導  讀

健康土(tǔ)壤培育是耕地産能提升的先決條件，也是應對糧食安全和(hé)樂窗環境保護挑戰，保障土(tǔ)壤可(kě)持續利用，實現議舊農業(yè)綠色發展和(hé)構建生命共同體的基礎。健康土(tǔ)醫器壤培育的核心是實現土(tǔ)壤生态系統多功能性。在生态文(wén)明建設的新校水時代，土(tǔ)壤生态系統多功能性評價、培育過程及機制研究已成為全球土(tǔ看頻)壤健康行動(dòng)的焦點和(hé)前沿。本文員去(wén)系統梳理了土(tǔ)壤功能、土(tǔ)壤生态系統服務與土(tǔ)壤歌匠生态系統多功能性的概念，讨論了土(tǔ)壤生物多樣性對多說訊功能性的影響、土(tǔ)壤功能間的協同與權衡關(guān)系，總結了土(姐有tǔ)壤功能評價及量化的方法，并提出了突破單一追求糧食高産目标，發展基于亮子多功能性綜合調控的農田健康土(tǔ)壤培育新思路(化船lù)。提出在不同層級上提高土(tǔ)壤多功能性的途到對徑：在全國尺度調整土(tǔ)地利用方式及農業(yè)結構、區域尺度協調資(睡家zī)源配置、景觀尺度構建農業(yè)設施建設與景觀格局、田塊尺度優化田間土歌街(tǔ)壤管理技術(shù)，全面提升土(tǔ)壤健紅黃康和(hé)多功能性。未來需要通(tōng)過多學科交叉深入探索不同時空尺鐵男度的土(tǔ)壤多功能性形成與維持機理，與現代科技相秒票結合，完善土(tǔ)壤功能管理相關(guān)政策與落地方案，冷唱強化土(tǔ)壤多功能性在可(kě)持續環境政策與管理中(zhō時外ng)的多維作用，為山水林田湖草生命共同體協調發展和(hé)“碳達峰、裡呢碳中(zhōng)和(hé)”國家戰略的實施提供重要支撐。

作者：李奕贊1,2，張江周3,1，賈吉玉1,2，樊 帆1，張福鎖1，張俊裡人伶1（1. 中(zhōng)國農業(yè)大學資(zī)源與環境學腦森院/國家農業(yè)綠色發展研究院/植物-土(tǔ)壤相互作用紅來教育部重點實驗室，北京 100193；2. 荷蘭瓦赫甯購喝根大學及研究中(zhōng)心，瓦赫甯根 6700AA；3. 福建農林大學資(愛做zī)源與環境學院/國際鎂營養研究所, 福州老年 350002）

來源：土(tǔ)壤學報 

網絡首發時間：2022-01-21 10:10:46

網絡首發地址：

https://kns.cnki.net離會/kcms/detail/32.1119.P白家.20220121.0822.002.html

人口的持續增加和(hé)氣候變化對全球糧食安全提出了前所未有的影好挑戰。突如(rú)其來的新冠肺炎疫情和(hé)人廠頻發的極端天氣進一步加劇了保障全球糧食安全到照的緊張形勢，尤其像我國這樣的人口大國問(wèn)農會題尤為突出。近30年來，科技進步尤其是化肥、農藥等科技産品在提升我國糧河醫食産量，保障糧食安全方面發揮了前所未有的關(guān)鍵作用。然而費科過量施用化學品和(hé)高強度的土(tǔ)地利用，導緻耕地質量下(xià)降舊西、農田土(tǔ)壤退化和(hé)環境污染等生産和(hé)環境問(w她可èn)題。在綠色發展的新時代，守護土(tǔ)村數壤健康，構建人和(hé)自然生命共同體，發揮土(tǔ)壤多功對筆能性，保護耕地資(zī)源成為農業(yè)高質量發展的去錯重要目标。當前我國有近70％的耕地仍為中(zh制微ōng)低産田[1]，因此提升耕地質量和路輛(hé)确保耕地資(zī)源的可(kě)從我持續利用，是實現“藏糧于地、藏糧于技”戰略和(hé)提升耕地我木産能的基本保障和(hé)重要途徑[2]。

在實現聯合國可(kě)持續發展目标的過程中(zhōng)，土(tǔ)壤占有關錯舉足輕重的地位。除保障糧食安全外，土(tǔ)壤與淡水和(hé)能源的供應、氣地秒候變化及生物多樣性喪失等可(kě)持續發志她展主題息息相關(guān)[3]。因此，傳統集約化生産中(zhōng)過分費醫追求糧食高産的做法已無法适應新時期農業(y男看è)綠色發展的需求，土(tǔ)壤管理必須同時實現資(zī)源高這遠效、環境保護、食品安全與人類福祉的協同發展，因此土(tǔ)壤多功能性（So制個il multifunctionality）成為保障多目标協同黃電發展的基礎。充分理解土(tǔ)壤提供的各項生态系統功能（即土(tǔ微這)壤功能，Soil functions），将其與資(zī)源環境及人類營養與花吧健康建立直接聯系，并突出土(tǔ)壤在可(k這用ě)持續環境政策與管理中(zhōng)的多維作用[4]，是照麗土(tǔ)壤可(kě)持續管理的重要内容。

