土壤质量评价方法述评
王博文,陈立新
(东北林业大学林学院,150040,哈尔滨)
摘要 为全面总结土壤质量评价方法的研究进展,从指数法、模型法及GIS 的参与等方面综述当前一些定量评价土壤质量的方法。指数法计算方法较简单、实用;模型法具有较强的逻辑性和系统性;应用GIS 评价土壤质量客观且潜力大,对土壤进行时空动态监测以实现土壤持续经营管理。在土壤质量评价工作中将定量与定性评价结合起来,选择适宜的土壤质量评价指标,不断完善现有的评价方法,发挥信息技术的优势,为合理开发利用土壤提供依据。
关键词 土壤质量;土壤质量指数;土壤质量模型;评价方法
收稿日期:20050526 修回日期:20060110项目名称:国家自然科学基金项目“红松、落叶松土壤质量演变规律的研究”(30271070)
第一作者简介:王博文(1980—
),女,硕士研究生。主要研究方向:植物生理生态。E 2mail :bobowbw @https://www.doczj.com/doc/156418289.html, 责任作者简介:陈立新(1962—
),女,副教授,博士,硕士生导师。主要研究方向:森林土壤和林地土壤营养管理。E 2mail :lx 2chen88@https://www.doczj.com/doc/156418289.html,
R evie w on methods of soil quality evaluation
Wang Bowen ,Chen Lixin
(C ollege of F orestry ,N ortheast F orestry University ,150040,Harbin ,China )
Abstract In order to sum up the development of s oil quality evaluation methods com pletely ,s ome quantitative evaluation methods within recent years were summarized ,including index method ,m odel method ,and method
of G eographic In formation System (GIS )and s o on.Index method was relatively sim ple and practicable ,and m odel method had obvious logicality and system.The evaluation method based on GIS was objective ,and had greater potential capacity ,and s oil could be managed continuously with the dynamic m onitoring method.In the future ,to provide the basis for reas onable development and use of s oil ,the quantitative estimation and qualita 2tive estimation should be combined in appraise of s oil quality ,the feasible indexes of s oil quality should be se 2lected ,the existing appraised methods should be consummated constantly ,and the predominance of in formation technique should be brought into play.
K ey w ords s oil quality ;index of s oil quality ;m odel of s oil quality ;evaluation methods
土壤质量是土壤在生态系统边界范围内维持作物生产能力,保持环境质量及促进动植物健康的能力[1]。土壤质量对地球上人类生存的支撑作用已经达成广泛的共识,但到目前为止,几乎没有一致的、可被从事土壤研究工作的科学家们所使用的评价和解释土壤质量的方法[2]。
评价土壤质量的方法从广义上可分为定性和定量2种。定性描述土壤质量的方法较为直观,用诸如土壤看起来如何、摸起来如何、闻起来如何等词描
述,这也是农民经常采用的方法[3]。在之前针对土
壤质量评价的研究中定性的评价方法已经被运用,选择的指标是可以容易观察和迅速定性的。这种定性的方法允许土地经营者们开发出一种可以用于在他们自己的土地上评价、监测土壤质量且简单的指标线索。美国农业部自然资源局土壤质量协会开发了一种定性方法———土壤质量卡片设计指导[4],而被农民们使用的表示土壤健康特性的描述性和整体性的方法对科学家们从事土壤质量评价工作具有实
2006年4月4(2):120126中国水土保持科学Science of S oil and Water C onservation
V ol.4 N o.2Apr.2006
际的意义[5]。
随着信息技术在土壤研究中的应用,我们越来越依赖于定量的数学方法。定量方法是利用各种数学方法根据量化的土壤属性计算出土壤质量的“分数”,通常最好的土壤得分最高[6]。土壤质量的定量评价方法更好地适合经过培训的专家,这些专家完成采集土样、指导实验、分析结果,并且推荐出可以提高土壤质量的管理措施。美国农业部自然资源局土壤质量协会也开发了一种定量方法———土壤质量田间测定工具指导[4]。目前定量的评价方法有很多,从以下5方面加以概括。
1 指数法
111 指数和法
Doran和Parkin将土壤质量评价细化为食物与纤维的生产量、侵蚀量、地下水质量、地表水质量、大气质量和食物质量6个特定的土壤质量元素的评价,确定权重,进行乘法计算[7]。Daniel等在美国南加利福尼亚的低沿海平原地区,研究红松种植园的土壤质量,先选用森林土壤中决定植物生长的5个关键性属性(即促进根系生长,存储、供给、循环养分,吸收、保持、供给水分,促进气体交换,促进生物活性)作为评价指标,并将这5个属性平均赋于同样的权重0120。而测量时分别用土壤密度、冬季地下水层深度、净氮矿化量、透气深度和生物活性代替上述5个指标,确定权重,用指数和法计算得到土壤质量[8]。Trasar2Cepeda等在对西班牙的几个天然性土壤质量研究中运用微生物的生物量碳、矿化氮、磷酸单酯酶和β2葡萄糖苷酶,计算权重,相乘后得到总氮,这个总氮就可作为土壤生物化学质量指数[9]。
G lover等在华盛顿州的一个山区的经济性果园中,选用土壤供水能力等级(密度、蚯蚓等)、促进土壤水流动吸收能力等级(孔隙度、有机碳等)、土壤抗退化能力(有机碳、微生物生物量碳等)和土壤维持植物生长的能力为指标(pH值、阳离子交换量等)作为土壤质量指标,确定权重[10]。María等为说明不同管理条件下的土壤质量变化,针对阿根庭某一地区的森林土壤,选取生物指标,如芳基硫酸酯酶、脱氢酶、酸性磷酸单酯酶和β2葡萄糖苷酶等,确定权重后计算得到有机碳以评价土壤质量[11]。
指数和法简单易行,是当前土壤资源评价中常用的方法。这个方法等级划分主观任意性较大,忽视土壤各参评因子之间的相互作用。当某一因子受到很强烈的限制时,会严重影响这一评价单元的质量。这时必须强调主要限制因子的作用,结合条件限制法综合考虑确定评价等级。指数和法能够全面地考虑每一个因子对评价单元的影响,使评价结果更加客观。指数和法中因子的选择和因子权重的确定是评价的关键内容[1213]。
112 土壤相对指数
首先是假设研究区有一种理想土壤,以其土壤的质量指数为标准,将其他土壤的质量指数与之相比,得出土壤的相对质量指数(relative s oil quality index,RS QI)[14]。
王效举等在中国科学院千烟洲试验站针对红壤丘陵区的自然资源特点,确定了土层厚度、土壤有机质、速效磷、pH值等12种指标[15];卢铁光等对富锦市永富乡的耕作土壤质量进行分析,选用了与土壤质量有关的物理化学指标,包括土壤类型、全磷、全氮等8个指标,分别计算土壤质量相对指数[16]。
