土壤肥力評(píng)價(jià)進(jìn)展研究

■張耀華

（西南大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院重慶400715）

土壤肥力評(píng)價(jià)進(jìn)展研究

■張耀華

（西南大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院重慶400715）

土壤肥力是土壤的基本屬性，土壤肥力評(píng)價(jià)是對(duì)土壤綜合指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，本文概述了土壤肥力的不同概念和影響因素以及土壤肥力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)原則，綜述了國(guó)內(nèi)外土壤肥力評(píng)價(jià)方法的研究進(jìn)展。

土壤肥力 評(píng)價(jià)指標(biāo) 評(píng)價(jià)方法

土壤是人類(lèi)賴(lài)以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)[1]，其作為植物生產(chǎn)的基地，動(dòng)物生產(chǎn)的基礎(chǔ)，農(nóng)業(yè)的基本生產(chǎn)資料，人類(lèi)耕作的勞動(dòng)的對(duì)象，與社會(huì)經(jīng)濟(jì)緊密聯(lián)系，所以土壤質(zhì)量一直是土壤學(xué)領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)[2]。土壤質(zhì)量的核心之一是土壤生產(chǎn)力，基礎(chǔ)是土壤肥力質(zhì)量[3]。對(duì)土壤肥力進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)不僅能讓我們進(jìn)一步了解土地資源的本質(zhì)屬性，而且對(duì)科學(xué)發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有指導(dǎo)意義，因此對(duì)土壤肥力的正確認(rèn)識(shí)和客觀評(píng)價(jià)就顯得極為重要。

1　土壤肥力的定義

土壤肥力是土壤的本質(zhì)屬性，人類(lèi)對(duì)土壤肥力的研究具有相當(dāng)長(zhǎng)的歷史，但國(guó)內(nèi)外學(xué)者受各自研究領(lǐng)域的影響迄今為止對(duì)這一定義沒(méi)有統(tǒng)一的界定。李比希自創(chuàng)立植物礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)學(xué)說(shuō)后，歐美土壤學(xué)家提出的土壤肥力的概念側(cè)重于土壤的植物營(yíng)養(yǎng)，并以土壤養(yǎng)分含量來(lái)評(píng)價(jià)土壤肥力高低[4]。蘇聯(lián)土壤學(xué)家將土壤肥力定義為土壤在植物生長(zhǎng)的全部過(guò)程中，同時(shí)而又不斷地供給植物以最大量的有效養(yǎng)分和水分的能力[5]，提出土壤肥力是一種能力的概念，側(cè)重于從土壤腐殖質(zhì)的組成成分、土壤團(tuán)聚體特性等方面研究土壤肥力，從而拓寬了土壤肥力研究的視野[6]。美國(guó)土壤學(xué)會(huì)把土壤肥力定義為土壤供應(yīng)植物所必需的養(yǎng)分的能力，以及與養(yǎng)分供應(yīng)能力有關(guān)的各種土壤性質(zhì)和狀態(tài)。

國(guó)內(nèi)各學(xué)者對(duì)土壤肥力定義也存在不同的觀點(diǎn)和定義。侯光炯提出了土壤“生理性”概念和土壤肥力的“生物熱力學(xué)”觀點(diǎn)。即土壤具有明顯的生理功能機(jī)制，具體表現(xiàn)在土壤代謝功能和自動(dòng)調(diào)節(jié)熱、水、氣、肥四因素的功能。章家恩提出土壤生態(tài)肥力概念，強(qiáng)調(diào)土壤及其生物群落之間的和諧共融特性并在該狀態(tài)下為植物生長(zhǎng)提供物質(zhì)與能量的功能和能力。陳恩鳳把土壤肥力分為土壤肥力物質(zhì)基礎(chǔ)、土壤植物營(yíng)養(yǎng)和土壤生態(tài)條件三個(gè)方面，提出土壤肥力的“體質(zhì)”和“體型”的結(jié)合是土壤肥力整體機(jī)理的現(xiàn)實(shí)反應(yīng)。鄭順安則認(rèn)為土壤肥力的環(huán)境條件和營(yíng)養(yǎng)條件兩方面供應(yīng)和協(xié)調(diào)作物生長(zhǎng)發(fā)育的能力。目前，國(guó)內(nèi)公認(rèn)的土壤肥力概念：土壤為植物生長(zhǎng)提供養(yǎng)分、水分以及優(yōu)良環(huán)境條件的能力，它是土壤基本性質(zhì)的綜合表現(xiàn)，是土壤區(qū)別于成土母質(zhì)和其他自然體的最本質(zhì)的特征，也是土壤作為自然資源和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料的物質(zhì)基礎(chǔ)。

