不同管理模式下土壤質(zhì)量演變的研究態(tài)勢分析
——基于文獻計量

冉繼偉 李 鑫 田彥芳 鄔 磊，2 孫 楠 徐明崗 張文菊，2*

（1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，北京 100081；2.耕地培育技術(shù)國家工程實驗室，北京 100081；3.武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，武漢 430070）

1 前言

土壤是人類賴以生存的最基本自然資源，不僅具有維持植物生產(chǎn)力，保障環(huán)境質(zhì)量以及支撐人類健康生活的能力，在促進社會經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展等諸多功能中也具有不可替代性，是保護地球生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能的核心[1]。20 世紀90 年代以來，隨著工業(yè)化和城市化的快速發(fā)展，人們對土壤資源不合理利用導(dǎo)致了土壤質(zhì)量下降、土壤退化等問題，使土壤質(zhì)量及其提升技術(shù)模式的研究受到了全世界的廣泛關(guān)注。20 世紀90 年代末期，美國提出將土壤質(zhì)量的概念定義為：土壤在生態(tài)系統(tǒng)和土地利用邊界范圍內(nèi)維持植物和動物的生產(chǎn)力，維持或提高水和空氣質(zhì)量，促進植物和動物健康的能力，并被學(xué)者們普遍接受[2-3]。耕地質(zhì)量是指耕地的自然、環(huán)境和經(jīng)濟等因素的總和，作為國家糧食安全和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的重要基礎(chǔ)，同樣受到了研究者的廣泛關(guān)注。耕地質(zhì)量包括耕地的土壤質(zhì)量、空間地理質(zhì)量、管理質(zhì)量和經(jīng)濟質(zhì)量四個方面。一般認為，相應(yīng)地耕地的土壤質(zhì)量是耕地質(zhì)量的物質(zhì)基礎(chǔ)[4-5]。隨著對土壤質(zhì)量的內(nèi)涵不斷拓展與演變，學(xué)者就土壤質(zhì)量與土壤健康的定義、監(jiān)測與評價指標的選擇、土壤質(zhì)量評價目標及程序、土壤質(zhì)量評價工具的應(yīng)用等方面展開了大量的述評[6-9]。

在全球人口不斷增加和全球變化加劇的背景下，土壤質(zhì)量面臨著嚴重挑戰(zhàn)，土壤質(zhì)量退化如土壤侵蝕、酸化、次生鹽漬化以及土壤壓實和肥力下降等問題威脅著世界糧食安全，使得土壤質(zhì)量再次受到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。土壤管理模式主要包括施肥、輪作、秸稈還田、耕作方式、種植模式、土壤培肥與改良等，其中眾多研究從長期施肥、耕作方式、秸稈還田、種植模式等管理措施對土壤質(zhì)量影響的角度進行了探究。例如呂真真[10]等探究了長期不同化肥與有機肥比例對稻田土壤質(zhì)量的影響；吳玉紅[11]等基于因子分析和聚類分析對長期保護性耕作的土壤質(zhì)量進行了評價；Sithole[12]等關(guān)注傳統(tǒng)耕作及管理措施對土壤質(zhì)量的影響；劉占鋒[13]等論述了土壤理化質(zhì)量和生物質(zhì)量對土壤利用方式的響應(yīng)；Diacono[14]等綜述了長期有機物料投入對土壤質(zhì)量的影響；徐明崗[15]等詳細闡述了耕地質(zhì)量提升的目標及相關(guān)技術(shù)手段。與此同時，借助于分子生物學(xué)的技術(shù)手段的快速發(fā)展，越來越多的研究者從注重于土壤物理、化學(xué)質(zhì)量的變化轉(zhuǎn)變?yōu)橹塾谀軌蚍从惩寥赖膭討B(tài)生命系統(tǒng)變化的土壤生物學(xué)特征上來，開始關(guān)注土壤質(zhì)量演變過程中的微生物組成、結(jié)構(gòu)、功能和生物學(xué)動態(tài)等[16]。同時，由于土壤質(zhì)量評價需要對表征土壤生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的各項指標進行評估，基于生態(tài)系統(tǒng)多功能的復(fù)雜性，量化生態(tài)系統(tǒng)多功能性來指示土壤指標比較困難，而其中與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)有密切聯(lián)系的土壤微生物對環(huán)境變化較為敏感，可作為土壤質(zhì)量評價的重要指標，如微生物生物量、土壤酶活性、微生物群落多樣性、基因多樣性、病原菌、土壤生物網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性等[17-18]。此外，土壤動物在調(diào)節(jié)養(yǎng)分循環(huán)，改善土壤結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性，減少植物病害，通氣和水分利用效率方面具有十分重要的作用。例如，土壤動物可能對不傷害微生物的污染物敏感，因此蚯蚓、線蟲等指標常常被選取來反映土壤質(zhì)量的動態(tài)變化，這方面的研究越來越受關(guān)注[19-20]。