1 土(tǔ)壤功能的内涵

1.1 土(tǔ)壤功能的定義與分類

自20世紀70年代以來，随着人們對生态系統功能認識的不斷深入，土(tǔ)上弟壤功能一詞開始逐漸興起。例如(rú)，Adhikari和(hé)Harte厭女mink[4]認為土(tǔ)壤功能是土(tǔ)壤的屬性，是土(tǔ)壤提供你長生态系統服務的能力。Volchko等[5]認為土(tǔ)時謝壤功能是指土(tǔ)壤滿足自然賦予要求的能力，是生态系統少年功能的子(zǐ)集。Bünemann等[6]沿用Glenk等[7]提出的概鐵章念，将土(tǔ)壤功能定義為支撐生态系統問看服務提供的一系列土(tǔ)壤過程。Baveye[8]認為土議水(tǔ)壤功能不限于生态系統的邊界，還應包括其對人類河海以及自然界的其他惠益。總體而言，在不同的劇錢研究中(zhōng)，功能一詞常常與過程、車音作用或服務混用[6]，界定較為模糊。在将子姐生态學對于生态系統功能及生态系統服務的定義進行綜合後，土(tǔ)壤功能是土(家路tǔ)壤生态系統功能（Soil ecosystem fu國高nctions）的簡稱，是指土(tǔ)壤為滿足人類需求直接或間接地提供商(sh呢視āng)品和(hé)服務的能力，即土(tǔ)壤支撐生态系統服務提供的能力話家。土(tǔ)壤生态系統服務（Soil ecosystem ser裡公vices）指人類從土(tǔ)壤生态系統中(zhōng)獲理技得的惠益[9]。可(kě)以看出，前者強調土(tǔ)壤作用少文過程，後者則強調服務的對象和(hé)利益相關(guān)群體裡熱。在相關(guān)研究中(zhōng)，二者大多同時出現，且關(g弟對uān)注對象基本一緻。土(tǔ)壤作為一個(gè)生态系統，其生區中(zhōng)土(tǔ)壤屬性即生物及非頻市生物組分（物理、化學）之間的相互作用産生了土(tǔ)壤過程，通(tōng兵空)過發揮土(tǔ)壤功能提供了土(tǔ)壤生态系統服務，進而就男影響人類福祉（圖1）。土(tǔ)壤多組分、多過程、多尺度的互作循環與人類你姐活動(dòng)密切相關(guān)，并受環境和(hé)氣候變化疊加效應的影響們中。因此，良好的土(tǔ)地利用和(hé)土生這(tǔ)壤管理措施可(kě)維持良性土(tǔ)壤過程和(hé)生态輛什系統服務，反之則導緻土(tǔ)壤生态系統失衡，最終影響人嗎靜類社會的生存和(hé)發展。

圖1 土(tǔ)壤屬性、土(tǔ)壤過程、土(tǔ)壤又醫（生态系統）功能、土(tǔ)壤（生态系統）服務及人類福祉關(guān道草)聯圖

Fig. 1 Flowchart among窗和 soil properties, soil pr說短ocesses, soil (ecosystem) functi雪報ons, soil (ecosystem) services and hum笑靜an wellbeing

近年來，生态系統多功能性（Ecosystem multifunc麗這tionality，EMF）引起人們的廣泛關(guān開木)注。EMF主要探讨生态系統多種功能的系統整體表現，以及由此産生的生态吧費系統服務，而不是僅僅考慮單個(gè)或若科但幹個(gè)生态功能[10]。與此類似，土(tǔ)壤生态系統多功能性人藍指土(tǔ)壤同時提供多種服務和(hé)功能的能力，而土(t少村ǔ)壤功能指某一項能力。随着人們對土(tǔ)壤生物多樣性和(hé店用)土(tǔ)壤健康的關(guān)注，土(tǔ)壤學家開始重知工視土(tǔ)壤對生态系統服務的貢獻[11]，以及在土(tǔ)地資(zī國美)源政策和(hé)管理中(zhōng)進行土(tǔ)壤生态南冷系統服務評估的重要性[12]。在農田生态系統中(zhōn問到g)，人們對土(tǔ)壤功能的認識，不再僅限于作物高産，而是追求産量高風、質量、效益、環境、資(zī)源效率等的還遠多目标協同。

土(tǔ)壤具有多重功能。歐盟委員會[13]在師體2006年土(tǔ)壤保護專題戰略中(zhōng)歸納了土(tǔ)壤的7項銀市功能，包括（1）農業(yè)及林業(yè)中(zhōng)的生錢作物量生産；（2）養分、其他物質和(hé)水的儲存、過濾和(hé)轉老子化；（3）生物多樣性，包括物種和(hé)遺傳多樣性，以及生物栖公風息地；（4）人類及人類活動(dòng)的物們通理和(hé)文(wén)化環境；（5）原材料的來源；（6）碳庫；電筆（7）地質考古遺産檔案。FAO[14]提出了11項土拿物(tǔ)壤功能。目前人們重點關(guān)注的土(tǔ)壤功能主師作要包括5項：（1）初級生産力；（2）水的淨化與調節；（3）氣候調節與碳固持；（可高4）土(tǔ)壤生物多樣性的維持；（5）養分的供給與循環[劇多15]。可(kě)以看出，目前仍較少(shǎo)計喝涉及土(tǔ)壤的社會經濟功能，對土(tǔ)壤功能行街的認識多基于自然科學的研究[4]。

1.2 土(tǔ)壤功能與土(tǔ)壤健康

土(tǔ)壤健康是指土(tǔ)壤作為一個(g票多è)重要的生命系統，在其生态系統和(hé)土(tǔ)地使用邊界内發揮功能的能力去匠，以維持動(dòng)植物生産力，維持或改善村和水和(hé)空氣質量，并促進動(dòng)植物健康關業[16]。由此可(kě)見，土(tǔ)壤多功能性去東是土(tǔ)壤健康的核心，是土(tǔ)壤健康狀況的綜合體現。聯合國“土(t照外ǔ)地退化零增長”目标（Land Degradation Neutra視快lity）及生物多樣性公約（Convention on Biologic現笑al Diversity）均關(guān)注土(tǔ)壤功能與土(tǔ)壤健康些身[17-18]。當前人類健康、可(kě)持這分續發展、氣候變化與土(tǔ)壤健康的關(guān)系看相已引起人們的廣泛關(guān)注，随着全球土(tǔ)壤健康行動(dò弟的ng)推進，土(tǔ)壤健康的内涵不斷擴展，包括碳中(zhōng)我些和(hé)、營養健康、氣候變化相關(guān)的内容成為土(tǔ)壤道在健康未來研究的重點。

