土壤健康系列:活的土壤——土壤过程的发动机

我们的土壤充满了生命。这种生物是土壤中大部分过程的基础，对提供一系列重要的生态系统功能至关重要。约翰斯顿城堡的研究员菲奥娜·布伦南谈到了生活在土壤中的有机体，以及我们如何评估土壤的生物健康。

我们如何定义土壤健康?

土壤质量被描述为土壤在不断变化的管理和气候条件下通过履行土壤功能的能力提供一系列不同服务的能力。最近，这一术语已被“土壤健康”所取代，它强调土壤生物群落是土壤实现多种功能的关键驱动力。土壤健康被定义为土壤作为维持植物、动物和人类生命的重要生命生态系统的持续功能。德赢玩法 有鉴于此，为了子孙后代更好地管理和保护我们的农业土壤，需要发展对影响土壤健康的因素的知识和了解，并监测土壤健康的长期趋势。

土壤中的生命

土壤是生物数量和多样性惊人的家园，每一种生物都在土壤中占据着特定的栖息地或生态位。这种多样性包括各种各样的生物类型、大小、形状和生活方式，它们在许多不同的尺度上运作。这些生物包括细菌、古生菌、原生动物、真菌、藻类、缓步动物、轮虫、线虫、螨虫、弹尾虫、蠕虫、甲虫、蚂蚁、多足动物和许多其他生活在土壤中的生物。土壤中生命的多样性反映了生境高度多样化和动态的性质。土壤在养分、水和有机物质等基本资源的有效性方面具有明显的空间结构和梯度，支持各种不同的生态位。土壤是由矿物组分(沙、粉、粘土)、有机物质和孔隙空间的混合物组成的，孔隙空间可以被空气或水填充。土壤中的大部分生命都存在于孔隙中，因此土壤的结构，特别是孔隙网络的性质，对于维持维持生命的栖息地非常重要。土壤具有巨大的表面积，特别是与较小的土壤颗粒(如粘土)有关的孔隙，其孔隙空间的表面积可达24000米²不到一克的粘土。当你考虑到细菌通常只有几微米长时，你就会开始意识到，尽管土壤中有大量的生物，但即使是在同样少量的土壤中，生物也可能永远不会相互作用，这就是土壤栖息地的范围。土壤中生物之间的相互作用可以是积极的，也可以是消极的——它们可以互相帮助，也可以相互竞争，甚至包括进行生物战或捕食。土壤生物和植物之间的关系也是如此——尽管绝大多数相互作用是积极的，但土壤传播的病原体、害虫和疾病可影响植物健康。由于环境的变化(例如温度或降雨量的变化)或管理引起的变化(养分投入、石灰、作物等)，土壤中的条件发生了变化，土壤中生物群落的丰度、多样性和功能也发生了变化。

摄影:Matthias Bacher

我们如何评估土壤的生物健康状况?

虽然我们早就对土壤的物理和化学方面有了很好的了解，但我们对土壤生物学的了解却远远落后，生物学通常被视为“黑盒子”。鉴于土壤生物学对土壤功能的重要性，很明显，要全面了解我们的土壤，以及如何管理它们，我们需要了解这一生物学方面以及它如何与土壤的物理和化学性质相互作用。有关土壤生物学的知识历来缺乏，主要是由于技术的限制，加上生境和生物群落的复杂性。土壤中的大部分生命以及土壤功能的发动机都是微观的，通过在实验室培养有机体或将土壤悬浮液放在显微镜下来探索这些群落的传统方法只能提供有限的见解，不足以评估土壤的整体生物健康。新的技术进步(特别是基于分子和测序的方法)在很大程度上克服了这些限制，并为我们了解土壤内微生物群落提供了革命性的进步。国际社会也作出了很大努力，以制定一系列可用于评估土壤生物健康的生物指标。对于土壤生物学来说，这是一个激动人心的时刻，但仍存在许多问题和挑战。由于土壤中生物群落的多样性和巨大数量，直接评估我们土壤的生物健康不是一项容易的任务。此外，重要的是不仅要确定土壤中存在哪些生物群落，管理如何影响它们，还要确定这些生物在做什么，以及它们与生态系统功能之间的关系。存在的生物群落因土壤和环境的不同而不同，因此对一种土壤健康的东西可能对另一种土壤就不健康，这需要专门的管理和评估。 Non specialist tools are required that can be employed at farm level. These include simple visual assessment tools that can provide much useful information to assess the biological health of soil.

下一个什么?

展望未来，我们将需要对土壤进行长期监测，以探测土壤健康状况随时间的变化，并在农场出现问题之前作为早期预警系统。同时，我们需要切实可行的管理办法，以保护我们农业土壤的健康和质量，或修复以前被破坏的土壤。这些知识可以与知识转移服务相结合，为农民和农业顾问提供建议。我们已经有了一个良好的开始，但我们还有很长的路要走!