度放牧、重度放牧和極度放牧。

2.3 Haney土壤健康測試(HSHT)

Haney土壤健康測試(Haney soil test,HSHT)主要基于土壤生物活性,它已成為評估土壤健康的一種新方法[21]。HANEY等[22]開發(fā)了一種新的萃取劑(H3A),將3種有機酸(檸檬酸、草酸和乙酸)結合在一起,用于同時測量植物可獲得的土壤養(yǎng)分,包括磷(P)、鉀(K)和無機氮(N)。這種萃取劑旨在模擬活躍根系和根系分泌物的根際土壤pH值,因此可以依據(jù)根際pH值提取養(yǎng)分。Haney方法旨在提供基于生物利用營養(yǎng)素的肥料方面的建議。HSHT最初是為德克薩斯州的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)開發(fā)的,還沒有針對其他土壤進行過廣泛的校準和驗證,但美國的企業(yè)和政府機構對這種新方法產(chǎn)生興趣。政府機構(例如,美國農(nóng)業(yè)部自然資源保護局)鼓勵生產(chǎn)者采用HSHT方法跟蹤管理實踐,用于反映其農(nóng)場的土壤健康變化,但還是缺乏研究數(shù)據(jù)來證明這種方法的有效性。ADHIKARI等[23]研究團隊基于Haney土壤健康工具計算土壤健康值,研究了玉米產(chǎn)量和土壤健康之間的關系,結果表明,具有較低的24 h CO2排放量、可提取有機碳和有機氮值的土壤樣品,其土壤健康值較低,通常對應較低的玉米產(chǎn)量。CHU等[24]檢驗了HSHT在美國田納西州西部因管理引起的土壤養(yǎng)分水平和土壤健康變化中的應用情況,但結果表明采用HSHT并未監(jiān)測到田納西州西部因覆蓋作物而造成的土壤健康差異。盡管HSHT旨在將土壤生物學與土壤肥力和土壤健康聯(lián)系起來,但依然存在一定的缺陷,可能需要對更多類型土壤和氣候進行對比,并進行廣泛的農(nóng)業(yè)實踐評價(表1)。

2.4 我國耕地土壤健康及其評價

我國學者從土壤功能與脅迫角度出發(fā),將耕地土壤健康分為初級生產(chǎn)力、水凈化與調節(jié)、碳封存與調節(jié)、生物多樣性供給、養(yǎng)分供給與循環(huán)5 類土壤功能,從應用實踐角度對耕地土壤健康進行尺度劃分,分為田塊、縣域、省域和國家4級尺度,并由此提出以表征耕地土壤功能和重金屬脅迫為核心的耕地土壤健康評價全流程研究框架。但是該評價體系依然存在一些問題:如何定義并量化耕地(旱地、水澆地和水田)土壤健康狀況與土壤功能的供需關系,如何科學應用土壤功能評價指標與表征方法以實現(xiàn)從土壤功能與脅迫到耕地土壤健康的表達。因此,耕地土壤健康全流程研究框架需要進一步通過實踐進行研究[25]。

3 現(xiàn)有土壤健康評價體系下農(nóng)業(yè)管理實踐與農(nóng)業(yè)土壤健康

近年來,由于在全球范圍內(nèi)的集約化農(nóng)業(yè)發(fā)展,導致快速的土地利用變化,并且也因此導致許多生態(tài)問題,主要包括CO2、CH4和N2O在內(nèi)的溫室氣體排放增加、生物多樣性降低、土壤酸化和土地荒漠化等一系列生態(tài)危機[26]。已有大量研究通過SMAF報道了不合理的土地利用方式可能導致土壤質量下降[18,27],并且有學者通過選取部分土壤健康指標,例如:土壤線蟲群落[28]、土壤孔隙度、土壤有機碳、微生物[29]等證明合理的土地利用方式會提高土壤健康狀況。