2　土壤肥力影響因素研究

土壤肥力受到外界環(huán)境中多種因素的影響，主要可歸納為土壤母質(zhì)、地形、氣候、生物因素和人為因素等。①土壤形成的物質(zhì)基礎(chǔ)是母質(zhì)，土壤中的礦質(zhì)養(yǎng)分也源于母質(zhì)，所以不同母質(zhì)的土壤在理化性質(zhì)上也存在明顯差異性。王峰等對(duì)武夷山5種主要的土壤類(lèi)型茶園進(jìn)行研究表明，不同土壤類(lèi)型和同一土壤類(lèi)型不同土層土壤有機(jī)碳、氮含量及儲(chǔ)量均存在很大差異。②地形影響著水熱再分配與成土物質(zhì)的形成，對(duì)土壤變異有直接的關(guān)系，坡位、坡度、高程等地形因素都成為影響土壤養(yǎng)分變異的重要因子。宋軒等對(duì)丹江口水庫(kù)水源區(qū)黃水河小流域土壤養(yǎng)分空間分布及其與地形因子間的關(guān)系進(jìn)行分析.結(jié)果表明海拔是影響該區(qū)土壤養(yǎng)分分布的主要因素，對(duì)有機(jī)質(zhì)、氮磷鉀等有極顯著影響。③氣候是影響土壤肥力空間變異的基本因素。R.Brinkman等研究得出溫室效應(yīng)引起的全球變暖現(xiàn)象，將導(dǎo)致氣溫升高及降雨量和潛在蒸散速率的改變，從而對(duì)土壤產(chǎn)生直接影響。④生物因素生物因素主要包括植物、土壤動(dòng)物和土壤微生物，是影響土壤發(fā)生發(fā)展最活躍的因素，三者之間的相互作用也會(huì)使土壤特性發(fā)生明顯的變化。張俊華等測(cè)定了沙棘、黃刺玫、油松以及草地和農(nóng)田的土壤有機(jī)質(zhì)和速效養(yǎng)分，表明不同恢復(fù)植被可有效提高土壤養(yǎng)分但增加幅度各異。⑤人為活動(dòng)干擾如土地利用變化也是導(dǎo)致土壤肥力狀況的重要因素。羅勇等，李清雪等，蘇成西等都通過(guò)對(duì)不同退耕還林地土壤養(yǎng)分指標(biāo)研究得出退耕后土壤肥力都得到不同程度的恢復(fù)。

3　土壤肥力評(píng)價(jià)指標(biāo)選取

土壤肥力評(píng)價(jià)是對(duì)土壤肥力大小的度量，評(píng)價(jià)指標(biāo)必須真實(shí)全面的反映土壤肥力，評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取將直接影響到土壤肥力評(píng)價(jià)的真實(shí)合理性。由于不同研究者對(duì)不同指標(biāo)重要性認(rèn)識(shí)的不同，分析條件的限制，選取土壤肥力質(zhì)量指標(biāo)各異。隨著人們研究的深入，評(píng)價(jià)指標(biāo)體系不斷得到補(bǔ)充和完善，由原來(lái)的單一的土壤化學(xué)指標(biāo)到土壤物理指標(biāo)和土壤生物指標(biāo)的加入最后又將土壤環(huán)境因子考慮在內(nèi)。孫波等列舉出土壤物理指標(biāo)指標(biāo)主要包括土壤機(jī)械組成、土壤容重、孔隙度、團(tuán)聚體穩(wěn)定性、土壤持水量和土壤入滲率等；土壤化學(xué)指標(biāo)包括pH值、有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀、陽(yáng)離子交換量、微量元素等；土壤生物指標(biāo)包括微生物量碳、土壤微生物量氮、土壤微生物量磷、土壤酶活性、腐殖酸等。此后駱東奇又將土壤環(huán)境因素補(bǔ)充在內(nèi)主要包括地形、地下水位、林網(wǎng)化水平、地面坡度等認(rèn)為合理的土壤肥力評(píng)價(jià)指標(biāo)不僅要反映土壤的自然養(yǎng)分狀況，又能顯示土壤養(yǎng)分對(duì)植物的供應(yīng)能力，還要反映土壤所處環(huán)境。曹志洪等還提出土壤肥力指標(biāo)篩選的主導(dǎo)性、生產(chǎn)性、綜合性、空間變異性、肥力指標(biāo)相對(duì)穩(wěn)定性和地域性等以上原則。