土(tǔ)壤健康突出了土(tǔ)壤的生命力與活性[19]，生會男物多樣性是直接的驅動(dòng)因素，是土(tǔ)壤生态系統服務高兒的主要提供者。随着人們對土(tǔ)壤生物多樣性重要性的認識，土(tǔ)壤過些刀程不再隻是關(guān)注土(tǔ)壤化學和(hé)物理過程，而是從土(t著林ǔ)壤生态系統的視角，對化學、物理和(hé)生物學西靜多組分協同互作進行整體研究（圖2A）。這物通一轉變将對土(tǔ)壤功能産生深刻的影響東吃。在集約化農業(yè)生産中(zhōng)，以追求高産為單一目标的管理将導緻也城土(tǔ)壤生态系統失衡或紊亂，引起土(tǔ)壤功能的退化或綠報喪失；可(kě)持續集約化的目标即是在維持作物生飛雜産功能的同時，還可(kě)以保證和(hé年美)強化其他（養分循環、氣候調節、生物多樣性、水的淨化等）的土(tǔ)壤功能，畫那維持整個(gè)生态系統的平衡，守護土(tǔ)壤健康與農業冷了(yè)可(kě)持續發展（圖2B）。

圖2 土(tǔ)壤性質、土(tǔ)壤功能及土(tǔ)壤健康關(g朋紅uān)系示意圖

Fig. 2 Schematic diagra冷姐m of soil properties習草, soil functions and soil he店現alth

1.3 土(tǔ)壤生物多樣性對土(tǔ)壤多功能性的影響

土(tǔ)壤是生物的栖息地，是地球上最大的生物資(zī)源庫。林遠土(tǔ)壤生物多樣性是生态系統群落結構和(hé都間)功能的主要驅動(dòng)因素[20]。土(tǔ)壤放動生物支撐多種土(tǔ)壤生态系統功能，包括初級生産力、養分循環資是、有機質分解，氣候調控以及病原菌消長等[21-22]。生物多也路樣性的喪失和(hé)生物群落的簡化導緻生态系統的功能下(xià)火還降[23]。在青藏高原的研究發現，地上與地下(xià)生物多樣性對司那生态系統多功能性的疊加效應高于兩者的獨立效應[24]。

土(tǔ)壤生物生活在複雜的食物網中(zhōng)，不同營養級生物間通師兵(tōng)過多樣化取食關(guān)系在生态網絡中行老(zhōng)形成高度複雜的生态集群[25-看藍26]。各個(gè)生态集群内部的生物具有相似的資(愛一zī)源和(hé)環境偏好，土(tǔ)壤生物組合之間的連通(tōng)性影響從那食物網的複雜度。在生物多樣性高的土(tǔ)壤中(zh去民ōng)，食物網的複雜性增強，可(kě)高效調節劇低物質循環和(hé)能量流動(dòng)[27]。在農田生态系統音物中(zhōng)，多營養級生物間的正向互作能地間夠促進土(tǔ)壤養分循環，提高作物産量[28-29黑友]。食物網中(zhōng)較高的營養級水平或者關(guān)開站鍵物種在土(tǔ)壤多功能性中(zhōng)光紅有重要的調節作用[30-31]。例如(rú)，無脊門拿椎動(dòng)物以植物和(hé)動(dòng)物碎屑為食，顯著影響土火西(tǔ)壤養分有效性。研究發現，蚯蚓通(tōng)過改變土(tǔ)壤基礎理化性花視質調節土(tǔ)壤微生物群落結構，影響生态系統多功能性相開[32]。此外，土(tǔ)壤微生物多樣性和(h事術é)核心功能微生物類群也是影響生态系統穩定性的長電主要因素[33]。

1.4 土(tǔ)壤功能之間的協同與權衡

土(tǔ)壤功能及土(tǔ)壤可(kě)提供的生黑校态系統服務主要受土(tǔ)壤屬性及其相互作用的影響村放，其中(zhōng)土(tǔ)地利用方式和(hé)土(tǔ)壤管理對土(t男關ǔ)壤功能的影響較大。人類對土(tǔ)壤的不合理利用與長分管理導緻土(tǔ)壤生态系統失衡，引起負服務（關這Dis-service），例如(rú)生物栖息地喪失、營養物質損失、溫室氣自內體排放等[22, 34]。土(tǔ)壤各個(gè)功能之間并非相互獨立，而是近輛存在着動(dòng)态的協同與權衡關(guān)系。協同地喝關(guān)系表現為多種土(tǔ)壤功能同步增強或減弱；權衡關(知厭guān)系表現為一種或多種土(tǔ)壤功能的增加減弱購身了另一種或多種土(tǔ)壤功能。在農業(yè)生态系統中(zh鄉了ōng)，各項調節服務（如(rú)氣候調節與生物多樣性維持）南路之間通(tōng)常存在協同關(guān)系[9]，鄉懂而在供給服務（如(rú)初級生産力）和(hé)調節服務（如(rú)水淨化和術明(hé)碳固存）之間，即在生産力提升和(hé)生态系統服務可(kě)持續之間報說需要進行權衡[35-36]。在農田土(tǔ)壤管理中(你上zhōng)，一些健康土(tǔ)壤的培育技術(sh頻厭ù)如(rú)保護性耕作、多樣化種植、以及生物防治等的目的是挖船但掘土(tǔ)壤和(hé)作物的生物學潛力，培育健康土(tǔ)壤，實兒都現多目标協同[37]。

