森林土壤健康评价

目前，森林健康问题引起了世界各国的广泛关注。开展森林健康评价，是进行森林健康管理的重要基础[1]。土壤作为森林生态系统的组成成分和环境因子，为森林的发展和演替提供了必要的环境条件，调节着系统内外水分的分配，并起着有效的环境过滤器的作用[2]。土壤在森林生态系统中的这些功能决定于土壤的健康状况，可见土壤健康状况与森林的健康紧密相连，开展森林土壤健康研究，理论上可为森林健康监测指标体系的构建奠定基础，实践上可为土壤健康管理以及森林经营实践提供理论依据。通过对森林土壤健康的监测，能动地发展到在不同立地条件下合理利用森林土壤资源，因地制宜地选择合适的树种，探索维护、提高森林土壤生产力的综合途径以及对森林土壤退化的防治和改良技术是健康评价的目标[3]。因此，通过科学的森林土壤健康评价，探索有效的森林土壤健康管理措施，实现促进森林健康的目的，是摆在人们面前的新课题[4]。

1森林土壤健康的概念及研究现状

什么是“森林土壤健康”？森林土壤健康的概念是随着科学的发展，人们渐渐认识到土壤在森林生态系统中的多种作用的情况下提出来的，维持土壤健康就能保持林地的长期生产力。在森林土壤的研究领域中，结合森林土壤的作用以及森林的服务功能，把森林土壤健康定义为：森林土壤促进森林植被生产和维护森林生态系统功能的能力[5]。森林土壤健康评价是森林土壤健康研究的基础和重要内容之一。土壤健康是土壤的物理、化学和生物学性质，以及形成这些性质的一些重要过程的综合体，迄今为止，尚没有评价土壤健康的统一标准[6]。尤其是对森林土壤健康的研究还处于探索阶段，在世界范围内，土壤健康研究的领域大多限于农业耕作土壤，有关森林土壤健康的内涵、指标的确定还是初步的；在我国，目前针对森林土壤健康的研究也很少，土壤健康与土壤质量在概念上既有一定程度的区别又有一定程度的交叉[7~8]，其区别在于土壤质量多半用土壤功能来确定，并认为其是物理、化学和生物学性质的复合体，而土壤健康是一个与条件有关的术语，其一个重要特征必须是可测量的。广义的土壤健康是指土壤作为生命系统维持生物生产力、促进环境质量、维持动植物和人类健康的能力，在这一意义上，土壤健康和持续性同义[9~10]，其更符合森林生态系统健康的需要，而在森林土壤的研究领域中，使用森林土壤健康更符合林业工作者的习惯。本文森林土壤健康评价研究在森林土壤特定的功能和性质下，无论是森林土壤健康评价指标还是评价方法的研究，都从广义的森林土壤健康出发，即本文中，森林土壤质量评价可借鉴于土壤健康评价。

2森林土壤健康评价指标

2.1评价指标选取原则

土壤质量评价应由土壤质量指标来确定，评价指标的选定是土壤质量评价的核心工作，直接关系到其评价结果的客观性[11]。森林土壤具有枯枝落叶层，腐殖质含量高，淋溶作用强等特性，因此森林土壤质量指标的选取需要根据这些特性遵循一定的原则，包括主导性、敏感性、实用性和独立性原则[12]。另外，森林土壤质量评价指标的选取必须考虑土壤功能，由于土壤功能受评价目的和多种管理系统的影响，土壤质量变化的监测非常缓慢，关键指标的选取必须是可维持土壤功能，监测土壤变化的方向、速率和程度等。因此，有许多土壤特性可以作为土壤质量评价指标，研究需要明确最适合的标准；针对不同的地区、不同类型的土壤应使用不同的指标体系[13]。