隨著人們對土壤質(zhì)量研究的不斷深入，針對土壤質(zhì)量的綜述性研究也相繼受到關(guān)注，但大多局限于單一因素的總結(jié)歸納，對該領(lǐng)域整體性發(fā)展脈絡(luò)及研究趨勢的研究尚不清晰。文獻計量學(xué)能夠系統(tǒng)分析研究領(lǐng)域整體狀況，掌握相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的研究動態(tài)，為研究工作提供幫助。鑒于此，本研究從宏觀角度出發(fā)，結(jié)合文獻計量學(xué)分析方法，借助Citespace 及由荷蘭萊頓大學(xué)科學(xué)技術(shù)研究中心Van Eck和Waltman博士研發(fā)的VOSviewer兩款文獻計量學(xué)軟件[21]，系統(tǒng)分析近30 年來不同管理措施下土壤質(zhì)量研究領(lǐng)域的國內(nèi)外相關(guān)文獻，通過展現(xiàn)該領(lǐng)域的熱點關(guān)鍵詞、研究進展和前沿方向，對比國內(nèi)外不同管理模式下土壤質(zhì)量研究的異同點，厘清發(fā)展脈絡(luò)，提出當前我國在該領(lǐng)域存在的問題及未來發(fā)展方向，以期為今后土壤質(zhì)量提升以及土壤資源的可持續(xù)利用等提供參考。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 文獻來源與處理

本研究數(shù)據(jù)以Web of Science核心合集數(shù)據(jù)庫和中國知網(wǎng)（CNKI）的核心全文數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)進行文獻檢索。在Web of science 核心合集（SCI-E）數(shù)據(jù)庫中進行高級檢索，檢索式為TS=（“soil quality*”O(jiān)R“soil fertility*”O(jiān)R“soil health*”O(jiān)R“soil productivity*”）AND TS=（“fertilization*”O(jiān)R“manuring*”O(jiān)R“rota‐tion*”O(jiān)R“straw mulching*”O(jiān)R“straw retuning*”O(jiān)R“straw recycling*”O(jiān)R“tillage*”O(jiān)R“planting*”O(jiān)R“corpping*”O(jiān)R“improvement*”O(jiān)R“reclamation*”O(jiān)R“amelioration*”O(jiān)R“melioration*”O(jiān)R“cultivation*”O(jiān)R“l(fā)and capability upgrading*”O(jiān)R“l(fā)and capability improvement*”）AND TS=（“l(fā)ong term*”），時間跨度為所有年份，設(shè)定文獻類型為“Article”和“Review”進行檢索，檢索時間為2020 年11 月24 日，檢索到文獻2801 篇。在CNKI 上，設(shè)定主題=“土壤質(zhì)量”O(jiān)R“土壤健康”O(jiān)R“土壤肥力”O(jiān)R“土壤生產(chǎn)力”，時間跨度為1995-2020 年，精確匹配檢索，檢索時間為2020 年11 月24 日，得到中文學(xué)術(shù)期刊23046 篇，在此結(jié)果上設(shè)定主題=“施肥”O(jiān)R“輪作”O(jiān)R“秸稈還田”O(jiān)R“耕作方式”O(jiān)R“種植模式”O(jiān)R“土壤改良”O(jiān)R“土壤培肥”O(jiān)R“地力提升”，得到文獻7068 篇，基于土壤質(zhì)量演變是一個漫長的過程，本研究以“長期”為主題詞在以上基礎(chǔ)上進行檢索，獲得379 篇密切相關(guān)核心期刊文獻。