采用这种方法,不管评价者采用什么评价系统,将评价指标划分多少等级,都可以根据RS QI值进行土壤质量的比较。土壤相对质量评价法方便、合理,它评价的是土壤的相对质量,而且可以在不同地区的不同土壤上选择具有代表性的土壤质量评价指标做出量化的评价结果[14]。
113 土壤质量综合指数———内罗梅公式
秦明周等以开封为例评价城乡结合部土壤的总体质量,选取pH值、全氮、有机质、速效氮、速效磷、速效钾、阳离子代换量等土壤因子,将较客观的内梅罗公式加以修正后计算,得到的结果即为土壤质量综合指数,以评价土壤质量[17]。吴志峰等对广州市长虹苗圃各地块进行土壤质量分析,选择质地、密度、有机质、pH值、全氮、全磷等为指标,也用同样的修正后的内罗梅公式评价土壤质量[18]。
这种方法可避免主观因素的强烈影响,修正后的公式可突出土壤属性因子中最差因子对土壤质量的影响,反映了生态学中作物生长的最小因子定律,也提高了评价结果的可信度。参与评价的因子越多,可信度越高[1718]。
114 复垦土壤质量评价指数
陈龙乾等以徐州矿区为例,将矿区复垦土壤质量评价分为2部分:土壤生产力评价和土壤环境质量评价,并从这2方面选择评价指标,例如土壤质地、土壤有机质、pH值、土壤有毒物质(汞、铅等)。随后将各指标的作用分值与权重相乘,再将各乘积值相加,即得到土壤质量评价总分值。复垦土壤质量评价指数是指复垦土地的土壤质量评价总分值与
121
第2期王博文等:土壤质量评价方法述评
当地正常农田的土壤质量评价总分值之比。这种方法可以反映复垦土壤质量达到当地正常农田土壤质量的水平或程度,具有快速、实用的特点,不仅可以为土地复垦者提供便于操作、可行的评价方法,而且为政府进行土地复垦工程项目验收提供依据和方法,避免模糊评价的现象[19]。
115 评比指数评价法
张伟华等在对中国科学院内蒙古草原生态系统定位研究站的草原土壤质量的研究中,采用土壤的基础因素(机械组成、含水量等)、养分容量因素(有机质、全氮等)、养分强度因素和保肥因素(速效磷、速效钾等)为指标,将参与土壤质量评价的各个指标项目的实测值按照等比数列计算出评比指数,然后再将评比指数积分进行综合评价。这里的评比指数是由计算求出,不是人为规定的,所以比较客观,而且计算方法简单,便于应用。该方法可以反映出草原土壤差异敏感,只要影响土壤质量障碍因子有所改善,则草原生产力显著变化[20]。
116 土壤质量指数
Andrews等在对美国加利福尼亚州的农场土壤质量研究中,将土壤pH值、有机质、电导率、营养物循环等作为指标,将测得的各土壤质量指标数值求和,然后除以这些指标的总数量,再乘以10,得到的结果就是土壤质量指数。这种方法用指标的数量修正了因为每次采样后不是所有的指标都能被分析而造成的数据丢失,并且用这种方法计算出的结果可以在0和10间,这样能更好地被农民所使用。An2 drews将用这种方法得到的结果与农民们估量的土壤质量结果相比较后,认为这种方法可以近似地正确反映农民对土壤质量的评价,但在将这种方法广泛应用前还要把方法中的评分技术进一步完善[21]。117 综合优或劣势指数
邓集余在对洞庭湖地区的耕作土壤质量进行的研究中,利用土壤养分元素(CaO、P、SiO2等)为指标,求出全区各指标的优或劣势指数,再将全部指标的平均值作为全区综合优或劣势判别指数。利用该指数可以对研究区域进行土壤质量分区,确定出农业优势区、劣势区和一般区,进而在不同农业区选择适宜的作物品种,避免盲目耕作和不合理施肥[22]。
2 模型法
211 系统聚类法
系统聚类法是先将各个土属看成是自成一类,并定义样本之间的距离和类与类之间的距离,进而选择距离最小的一对合成一新类,以后计算新类与其他类的距离,再将距离最近的两类合并,直至所有土属都聚为一类为止。
与指数和法相比,系统聚类法的理论依据较充足,它对土壤质量进行评价,不仅给出了不同分级评价的结果,而且给出了整个评价的归并过程。它可用聚类分析谱系图形象地表示出来,人们可以根据实际问题中给出的客观条件和研究目的,选择所需的评价结果[12]。
212 数学模型
万洪富等在对广州市白云山风景名胜区的土壤质量研究中选用母岩、土层厚度、地形、植被类型与长势等作为评价因素。由于研究区域的环境因子对土壤有很重要的影响,为了运用数学模型在计算机上进行运算及综合评定,必须对其作定量化处理,然后建立研究区域土壤与环境数据库,再采用多维空间En向量综合评定数学模型进行综合评定。该方法利用数学模型将复杂、重要的环境因子定量化,然后又将环境因子的综合分析与土壤属性结合起来,从而达到综合评价土壤质量的目的[23]。
王建国等以山东省泰安市泰山区的土壤为例,提出用模糊数学方法评价各评价因素(例如土壤养分、pH值、全盐量等),再应用模糊数学中模糊集的加权综合方法来建立土壤质量综合评价数学模型,即土壤质量综合评价模型。应用这个模型计算出来的土壤质量隶属度即为土壤质量综合评价指数。应用这个方法可以分别获得各评价因素和土壤质量优劣的准确信息。这种方法既利用了土壤质量评价中存在的模糊性特点,又考虑了评价因素指标值、评价因素权重和评价因素间交互作用对土壤质量的共同影响[24]。
胡建忠在对黄土高原沟壑区的4种人工山杨林分的土壤进行质量分析时,从水分储量、供水能力、养分容量和供肥能力4方面的土壤属性建立了综合评价体系,应用多层次模糊综合评判数学模型进行土壤质量评价,得到土壤质量综合隶属度。这种方法可以将近20种土壤质量因素分成2级,建立评价体系,逐步简化计算结果,最终的评价结果与土壤的生产力结果完全一致,且具有极显著的线性关系[25]。
213 灰关联综合评价模型
胡月明等以广东省东莞赤红壤农业现代化试验区的土壤为例,选取了地面坡度、坡向、土壤质地、土壤pH值、土壤有机质含量、土壤速效磷含量、土壤
221中国水土保持科学2006年
速效钾含量、土地利用类型等因素作为指标,用灰关联综合评价模型计算出各评价对象的灰关联综合评价值,依据这个值确定土壤质量等级[26]。
灰关联综合评价模型具有方法简单、计算量小、理论可靠等特点,该模型适用于多指标综合评价问题。该方法没有用到各评价因素的评价标准,只用到各因素的原始量化值,因而评价结果更为客观、科学。评价结果给出各单元按质量的排序,又可以根据关联度大小划分各单元的土壤质量等级。由此可见,灰关联综合评价模型不仅在方法上更具有科学性,而且结论更丰富,对土壤资源利用决策具有更大的参考价值[26]。
214 基于RAGA的PPE模型
付强等在对三江平原的土壤质量评价中选择与土壤质量相关的物理、化学指标(如有机质、全氮、速效磷、速效钾、pH值等,针对沼泽土又增加了孔隙度和水稳性团粒含量2项指标),将改进的G A方法———基于实数编码的加速遗传算法(real coding based accelerating genetic alg orithm,简称RAG A)与投影寻踪分类模型(projection pursuit evaluation m odel,简称PPE模型)有机地结合起来,通过RAG A优化PPE模型中的投影方向参数,完成高维数据向低维空间的转换,即将每个样本的多个评价指标综合成1个综合指标,然后按投影值进行排序与识别,从而实现对土壤样本的分类与评价[27]。
以往的土壤分类与等级评价多是建立在模糊数学基础上的模糊聚类分析与模糊综合评判,因此不可避免地涉及专家对每个土壤指标赋予相应的权重。不同专家可能赋予不同的权重,人为干扰较大。应用投影寻踪建立土壤质量评价的PPC模型,避免了人为赋予权重的干扰,取得了满意效果。传统的优化方法同时优化多参数相当困难,应用了基于实数编码的加速遗传算法(RAG A),实现快速收敛与全局寻优,将RAG A与PPC模型相结合,大大简化了PPC建模过程,使PPC模型具有更广的应用范围,实现了对土壤质量变化的综合评价[27]。
215 物元模型
潘峰等以松花江地区的土壤质量评价为例,将物元分析方法用于土壤质量评价中,以土壤质量等级、评价指标及其特征值构造物元,并根据计算出的综合关联度来实现对各土壤样本的质量等级综合评判与排序。他们将这种方法应用于松花江地区,以全氮、全磷、有机质、pH值、层厚、物理黏粒含量为指标,并用层次分析法确定权重,最终得到的结果是令人满意的[28]。
这种评价土壤质量的方法具有计算简便、结果可靠的优点,而且关联度能真实地反映土壤各指标的真实情况,并能取得较好的效果。此外,这个方法可以在质量评价的其他领域推广应用[28]。
