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    Journals >Resources Science >Volume 42 >Issue 10 >Page 1953 > Article
    • Resources Science
    • Vol. 42, Issue 10, 1953 (2020)
    Soil fertility assessment indicators from the perspective of natural resources comprehensive observation
    Xiaolong PEI1, Xiaolong HAN2, Jianli QIAN3、*, Wen CHEN4, Tian QIN1, and Xuan LI1
    Author Affiliations
  • 1Langfang Comprehensive Survey Center of Natural Resources, China Geological Survey, Langfang 065000, China
  • 2Xining Comprehensive Survey Center of Natural Resources, China Geological Survey, Xining 810000, China
  • 3Xi’an Mineral Resources Research Center of China Geological Survey, Xi’an 710100, China
  • 4Changsha Comprehensive Survey Center of Natural Resources, China Geological Survey, Changsha 410600, China
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    DOI: 10.18402/resci.2020.10.12 Cite this Article
    Xiaolong PEI, Xiaolong HAN, Jianli QIAN, Wen CHEN, Tian QIN, Xuan LI. Soil fertility assessment indicators from the perspective of natural resources comprehensive observation[J]. Resources Science, 2020, 42(10): 1953 Copy Citation Text show less
    Assessment indicators system of soil fertility
    Fig. 1. Assessment indicators system of soil fertility
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    化学指标定义文献数量选用率/%
    有机质指各种存在于土壤中的所有含碳的有机物质14489.4
    全氮土壤、肥料或植物中氮素的总量12477.0
    速效钾土壤中易被植物吸收利用的钾素12477.0
    pH土壤溶液中氢离子浓度的负对数11772.7
    全磷土壤、肥料或植物中磷素的总量9659.6
    速效磷土壤中易被植物吸收利用的磷素8955.3
    碱解氮用碱提取法（包括碱性高锰酸钾法）所测得的土壤中可被植物吸收的氮量8854.7
    全钾土壤、肥料或植物中钾素的总量7848.4
    阳离子交换量土壤溶液在一定的pH值时,土壤能吸附或代换周围溶液中的阳离子的厘摩尔数,通常以每kg干土所含阳离子的厘摩尔数表示4125.5
    速效氮土壤中易被植物根系吸收利用的氮素3219.9
    有机碳有机质中的碳素含量1811.2
    有效铁能被植物吸收利用的铁元素1811.2
    有效铜能被植物吸收利用的铜元素1811.2
    有效锌能被植物吸收利用的锌元素1811.2
    电导率是土壤中电荷流动难易程度的参数,可反映土壤中的盐分和质地情况169.9
    含盐量土壤中可溶盐的总量,以每kg干土中含有可溶盐的克数表示159.3
    缓效钾被2∶1型层状黏土矿物所固定的钾离子以及黑云母和部分水云母中的钾148.7
    有效锰能被植物吸收利用的锰元素138.1
    有效钙能被植物吸收利用的钙元素95.6
    有效镁能被植物吸收利用的镁元素85.0
    有效硼能被植物吸收利用的硼元素85.0
    碳酸钙一般使用在酸性土壤中用于改良土壤,主要是中和酸碱度,并提高养分有效性74.3
    有效钼能被植物吸收利用的钼元素31.9
    有效硫能被植物吸收利用的硫元素21.2
    氧化还原电位土壤中的氧化态物质和还原态物质在氧化还原电极上达到平衡时的电极电位21.2
    盐基饱和度土壤吸附的交换性盐基离子占交换性阳离子总量的百分率10.6
    Table 1. Selection rate of soil chemical indicators
    编号类属化学指标英文名称选用理由
    H1有机质有机质Organic matter它含有植物生长所需要的各种营养元素,也是土壤微生物活动的能源,具有保水、保肥和缓冲以及改善土壤物理性质的作用
    H2大量元素全氮Total N反映了土壤氮素的总储量,可衡量土壤氮素供应状况
    H3全磷Total P包括速效磷和迟效磷,是衡量土壤磷素供应状况的较好指标
    H4全钾Total K反映了土壤钾素的潜在供应能力
    H5碱解氮Alkali-hydrolyzable N反映土壤氮素供应状况,作为供氮水平的参考指标
    H6速效磷Available P作为合理施用磷肥的重要依据,在土壤诊断和施肥方面具有较大意义
    H7速效钾Available K作为合理施用钾肥的重要依据,是土壤钾素的现实供应指标
    H8中量元素有效钙Available Ga对细胞壁的形成和植物根系、根毛的发育具有特别重要作用,植物体内的钙还可以起缓冲作用
    H9有效镁Available Mg镁是叶绿素的成分,它是许多种酶的活化剂,促进植物对磷的吸收
    H10有效硫Available S硫是蛋白质的成分,在植物呼吸中起重要作用,对植物的生根发育有重要的影响
    H11微量元素有效铁Available Fe参与叶绿素的合成,并参与植物体内的氧化-还原过程