2.2 分析方法與工具

本研究主要借助Citeapce（5.6.R5）和VOSviewer（V1.6.16）軟件進行年度發(fā)文量、核心作者、重要研究機構(gòu)和關(guān)鍵詞聚類及突現(xiàn)性的知識圖譜分析，通過知識圖譜科學(xué)展示土壤質(zhì)量提升技術(shù)研究的宏觀結(jié)構(gòu)、發(fā)展脈絡(luò)、研究進展和熱點，分析該領(lǐng)域研究脈絡(luò)并探索其最新動態(tài)。為保證原始數(shù)據(jù)的可靠性及數(shù)據(jù)質(zhì)量，對CNKI 中379 篇核心期刊與Web of science 核心合集中的2801 篇文獻進行篩選，刪除與主題無關(guān)的文獻，最終得到中文文獻366篇，英文文獻2162篇，分別對中、英文文獻進行文獻計量分析，對我國及國際相關(guān)研究領(lǐng)域熱點及趨勢進行探究。

3 結(jié)果與分析

3.1 文獻產(chǎn)出時間序列分析

年度發(fā)文數(shù)量是衡量研究熱度與發(fā)展趨勢的重要指標。2000 年以來，國際上與長期管理模式下土壤質(zhì)量演變相關(guān)的研究不斷增加，文獻數(shù)量急劇增長（圖1）。國際相關(guān)研究文獻產(chǎn)出在1998—2005 年左右呈緩慢上升狀態(tài)，2005 年之后呈現(xiàn)快速發(fā)展狀態(tài)。對比發(fā)文量前5 的國家可以看出，美國、加拿大等發(fā)達國家在土壤質(zhì)量提升相關(guān)的技術(shù)與模式研究方面起步較早，前期開展了大量研究，后期發(fā)展速度變緩，近幾年呈現(xiàn)出波動發(fā)展狀態(tài)。中國、印度、巴西等發(fā)展中國家起步較晚，但近幾年來，由于人口眾多與耕地資源緊張的矛盾日益加劇，糧食問題與環(huán)境問題日益突出，各國研究對土壤質(zhì)量提升技術(shù)模式的需求，發(fā)文量迅速增長。

近10 年來，我國在該領(lǐng)域的研究發(fā)展較快，2014年后成為該領(lǐng)域發(fā)文量最多的國家，雖然近年來中文發(fā)文數(shù)量有所下降，但英文文獻數(shù)量顯著增加。不難發(fā)現(xiàn)，隨著發(fā)展中國家在糧食安全與環(huán)境保護的訴求愈發(fā)強烈，土壤質(zhì)量提升研究作為解決耕地退化與糧食安全的重要手段越來越受到發(fā)展中國家的重視，發(fā)展中國家也將成為土壤質(zhì)量提升研究的中堅力量。

3.2 主要發(fā)文機構(gòu)分析

研究機構(gòu)的發(fā)文量可以一定程度反映該研究機構(gòu)的科研能力，通過統(tǒng)計分析，有效地衡量各研究機構(gòu)在相關(guān)研究領(lǐng)域的發(fā)展歷程與研究成效。圖2 展示了長期不同管理模式下土壤質(zhì)量研究領(lǐng)域主要的發(fā)文機構(gòu)，由圖可知，中國科學(xué)院是國內(nèi)外發(fā)文量最高的研究機構(gòu)（167 篇），其次是美國農(nóng)業(yè)部（109 篇）、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院（108 篇）、加拿大農(nóng)業(yè)部（74 篇）、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)（59 篇）。但從節(jié)點總的連接強度來看，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院的發(fā)文量雖不居首位，但是總的連接強度最高?？偟倪B接強度能體現(xiàn)出研究機構(gòu)在聚類網(wǎng)絡(luò)中的連接能力，通常總的連接強度較高的點是連接不同聚類路徑的橋梁。從發(fā)文機構(gòu)來看，科研機構(gòu)后發(fā)文較多，大學(xué)相對較少。中國、美國及加拿大三個國家的科研單位聯(lián)系較為緊密，中國科學(xué)院與其他機構(gòu)的合作次數(shù)最高，反映其在土壤質(zhì)量提升研究領(lǐng)域科研實力不容小覷。從圖中可以看出相同的國家不同機構(gòu)合作較多，而不同國家研究機構(gòu)之間合作相對較少；因此，在長期不同管理模式下土壤質(zhì)量研究領(lǐng)域我國與其他國家的合作需進一步加強，積極尋求研究領(lǐng)域方向上的突破。