3 GIS的参与
311 GIS与模糊变权评价法
胡月明等在广东省东莞赤红壤农业现代化实验区研究中,选取地面坡向、土壤质地、土壤有机质、利用类型等为指标,应用ArcIn fo进行空间数据的一系列处理,在对评价标准进行模糊化处理后,建立变权评价模型进行土壤质量评价,应用ArcViewGIS绘制了评价结果图。最后将变权后的结果与常权的进行比较分析,证明变权的处理更能体现土壤质量的实际状况[29]。
312 GIS与灰关联综合评价法
胡月明等在评价广东省东莞赤红壤农业现代化实验区土壤质量时,应用地理信息系统(GIS)技术,并与层次分析模型和灰关联综合评价模型相结合,计算灰关联综合评价值,从而得出评价单元按质量从劣到优排列的序列,应用ArcViewGIS绘制评价结果图[26]。
313 GIS与数据库
张学雷等在评价海南岛土壤质量时,采用国际上最新的地体———土壤数据库(S OTER)方法,建立研究区域的地体———土壤资源信息系统。利用区域的S OTER图与气象分区图“农业生态带”AEZ叠加生成的AE U(Agro2Ecological Units)图斑作为土壤质量评价的单元。用决策树(decision tree)对AE U图斑进行评价,得到土壤质量评价等级指数。在A LES 环境中构建模型,然后针对每一个评价单元使模型运行。在GIS(如Arcview)环境中,将评价结果与图斑相连,提供需求单项指标的图件或不同目的的解译成果输出,可提供定量化的信息依据[30]。
S OTER方法为科学地评价土壤和土地资源现状、应用前景、利用适宜性等提供全面的基础信息和相应的评价模型[30]。
应用GIS对土壤质量评价可以极大地提高决策的可靠性和客观性,避免通过主观判断来决定土地的使用情况,提高土地的使用效率和合理安排资源,为产业结构调整和土地管理诸方面提供数量和质量上的依据,从而使土地发挥最大效益[13]。
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第2期王博文等:土壤质量评价方法述评
4 时空动态监测方法
411 多变量指标克立格法
这是美国农业部和华盛顿州立大学的研究者提出的。M VIK(multiple variable indicator krigging)是将单个土壤性质指标综合成一个总体的土壤质量指数,即通过多变量指标转换(M VIT)将测定值进行转换,建立整体土壤质量指数[31]。
该法优于土壤质量评分法,可以把管理措施、经济和环境限制因子引入分析过程,其评价范围可以从农场到地区水平。通过单项指标的评价,该法还能确定影响土壤质量的最关键因子[14]。
412 土壤质量动力学方法
由于土壤系统的动态性,对可持续管理的测量应该采用动态评价方法,利用系统动态学特征测量其可持续性。Lars on和Pierce提出了一种描述土壤质量动态变化的方法,土壤质量Q=f(q1,…,q n),其中q i是单个土壤质量数值。土壤的动态变化d Q=f[(q i,t?q i,t0,…,q n,t?q n,t0)]。其中q i,t和q n,t 分别表示时间为t时第i个和第n个土壤质量数值,而q i,t0和q n,t0则分别表示时间为t0时第i个和第n 个土壤质量数值。土壤的动态变化反映了土壤质量是进化还是退化:d Q为正值表示为土壤质量在进化;d Q为负值时表示土壤质量在退化[32]。
413 GIS与指数和法结合
齐伟等以河北省曲周县一个33km2的小区为例,用指数和法计算得到土壤质量指数值,然后将2个时段的指数值相比较,得到的差值即为土壤质量的时间变化量,再用GIS插值法得到未采样点的估计值,评价土壤质量的空间变化。利用AR2 C VIEW312的不同图层之间的运算功能,将不同年限的土壤质量空间分布相减,结果是该土壤质量项目变化量的空间分布,把时间序列上的动态变化体现在空间分布上。他们选用土壤质地、全盐量、有效磷等8项指标,将这种指数法和GIS相结合的方法应用于华北平原盐渍化潮土样区,很好地表示出土壤质量的时空变化[33]。
这种方法可以直观地揭示土壤质量的时空变化规律和发展趋势,但它也有一定的局限性:用插值法做出的等值线是基于样点的估计,这种可能的等值线与真正的区域分布可能有一定差距,尤其是当样点出现异常值和分布不均匀或数量不足时,但通过加大取样密度可以解决这一问题。在地形、土壤类型和土地利用方式变化大的地区,这种方法的评价精度也会降低;可以通过先划分类型区,分区进行插值的方法步骤来提高精度[33]。
5 其他方法
研究土壤质量的工作者们通过比较土壤质量指标的变化来分析土壤质量。Catherine等针对加拿大安大略湖的某一森林土壤,从有机质层、叶子营养状况和树木生长3方面选择相应的指标,将经过松土、施肥和除草这些措施处理过的土壤与未进行处理的进行比较,分析土壤质量[34]。Sánchez2Mara nó等在对地中海的山脉土壤质量研究中选择土壤结构、组成、pH等物理化学性质作为指标,针对3个不同地区的土壤,将利用过的与未曾利用的作比较,得到土壤质量状况[35]。Wang Z.等在加拿大对一些长期用废水灌溉的农田的土壤质量进行研究,在初步选择29个指标后,进行主成分分析,确定了将土壤总孔隙度、pH值、电导率、镁、磷、锌为最终的指标进行比较,评价土壤质量。近年来对指标的选择更偏向于土壤生物指标[36]。Jennifer等在对5个不同林型的森林土壤进行质量分析时,侧重于土壤生物指标,如有效氮、凋落物的分解、上层林冠的生产力、上层林冠的生物多样性等,并指出用土壤的物理化学和生物指标将土壤质量归类是很难的,即便是对小的空间尺度地区,而要将土壤质量进行分级还是要依赖于对这个特定区域进行评价的目的[37]。来自5个国家的土壤学家们针对农田、草地、森林及城市这几种类型的土壤质量进行研究,经过论证认为土壤中的固氮菌、总生物量、土壤呼吸量、脱氢酶活性以及土壤微生物的腐殖化能力都是土壤质量的敏感指标,但是由于土壤类型的原因,这些指标还需进一步研究[38]。Jakub等对科斯岛周围的草地进行研究,得出微生物生物量、基础呼吸量、代谢系数、潜在呼吸量、潜在呼吸量/基础呼吸量、潜在呼吸量/微生物生物量、可利用的有机碳和可利用的有机碳/微生物生物量8项土壤质量指标[39]。
此外,K ettler认为土壤质地是土壤质量评价中的一个关键组成,所以针对之前的费用高、耗时又长的方法,开发了一种快速简单的测定土壤颗粒分布的方法,这种方法也可用于测定土壤初始质量[40]。K irchmann等在研究瑞典农业土壤时认为土壤质量评价应以土壤功能为基础,他们以农作物产量、生物分解及空气与地下水间的物质交换这3项功能作为土壤质量标准,并将可以指示这些功能表现程度的土壤属性依据临界条件和统计分配进行分级,得到
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一个体系可用于解释土壤状况[41]。Li Y.等在对黄土高原土壤质量进行研究时还注意到,在陡峭的山坡地区,土壤质量中的各指标值与地形间有一定的线性关系:y=ax+b,y为指标值,x为坡度变化, a、b为系数。如果用这个方法估计到的土壤质量中各指标的值可以接受的话,则可能将这个方法应用于评价土壤质量的大小和模式[42]。易秀等将生态毒学评价应用于土壤质量评价中[43]。楼文高在研究三江平原地区主要耕作土壤质量时,选择了与土壤质量有关的物理、化学性质为指标,应用神经网络方法可以处理评价指标与土壤质量之间复杂和未知的非线性关系,建立土壤质量评价与预测模型,从而真正实现用连续函数值表示土壤质量的连续变化[44]。张甘霖提出了区域性土壤形成特征的概念,并依此建立了服务于土壤基层分类和质量评价的公用数据库[45]。Pedro等对热带土壤进行研究时,将土壤肥力分级的观念引入土壤质量评价中,并指出这是一种在定量的基础上在热带有用的方法,但也不提倡继续用这种方法评价热带土壤质量,而是作为完成这项工作中的一步[46]。Filip等在施肥和未施肥的2种田地中通过对植物中的碳在土壤中的矿化和腐殖化过程进行监测,来评价土壤质量[47]。
6 对未来土壤质量评价工作的展望
成功的评价土壤质量战略对于提高持续管理土壤水平是必需的。虽然目前这方面已经开展了一些工作,但其力度、作用和影响却不能满足当前的需要;所以,要进一步开展和完善土壤质量评价工作。
