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原名：持续农业中的土壤生物指标研究
发表期刊：中国农业科学
发表年份：2000年
通讯作者：任天志
通讯作者单位：中国农业科学院农业自然资源和农业区划研究所
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文章简介
在耕地资源日益减少的条件下，随着世界食物压力的不断增加，土壤退化问题引起人们的空前关注。这样一个事实已经成为我们的共识：保持和改善土壤的生产能力对人类生存至关重要。作为农业持续发展重要组成部分的土壤，其持续性常随土地利用和管理方式不同而变化。一个土壤管理系统只有其能够保持或改善土壤质量或健康时才是持续的。土壤质量或健康的评价能够对这些农业或土地管理系统提供一种基本的评价手段。科学家们正在试图寻找能够标示土壤生态系统变化的“预警”及敏感指标。实际上，土壤生态系统的功能主要由土壤微生物机制所控制，土壤生物是目前可用的最敏感的生物标记之一，因为土壤中的微小变动均会引起其多样性变化。所以，土壤微生物参数将很有潜力成为土壤生态系统变化的预警及敏感指标。
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土壤生物指标
在前人研究的基础上，Pankhurst（1997）认为：微生物生物量（microbialbiomass, 简称MB）、土壤呼吸（soil respiration）及其衍生指数（derivedindices）、一些土壤微生物功能组、微生物群体结构及功能多样性、土壤酶、微动物区系的功能多样性和植物生长等均可看作目前具有潜力的生物指标。
（1）微生物生物量
微生物生物量是指土壤有机质中的有生命成分，但不包括大型动物和植物根系。微生物生物量通常被用于估计土壤的生物状态，但其对评 价土壤状态也是至关重要的，因为其能够反映土壤中的能量循环和养分的转移与运输。
（2）微生物活性
①微生物商：微生物商是指微生物C与土壤有机全C的比值。在标示土壤过程或土壤健康变化时，它能够避免在使用绝对量或对不同有机质含量的土 壤进行比较时出现的一些问题。
②微生物呼吸：微生物呼吸在监测土壤有机物分解方面也是一个较好的参数，但其容易受基质、水分、温度等因素影响，易变性较强。
③呼吸商：又称代谢商，是基础呼吸（CO2 Ch-1）与微生物生物量C间的比率。呼吸商是反映环境因素、管理措施变化和重金属污染对微生物活性影响的一个敏感指标。可将其看做一个微生物胁迫指标，但部分专家学者认为，在对结果的解释上应引起注意，因为很难对土壤扰动和土壤胁迫加以区分。
（3）土壤微生物群落
土壤微生物群落包括细菌、真菌和藻类，它们在土壤的功能和过程中起重要作用。微生物群落结构和功能的变化与土壤有机质的含量和构成紧密相关。
（4）土壤微生物生物多样性
微生物生物多样性是指生命体在遗传、种类和生态系统层次上的变化。它代表着微生物群落的稳定性，也反映土壤生态机制和土壤胁迫对群落的影响。在微生物群落研究中，微生物的均衡性、丰富性和多样性是常用的指数
（5）土壤动物区系
土壤动物区系由一系列生物组成，如原生动物、线虫、弹尾目动物、蚯蚓等。它们与许多土壤生态过程有关，也影响着植物生长、土壤水分分配及土壤的环境质量，土壤动物的丰富性、多样性和活性可被用作土壤生物指标
（6）土壤酶
土壤是一个包含许多复杂生物化学反应的生态实体。土壤酶通过催化无数土壤反应而在土壤中发挥重要作用。土壤酶的专一性和综合性特点使其有可能成为一个有潜力的土壤生物指标。一些土壤酶活性还与土壤许多特性有关。土壤酶对因环境或管理因素引起的变化较敏感，并具有较好的时效性特点。
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生物指标与土壤可持续利用
（1）生物指标与土壤污染
许多生物指标可以用来标示土壤污染，特别是因重金属引起的污染。众多研究表明：土壤微生物生物量已被成功地用来评价重金属污染对土壤健康的影响；重金属或微量元素污染还抑制土壤酶的活性；长期施用除草剂将减 少农业土壤中线虫的丰富性和多样性。
（2）生物指标与种植制度
关于种植制度对微生物及其活动的影响研究相对较多，不同学者研究认为：呼吸商是土壤微生物对种植制度反应的敏感指标；同常规农作的土壤相比，有机农业的土壤有较高的微生物活性；同连作系统相比，土壤酶的活性对轮作系统的积极效果更敏感。
（3）生物指标与土壤管理
长期的定位试验表明，土壤酶在识别不同土壤管理措施的效果时较敏感。同不施肥的对照相比，向土壤中施用有机物质，如动物粪肥、绿肥或作物残体、城市垃圾等，许多土壤酶的活性均增强；紧实土壤中的磷酸酶活性明显较低，酶活性与土壤容重间呈负相关关系；保持作物残茬对土壤肥力和细菌繁殖较为有利，同时也会增加土壤原生动物的丰富性和多样性；少耕或免耕倾向于促进那些以食真菌为主的原生动物和线虫等土壤原生虫系的发展。
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结论与展望
目前应用土壤生物指标的主要障碍是：缺乏对一般土壤过程与土壤生物群落结构或特性间关系的了解，对具体指标好与坏的基线与阈值也并不十分清楚。事实上，我们目前在此领域中正在做的工作和已经做的工作均是对这些关系、基线或阈值的探索。当通过试验获得各种条件下的足够信息后，必将能够弄清它们之间的关系，也能够确定各指标好与坏的基线与阈值。在生物指标的确认方面，最重要的步骤应当是确认决定土壤健康的主要生物成分、功能和过程，然后，从这些成分、功能和过程中进一步选择生物指标。对土壤中的每一过程均进行监测几乎不可能，我们只能将精力集中到那些决定大多数土壤功能的主要过程上。通过这种方法，一定会取得较大进展。然而，在多数相关的国际杂志中，很少见到中国国内学者在该领域的工作，至少是在可持续发展背景下的研究工作。跟紧世界步伐是我国科学家面临的重要任务。
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