種植模式主要包括單作、輪作和間(套)作。大面積的單一作物連續(xù)種植造成嚴重的土地養(yǎng)分偏耗,加速土壤退化,而且單一的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)也更容易受到病蟲害的威脅[30]。MBUTHIA等[31]在對保護性農(nóng)業(yè)的研究中通過SMAF已經(jīng)證明與單作相比,覆蓋作物能夠提升土壤質量,并且已有研究通過選取已建立的CASH方案中的選定土壤健康指標揭示了多樣化種植方式能夠維護土壤健康狀況[18-19]。

在對農(nóng)田的管理過程中,為了提高作物產(chǎn)量,種植者會采取向農(nóng)田添加肥料、對土地進行翻耕、向作物噴灑農(nóng)藥、對作物進行覆蓋地膜等技術措施。而這些措施往往會通過直接或間接影響土壤肥力、土壤生物的方式來改變土壤生態(tài)功能,進而對土壤健康狀況造成影響。已有研究通過選取部分土壤質量指標證明了有機添加物對土壤質量提升的重要性,但這項研究也證明了有機添加物促進了溫室氣體的排放[32]。OZLU等[33]以土壤碳氮組分、酶活性和微生物群落結構作為土壤健康指標,結果表明與無機肥料相比,糞肥有利于提高土壤健康指標。也有學者選取已建立的CASH方案中的選定土壤指標揭示了添加有機肥能夠維護土壤健康狀況[18]。農(nóng)田系統(tǒng)對大氣 CO2庫是碳匯還是碳源效應取決于土壤有機碳的固定和溫室氣體釋放之間的平衡,而耕作措施會改變土壤有機碳含量和儲量,影響農(nóng)田系統(tǒng)的碳循環(huán)與碳平衡。大量研究通過SMAF和CASH系統(tǒng)性地研究了保護性耕作與土壤健康的關系,發(fā)現(xiàn)保護性耕作能夠提高土壤健康狀況[18-19,31]。農(nóng)藥的使用對于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)來說是不可缺少的一部分,可以控制和預防雜草和病蟲害。有研究報道2006—2016年我國農(nóng)藥使用總量和農(nóng)藥使用強度總體呈上升趨勢[34]。LI等[35]的研究發(fā)現(xiàn),威百畝顯著降低了總細菌、真菌、固氮菌、氨氧化細菌和古菌的數(shù)量,反硝化相關的功能微生物數(shù)量也顯著下降。農(nóng)用塑料薄膜和地膜在全球范圍內(nèi)廣泛使用, 它們可以通過節(jié)水、保濕、除草、增溫、抗寒等方式提高作物產(chǎn)量和保水效率[36],但是塑料的大量使用會導致土壤中微塑料的富集。有研究表明,殘留的地膜破壞土壤團聚體結構,降低土壤的通氣性和透水性,從而阻礙作物根系生長并降低植物整體生產(chǎn)力[37]。此外,微塑料對土壤微生物活性、各營養(yǎng)級的土壤動物、土壤有機碳和氮循環(huán)以及養(yǎng)分轉移具有負面影響, 進而導致農(nóng)田的不可持續(xù)利用和環(huán)境危害[38]。目前有關農(nóng)藥和微塑料對土壤健康的影響研究相對較少(表2)。