1)无论采取何种方法评价土壤质量,选择合适的土壤质量评价指标都是重要的,而且也是一项基础工作。尽可能少地选择指标,运用复合指标、生物指标等,这些都是今后努力的方向。
2)虽然当前定量的评价方法是主要发展趋势,但定量评价的结果是否切合实际,还有赖于进一步验证。只有把定性分析与定量评价有机地结合起来,才能使土壤质量评价更趋完善、科学。
3)指数法是评价土壤质量一种较为实用的方法,它可以使人们从计算出来的指数值一目了然地看到土壤质量状况,较为简单方便。可以从这方面进一步开展工作。
4)随着信息技术的不断发展,将它应用于土壤质量的评价中是可行的,而且是大有发展潜力的。
5)土壤是生态系统的一个组成部分,一个子系统。可以以生态学的观点、原理来解决土壤研究中的问题,将生态学方法应用到土壤质量评价中。
6)评价土壤质量就是为了正确、充分地了解土壤状况,为实际的开发利用土地、采取合理措施和提高土壤生产力提供依据,而评价方法除了便于开展科研工作外,更应该能为在生产一线的劳动者所使用。所以,要将评价方法简单化,使之易懂、易操作,以便于它更好地为人类服务。
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621中国水土保持科学2006年
土壤质量评价体系 1 土壤的质量 评价指标体系大致可以分为土壤物理指标、土壤养分和常规化学指标、土壤生物指标和污染物指标四类，土壤物理指标中，质地、含水量和耕层厚度使用频数最多，土壤养分与常规化学指标中，有机碳和pH 使用频数最多，土壤生物指标中酶活性、细菌数量和真菌数量使用频数最多，但相比于物理指标和土壤养分和常规化学指标，生物指标的应用较少，污染物指标中重金属指标的使用频数最多；指标权重的确定方法中主观法的层次分析法和客观法的主成分分析占主导地位；土壤质量评价方法中综合指数法和内梅罗指数法应用的最多。 在我国，土壤质量概念较为广泛，也可理解为土壤肥力、土壤地力、土壤生产力、土壤环境质量和土壤健康质量。通俗地说，土壤肥力、土壤地力和土壤生产力主要关注土壤的肥瘦如何，而土壤环境质量和健康质量则主要关注土壤干净与否。 2 评价的指标 土壤质量评价指标可以大致分为：1）物理指标，2）养分与常规化学指标，3）生物指标，4）污染物指标。基于土壤肥力质量(包括土壤地力、土壤生产力)的评价主要依据前三类指标，而基于土壤环境质量与健康质量的评价则主要依据后一类。 3 评价指标的权重确定方法 土壤质量评价指标的权重确定方法包括主观法、客观法和主客观综合法三种，主观法包括层次分析法、专家打分法、模糊分析法和最
小平方法等；客观法包括主成份分析法、均方差法、多目标规划法、最大熵法和简单关联函数法等。 4 土壤质量的评价方法 土壤质量评价应该包括两步：第一是对单一指标进行评价，可以将具体的指标“实测值”与已有的“标准”进行比较，这有助于了解土壤的实际具体问题所在；第二步是针对所有指标进行综合评价，这是为了了解土壤总体的优劣。 土壤质量评价方法包括综合指数法、内梅罗指数法、模糊判别法、灰色关联法、神经网络模型法、灰色聚类法、线性回归法、地质累积指数法、物元模型法、T 值分级法。 表1 我国耕地地力评价指标 Table 1 Indicators of farmland productivity in China 5 评价原则 在土壤质量指标选择上，应遵循以下原则： 1)主导性原则，选择对土壤质量影响大的限制性因子； 2)独立性原则，选择的指标之间具有独立性； 3)敏感性原则，选择空间变异大的指标，以能够敏感地反映土壤
土壤环境质量评价
土壤环境质量评价涉及评价因子、评价标准和评价模式。评价因子数量与项目类型取决于监测的目的和现实的经济和技术条件。评价标准常采用国家土壤环境质量标准、区域土壤背景值或部门（专业）土壤质量标准。评价模式常用污染指数法或者与其有关的评价方法。 8.1污染指数、超标率（倍数）评价 土壤环境质量评价一般以单项污染指数为主，指数小污染轻，指数大污染则重。当区域内土壤环境质量作为一个整体与外区域进行比较或与历史资料进行比较时除用单项污染指数外，还常用综合污染指数。土壤由于地区背景差异较大，用土壤污染累积指数更能反映土壤的人为污染程度。土壤污染物分担率可评价确定土壤的主要污染项目，污染物分担率由大到小排序，污染物主次也同此序。除此之外，土壤污染超标倍数、样本超标率等统计量也能反映土壤的环境状况。污染指数和超标率等计算公式如下： 土壤单项污染指数=土壤污染物实测值/土壤污染物质量标准 土壤污染累积指数=土壤污染物实测值/污染物背景值 土壤污染物分担率（%）=（土壤某项污染指数/各项污染指数之和）×100% 土壤污染超标倍数=（土壤某污染物实测值－某污染物质量标准）/某污染物质量标准 土壤污染样本超标率（%）=（土壤样本超标总数/监测样本总数）×100% 8.2内梅罗污染指数评价 内梅罗污染指数（PN）= ｛［（PI均2）+ （PI最大2］/2｝1/2 式中PI均和PI最大分别是平均单项污染指数和最大单项污染指数。内梅罗指数反映了各污染物对土壤的作用，同时突出了高浓度污染物对土壤环境质量的影响，可按内梅罗污染指数，划定污染等级。内梅罗指数土壤污染评价标准见表8-1。 表8-1 土壤内梅罗污染指数评价标准 等级内梅罗污染指数污染等级 ⅠPN≤0.7清洁（安全） Ⅱ 0.7＜PN≤1.0尚清洁（警戒限） Ⅲ 1.0＜PN≤2.0轻度污染 Ⅳ 2.0＜PN≤3.0中度污染 Ⅳ PN＞3.0 重污染 8.3背景值及标准偏差评价 用区域土壤环境背景值（x）95%置信度的范围（x±2s）来评价： 若土壤某元素监测值xI＜x－2s，则该元素缺乏或属于低背景土壤。 若土壤某元素监测值在x±2s，则该元素含量正常。 若土壤某元素监测值xI＞x＋2s，则土壤已受该元素污染，或属于高背景土壤。 8.4综合污染指数法 综合污染指数（CPI）包含了土壤元素背景值、土壤元素标准（附录B）尺度因素和价态效应综合影响。其表达式： 式中CPI为综合污染指数，X、Y分别为测量值超过标准值和背景值的数目，RPE为相对污染当量，DDMB为元素测定浓度偏离背景值的程度，DDSB为土壤标准偏离背景值的程度，Z为用作标准元素的数目。主要有下列计算过程：（1）计算相对污染当量（RPE）
城镇土地利用现状与潜力评价 一、城镇土地利用现状 县（市、区）城镇用地面积为公顷，占土地总面积的%，其中：居住用地面积公顷，占城镇用地面积的%，平均容积率为,平均建筑密度为%；商服用地面积公顷，占城镇用地面积的%，平均容积率为,平均建筑密度为%；工业仓储型用地公顷，占城镇用地面积的%，平均容积率为,平均建筑密度为%；其他土地面积公顷，占城镇用地的%，平均容积率为,平均建筑密度为%。 二、城镇土地利用潜力评价 1、城镇土地利用潜力评价的指标体系 影响城市土地利用潜力的因子很多，选择评价指标时应满足下列原则: （1）主导因素原则 （2）可得性原则 （3）普遍性原则 （4）分类评价原则 按照县（市、区）城镇规划的功能区类型分别设计评价指标体系,即便不同类型的功能区选用了相同指标，其评价标准和权重也应有所不同。根据上述原则及城镇规划的功能分区,可以建立居住、商业服务、工业仓储型单元的土地利用潜力评价指标体系，并通过层次分析法得到各个指标的权重。
2、城镇土地利用潜力评价模型 在上述城镇土地利用潜力评价指标体系中，土地闲置率是正向指标，即土地闲置率越大土地利用潜力越大；功能区内道路广场用地比重和绿化率是逆向指标，即指标值越大土地利用潜力越小；建筑密度、容积率既不是逆向指标，也不是正向指标，因为建筑密度、容积率过低固然是对土地资源的浪费，但建筑密度、容积率过高也不可能营造适宜的环境。因此,建筑密度、容积率存在一个标准值,实际值低于或高于标准值，均有潜力可挖。基于此可建立城镇土地利用潜力评价模型 式中:p C 为评价单元的潜力分值, p C 值越小表示评价单元的土地