表1 Web of Science核心合集數(shù)據(jù)庫中土壤質(zhì)量提升研究發(fā)文中心度排名前10的機構(gòu)Table 1 The top 10 research centers for soil quality improvement in the Web of Science Core Col‐lection database

3.3 期刊分析

通過對收集的Web of science 文獻的相關(guān)發(fā)文期刊進行統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，在土壤質(zhì)量研究領(lǐng)域發(fā)文量最高的期刊是Soil &Tillage Research（表2），占總發(fā)文量的9.71%，其次是Agriculture Eco‐systems &Environment 期刊，累積發(fā)表相關(guān)領(lǐng)域文 章105 篇。Soil Science Society of America Jour‐nal 和Geoderma 兩期刊的發(fā)文量相同，為76 篇；而總的連接強度則表現(xiàn)為Soil Science Society of America Journal 較 高，為501。其 中Communica‐tions In Soil Science And Plant Analysis 期刊發(fā)文量較高，為71 篇；但是該期刊的引用頻次（646）只有Soil Science Society of America Journal 期刊的18.28%。發(fā)文期刊一定程度上反映出研究學(xué)者對土壤質(zhì)量提升技術(shù)研究較高的關(guān)注度和認可度；2019 年影響因子較高期刊Soil Biology &Bio‐chemistry，其被引頻次和總的連接強度在土壤質(zhì)量提升研究領(lǐng)域相較于Soil Science Society of America Journal 期刊低；因此，這也側(cè)面說明了研究人員在關(guān)注影響因子的同時，需更加全方位了解土壤質(zhì)量提升技術(shù)研究方向的進展。

3.3 高被引文章分析

通過了解高被引文章對后續(xù)研究的影響程度，進而可以掌握土壤質(zhì)量提升研究的主要內(nèi)容（表3）。從第一作者國家分析結(jié)果來看，美國占6 篇，可以證明其在土壤質(zhì)量研究領(lǐng)域具有相當高的國際影響力。發(fā)文量前10名的文章在期刊Soil Biology&Biochem‐istry 和Soil&Tillage Research 上高被引文章最多，均為2 篇。Glaser[22]在2002 年發(fā)現(xiàn)在土壤中添加生物質(zhì)炭能夠提高土壤養(yǎng)分與養(yǎng)分利用率，同時進一步提高了土壤中的有機碳儲量。Bandick[23]等基于長期定位實驗探究土壤酶活性對田間管理措施的響應(yīng)；Reeves[24]等探究長期不同耕作方式對土壤有機質(zhì)和土壤物理指標的影響；Crews[25]等探究了土壤磷組分在土壤發(fā)育期時間序列上的變化；Ghani[26]等發(fā)現(xiàn)熱水浸提態(tài)有機碳可以作為指示土壤質(zhì)量的核心指標。這些研究都基于長期土壤質(zhì)量提升研究探究了敏感指標在土壤質(zhì)量評價中適用性，為后期廣泛研究農(nóng)業(yè)管理措施的科學(xué)性和可持續(xù)性提供了一個新的途徑，土壤酶活性、土壤有機碳組分與磷組分已經(jīng)成為指示土壤質(zhì)量的重要指標。同時大量研究探究了長期不同管理模式下土壤質(zhì)量的變化，如Diacono[27]等綜述了有機改良劑對土壤肥力的長期影響；Follett[28]等綜述了耕作制度與耕作方法對土壤固碳的重要作用；Kumar[29]等對土壤質(zhì)量與作物產(chǎn)量對秸稈還田等管理措施的響應(yīng)進行了總結(jié)。這些研究逐步完善了土壤質(zhì)量概念、并且為評價指標的科學(xué)選取及農(nóng)業(yè)管理措施的可持續(xù)性評價提供了重要參考。