由于土(tǔ)壤功能在時空上存在動(dòng)态性，因此土(tǔ弟件)壤功能間的協同與權衡應充分考慮時空要素[38]。在時間尺度湖商上，土(tǔ)壤功能不僅取決于當下(xià)的土(tǔ)壤性質與過程，還東習會随着土(tǔ)壤過程與外界環境的互作發生變化，并且在大空間尺度聽明範圍影響土(tǔ)壤功能的發揮。在空間尺度上，我國幅員遼闊，不風科同地理區域的氣候特征、土(tǔ)壤特性、水他著資(zī)源分布、作物類型等均存在差異，不同尺度對土(tǔ但請)壤功能關(guān)注的側重點不同。在田塊尺度上冷光，土(tǔ)壤肥力、病蟲害防治等是農戶關(數西guān)注的焦點，而在流域尺度上過量氮磷投入會通(tōng)過淋洗或徑流污染土計地下(xià)水與地表水，造成富營養化、魚類缺氧死亡，削弱生物多樣性。同時街黃，一些土(tǔ)壤功能在地理區域之間存在相互疊加或抵消效應[15]。以土(藍吧tǔ)壤固碳為例，不同土(tǔ)壤類型、土(tǔ兒歌)地利用方式及管理方式之間存在顯著差異，而在區域上則可(kě)雪農以疊加，這也為我國“碳達峰”與“碳中(zhōn讀又g)和(hé)”目标的實現提供了區域優化的可(kě)能途徑[39]。

在權衡各項土(tǔ)壤功能時，需要充分結合不同時空尺度的需求和(hé)管理是報目标，保證重要土(tǔ)壤功能的協同。如(rú)在提高作物品質時，可(kě老看)能會對産量産生影響，但品質的提升最終将提高産品價值。唱資在景觀尺度上，增加鄉(xiāng)土(tǔ)植物緩沖跳但帶、多花(huā)帶等會影響土(tǔ)地産能，但增加了生上訊物多樣性和(hé)景觀功能，因而權衡土(tǔ)壤功能與土(tǔ)地整體規冷嗎劃和(hé)管理目标需求關(guān)系密切。

2 土(tǔ)壤功能的量化與評價

對土(tǔ)壤功能進行量化與綜合評價，主要有以下(xià)四種方式：基于話鄉土(tǔ)壤功能的土(tǔ)壤健康評價、土(tǔ)壤功能需求與供動腦給的量化、土(tǔ)壤生态系統多功能性計算，以及土大和(tǔ)壤生态系統服務價值量與物質量評估。這四種方法分别由不同領域學者開展，研影河究的側重點和(hé)應用尺度存在差異。

2.1 基于土(tǔ)壤功能的土(tǔ)壤健康評價能地

區别于對各項土(tǔ)壤屬性指标的單獨評估，基于土(tǔ)壤功能的評價方法是以日員各項土(tǔ)壤功能為評價單元，而單個(gè)功體還能包含多項指标數據集，以代表性土(tǔ)壤功能（目前模型主要包括五項功能土會）水平來表征土(tǔ)壤健康程度。

歐盟LANDMARK項目組[40]開發了Soil Na如山vigator決策支持模型，以土(tǔ)壤管理、氣象低劇參數、土(tǔ)壤物理、化學、生物學特性作內爸為模型輸入，對初級生産力、水的淨化與調節、氣候一是調節與碳固持、土(tǔ)壤生物多樣性的維友市持、養分的供給與循環5項土(tǔ)壤功能進行等級評價，并根鄉照據用戶期望的土(tǔ)壤功能水平、以及對各項土(林務tǔ)壤管理的可(kě)接受程度提出了針對性的村通土(tǔ)壤健康改良方案。該方法已應用于奧地利、德國、丹麥、法國、愛爾蘭的信朋土(tǔ)壤健康評價。Rinot等[41]總結了目前的土(t數知ǔ)壤健康評價研究，他參考了海洋健康指數的計算方法，将各項土(tǔ)壤屬性吃吃轉化為标準化得分函數，并量化其對各項土(tǔ)壤生态系統服務員店的貢獻權重，構建了基于土(tǔ)壤生态系統服務及功能的土(t去遠ǔ)壤健康評價方法。基于土(tǔ)壤功能進行土(tǔ)壤健匠些康評價在我國起步較晚，趙瑞等[42]參考Rinot算喝等[41]提出的方法，構建了“生态系統服務-功能-特性-質量維度上白-指标-健康”的土(tǔ)壤健康評價理論框架，并對河南省溫縣進行了縣域尺度讀路的土(tǔ)壤健康評價。楊穎等[43]沿用了LANDMARK項目組對土章業(tǔ)壤功能的分類，參考德國Münche務腦berg的評價系統[44]，将評價指标分為基年黃礎項指标（加和(hé)關(guān)系）和(h路也é)限制項指标（乘積關(guān)系），計算了封丘、栾城和(hé)禹城三個(體相gè)站(zhàn)點的土(tǔ)壤健康綜合評分。

目前基于土(tǔ)壤功能的土(tǔ)壤健康評價多在田塊尺度子那上開展。在區域尺度上，通(tōng)常需要整合大量的田塊監測點的結果，結合G歌筆IS、數學模型及大數據分析等技術(shù)手段，結果通(tōng)常到知以地圖的形式呈現。需要指出的是，基于土(tǔ)壤功能對土(tǔ)壤健康進行空慢評價時，除傳統土(tǔ)壤質量評價涉及的物理指标哥你（如(rú)土(tǔ)壤質地、容重、蓄水能力、土(tǔ)壤團聚體南拿穩定性等）及化學指标（如(rú)土(tǔ)店高壤有機質含量、pH、電導率、陽離(lí)子(zǐ)交換量、懂身全氮、有效磷、速效鉀、交換性鈣鎂等）外，應充分考慮以往草商評價體系中(zhōng)常被忽略的生物學指标（如(r友志ú)土(tǔ)壤微生物量、土(tǔ)壤呼吸、蚯蚓、線蟲子媽、酶活性、微食物網等），建立包含代表性指标的最小答不數據集（Minimum Data Set，MDS）[4但光5]。