利用越合理；r为评价单元的平均容积率； r为容积率的标准值；d为 评价单元的平均建筑密度; d为建筑密度的标准值；u为评价单元的 土地闲置率；s为评价单元内道路广场用地比重；g为评价单元的绿化率； w为权重。 i 3、评价标准的确定 建筑密度和容积率指标既不是正向的，也不是逆向的，而是有一个所谓的“标准值”，实际值与之越接近越好，过大或者过小都不理想。由于这些指标的合理程度因国家、城镇以及发展阶段不同而异，因此，国内外研究还没有找到很好的测度办法。在实际工作中常采用的方法主要有经验法和理论推算法2种，报告采用经验法来确定建筑密度和容积率的评价标准。经验法是将各类单元内所有宗地的建筑密度和容积率等指标分别按照由小到大排列，根据经验取中位值，或位于60%、70%处的值等为标准值。 4、评价单元的划分 县（市、区）城镇有块宗地, 用地面积公顷。报告评价单元提取的原则： （1）参照县（市、区）城镇规划的功能分区，评价单元分为居住型、商服型、工矿型和其他型4种； （2）对于分布较均匀的地区，居住和工矿性质的土地现状评价单元不跨越功能分区，面积相对稀疏的商服用地可跨越功能分区的范围； （3）对于其他控制层占显著位置的地区，打破功能分区的界线，
附件5 关于《土壤环境质量标准》修订思路及 有关情况的说明 一、工作背景和主要过程 现行《土壤环境质量标准》（GB 15618-1995）在我国土壤环境保护和管理中具有重要基础性作用，也存在一系列不适应我国现阶段土壤环境保护形势的问题。环境保护部及原国家环保总局从2006年起组织开展《土壤环境质量标准》（GB 15618-1995）修订工作和新时期国家土壤环境保护标准体系建设工作，技术支持由原标准编制单位环境保护部南京环境科学研究所牵头承担，环境保护部环境标准研究所等单位协助开展。 由于我国土壤环境介质复杂多样，而且土壤污染本身具有类型多、区域差异大、治理修复难度大等特点，《土壤环境质量标准》修订工作难度大、挑战性强。启动修订至今，全国土壤污染状况底数不清、对土壤环境问题认识不足、土壤环境管理思路不明等制约情况有所改善；但是，国内土壤环境标准和基准研究仍然薄弱，本标准在借鉴国外同类标准方面存在较大难度，尤其是国外相关标准中污染物含量限值难以参考；同时，《环境保护法》等上位法律、法规中关于环保标准的规定比较原则，缺少专门适用土壤环保标准体系建设的法律制度，修订面临的不确定性较大。
因此，本标准的修订过程必须融入了解我国土壤环境质量现状和土壤污染特征、厘清我国土壤环境管理思路和污染防控对策、完善土壤环境管理政策法规标准体系、明确土壤环境质量标准作用定位的过程，同时也是广泛凝聚共识、集中各方智慧的过程。2006年启动该工作后，环境保护部科技标准司组织召开了20多次专题工作会、研讨会，反复研究、梳理土壤环保标准体系结构、作用定位、主要内容，陆续安排了一系列土壤环保标准制修订项目；标准编制单位广泛调研了国内外相关法规标准、管理文件、科研报告、调查数据，承担了中荷土壤环境标准国际合作项目、土壤环境标准制定方法学研究等环保公益科研项目，并于2008年编制《全国土壤污染状况评价技术规定》，全面支撑全国土壤污染状况调查等工作。 针对国内急需开展的污染地块（场地）土壤环境管理，借鉴欧美发达国家和地区的土壤污染风险管理理念和评估技术方法， （HJ 环境保护部于2014年2月19日发布《场地环境调查技术导则》25.1-2014）、《场地环境监测技术导则》（HJ 25.2-2014）、《污染场地风险评估技术导则》（HJ 25.3-2014）、《污染场地土壤修复技术导则》（HJ 25.4-2014）和《污染场地术语》（HJ 682-2014）系列标准，部分缓解了现行《土壤环境质量标准》存在的问题，为实施《环境保护法》第32条“国家加强对大气、水、土壤等的保护，建立和完善相应的调查、监测、评估和修复制度”提供了配套支撑标准。
浅谈我国土壤质量评价的研究进展 发表时间：2018-10-15T09:33:04.520Z 来源：《知识-力量》6中作者：任建行1 王云2 [导读] 本文简要介绍和分析土壤质量概念及现状以及评价方法和对今后土壤质量研究工作的意见。： （1.湖南人文科技学院,湖南娄底 417000,2.湖南文理学院,湖南常德 415000） 摘要：本文简要介绍和分析土壤质量概念及现状以及评价方法和对今后土壤质量研究工作的意见。 关键词：土壤质量；评价单元；评价指标 引言 随着社会的发展和人口的增多，土壤资源受到日益增大得压力。由于目前存在土壤侵蚀严重、有机质降低、土壤肥力和生产力降低、土壤化学和重金属污染、以及由此导致的大气和水体质量降低问题，引起了人们对土壤质量的概念以及评价的兴趣研究。[1] 中国土壤资源总量居世界前列，但人均耕地占有量还不足世界平均水平的 1/2，且总体质量不高，中低产田占 2/3。由于人多地少，我国土地资源开发比较彻底，可供开发的后备耕地资源十分有限。随着城市化的高速发展和生态环境工程的实施，全国耕地面积将进一步减少。要增加粮食产量以满足日益增加的粮食需求,保障粮食安全，只能依靠单位面积产量的提高，土壤质量便成为决定生产力的决定因素。 [2]只有对土壤质量进行准确评价，才能客观了解不同土壤管理措施对土壤的影响，并及时的调整土地管理措施，为土地的可持续发展提供理论依据。 1.土壤质量的定义 土壤质量的概念从20世纪90年代随土地持续利用研究发展起来，并在粮食需求增长与环境保护、资源可持续利用之间的矛盾不断加剧的形式下越来越受到重视。1995年美国土壤学会认为土壤质量是指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、气质量以及人类健康与生活的能力。直到20世纪末才提出了土壤质量是土壤肥力质量、土壤环境质量和土壤健康质量的综合，即土壤在生态系统的范围内，维持生物的生产能力、保护环境质量及促进动植物健康的能力[3]。但仍未建立起对土壤质量量化表征的方法和公认的指标及评价体系。Parr 等几个土壤质量定义的特定用处，可用于评价管理措施对土壤退化和保持的影响[4]。江慧等提出土壤质量的概念有助于区别技术进步导致生产力的变化和土壤质量的变化导致的生产力的变化[5]。土壤质量的概念也可用于监测与农业管理有关的可持续性和环境质量的变化。应该指出的是，土壤质量的含义可以因使用土壤不同和管理目的不同而不同，也会因认识和研究的深入而变化，但在研究土壤质量的动态变化时，为便于比较，必须有相对稳定的指标和方法。 2土壤质量研究现状 我国在20世纪50年代进行了第一次土壤普查，因为规模和采集的数据有限，所以资料并不完整。第二次土壤普查是在80年代初，虽然此次规模很大，资料也齐全。但是由于对土壤质量没有完整的认识，只关注了土壤的基本属性和肥力指标，没有包括土壤的环境和健康指标。30多年后的今天，虽然粮食生产总量从 1978年的3 048亿公斤增至2017年6179亿公斤，占到世界的16%，但是化肥用量占31%，每公顷用量是世界用量的4倍。在这30年来，是我国工业化和城市化发展最快的时期。土壤中的废弃物和污染物增多，土壤退化比较严重。据统计，因土壤侵蚀、肥力贫瘠、盐渍化、沼泽化、污染及酸化等造成的土壤退化总面积约4.6亿hm2，占全国土地面积的40%,是全球土壤退化总面积的1/4。[6]这些都对土壤质量产生了深刻的影响。为了摸清土壤变化情况，也为了农业的可持续发展，近年来，我国科研工作者对土壤质量的评价做了大量研究，同时评价方法和指标逐渐丰富，研究范围也变得越来越广泛。 周建民分析研究了由中科院南京土壤所主持完成了“973”项目“土壤质量演变规律与可持续利用”通过对研究对象（生产90%以上的水稻土、红壤、潮土、和黑土）的分析比较得出土壤肥力（土壤有机质、土壤速效磷、以及土壤速效钾）和土壤健康以及土壤PH在这20年来变化趋势，从而得出20年来土壤质量的变化。孙云云等提出可以从土壤生物学性质中土壤微生物指标、土壤酶活性指标、土壤动物指标来反映土壤质量健康的变化，作为土壤质量评价的指标。 随着人们认识水平的提高和研究的深入，对土壤质量的评价也分成了不同尺度。（1）大尺度的土壤质量的评价研究：吴玉红等运用主成分分析的方法对有机质、碳酸钙、速效钾、磷酸酶等12项土壤属性进行分析，进而对土壤质量进行评价。研究结果表明，对于该研究区域来说，深松技术和秸秆还田技术是比较有效的保护性耕地措施。（2）中尺度的土壤质量的评价研究：张杰等运用主成分分析法对于大庆市不同类型土壤的全盐量、阴离子组成、PH 值等指标进行了评价，从而进行了不同土壤质量的评价。（3）:小尺度的土壤质量的评价研究：黄春雷等研究了在浙江东部沿海受某一固体废弃物污染土壤的重金属污染情况，先用单因子指数法计算各重金属的污染情况，再用內梅罗综合指数法将各种重金属污染进行综合，然后再根据区域土壤环境背景上限值进行判断，最终得到该土壤的综合污染指数。 