表2 土壤質(zhì)量提升研究相關(guān)文獻發(fā)文量前10名的期刊Table 2 Top 10 journals with the publication volume of relevant literature on soil quality improvement

3.4 關(guān)鍵詞分析

3.4.1 研究熱點分析

關(guān)鍵詞是作者對論文核心內(nèi)容的提煉和概括，體現(xiàn)了論文的研究方向，而關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻次較高通常被用來確定一個研究領(lǐng)域的熱點問題。從圖譜中可以看出國際研究中，中心度較高的關(guān)鍵詞有施肥、有機肥、傳統(tǒng)耕作、微生物活性、微生物多樣性、碳組分等（圖4）。以高頻關(guān)鍵詞為節(jié)點進行聚類，結(jié)果顯示連線向四周發(fā)散的且呈略有交叉的輻射狀，說明該領(lǐng)域的研究方向和熱點較多，并且各個研究方向與熱點之間存在一定的交叉關(guān)系，這也證實了國際土壤質(zhì)量提升領(lǐng)域已呈現(xiàn)多學(xué)科、多熱點的交叉屬性。

土壤質(zhì)量提升研究主要集中在長期施肥與土壤養(yǎng)分、耕作措施與土壤結(jié)構(gòu)、土壤生物與群落結(jié)構(gòu)、土壤功能與監(jiān)測評價四部分（圖4）。長期施肥與土壤養(yǎng)分相關(guān)研究集中于闡明有機肥在土壤培肥中的作用，研究不同作物施肥效果和肥料貢獻率，解析土壤養(yǎng)分提升與作物產(chǎn)量的關(guān)系等；長期耕作措施與土壤結(jié)構(gòu)相關(guān)研究集中于探究耕作措施與土壤結(jié)構(gòu)的關(guān)系，土壤團聚體對土壤固碳的作用，土壤物理結(jié)構(gòu)與水分運移特征等；土壤生物與群落結(jié)構(gòu)相關(guān)研究集中于長期施肥下微生物群落結(jié)構(gòu)演變、微生物活性與有機質(zhì)分解、土壤養(yǎng)分循環(huán)的生物學(xué)機制；土壤功能與監(jiān)測評價相關(guān)研究集中于非農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)下土壤功能表征與土壤質(zhì)量監(jiān)測與評價兩個方面。土壤有機質(zhì)處于整個圖譜的核心位置，表明土壤有機質(zhì)形成演變規(guī)律及平衡機理和驅(qū)動因素是當前土壤質(zhì)量提升研究中的核心。

表3 土壤質(zhì)量提升研究相關(guān)文獻發(fā)文量前10名的文章Table 3 Top 10 papers with the publication volume of relevant literature on soil quality improvement