2.2 土(tǔ)壤功能需求與供給的量化

在景觀尺度上，Schulte等[15,46]提出子什了土(tǔ)地功能管理（Functional Land Managemen冷我t，FLM）的概念，并首次将其應用于愛爾蘭農業(yè)系統。該理論的核心是定花大量化土(tǔ)壤功能的供需平衡。其中(zhōng)對各項土(tǔ)朋線壤功能的需求量化主要是基于愛爾蘭及歐盟範圍内的限制性科做法規、發展戰略、規劃綱要等政策性文(wén)件用綠。如(rú)歐盟《2030年氣候與能源政策框架（Climate and 離人Energy Framework 2030）》、《硝酸鹽法令（Nitr坐民ates Directive）》、《生物多樣性戰略（Biodi暗吧versity Strategy）》等。對于土(tǔ)壤功能供給與需求的量木為化，采用可(kě)通(tōng)過單獨的模型計算或以程度分級表河玩示的替代性指标（Proxy-indicators）進行評價（路拍表1）。由于相關(guān)政策中(zhōng)各項标準（明飛即選用的指标阈值）對應的空間範圍不同，因此對土(tǔ)壤功能需求及替南樂代性指标的計算可(kě)以在田塊、流域、國家等不上大同尺度開展，結果以地圖方式呈現。該評價方法是基于土(tǔ)壤供需平衡的雙小可向協同，而非單向性一味要求土(tǔ)壤無限量的提供生态系統服務。因此，該評價風外方法的範圍不再局限于自然科學研究層面，而是與農業(yè吃物)及環境政策緊密聯系，可(kě)為土(tǔ)壤管理措施與政策的制定提供基礎。年自

表1 功能性土(tǔ)壤管理各土(tǔ)壤功能量化替代性指标[15]

2.3 土(tǔ)壤生态系統多功能性的計算

計算土(tǔ)壤生态系統多功能性的目的是評價土(tǔ)壤同時發為資揮多種功能的能力。該方法的第一步是劃定土(tǔ)金站壤功能，并選擇相關(guān)土(tǔ)壤參數指标；第二步為多功能性唱多指數的計算，常用方法包括：單功能法（Sin林技gle function approach）、替代法（Turno黑用ver approach）、平均值法（Av放冷eraging approach）、單阈值法（Single th快歌reshold approach）及多阈值法（Multiple thr生北esholds approach）[47]。表2總結了上述五種方法的吧西計算過程和(hé)結果，比較了不同方法的側重點和(hé)計算方法間的差中麗異。

然而，土(tǔ)壤生态系統多功能性計算也有其局限性。該方科習法對于土(tǔ)壤功能及指标的選擇較為主觀，且計女農算方法與阈值标準不一，計算出的多功能性指數是相對的，因林算而評價結果難以與其他研究進行比較。同時，該方法懂生充分考慮了生物學指标，如(rú)土(tǔ)壤呼吸速率、酶活性事銀、功能基因等，因其測定技術(shù)要求及成本相對較高，單獨應用于開放評價土(tǔ)壤生态系統多功能性時，推廣難度音的較大，更适用于土(tǔ)壤多功能性相關(guān)機理微那的研究。例如(rú)解析農田土(tǔ)壤多功能性的驅動(dòng)因素得知、微生物群落組成和(hé)生物多樣性對土(tǔ)壤多功能性的匠讀影響程度等[48-49]。

表2 土(tǔ)壤生态系統多功能性計算方法[47]

2.4 土(tǔ)壤生态系統服務價值量與物質量的評白影估

生态系統服務評估的對象是生态系統服務而非功能，相關(g明匠uān)研究通(tōng)常由經濟學家及政策制定者開展，評價尺度票資可(kě)以是生态系統、流域以及全球範圍等[50]。日船土(tǔ)壤生态系統服務包括價值量和(hé)物質量評估兩房看種方法。價值量評估法是以市場定價、條件價值、群體定價為基礎，核睡快算出土(tǔ)壤生态系統服務的貨币價值[50-51]。該方法由Daily等[5到頻2]及Costanza等[53]進行了系統的闡述志事，并于1999年引入我國[54]。物質量評估法主要是從生态系統物質當請麗量的角度對其提供的服務進行評價。該方法基于生态系統過程，電到可(kě)客觀反應各項服務的形成機理[55]。由于目前很多鐵唱生态系統服務還難以完全進行貨币化，因此物質量麗舞評估法是相關(guān)研究領域的主流[5通影6]。

目前專門用于評估土(tǔ)壤生态系統服務的模型較少(shǎo計動)，主要是利用生态系統服務評估綜合模型中(懂亮zhōng)的土(tǔ)壤相關(guān)模塊[57]長請，如(rú)生态系統服務和(hé)權衡的綜合評估模型InVEST，可(kě)樹務用于評估生物多樣性、碳儲量、木材産量和(hé)土(tǔ)壤侵蝕等土(tǔ)壤自房生态系統服務[57-58]。Polyscape模型基于GIS框架，用于站化探索各項土(tǔ)壤服務之間的空間協同與權衡關(guān)系；LU雜員CI是Polyscape的改進版本，可(kě)以裡醫在景觀尺度上追蹤土(tǔ)體，包括水、沉積物和(hé)化學物質在内的縱向銀吧與橫向運動(dòng)[59-60]。同時，還有學者文少運用水土(tǔ)動(dòng)态過程機理模型[3,61]。例紙男如(rú)Ellili-Bargaoui等[62]運用STICS土(tǔ商還)壤作物模型模拟了法國西部小麥-玉米體系的作物生長過程草拿，評估了氣候調節、水質調節、碳供應、作物水供應知木和(hé)生物量，以及地下(xià)水補給等6項土(tǔ)壤生态系統服務。這類船輛模型以土(tǔ)壤中(zhōng)的物理和(hé事船)化學過程為主，如(rú)水、土(tǔ)及鹽分運移高學，氮的礦化、硝化及反硝化作用等，較少(shǎo)涉及開制對土(tǔ)壤生物學組分及過程的考量。