3评价单元 土壤质量评价单元是土壤资源评价的对象,是评价对象的最小单元，是土地质量评价和级别划分的最小空间单位。划分评价单元的目的是客观地反映土地质量的空间差异,同一评价单元内应具有一致的土地基本属性,不同的评价单元之间既有差异性,又有可比性。而且评价单元能反映最终的评价结果。所以要合理划分评价单元，并且要匹配已经获得的支撑数据。 划分土壤质量单元一般有4种方式：一是直接利用土壤类型作为评价单元；二是以土地利用类型作为评价单元；三是田块作为评价单元。四是以地形——地貌——土壤——气候的生态组合划分评价单元。张万忠用大连地区204个土种为评价单元揭示了大连地区土壤质量的递变规律,并提出了加速土壤正向演化的措施。朱海燕研究的江汉平原的后湖农场,以村作为评价单元是由于土地利用类型单一且地形平坦,各村内部土地差异不大。Sparling 等以不同的土地利用类型作为评价对象，对新西兰的12种土壤进行评价。 4土壤质量评价指标 土壤质量主要取决于土壤的自然组成部分,也与人类的行为和管理措施及其农业实践有关，所以土壤质量不能够直接被测定,但可以通过土壤质量指标来测定。土壤质量的好坏取决于土地利用方式、生态系统类型、地理位置、土壤类型、以及土壤内部各种特征的相互作用,土壤质量评价应由土壤质量指标来确定。土壤质量评价指标是从土壤生产潜力和环境管理的角度检测和评价土壤健康状况的性状、功能或条件。Arshad等认为土壤质量评价指标是指能够反映实现其功能的程度，并且可以测量的土壤或植物的属性。张万忠认为评价指标是指影响
文章编号:056423945(2000)0320107204 浙江低丘红壤肥力数值化综合评价研究 吕晓男1,陆允甫2,王人潮1 (11浙江大学土壤遥感与信息技术应用研究所,浙江杭州 310029;21浙江省农业科学院土肥所,浙江杭州 310021) 摘 要:对38个田间试验结果,选用11项肥力指标进行.根据作物效应曲线分别建立S 型和抛物线型隶属度函数,并计算出隶属度值.用多元统计中的因子分析方法,求得各肥力指标的权重值.进一步求得土壤肥力综合指标(IFI )和土壤养分肥力指标(NFI ),结果表明,IFI 和NFI 与玉米产量之间达到显著相关水平,说明综合评价结果能较好地反映土壤肥力状况. 关键词:红壤肥力;综合评价;玉米产量中图分类号:S158 文献标识码:A 土壤肥力是由众多化学、物理和生物学因子组成 的综合反映,且与土壤质量密切相关[1,2].这就要求我们在评价土壤肥力时要从总体的观点出发,而不能限于个别的单项肥力因素,也就是说需要有评价土壤肥力的综合性指标.显然单项肥力指标不足以全面表征土壤的肥力水平,更不足以据此来拟定调节和提高土壤肥力的综合措施.由于土壤肥力综合评价的复杂性,以往土壤肥力评价方法一般只是给出高、中、低等比较抽象的概念性等级指标,而缺少土壤肥力的数量化指标.实际上给出的只是土壤属于某一肥力等级水平的绝对概念,而没有相对的含义,这样在同一肥力等级土壤之间就很难比较其优劣[3].土壤肥力的数量化评价是土壤肥力表达的必然趁势,已引起了人们的重视.何同康提出了土壤肥力的评分法,即肥力因素按对肥力贡献大小给以一定的分数,所有肥力因素得分之和表示相应地块肥力的高低[4].耿兴元和唐晓平等研究了土壤肥力的模糊定量化评价(判)[3,5].曹承绵等用等比数列确定肥力指数进行土壤肥力数值化评价[6].孙波等用模糊数学和多元统计分析,建立定量的土壤肥力评价方法,并结合GIS 绘制出土壤肥力评价图[7].目前有关土壤肥力综合评价的研究报导逐渐多了起来,但大多数研究还是局限于人为地划分土壤肥力评价的数量级别和各指标的权重数,然后通过简单的加法和乘法合成一项综合性指标来表示土壤肥力的高低,评价结果的准确性很大程度上取决于评价者的专业水平,主观性和随意性较强.至今对于综合评价中各参评因素的选定、各肥力因素分级指标的划分以及权 重系数的确定等关键问题,在全国尚无统一的标准,分 歧也较多.本文利用浙江省低丘红壤地区多点玉米田间试验的资料,对红壤肥力进行数值化综合评价,并用38个玉米田间试验的产量来验证综合评价结果的可靠性,以寻求适合南方红壤地区土壤肥力综合评价的方法. 1 研究材料和参评肥力指标选择 38个玉米田间试验分布于浙江省低丘红壤地区 的巨州市、金华市、兰溪市、东阳市、义乌市.供试土壤为低丘红壤旱地,玉米田间试验设不施肥CK 和全肥NPK 二个处理,三次重复.NPK 处理肥料用量为N 1215kg/亩、P 2O 55.0kg/亩和K 2O 1010kg/亩,各试验点生产管理措施基本一致.考虑到评价指标的可获取 土壤肥力土壤养分有机质全氮碱解氮 全磷 有效磷缓效钾 有效钾 物理和化学环境 p H CEC 粉砂/粘粒粘粒含量 第一层 第二层 第三层 图1 土壤肥力综合评价指标体系 收稿日期:1998202229 基金项目:国家重点基础研究发展规划项目(G1999011809) 作者简介:吕晓男(19642),男,浙江东阳市人,浙江省农科院副研究员,现为浙江大学在职博士生,研究方向为土壤肥料. 第31卷第3期 2000年6月 土 壤 通 报Chinese Journal of S oil Science Vol.31,No.3J un.,2000
土地集约利用潜力评价 随着经济的快速发展，郊区城市化、城乡一体化、乡村城镇化、新农村建设进程加快，对土地资源的需求量越来越大，然而土地资源的自然供给却是有限的，需要我们转变原有观念，使土地资源利用从传统的利用方式向高效科学的方式转变；从粗放型向集约利用转变。 土地资源利用存在问题利用潜力要确保到2020 年实现全面建设小康社会的奋斗目标，必然要加快工业化和城镇化的发展，发展和建设需要占用大量的土地是不可避免的，而且我国的人口还将继续增加，这样土地供需矛盾将日益尖锐。《政府工作报告》明确提出，要把节约集约用地作为转变经济增长方式的突破口和重要抓手。发展是第一要务，这一点任何时候都不能动摇，问题在于发展必须是科学的、协调的、可持续的，表现在土地利用上必须坚持节约集约用地制度，坚守18 亿亩耕地红线。这就要求我们要树立正确的用地观，从落实科学发展观的高度，本着对事业负责，对子孙后代负责的态度，积极推进节约集约用地。 一、土地节约和集约利用的理论依据节约、集约用地，笼统地说，就是如何更有效地利用土地，以最小的土地成本，满足社会经济发展与环境建设的需要。土地的节约、集约利用，最关键的就是要对土地资源进行集约经营。土地集约经营是在单位土地面积上投入较多生产资料等要素，同一块土地面积上聚集的相关要素越多意味着
该土地利用的集约度越高。根据生产理论，一定的产出对应着相关 生产要素的投入。生产过程将一定数量的劳动资本等可变要素合乎比例地投入到固定要素土地中去，以最小成本取得最大收益。在一定技术条件下，将可变要素连续投入到土地，土地边际报酬会出现先增加后减少的现象，这种现象叫做边际报酬递减。 二、现行城市土地利用机制的缺陷土地利用机制直接影响着城市土地利用效率，从而也制约着城市社会经济功能的发挥。土地制度改革以来，我国城市土地利用与土地集约高效利用还有差距。截至2004年底，全国城镇共有闲置土地26.37万hm2相当于现有城镇建设用地总量的7.8%。2004年度国家首次运用高分辨率卫星，对全国160 个国家级开发区（园区）的遥感监测结果显示，开发区（园区）内平均还有1/3 的土地尚未被充分开发利用。尽管2003-2004 年，国家七部委曾经开展大规模的土地市场秩序治理整顿，并把开发园区作为重点整顿对象，但根据实际的动态监测结果土地利用程度并没有很大提高，表明土地利用方式转变的任务仍然艰巨。究其原因，主要是现有城市土地利用配置中市场失灵与政府失灵。政府调控机制和市场机制的缺陷主要表现为：原有计划经济体制下政府配置机制导致的城市土地利用效率低；土地市场机制不健全而导致的土地配置在数量、方向上的失控及国有土地资产的流失；政府干预市场行为缺乏规范性和科学性，造成对土地市场的过度干涉及不 公平竞争或者政府功能 在土地市场中的缺失；由于公众参与机制的缺乏，导致对土地资