表2 農(nóng)業(yè)管理實踐與農(nóng)業(yè)土壤健康的關系

4 現(xiàn)有土壤健康評價體系存在的問題及未來發(fā)展趨勢

以往對土壤健康、土壤質量的評估重點是作物產(chǎn)量和土壤肥力,但是越來越多的學者認為,土壤健康評估還包括土壤在水質、氣候變化和人類健康中的諸多作用。人們對土壤生物多樣性的重要性越來越了解,但目前主流的土壤評價體系仍然以化學和物理指標為主導(表1)。張江周等[39]也認為以往人們基于單一土壤功能即土壤生產(chǎn)力開展了大量的指標選擇和評價工作,忽視了其他土壤功能,評價指標中土壤生物學特性未引起足夠重視,對土壤過程的動態(tài)監(jiān)測少。因此,新一代的土壤健康評價體系中應該加入一些新的指標,尤其是生物學和土壤功能指標。朱永官等[40]研究團隊在其最新研究中關注了元素循環(huán)、污染消解和土傳病害防控3大土壤生態(tài)功能,提出了利用土壤微生物組調控土壤健康的新途徑。孫新等[41]圍繞土壤動物在指示土壤健康方面的潛力,認為土壤動物物種多樣性、功能性狀和土壤食物網(wǎng)應該作為指示土壤健康的指標。梁文舉等[42]從土壤生物健康的角度,總結了土壤健康的生物學表征指標,闡述了土壤微生物、土壤酶活性、土壤微食物網(wǎng)及蚯蚓對土壤健康的指示作用。國外一些研究人員認為一些主要針對非農(nóng)業(yè)土壤服務的新指標,例如人類健康和水質,必須成為常規(guī)土壤健康測試的一部分,包括:病原體、寄生蟲、生物多樣性、可生物利用和移動的毒素(例如多環(huán)芳烴和微塑料)、溫室氣體排放和碳固存等,并利用新技術對土壤健康進行監(jiān)測和評價[8]。因此,在對土壤健康進行評價時,要綜合多種土壤健康評價體系,并適當加入一些生物學指標,比如線蟲、蚯蚓、AM真菌等土壤微生物以及草食昆蟲等,結合土壤功能指標,例如溫室氣體排放、養(yǎng)分淋洗、土壤遺留效應以及土壤食物網(wǎng)變化情況等。同時,土壤生物學、傳感器技術以及用于解釋和總結農(nóng)田、牧場和景觀尺度上土壤健康指標數(shù)據(jù)技術的進步,也將促進土壤健康領域的發(fā)展,建立更可持續(xù)的生產(chǎn)系統(tǒng),幫助減輕和防止全球土壤退化[11]。另外,值得關注的是,在對指標的選擇中要同時遵循一些基本原則:(1)代表性:所選取的指標能代表復雜的土壤系統(tǒng)中發(fā)生的物理、化學和生物學過程;(2)敏感性:指標對土壤管理、土地利用方式、氣候變化等引起的土壤功能變化具有較強的敏感性;(3)易獲得性:所選指標應該比較容易測定,易于操作,方便使用;(4)性價比高:測定成本盡量低,可以被用戶普遍接受[8,43](圖1)。

圖1 新一代土壤健康指標的選取

北美土壤健康測量評估項目是基于SMAF、CASH和HSHT進行評價進而廣泛用于驗證農(nóng)業(yè)管理實踐與土壤健康的關系,從加拿大中北部到墨西哥南部的120個長期農(nóng)業(yè)研究地點選擇20多項指標進行評估,其最終目標是為北美開發(fā)最佳、最全面的土壤健康評估方案,包括對其不同的土壤健康測量和指標的解釋[44]。但是在中國對于各種管理措施與農(nóng)業(yè)土壤健康之間的系統(tǒng)性研究還很少(表2)。大量研究表明,合理的土地利用和耕作措施會有效改善土壤健康狀況。合理的土地利用方式包括退耕還林還草,我國在1999年就已經(jīng)開始以四川、陜西、甘肅為試點,大力推行退耕還林還草政策。為了提高土壤有機質含量,科學家們更提倡向農(nóng)田中施加有機物,例如有機肥、生物炭、秸稈還田等。長期種植單一作物導致土壤退化嚴重,目前較為合理的耕作方式有間作和輪作。對土壤不斷的擾動(如耕、靶等)也會造成土壤質量下降,而少耕和免耕則可以顯著降低土壤耕作對土壤質量的不利影響。除此以外,在農(nóng)田管理過程中,農(nóng)藥和微塑料也會對土壤健康產(chǎn)生不利影響。盡管土地利用方式和管理措施對土壤健康的影響很大,目前對于農(nóng)業(yè)土壤健康的評價仍僅是通過SMAF、CASH或選取其中個別指標進行評價。中國現(xiàn)有的關于土壤健康評價體系和土壤健康評價的研究比較分散,各個地區(qū)只是針對本地區(qū)的研究狀況,難以推廣至全國,缺少類似于北美的土壤健康評估項目針對中國開發(fā)的最佳的、全面的土壤健康評價方案。因此,在未來建立中國土壤健康評價體系過程中,需要建立全國農(nóng)業(yè)土壤健康網(wǎng)絡,利用大數(shù)據(jù)監(jiān)測管理實踐與農(nóng)業(yè)土壤健康間的關系,開發(fā)適合中國氣候環(huán)境與土壤條件的農(nóng)業(yè)土壤健康評價體系。中國農(nóng)業(yè)土壤健康網(wǎng)絡的建立也可以用于驗證土壤健康評價體系的可行性并修正該土壤健康評價體系,其結果又可以反過來指導農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐,進而促進農(nóng)業(yè)土壤健康(圖2)。