結合數字土(tǔ)壤制圖方法，可(kě)以直觀呈現友湖土(tǔ)壤生态系統服務，以表征各項服務的空間分黑裡布特征，即形成生态系統服務制圖（Ecosy分紙stem Service Mapping）[63]。随着跳好遙感等地理信息技術(shù)的進步，空間制圖開章方法不斷完善，為生态系統服務的可(kě)視化提供了便利。影線

3 農田土(tǔ)壤功能的調控思路(lù)

土(tǔ)壤功能的調控受土(tǔ)地利用老舞方式、土(tǔ)壤屬性、作物種植制度、環境要素、管理目标等多種因裡來素的影響。在不同尺度上，土(tǔ)壤功能的調控思路(lù)、途徑和(h這制é)側重點不同（圖3）。

圖3 土(tǔ)壤功能調控整體思路(lù)（修改行去自Schulte等[46]）

Fig. 3 Framework of soil function r用近egulation (Modified from Schulte畫關 et al.[46])

3.1 全國尺度：土(tǔ)地利用方式及農業(yè)結構調整

土(tǔ)壤的初級生産功能是保障糧食安全的基礎，涉及糧食的區域間運吃們輸問(wèn)題，應從全國尺度對供需平衡自上而下(男舞xià)整體考量，在國家層面劃定政策目标，實行農業(鄉身yè)産業(yè)結構調整。面對我國土(t醫也ǔ)壤資(zī)源嚴重缺乏的現狀，應嚴守內制十八億畝耕地紅線，劃定永久基本農田，糧食主産區大規模推進高也金标準農田建設提升耕地地力，提高土(tǔ)壤生産力，非糧食主産區因地制宜積極探索們子和(hé)發展适合當地土(tǔ)壤及氣候特點的作物及多舞種植模式[64]。

在全國層面上，需要全面統籌山水林田湖草生命共同體系時民統治理。生命共同體内部各要素間是普遍聯系且相互影響的，健工日康土(tǔ)壤是山水林田湖草生命共同體和(hé)諧發展的得制重要載體，健康土(tǔ)壤管理能協同實現糧食安全、産品安全、環境安全和(h她音é)生态健康，保證土(tǔ)壤的永續利用。通(tōn友妹g)過輪作休耕、退耕還林還草等生态退耕手段規劃調整特定區域的土(tǔ兒月)地利用方式，以調控大尺度範圍的土(tǔ)壤功志土能[65]，這些生态措施對實現我國“雙碳”目标非常重要。土站此外，還需要完善耕地占補平衡政策，複墾廢棄工礦男這用地、宅基地等，保障耕地數量，同時依照耕地異地補充政策，統籌跨省域補充的在筆耕地數量和(hé)糧食産能，均衡土(tǔ)壤的生産與又通生态功能[66]。

土(tǔ)地利用方式及農業(yè)結構的改變顯的高著影響了相關(guān)主體的經濟利益，需要結合環境經濟政策，即生态補藍近償機制（Payment for ecosystem service文筆s）。當前我國生态補償機制主要應用于退耕還林補償，仍存在補償覆黑書蓋不全面、補償标準及測算方法缺乏科學性等問(wèn)題[67]。政府層面嗎頻仍需要完善政策配套，健全生态補償機制，才能推進土(tǔ)壤功能調控的落校為地實現。

3.2 區域尺度：協調資(zī)源配置

區域尺度的土(tǔ)壤功能調控适合在省級及地級行政區開展，需要都月滿足國家層面的總體目标及區域分配要求。我國各個(gè)區我鐵域土(tǔ)壤空間分異性顯著，主要作物類型、障礙因子近費(zǐ)及對于土(tǔ)壤功能的需求均有不林相同，因此需要在區域層面進行土(tǔ)壤功能供需評價，開發差異化區域政策及大錯戰略措施，根據區域内資(zī)源禀賦因地制宜，加強耕地與農田保護廠志：

1）東北黑土(tǔ)區中(zhōng)低産田分布較為集中(z視子hōng)，由于長期的高強度利用，重用輕養，導緻土(tǔ)黃書層變薄，有機質含量下(xià)降，水土(tǔ)流失及土(tǔ)壤退化嚴重姐門。該地區應當側重提升土(tǔ)壤的水分調節及養分循環功他購能，開發兼顧保護、治理和(hé)開發利用相錢在結合的治理策略，防止水土(tǔ)流失，同時改良培肥，促進地力提升[2]。是哥

2）華北平原地區當前面臨着水資(zī)源嚴重不足的困境嗎算，土(tǔ)壤蓄水保肥能力下(xià)降，同時由于紙朋長期的耕作導緻耕層變淺且養分貧瘠。該地區作為我國糧食主産區應當緻力于培肥地力資美，提升土(tǔ)壤的糧食生産力，同時改善農田水利設施建設，吃開發展節水灌溉技術(shù)，提升土(tǔ)壤的蓄水功能[2,64]。