土地评价综述 摘要：土地作为人类赖以生存的重要资源，是为区域经济，社会经济与自然经济提供必要条件的重要自然综合体，为了更好的促进社会经济的进步与发展，更有必要掌握土地的总效益，对土地的各方面构成要素进行综合的评价。目前，对土地评价的分类主要分为：土地潜力评价、土地适应性评价、土地经济评价，综合来看，其根本就是为了说明土地在进行生产时的生产力即产出效益的质量评测。本文将结合国内外土地研究历史发展情况，及应用现状，讨论土地利用的可持续发展利用的潜力。 关键词：土地评价评价指标发展研究可持续利用 1 土地评价概述 1.1 土地评价定义 土地评价，又称土地分等，是依据科学的标准，对土地的数量、质量、覆盖特征和经济特点进行的评估，是以不同土地利用为目的，估计土地潜力和土地适应性的过程，其实质是对土地生产力高低的鉴定，基本特征是比较土地利用的要求和土地质量的供给。 1.2 土地评价的类别 土地评价有一种分类方式，分别是按评价目的分类，按评价方法分类和按评价途径分类（直接和间接评价），这里主要介绍按评价目的的分类。按土地评价目的，可以分为土地质量评价，土地潜力评价，
土地适应性评价，土地利用可持续性评价，土地生态评价和土地经济评价。土地质量评价指根据表明各种指标对某项土地利用影响的数学模式，利用计算机中已经储备的有关地区的具体资料进行对比，预测利用的后果，从而具体评定土地质量。土地潜力评价的主要目的在于预测土地的未来利用，土地适宜性的评价是在土地潜力评价的基础上，联系某种具体生产对象的相应条件来进行。土地利用可持续性评价源于土地适宜性评价，是对适宜性评价在时间方向的延伸。土地的生态评价和经济评价分别是着重土地的生态环境价值特点和土地的投入产出经济效果的评价。 2 土地评价研究的回顾 2.1 土地评价研究的回顾 土地评价研究的回顾和展望土地评价研究的回顾和展望土地评价是土地利用规划和合理利用土地的重要手段，它的产生已有2000多年的历史，但是科学的土地评价研究仅有半个多历史。 2.2 土地评价的初级阶段 土地评价的初级阶段土地评价的初级阶段土地评价的初级阶段 国外：1933年美国提出斯托利指数分级（storie index rating ,SRT）和康奈尔系统（cornell system）;1934年法国财政部提出《农地评价条例》；等等。合理利用土地为目的的土地评价研究应追溯到20世纪20年代的美国。1961年，美国农业部土壤保持局正式颁布了土地潜力分类系统，这是世界上第一个较为全面的土地评价系统。土地潜力评价（land capacity evaluation）,又称为土地潜力分类，主要依据
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。
摘要 本文通过收集淮南市自然和社会经济状况基础资料，围绕着淮南市土壤环境质量评价展开。依据调查所得的84个监测点，13个污染因子，绘制淮南市土壤环境质量基础资料图、污染因子浓度的等值线图、环境质量分区图。鉴于淮南市属于重工业城市，矿山开采等活动频繁，因此选取了As、Hg、Cu、Ni、Pb、Cr、Cd、Zn八个重金属因子作为评价因子，以内梅罗指数法进行评价，并绘制了As、Hg、Cu、Ni、Pb五个因子的等值线图。分析结果表明：淮南市主要受到重金属Cu、Ni、Pb污染，大部分区域的环境质量等级为Ⅲ级，应该采取合理的预防和治理措施，对污染进行控制，否则淮南市的环境将更加恶化。
目录
1.前言 环境影响评价是一门技术，是强化环境管理的有效手段，对确定经济发展方向和保护环境等一系列重大决策上都有重要作用。具体表现在以下几个方面： 1)保护建设项目选址和布局的合理性 合理的经济布局是保证环境和经济持续发展的前提条件，而不合理的布局则是造成环境污染的重要原因。环境影响评价是从建设项目所在地区的整体出发，考察建设项目的不同选址和布局对区域整体的不同影响，并进行比较和取舍，选择最有利的方案，保证建设项目选址和布局的合理性。 2)指导环境保护措施的设计，强化环境管理 一般来说，开发建设活动和生产活动，都要消耗一定的资源，给环境带来一定的污染与破坏，因此必须采取相应的环境保护措施。环境影响评价是针对具体的开发建设或生产活动，综合考虑开发活动特征和环境特征，通过对污染治理设施的技术、经济和环境论证，可以得到相对最合理的环境保护对策和措施，把因人类活动而产生的环境污染或生态破坏限制在最小范围。 3)为区域的社会经济发展提供导向 环境影响评价可以通过对区域的自然条件、资源条件、社会条件和经济发展状况等进行综合分析，掌握该地区的资源、环境和社会承受能力等状况。从而对该地区发展方向、发展规模、产业结构和产业布局等做出科学的决策和规划，以指导区域活动，实现^持续发展。 4)促进相关环境科学技术的发展 环境影响评价涉及到自然科学和杜会科学的广泛领域,包括棊础理论研究和应用技术开发。环境影响评价工作中遇到的问题，必然是对相关环境科学技术的挑战，进而推动相关环境科学技术的发展。
土壤环境质量标准 Environmental quality standard for soils GB 15618－1995 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， 制定本标准。 1 主题内容与达用范围 1.1 主题内容 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。 1.2 适用范围 本标准适用于农田、蔬菜地、茶园、果园、牧场、林地、自然保护区等地的土壤。 2 术语 2.1 土壤：指地球陆地表面能够生长绿色植物的疏松层。 2.2 土壤阳离子交换量：旨带负电荷的土壤胶体，借静电引力而对溶液中的阳离子所吸附的数量，以每千克干土所含全部代换性防离子的厘摩尔(按一价离子计)数表示。 3 土壤环境质量分类和标准分级 3.1 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(蔬菜地除外)。土壤质量基本上对植物和环境不造成危害和污染。 3.2 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。 3.3 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； 4 标准值 本标准规定的三级标准值，见表1。表1 土壤环境质理标准值mg/kg
土地潜力评价和土地适宜性评价案例分析 广东省土地潜力评价 华北—辽南土地适宜性评价
广东省位于祖国大陆南部,陆域东邻福建,北接江西、湖南,西与广西接壤,南临南海,西南端隔琼州海峡与海南省相望。全境位于北纬20°09′~25°31′和东经109°45′~117°20′。随着国民经济的发展,人口、资源、环境之间的矛盾日益突出,各业用地的竞争愈演愈烈。为缓解这一矛盾,就要求把土地利用规划和决策建立在科学依据之上。对土地资源进行潜力评价是实现这一目的的最有效手段之一。
①确定潜力评价的基础单位土壤分类系统为土类-亚类-土属-土种,本次评价采用土种作为基础评价单元,因为土种是土体构型和肥力特征以及利用方式的综合反映。 ②建立评价系统本系统是在参考了国外土地潜力评价系统和我国当前流行的评价系统的基础上,结合广东省的实际情况而建立的,是反映土地农业利用质量的系统。在评价中按土地对于农林牧业生产的潜力高低情况,将土地划分成6个潜力级,分别用罗马数字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ表示,各等级含义如下。 准备材料：广东省第二次土壤普查资料和广东省地形图、土壤系列图
6个潜力级 ?Ⅰ等地:农业无限制或少限制,最适宜于农业利用(质量中上的水稻土和菜地),同时又适宜于林业与牧业利用。 ?Ⅱ等地:农业利用有一定限制,一般适宜于农业利用(质量中下的水稻土和质量好的旱地),也适宜于林业和牧业利用。?Ⅲ等地:农业利用受到较大的限制,临界适宜或勉强适宜于农业利用(质量极差的水稻土和其余的旱地),但这类土地适宜于林业和牧业利用。 ?Ⅳ等地:农业利用已受到很大限制,但林业和牧业利用无限制或少限制,一般情况下宜于林业或牧业利用。 ?Ⅴ等地:农业和牧业利用受到很大限制,但林业利用无限制或少限制,一般情况下宜为林业用地。 ?Ⅵ等地:由于特殊的性质暂时不适宜于农、林、牧利用的土地,这里主要指盐碱土和初育土(其中的耕地除外)。