圖2 農(nóng)業(yè)土壤健康評價體系與農(nóng)業(yè)管理實踐間的關系

5 基于完善的土壤健康評價體系提高農(nóng)業(yè)土壤健康的未來展望

目前,土壤健康已經(jīng)引起了大量學者和政府機構的關注,歐盟已將土壤健康作為其5大優(yōu)先事項之一,許多全球舉措正在土壤保護領域出現(xiàn)。一些學者也認為與空氣和水質一樣,土壤健康對環(huán)境很重要。但是目前在農(nóng)業(yè)土壤健康的提高與維護方面還存在很多問題。很重要的一個方面是土壤健康評價體系不完善,而完善土壤健康評價體系是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)土壤健康的必經(jīng)之路。另一方面,社會層面對農(nóng)業(yè)土壤健康關注度不夠。中國農(nóng)業(yè)用地大部分是由農(nóng)民及企業(yè)和農(nóng)場主進行管理,但是對于農(nóng)業(yè)用地的管理大多較為粗放,例如化肥、農(nóng)藥的大規(guī)模超劑量使用。整個社會層面都存在對農(nóng)業(yè)土壤健康這一概念的認知不足,對維護農(nóng)業(yè)土壤健康的意識薄弱,而土壤健康評價體系的完善,需要大眾的參與和支持,需要廣泛的管理實踐去驗證和修正,在此提出了基于完善土壤健康評價體系的路徑以促進農(nóng)業(yè)土壤健康。