3）西北黃土(tǔ)高原區氣候及土(tǔ)壤條件複雜，幹旱缺水，土(tǔ煙購)壤侵蝕嚴重且易發生次生鹽堿化。該地區應大力開都冷發膜下(xià)滴灌、暗管排鹽等鹽漬化土(tǔ)壤節水上員改良技術(shù)模式，同時發展退耕還林還草等生态工程，舊兒防風固沙，修複生态脆弱區[68]。

4）西南區障礙因子(zǐ)主要表現為耕層貧瘠及部分土(tǔ)體你壤酸化、稻田潛育化等問(wèn)題。該地區應當側重水土(tǔ)保持、土關有(tǔ)壤改良和(hé)水肥定向調控，同時通(tōng)過開溝懂老排水等措施緩解稻田潛育化問(wèn)題，并培肥地力改善土(t信下ǔ)壤結構[69]。

5）南方紅壤區土(tǔ)壤酸化及重金屬污染問(wèn)題嚴峻，離家且存在坡耕地生産力低下(xià)等問(wèn)題。該地區應緻力于發展治酸樹花控污技術(shù)，同時考慮将低産坡耕地退耕恢複植被，提升碳固存[70]。理那

在區域尺度上，還需要考慮土(tǔ)壤功能在區域内的流動(dòng算通)和(hé)溢出。如(rú)土(tǔ)壤養分循環下北功能的需求與供給通(tōng)常以流域尺度為研究對象，這玩銀是由于投入土(tǔ)壤的養分通(tōng)常由地下(xià)及地表能光水排出，在流域内循環造成污染。需要結合區域層面的政策約束，如(rú)我國《環快亮境保護法》、《土(tǔ)壤污染防治法》、《水污染防治法》及部分流域、湖黑多泊地方性法規等均涉及化肥使用造成的農業(y城下è)面源污染問(wèn)題，但相關(guān)政策尚不完善，規定内藍吃容不夠明确詳實，對于生産實踐指導意義不足，缺乏對于土(tǔ)作高壤功能框架的系統考量。

3.3 景觀尺度：農業(yè)設施建設與景觀格局構雜從建

景觀尺度的土(tǔ)壤功能調控适合在縣級及鄉(xiāng)/鎮級行政作技區開展，旨在通(tōng)過農業(yè)設施建男慢設等人為幹預措施優化景觀格局，改變土(tǔ)壤靜态屬性，如(rú)土(tǔ老拍)壤的水力特征等，從而定向調整土(tǔ)壤的特定功能少木。

景觀尺度的農業(yè)幹預措施，如(rú)灌排系統、節水灌溉開北與施肥配套技術(shù)等農田水利設施的建設知快，通(tōng)常需由地方政府統籌規劃。但同時應注意避免因過度整治而造成對讀就農田半自然生境的破壞，考慮将農業(yè)設施工程生兵花态景觀化，完善溝渠等生物緩沖帶建設，生态涵養通(tō火鄉ng)過調節水資(zī)源的時空分布，改良農田火吧土(tǔ)壤水分狀況，提高水肥利用效率，海嗎并配合建立以村(cūn)集體和(hé)農場吃從為主體的農田生态管護制度，對綠色基礎設施開展定期維護，以玩校提升景觀層面農田的生産功能及自然資(zī)本價值[71]。

《全球生物多樣性展望》提出的可(kě)持續轉型途徑中(zh男到ōng)重點提及了景觀尺度空間規劃[72]。在景觀雨新尺度上，應綜合考慮現有生态景觀格局、農田規模化需求及生物多樣性保護的需求，避免上放因過度強調高标準農田建設新增集中(zhōng)連片土(tǔ)壤物內面積破壞作物-害蟲-天敵之間的互作有機整遠在體，導緻生物栖息地喪失及土(tǔ)壤功能受損[73]。應慎重考慮保留化器農地田埂、河岸草地灌叢等原生空間作為田間物種讀間的庇護所，推動(dòng)景觀層面的可(kě)持續土(t國術ǔ)壤功能調控[71]。

3.4 田塊尺度：田間土(tǔ)壤管理技術(shù)優化

田塊尺度的土(tǔ)壤功能調控的主體是個(gè)那機體農戶，旨在執行與落實更大空間尺度與行政畫個級别的政策要求，通(tōng)過田間管理措施的優化以改變城少土(tǔ)壤動(dòng)态屬性。在田塊尺度什黃上，土(tǔ)壤管理（肥料、農用化學品、有機肥及稭稈還田）顯著影雪黃響土(tǔ)壤多功能性[74]。例如(rú)，種植覆蓋作物（Cover 市員crop）對養分循環、水分調節、生物多樣性維持等多項土(tǔ)壤功能均麗花有提升作用[75]。免耕避免了機械幹擾，增加了土(tǔ)壤北校的有機質及微生物活性，提高了土(tǔ)壤團聚體的北銀穩定性，但在較黏重的土(tǔ)壤中(zhōng)免耕易外知導緻排水不暢及作物減産[75-76]。因而在生産實踐中(zhōng)林窗應充分考慮土(tǔ)壤功能間的協同與權衡關(guān筆拿)系，依據具體需求補齊短(duǎn)闆。

農戶是田塊尺度上土(tǔ)壤功能調控的主體，對于技術(shù)的采納程道朋度是實現土(tǔ)壤功能調控的關(guān雨畫)鍵。科技小院通(tōng)過農民參與式技術(shù)創新模式可(kě)以有時自效地提高技術(shù)到位率，提高作物産量和(hé)效率[77]。與此類白業似的多主體參與式方法可(kě)以将科學技術(shù)與生産實踐之間建立直接著件聯系，科學問(wèn)題來自于生産一線，理論在生産一線不斷得到公鐘發展和(hé)完善，這種模式不僅推動(dòng)了科技創新，還有利于技門男術(shù)直接落地，為土(tǔ)壤改良和(hé)保育提供保障[78-7河匠9]。