2.2评价指标体系构建

土壤质量的优劣取决于土地利用方式、生态系统类型、地理位置、土壤类型等多种因素。土壤质量指标与具体的土壤性质和土壤质量存在密切联系。依据森林土壤功能并按照土壤质量评价指标选取原则，将森林土壤质量评价指标分为四大类：植物生长潜力(vegetationgrowthcapacity,VGC)、水分有效性(wateravailability,WA)、养分有效性(nutrientavailability,NA)以及根系适宜性(rootsuitability,RS)指标[14~15]。

2.2.1植物生长潜力指标植物生长潜力指标包括枯枝落叶层厚度以及灌木和草本的物种多样性指数等。从森林健康经营角度来看，一般认为物种多样性越丰富，越有利于森林生态系统的稳定。

2.2.2水分有效性指标

水分有效性指标包括枯枝落叶层厚度、腐殖质厚度、土层厚度以及土壤容重（土壤密度）、土壤渗透性、水稳性指数、土壤孔隙状况等指标。枯枝落叶层具有截留降水、延缓地表径流的重要作用；腐殖质层含有大量有机物质，且疏松多孔，对保持土壤水分具有明显的作用；土层厚度以及土壤容重是反映容纳水分数量空间指标，土层越厚、容重越小越有利于水分的保持；土壤渗透性、水稳性指数、土壤孔隙状况可以反映土壤水分的渗透、流动、和蒸发等，可用于判断土壤的水气平衡。

3.2.3养分有效性指标

养分有效性指标主要包括一些化学和生物学性质指标，如pH值、有机质含量、阳离子交换量（CEC）、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾、土壤酶活性等。其中，土壤有机质是土壤质量的一个关键参数，影响着土壤紧实度、脆弱性、养分保持和土壤持水能力等土壤功能，已经将其看作是土壤质量评价中十分重要的指标。

2.2.4根系适宜性指标

考虑影响根系生长障碍性以及养分的供应等因素，根系适宜性指标主要有土层厚度、土壤容重、黏粒含量、pH值等指标。其中，土壤容重是土壤紧实度的敏感性指标，是表征土壤质量的一个重要参数[16]。

2.3我国森林土壤质量评价指标体系的发展

近年来，我国就森林土壤质量也选择了许多指标进行评价，但到目前为止，始终没有形成一个合适的体系。表1列出了我国具有代表性的森林土壤质量评价中选取的土壤因子。从表1可以看出，这些代表性的研究主要以土壤的理化性质为主，其中更偏向于土壤养分指标，同时越来越多的生物学性质也开始受到重视。表2列出了自2000年以来，我国森林土壤质量评价研究中所选用的评价指标汇总及其分类。从表中可以看出，在土壤质量评价中，土壤指标选取范围很广，涵盖了森林土壤质量的各个方面。其中，养分有效性指标有22个，主要是土壤化学和生物学性质指标，而且可以看出近年来学者们在重视土壤化学性质指标的同时，加大了土壤生物学性质指标在森林土壤质量评价中的应用，其使用频率为64.07%，这表明养分有效性指标使用的稳定性。水分有效性指标和根系适宜性指标分别有8个和6个，而植物生长潜力指标只有2个，使用频率比较低。图1列出了在所有因子中显示度较高的一系列因子，从图中可以看出，有机质指标是我国森林土壤质量评价中主要考虑的因子，依次是速效钾、有效磷、全氮、pH值、土壤容重、孔隙状况、脲酶活性、磷酸酶活性、阳离子交换量、全磷、含水量和全钾等，而成土母质、土壤呼吸速率等因素则较少被考虑到。由表2和图1得出，在这4方面的指标中，森林土壤养分有效性指标的使用是较稳定的，近年来学者也加大了对土壤生物学性质指标的研究，尤其是对土壤酶活性的研究。由于森林土壤质量评价具有目的性和针对性，不同研究者所采用的指标也不同。总之，森林土壤质量评价应针对其特定的功能和土地利用类型进行；针对不同的地区、不同景观类型的土壤，应使用不同的指标体系[28]。