第十二章土壤质量及其评价 一、土壤质量的概念 长期以来，科学家对人类活动引起的空气与水质量退化给予了较多的关心。但除少数专业科学家外，很少有人关注人为活动对土壤质量的负面影响。直到20世纪70年代后，由于全球土壤质量退化的加剧，以及由土壤质量退化诱发的生态环境破坏和全球变化，人们才开始重视土壤质量在持续生产中的作用及其与植物、动物和人类健康之间的关系。1990年后，连续召开了几次“土壤质量”的国际学术讨论会，出版和发行了一些关于“土壤质量”专著和文章，对土壤质量的定义、评价指标与定量化方法，以及土壤质量评价与土壤特性和土地利用适宜度之间的关系等，提出了很多的新的观点和方法。 土壤质量（soil quality）和土壤健康（soil health）这两个词在科技文献中是一个同一词，在科技出版物中交替出现。土壤质量是近年来土壤学研究的一个热点，一般定义为：土壤在生态系统的范围内，维持生物的生产力、保护环境质量以及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、气质量以及支撑人类健康与生活的能力。那么如何进一步认识“土壤质量”的概念？可从以下三方面理解。 ①土壤质量主要是依据土壤功能进行定义的，即目前和未来土壤功能正常运行的能力。土壤的主要功能包括三方面：一是生产力，即土壤的植物和动生物持续生产能力；二是环境质量，即土壤降低环境污染物和病菌损害，调节新鲜空气和水质量的能力；三是动物和人类健康，即土壤质量影响动植物和人类健康的能力。 ②土壤质量概念的内涵不仅包括作物生产力、土壤环境保护，还包涵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。这一定义超越了土壤肥力概念，超越了通常的土壤环境质量概念，它不只是将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。 ③目前对土壤质量尚存在一些模糊认识，即土壤质量内涵与土壤肥沃度涵义的混淆，这与土地利用、生态系统、土壤类型以及对土壤相互作用过程的复杂性认识不足有关。土壤的功能在于它作为食物的主要生产者，是清洁空气和水的环境过滤器，是地球表层生态系统养分循环的推进器，是生物多样性的庇护地。一个管理良好的土壤，促进和维护着土壤质量，不仅表现在土壤生产力的提高，土壤环境质量的改善，同时也表现在维持着生物学多样性。许多科学家将土壤抵抗环境污染置于土壤质量的首要位置，一个质量优良的土壤具有清除土水污染，并对水、空气的污染物释放减低到最低程度。因此，改善土壤质量的管理还应包括减低污染潜力的技术和方法。尽管土壤质量的原理是全球通用的，但田间或区域水平的管理措施将会有广泛的多样性。 二、土壤质量评价的指标体系 土壤质量是土壤中退化性过程和保持性过程的最终平衡结果，综合了土壤的多重功能。因此，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。 （一）选择评价土壤质量参数指标的原则 1.代表性(representative)：一个指标能代表或反映土壤质量的全部或至少一个方面的功能，或者一个指标能与多个指标相关联。
土壤环境质量评价涉及评价因子、评价标准和评价模式。评价因子数量与项目类型取决于监测的目的和现实的经济和技术条件。评价标准常采用国家土壤环境质量标准、区域土壤背景值或部门（专业）土壤质量标准。评价模式常用污染指数法或者与其有关的评价方法。 8.1污染指数、超标率（倍数）评价 土壤环境质量评价一般以单项污染指数为主，指数小污染轻，指数大污染则重。当区域土壤环境质量作为一个整体与外区域进行比较或与历史资料进行比较时除用单项污染指数外，还常用综合污染指数。土壤由于地区背景差异较大，用土壤污染累积指数更能反映土壤的人为污染程度。土壤污染物分担率可评价确定土壤的主要污染项目，污染物分担率由大到小排序，污染物主次也同此序。除此之外，土壤污染超标倍数、样本超标率等统计量也能反映土壤的环境状况。污染指数和超标率等计算公式如下： 土壤单项污染指数=土壤污染物实测值/土壤污染物质量标准 土壤污染累积指数=土壤污染物实测值/污染物背景值 土壤污染物分担率（%）=（土壤某项污染指数/各项污染指数之和）×100% 土壤污染超标倍数=（土壤某污染物实测值－某污染物质量标准）/某污染物质量标准 土壤污染样本超标率（%）=（土壤样本超标总数/监测样本总数）×100% 8.2梅罗污染指数评价 梅罗污染指数（PN）= ｛［（PI均2）+ （PI最大2］/2｝1/2 式中PI均和PI最大分别是平均单项污染指数和最大单项污染指数。梅罗指数反映了各污染物对土壤的作用，同时突出了高浓度污染物对土壤环境质量的影响，可按梅罗污染指数，划定污染等级。梅罗指数土壤污染评价标准见表8-1。 表8-1 土壤梅罗污染指数评价标准 等级梅罗污染指数污染等级 ⅠPN≤0.7清洁（安全） Ⅱ 0.7＜PN≤1.0尚清洁（警戒限） Ⅲ 1.0＜PN≤2.0轻度污染 Ⅳ 2.0＜PN≤3.0中度污染 Ⅳ PN＞3.0 重污染 8.3背景值及标准偏差评价 用区域土壤环境背景值（x）95%置信度的围（x±2s）来评价： 若土壤某元素监测值xI＜x－2s，则该元素缺乏或属于低背景土壤。 若土壤某元素监测值在x±2s，则该元素含量正常。 若土壤某元素监测值xI＞x＋2s，则土壤已受该元素污染，或属于高背景土壤。 8.4综合污染指数法 综合污染指数（CPI）包含了土壤元素背景值、土壤元素标准（附录B）尺度因素和价态效应综合影响。其表达式： 式中CPI为综合污染指数，X、Y分别为测量值超过标准值和背景值的数目，RPE为相对污染当量，DDMB为元素测定浓度偏离背景值的程度，DDSB为土壤标准偏离背景值的程度，Z为用作标准元素的数目。主要有下列计算过程：（1）计算相对污染当量（RPE） 式中N是测定元素的数目，Ci 是测定元素i的浓度， Cis是测定元素i的土壤
土壤环境质量标准 土壤环境质量标准是土壤中污染物的最高容许含量。污染物在土壤中的残留积累，以不致造成作物的生育障碍、在籽粒或可食部分中的过量积累（不超过食品卫生标准）或影响土壤、水体等环境质量为界限。70年代以后，世界各国才开始系统研究土壤标准。我国在近几年已开始对农药和某些重金属元素进行土壤标准的研究。 标准名称：中华人民共和国国家标准土壤环境质量标准，标准分类：农业土壤化肥标准，颁布日期：1995-1-1，实施日期：1995-12-1，标准类别：GB-国家标准，关键词：土壤、环境质量，标准号：GB15618-1995 为贯彻《中华人民共和国环境保护》防止土壤污染，保护生态环境，保障农林生产，维护人体健康，制定本标准。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。本标准适用于农田、蔬菜地、茶园、果园、牧场、林地、自然保护区等地的土壤。 1 主题内容与适用于范围 1.1主题内容 本标谁按土壤应用功能、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。 1.2 适用范围本标准适用于农田、蔬菜地、菜园、果园、牧场、林地、自然保护区等地的土壤。 2 术语 2.1 土壤：指地球陆地表面能够生长绿色植物的疏松层。 2.2 土壤阳离子交换量：指带负电荷的土壤胶体，借静电引力而对溶液中的阳离子所吸附的数量，以每千克干土所含全部代换性阳离子的厘摩尔（按一价离子计）数表示。 3 土壤环境质量分类和标准分级 3.1 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类为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，土壤质量基本上保持自然背景水平。 Ⅱ类主要适用于一般农田、蔬菜地、茶园果园、牧场等到土壤，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。 3.2 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生产和植物正常生长的土壤临界值。 3.3 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。 4 标准值本标准规定的三级标准值，见表1。 表1 土壤环境质量标准值mg/kg 级别一级二级三级 土壤pH值自然背景<6.5 6.5～7.5 >7.5 >6.5 项目 镉≤ 0.20 0.30 0.60 1.0 汞≤ 0.15 0.30 0.50 1.0 1.5