土(tǔ)壤管理改良還需要政府層面的政策保障。我國農業(yè)農村數熱(cūn)部、财政部當前已實施一些強農惠農政策，如(rú)耕地地力保護補公外貼等，以綠色生态為導向的補貼政策體系和(hé)小音激勵約束機制正在逐步建立[80]。未來可(kě)從土(tǔ)壤相他多功能性的視角加以考量，最大程度發揮土(tǔ)壤功能，實現看喝土(tǔ)壤的可(kě)持續利用。

4 展 望

健康土(tǔ)壤是食物、生物能源、纖維、飼料和煙一(hé)其他産品的來源，也是提供多種生态系統服務區愛的基本前提。作為健康土(tǔ)壤和(hé)筆厭生命共同體的核心内容，土(tǔ)壤多功能性體現在資(鄉報zī)源環境、食品安全、氣候變化與人類福祉的多目吃煙标協同，同步發揮其生産、生活與生态價值。為實現這一目标，未來需要加強以自請下(xià)幾個(gè)方面的工作：

1） 深入探索土(tǔ)壤多功能性形成和(hé)維持機理。包媽務括土(tǔ)壤多功能性的形成機制與驅動(dòng)因素，及其哥車與人類活動(dòng)的關(guān)系；利用現代組學技術(shù)你年，深入探究土(tǔ)壤物理、化學及生物學多組分互作土日的過程及機制。此外，還應繼續加強生物多樣腦姐性的研究，特别考慮多維度、多營養級的互作，充分挖掘土(tǔ)壤生離妹物學潛力以及地上和(hé)地下(xià)互饋的作用；深化土(tǔ)壤微生我樹物組在元素循環、土(tǔ)壤污染修複及根際免疫調控等動看方面的作用。

2）在不同尺度上協同土(tǔ)壤功能調控目标。以保障土(tǔ)壤初級生産能力為下村基礎，系統權衡各項土(tǔ)壤功能。在大空間尺度上，側重整體目标，紙門建立完善的頂層設計，把控土(tǔ)壤治理大方向，向“數量+校生質量+生态”三位一體轉移[81]，并采用“自上而下(xià)體不”的思路(lù)向小尺度均衡分配；在小空間上，側重個(gè)體目是外标，需要考慮空間分異性，因地制宜提高土(tǔ)壤功能。在實現土(t慢快ǔ)壤功能管理的進程中(zhōng)，需要充分調動(dòng)各利的大益主體的主觀能動(dòng)性，強化對土(tǔ那林)壤健康及土(tǔ)壤多功能性的理解，并通(tōn離為g)過政策手段，健全約束與鼓勵機制。

3）多學科交叉實現土(tǔ)壤多功能性協同。土制行(tǔ)壤功能調控是一個(gè)系統工程，堅持走綠色生産、種養結合可了、綠色生态環境與綠色食品相結合的農業(yè)綠色發展道路(lù)，倡導“湖風同一健康（One health）”的理念，從土(tǔ)壤健康至環境健康、熱還食品健康、人類健康，涉及自然科學、生态科學和(hé)社會科學等多個(g線金è)學科。土(tǔ)壤多功能性的形成機制、提升技術(shù)和(hé)優化管理市間措施，及其落地方案、操作規範等，需要多學科和(hé)不同利益相關(guān)主信理體的緊密協作，才能形成全鍊條的系統解決方案。

4）土(tǔ)壤多功能性提升需要與現代科技相結合。随着遙感、5G、大數據喝訊等現代信息技術(shù)的進步，空間制圖方法不斷完善，将土(tǔ)壤知服功能與遙感技術(shù)、數字信息技術(shù)有機融合，創新數字技師視術(shù)産品；建立天地空一體的監測與應用體系，構建土(為算tǔ)壤健康大數據平台，并與作物種植、管數書理措施、産品品質、環境質量等建立關(guān)聯，形成基于土(t是鐘ǔ)壤多功能性的健康管理信息中(zhōng)心和(hé)決策路到工具系統。

5）重視土(tǔ)壤固碳增彙功能對“雙碳”目标吃遠的貢獻。“碳達峰”與“碳中(zhōng)和(hé)”作為我國當前重嗎美要的戰略目标與土(tǔ)壤的固碳功能息息相關(開科guān)。在“雙碳”行動(dòng)中(來就zhōng)應當充分挖掘土(tǔ)壤的固碳潛力，錢美開展土(tǔ)壤減碳增彙技術(shù)與政策研究，通(tōng)過增施有機慢坐肥、保護性耕作、種植覆蓋作物等途徑提高土(tǔ)壤有機質含量，增加土(tǔ)壤器農碳彙，将土(tǔ)壤固碳作為實現“雙碳”目标的重要途徑協同推進。

6）完善土(tǔ)壤管理相關(guān)政策與落地方案。我內小國當前土(tǔ)壤相關(guān)政策尚未充分考慮土看還(tǔ)壤多功能性，對于農業(yè)系統生态環境相關船就(guān)的激勵與約束機制尚不完善。可街雜(kě)從土(tǔ)壤的各項功能出發，加強國際合作，借鑒當前國習街際先進的農業(yè)環境生态治理經驗，形成我國特色的系為校統性土(tǔ)壤管理行業(yè)标準。同時加強很動建立基于土(tǔ)壤功能與耕地質量評估的技術(化少shù)規程和(hé)落地實施方案，激發各錯章級利益相關(guān)群體積極參與，實現政策落地。

緻 謝   感謝Craig and S媽輛usan McCaw Foundation、大自然保護協會為舞（The Nature Conservancy，TNC）可那和(hé)國家留學基金委員會（留金美[2019]大器13043）的經費支持。