4　土壤肥力評(píng)價(jià)方法進(jìn)展

關(guān)于土壤肥力的評(píng)價(jià)，土壤學(xué)家們做了大量的研究，但到目前為止還沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的定量化模型和方法。國(guó)內(nèi)學(xué)者何同康總結(jié)提出直接和間接評(píng)價(jià)法，直接評(píng)價(jià)法易受資料不足限制而間接法有較強(qiáng)的適應(yīng)性。曹成綿首次提出數(shù)值化的綜合評(píng)價(jià)方法，此后數(shù)學(xué)方法在土壤肥力評(píng)價(jià)中開(kāi)始得到廣泛應(yīng)用。例如詹江渝對(duì)重慶市永川五大土類(lèi)土壤運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)法進(jìn)行土壤肥力評(píng)價(jià)并得出養(yǎng)分綜合指數(shù)的順序：石灰土>黃壤>水稻土>紫色土>潮土；潘成忠等在黃土丘陵溝壑區(qū)選取12個(gè)代表性土壤指標(biāo)，采用因子分析方法析取控制土壤質(zhì)量的公共因子，分析退耕草地土壤質(zhì)量的演化機(jī)理；陳歡等利用安徽濉溪楊柳定位試驗(yàn)對(duì)12種土壤生物化學(xué)指標(biāo)利用主成分分析對(duì)不同施肥方式的黑土肥力進(jìn)行評(píng)價(jià)并得出不同施肥效果的排序；李良厚等采用聚類(lèi)分析的方法對(duì)研究區(qū)內(nèi)土壤肥力評(píng)價(jià)，結(jié)果表明不同立地類(lèi)型的土壤養(yǎng)分和土壤肥力都可以分成3類(lèi),但是同一立地類(lèi)型的土壤肥力水平和土壤養(yǎng)分水平不完全一致；包耀賢等采用內(nèi)梅羅指數(shù)法、因子分析法和相關(guān)系數(shù)法3種評(píng)價(jià)方法對(duì)湖南望城和江西進(jìn)賢的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，得出內(nèi)梅羅指數(shù)法與二者存在一定差異，評(píng)價(jià)結(jié)果靈敏度較高的結(jié)果；魏志遠(yuǎn)等采用灰色關(guān)聯(lián)度分析法對(duì)海南中西部25個(gè)代表性荔枝園的土壤肥力狀況進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，結(jié)果表明灰色關(guān)聯(lián)度分析法可用于定量分析荔枝園土壤綜合質(zhì)量狀況；汪貴斌等選擇江蘇泰興3種傳統(tǒng)的銀杏復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式并采用改進(jìn)層次分析法對(duì)5種經(jīng)營(yíng)方式進(jìn)行土壤肥力綜合評(píng)價(jià)，結(jié)果表明不同經(jīng)營(yíng)模式土壤肥力質(zhì)量差異較大，銀杏復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式可有效改善土壤肥力。宋蘇蘇等使用基于粗糙集的組合評(píng)價(jià)方法對(duì)主成分分析、灰色關(guān)聯(lián)法和模糊綜合評(píng)價(jià)法三種單一評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行組合，消除三種結(jié)果的不一致，獲得更合理的評(píng)價(jià)結(jié)果。

國(guó)外學(xué)者研究較早并提出了運(yùn)用較廣泛的土壤肥力綜合評(píng)價(jià)方法，例如Smith J L采用的多變量指標(biāo)克里格法；Larson W E提出土壤質(zhì)量動(dòng)力學(xué)法，對(duì)土壤質(zhì)量進(jìn)行長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)；Doran J W采用土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)法研究不同區(qū)域內(nèi)土壤質(zhì)量的差異特征。綜上得出國(guó)內(nèi)外常用評(píng)價(jià)方法主要包括主成分分析法、因子分析法、模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)法、聚類(lèi)分析法、內(nèi)梅羅指數(shù)法、灰色關(guān)聯(lián)度法等，土壤肥力涉及的評(píng)價(jià)指標(biāo)較多，其受自然和人為雙重因素的影響加上土壤特性的空間異質(zhì)性，對(duì)土壤肥力評(píng)價(jià)難度較大，而基于數(shù)學(xué)方法的數(shù)值化綜合評(píng)價(jià)明顯提高了評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性和客觀性。

5　結(jié)語(yǔ)

土壤肥力受土壤多項(xiàng)肥力因素綜合影響，肥力因素復(fù)雜多樣，為更好地反映土壤綜合肥力水平，必須抓住影響土壤肥力的最主要因子或決定因素，方能達(dá)到準(zhǔn)確評(píng)價(jià)土壤肥力的目的。今后的研究中應(yīng)更加注重各種評(píng)價(jià)方法的改進(jìn)與結(jié)合，將最新的計(jì)算機(jī)技術(shù)與信息科學(xué)技術(shù)運(yùn)用到評(píng)價(jià)方法中去，才可能使土壤肥力評(píng)價(jià)體系變得更加完善。

[1]王子龍,付強(qiáng),姜秋香.土壤肥力綜合評(píng)價(jià)研究進(jìn)展 [J].農(nóng)業(yè)系統(tǒng)科學(xué)與綜合研究,2007,01:15-18.

[2]顏雄,張楊珠,劉晶.土壤肥力質(zhì)量評(píng)價(jià)的研究進(jìn)展 [J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué),2008 (5):82-85.

[3]蔡崇法,丁樹(shù)文,史志華,王天巍.GIS支持下鄉(xiāng)鎮(zhèn)域土壤肥力評(píng)價(jià)與分析 [J].土壤與環(huán)境,2000,02:99-102.

[4]S.L.Tisdale,W.L.Nelson著（金繼運(yùn)等譯）.《土壤肥力研究進(jìn)展》[M].北京:中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，1998:208-213.

[5]祖康祺.土壤知識(shí) [M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，1982:2-3.

[6]黃昌勇主編.2000.土壤學(xué)。北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社:8-9

P621[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-7-386-2