若想提高與維護農(nóng)業(yè)土壤健康,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標還需要基于土壤健康評價體系,可從農(nóng)業(yè)管理措施與社會層面對農(nóng)業(yè)土壤健康關注度等方面加以不斷完善,即一目標三路徑的“農(nóng)業(yè)土壤健康環(huán)”(圖3)。一目標是指維護農(nóng)業(yè)土壤健康,實現(xiàn)土壤可持續(xù)發(fā)展的目標。這一目標的實現(xiàn)是土壤資源高效利用的具體體現(xiàn),是建設生態(tài)文明、落實鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略、推進農(nóng)村綠色發(fā)展的重要支撐力量。實現(xiàn)農(nóng)業(yè)土壤健康的第1條路經(jīng)是指完善土壤健康評價體系,這也與前人的研究達成了共識。依據(jù)前文提到的土壤健康評價體系未來發(fā)展趨勢,在農(nóng)業(yè)土壤健康評價中加入新指標,主要包括生物學指標和生態(tài)功能指標,運用新技術,例如大數(shù)據(jù)技術和3S技術,建立我國農(nóng)業(yè)土壤健康網(wǎng)絡,利用大數(shù)據(jù)監(jiān)測管理實踐與農(nóng)業(yè)土壤健康之間的關系,開發(fā)適合中國氣候環(huán)境與土壤條件的農(nóng)業(yè)土壤健康評價體系。第2條路徑是指多尺度探究我國的土地利用方式和管理措施與土壤健康的關系并實現(xiàn)推廣應用。廣泛性和系統(tǒng)性地對存在的土地利用方式和管理措施進行農(nóng)業(yè)土壤健康評價,做到既有廣度(數(shù)量),又有深度(質量),結合不同地區(qū)的實際情況推出適合當?shù)刈匀画h(huán)境的土地利用方式和管理措施,精準化管理與利用土壤,促進農(nóng)業(yè)發(fā)展。第3條路徑是指社會層面的多主體參與[39],實現(xiàn)土壤健康需要科研單位、政府部門、企業(yè)、農(nóng)場主、種植戶積極聯(lián)動參與,共同努力??蒲袉挝环e極開展相關科研工作,政府部門做好相關政策保障,農(nóng)場主及種植戶應進一步提升農(nóng)業(yè)土壤健康意識,形成土壤健康保護和可持續(xù)發(fā)展的價值觀。在實踐中積極維護農(nóng)業(yè)土壤健康,可以通過多種渠道(例如微信公眾號等多元化網(wǎng)絡途徑)進行農(nóng)業(yè)土壤健康相關實踐做法、相關理念的宣傳,讓更多人了解農(nóng)業(yè)土壤健康,實踐農(nóng)業(yè)土壤健康。

圖3 提高和維護農(nóng)業(yè)土壤健康的“農(nóng)業(yè)土壤健康環(huán)”

第3條路徑在提高和維護農(nóng)業(yè)土壤健康中起著基石的作用,既是維護農(nóng)業(yè)土壤健康的執(zhí)行者,又是受益者,在維護農(nóng)業(yè)土壤健康中發(fā)揮著不可替代的作用,而完善土壤健康評價體系這一路徑處于中間環(huán)節(jié),起著至關重要的作用。土壤健康評價體系的完善還需要社會層面多主體的參與,建立中國農(nóng)業(yè)土壤健康網(wǎng)絡,利用大數(shù)據(jù)監(jiān)測管理實踐與農(nóng)業(yè)土壤健康之間的關系,可以驗證土壤健康評價體系的可行性并修正該土壤健康評價體系,其結果又可以反過來指導農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐。在此,基于土壤健康評價體系的完善提出了一目標三路徑的“農(nóng)業(yè)土壤健康環(huán)”,但提高與維護農(nóng)業(yè)土壤健康的“三路徑”并非獨立的,而是齊頭并舉、相互依存的,缺少任何環(huán)節(jié)都不能構成“農(nóng)業(yè)土壤健康環(huán)”的穩(wěn)定結構。

6 結語

農(nóng)業(yè)土壤健康不僅影響作物產(chǎn)量和品質,還影響大氣、水環(huán)境質量和生物安全,因此,如何提高和維護農(nóng)業(yè)土壤健康狀況具有深遠意義。該文總結分析了提高和維護農(nóng)業(yè)土壤健康中存在的3個重要問題,分別從土壤健康評價體系、農(nóng)業(yè)土壤健康評價體系對土地利用方式和管理措施的評估以及社會層面的認知和實踐3個方面提出了問題和解決途徑,提出了“一目標三路徑”的“農(nóng)業(yè)土壤健康環(huán)”的解決方法,以期在未來農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展和維護農(nóng)業(yè)土壤健康過程中提供參考。期望在未來能夠開發(fā)出更適宜更系統(tǒng)的土壤健康評價體系,并將其廣泛地應用于農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的研究中,社會各界加強對農(nóng)業(yè)土壤健康的認識,積極主動地參與到農(nóng)業(yè)土壤健康的維護行動中,而種植戶、相關企業(yè)公司能夠依據(jù)廣泛的研究更加科學地管理農(nóng)田,社會各界共同維護農(nóng)業(yè)土壤健康。

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