3.4.2 研究前沿分析與展望

利用VOSviwer 軟件對已發(fā)表文章關(guān)鍵詞進行時序分析，得到土壤質(zhì)量技術(shù)提升研究關(guān)鍵詞的共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分析（圖5），可以看出土壤質(zhì)量技術(shù)提升技術(shù)的研究是一個逐步演變發(fā)展的過程。在土壤質(zhì)量提升研究前期，主要集中于不同施肥與耕作措施對土壤有機質(zhì)、氮磷養(yǎng)分及作物產(chǎn)量的影響，這些工作對土壤質(zhì)量定義與內(nèi)涵的演變奠定了基礎(chǔ)[30]。隨著土壤質(zhì)量研究的深入，形成了較為完善的基于物理、化學(xué)和生物指標的土壤質(zhì)量指標體系及評價方法[31-32]。此外，土壤質(zhì)量早期的研究熱點主要集中農(nóng)業(yè)方面，且多描述單個土壤性質(zhì)，例如有機質(zhì)與有機碳組分、團聚體等[33-34]，隨著研究的不斷深入，土壤質(zhì)量被應(yīng)用于農(nóng)林復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)、森林及草地等自然生態(tài)系統(tǒng)中，應(yīng)用范圍也有了較大的擴展[35-36]。2012年前后，隨著土壤生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性的凸顯，研究者對土壤質(zhì)量提升研究從土壤的初級生產(chǎn)力向土壤在維持生態(tài)環(huán)境及作為土壤碳庫方面的作用轉(zhuǎn)變，更多的研究著眼于土地利用方式及管理措施對土壤溫室氣體排放的影響，并對實現(xiàn)土壤碳庫減排增匯和作物增產(chǎn)的共軛雙贏作用展開了一系列的研究[37-38]。如何正確識別并準確衡量初級生產(chǎn)力、水凈化與調(diào)節(jié)、碳封存與調(diào)節(jié)、生物多樣性供給、養(yǎng)分供給與循環(huán)等土壤功能[39]，完成大尺度下土壤功能評價，為土壤質(zhì)量提升研究技術(shù)模式提供針對性的方案仍有待研究[40]。于此同時，隨著由于土壤問題威脅人體健康的，越來越多的研究關(guān)注于土壤質(zhì)量與人體健康的關(guān)系，以土壤中礦質(zhì)元素、重金屬元素、抗性基因、病原體、寄生蟲等指標也在土壤質(zhì)量研究中得到了不同程度的應(yīng)用進一步探究土壤與人體健康之間的關(guān)系是未來土壤質(zhì)量研究的重要方向[7,41]。基于此，分解土壤質(zhì)量與土壤功能的內(nèi)涵、權(quán)衡與評價土壤功能、開展以人體健康為核心的與土壤質(zhì)量評價是未來土壤質(zhì)量提升研究的一個重要發(fā)展趨勢。

2014 年后，隨著現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)（高通量測序、核酸測序、質(zhì)譜技術(shù)、超顯微和微流控）的快速發(fā)展，除了傳統(tǒng)的瓊脂培養(yǎng)基培養(yǎng)方法研究土壤微生物多樣性外，基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)等開始應(yīng)用于土壤微生物的研究中，從而增進了研究者對土壤微生物多樣性的了解，同時也加快了農(nóng)田管理措施對土壤微生物多樣性影響的相關(guān)研究[42-43]。大量研究表明，土壤質(zhì)量提升技術(shù)模式與土壤微生物多樣性之間有重要聯(lián)系，根據(jù)當?shù)氐臍夂?、土壤條件、種植模式選擇合理的農(nóng)田管理措施，結(jié)合施用有機肥、作物輪作、免耕及覆蓋作物田等措施，能夠改良土壤微生物群落，提升土壤質(zhì)量，提高作物生產(chǎn)力，有利于農(nóng)田土壤的可持續(xù)發(fā)展[44]。土壤生物在元素的生物化學(xué)循環(huán)、污染物的降解轉(zhuǎn)化以及土壤免疫抗病等土壤質(zhì)量提升方面均起到舉足輕重的作用，其生物多樣性是土壤生態(tài)中物質(zhì)轉(zhuǎn)化、能量傳遞和信息交流的基礎(chǔ)，決定著土壤的生態(tài)過程、功能與服務(wù)[45-46]。土壤質(zhì)量提升技術(shù)模式下生物多樣性維持機制、土壤生態(tài)過程與演變規(guī)律以及生物功能特性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)關(guān)系等方面仍是當今的研究熱點。隨著學(xué)者們對土壤微生物研究的深入，利用土壤微生物已經(jīng)成為土壤質(zhì)量提升的重要手段。有研究表明，微生物組互作和微生物組工程技術(shù)等,能夠調(diào)節(jié)微生物關(guān)系，提高微生物在土壤中的穩(wěn)定性和適應(yīng)能力,可作為修復(fù)污染土壤與提升土壤質(zhì)量的有效途徑[47-48]。因此，深入研究土壤微生物與其調(diào)節(jié)土壤生態(tài)環(huán)境的機制將成為提高土壤質(zhì)量的新方法。在今后的研究中，進一步探究土壤微生物組功能與土壤健康的關(guān)系、建立以微生物為核心的土壤質(zhì)量評價體系并準確量化土壤生物指標、利用土壤生物改善土壤質(zhì)量等以土壤微生物研究為核心的土壤質(zhì)量提升研究將成為又一研究熱點。對比國內(nèi)外研究前沿發(fā)現(xiàn)，國際前沿的研究方向已經(jīng)涵蓋了包括土壤多生態(tài)服務(wù)功能角度、土壤質(zhì)量提升的微生物學(xué)機制等多個方面，而國內(nèi)對該領(lǐng)域的研究尚未深入。因此，國內(nèi)研究者需積極關(guān)注國際的最新研究趨勢，加強聯(lián)系與合作，將土壤質(zhì)量提升研究深入覆蓋至多角度、全環(huán)境，以期為土壤質(zhì)量提升技術(shù)的長遠發(fā)展提供更多理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

4 結(jié)論與展望

土壤質(zhì)量是一個較為綜合的概念，不僅包括肥力質(zhì)量，還包括環(huán)境質(zhì)量與健康質(zhì)量。對土壤質(zhì)量演變態(tài)勢的相關(guān)研究，不僅對實現(xiàn)農(nóng)業(yè)上的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)有重要意義，還與維護生態(tài)平衡密切相關(guān)。土壤質(zhì)量提升研究在近30 年的發(fā)展階段中，涌現(xiàn)了一些標志性的經(jīng)典文獻，引發(fā)了大量學(xué)者關(guān)注，研究熱度不斷升高，其中美國、中國、印度、巴西、加拿大是外文文獻發(fā)文量較多的國家；在外文文獻發(fā)文數(shù)量、高被引論文方面，中國科研機構(gòu)都占據(jù)重要地位，表明我國在該研究領(lǐng)域有著較強的國際學(xué)術(shù)影響力。國際土壤質(zhì)量提升的研究熱點隨時間有所變化，從土壤有機質(zhì)與養(yǎng)分對長期管理措施的響應(yīng)、土壤質(zhì)量的定義到土壤質(zhì)量評價方法和框架的完善，再到土壤質(zhì)量提升技術(shù)模式研究下土壤生物與物質(zhì)循環(huán)機理研究，并逐步將土壤生物介導(dǎo)的土壤質(zhì)量演變過程及其調(diào)控技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護中。

縱觀30 年的土壤質(zhì)量演變研究，主要是依托長期的定位觀測，結(jié)合實驗室分析進行的。近年來，隨著新技術(shù)、新儀器的發(fā)明，特別是田間原位觀測技術(shù)如近紅外（NIR）和中紅外（MIR）光譜技術(shù)、基因芯片技術(shù)、便攜式高通量土壤系統(tǒng)功能微生物分選及功能組學(xué)測定儀等，能更好地滿足對土壤質(zhì)量進行快速、準確監(jiān)測的要求。而且地理信息技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的快速發(fā)展，也使定量化大尺度土壤質(zhì)量原位觀測成為可能，從而提高農(nóng)業(yè)資源管理的效率和準確性，有利于精準農(nóng)業(yè)的實現(xiàn)。但如何更快速、簡便和高度自動化地對土壤指標進行監(jiān)測，使新型監(jiān)測技術(shù)方法（尤其是微生物指標）得到更大范圍的應(yīng)用與推廣，充分探究利用機器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)等新型信息技術(shù)完成對土壤質(zhì)量的量化研究等問題依然面臨諸多挑戰(zhàn)。未來，土壤質(zhì)量演變微觀過程與信息技術(shù)、生物技術(shù)、土地資源管理技術(shù)及大數(shù)據(jù)技術(shù)的深度融合，來實現(xiàn)土壤質(zhì)量的動態(tài)監(jiān)測與綜合評價，可能成為未來研究的重要發(fā)展趨勢。