    H12有效锰Available Mg参与蛋白质与无机酸的代谢、光合作用中CO2的同化、碳水化合物的分解等
    H13有效铜Available Cu是酶的成分,为呼吸作用的触酶,参与叶绿素的合成以及糖类与蛋白质的代谢
    H14有效锌Available Zn参与生长素的形成,对蛋白质的合成起催化作用,促进种子的成熟
    H15有效硼Available B参与植物蛋白质的合成、氮素与糖类的代谢,并对根系的发育及果实、种子的形成有影响
    H16有效钼Available Mo植物依赖钼进行硝酸还原,共生性生物固氮与蛋白质的合成也不能缺少钼
    H17盐分特性酸碱度Potential of Hydrogen影响土壤微生物的活性,从而对土壤养分的释放、固定和迁移起重要作用,是生物和化学活性的阈值
    H18电导率Electric conductivity可反映土壤中的盐分、水分和质地情况
    H19养分保持阳离子交换量Cation exchange capacity代表了土壤可能保持的养分数量,是保持土壤养分的综合指标
    Table 2. The chemical indicators of soil fertility assessment[37,38,39,40]
    物理指标定义文献数量选用率/%
    容重单位容积原状土壤干土的质量8369.2
    土壤含水率土壤中水分的重量与土壤固相物质重量的比值4436.7
    粘粒含量单位土壤重量中粒径小于2 µm的土壤颗粒所占百分比4033.3
    总孔隙度土壤中孔隙容积所占固相土粒容积的百分比3125.8
    土壤厚度土壤自地表向下适宜作物根系生长的厚度2722.5
    土壤质地土壤中各粒级占土壤重量的百分比组合2420.0
    砂粒含量单位土壤重量中粒径在0.05~2.00 mm的土壤颗粒所占百分比2016.7
    田间持水量指降雨或灌溉后,多余的重力水已经排除,渗透水流已降至很低或基本停止时土壤所吸持的水量1613.3
    毛管孔隙度单位容积内具有毛细管作用的孔隙所占的百分比1512.5
    粉粒含量单位土壤重量中粒径在0.002~0.050 mm的土壤颗粒所占百分比1310.8
    物理性粘粒直径小于0.01 mm的土壤颗粒108.3
    非毛管孔隙度非毛管孔隙体积占土壤总体积的百分数,在数值上指土壤总孔隙度与毛管孔隙度的差值97.5
    水稳性团聚体抗水力分散的土壤团聚体97.5
    微团聚体小于0.25 mm的土壤团聚状结构75.8
    土壤结构土壤中不同颗粒的排列和组合形式75.8
    饱和导水率土壤被水饱和时,单位水势梯度下、单位时间内通过单位面积的水量65.0
    坡度地表单元陡缓的程度54.2
    地下水埋深潜水面距地面的距离54.2
    障碍层厚度土壤中障碍层的厚度大小32.5
    比重单位体积干土的重量与同体积水的重量的比值32.5
    大团聚体直径大于0.25 mm的土壤团聚状结构32.5
    土壤抗剪强度土体抵抗剪切破坏的极限强度32.5
    土壤贯入阻力探头贯入土层中所受到的阻力32.5
    土壤温度指地面以下土壤中的温度21.7
    团聚体平均质量直径一定粒级团聚体的重量百分比乘以这一粒级的平均直径,并对乘积求和21.7
    石砾含量单位土壤重量中粒径大于2.0 mm的土壤颗粒所占百分比21.7
    毛管持水量土壤中所能保持的毛管上升水的最大数量21.7
    地貌类型地貌形态成因类型10.8
    坡向坡面法线在水平面上的投影的方向10.8
    土壤坚实度指土粒排列的密实程度10.8
    团粒结构若干土壤单粒粘结在一起形成团聚体的一种土壤结构10.8
    饱和持水量土壤孔隙全部充满水分时的最大含水量10.8
    Table 3. Selection rate of soil physical indicators
    编号类属物理指标英文名称选取理由
    W1持水特征土壤含水率Soil Moisture Content反映土壤中的水分情况,并通过影响土壤黏结性、黏着性和可塑性进而影响土壤耕性
    W2田间持水量Field Capacity影响土壤质地、土壤结构和有机质等,黏质土壤、结构良好或富含有机质的土壤,其田间持水量大
    W3质地特征土壤质地Texture土壤质地类型决定着土壤蓄水、导水性,保肥、供肥性,保温、导温性,土壤呼吸、通气性和土壤耕性等
    W4孔隙特性容重Bulk Density反映土壤结构、透气透水性能以及保水能力
    W5总孔隙度Total Porosity反映土壤通气、通水和保水,以及贮存土壤有机物的能力
    W6毛管孔隙度Capillary Porosity反映土壤保持水分的能力,水分借助毛管引力可快速被植物吸收利用,植物根毛或细菌也可进入毛管孔隙吸收或分解养分
    W7环境条件土壤厚度Soil Thicknes是反映土壤肥力存在和植物生长的重要基础
    W8坡度Slope决定土地利用的方式选择,也影响地面水的再分配
    W9地下水埋深Groundwater Depth影响土壤的水分利用,地下水能通过支持毛管水的方式供应高等植物的需要
    W10土壤温度Soil Temperature影响着植物的生长、发育和土壤的形成
    W11结构和团聚性水稳性团聚体Water-Stable Aggregate反映土壤结构特征,影响土壤中水、肥、气、热和耕作性能,若其稳定性强,可使土壤较长期保持良好孔性,发挥较高的肥力作用
    Table 4. The physical indicators of soil fertility assessment[35,37,38]
    生物学指标定义文献数量选用率/%
    水解酶类酶促底物水解的酶类,主要有脲酶、蛋白酶、转化酶和酸性磷酸酶等5836.0
    氧化还原酶类酶促底物氧化还原作用的酶类,主要有脱氢酶和过氧化氢酶等3219.9
    微生物量碳指土壤微生物体所含的碳素2817.4
    微生物量氮指土壤微生物体所含的氮素2515.5
    微生物群落及多样性土壤生态系统中各种相互影响的微生物的总量及物种丰富程度和均一度2314.3
    碳氮比植物体内碳水化合物中的碳与氮或土壤和有机肥料中碳与氮的含量比率116.8
    微生物量磷指土壤微生物体所含的磷素63.7
    呼吸强度指单位时间内从单位面积土壤上扩散出来的CO2量63.7
    代谢熵基础呼吸量与微生物生物量碳的比值53.1
    微生物熵微生物碳与总有机碳的比值42.5
    活性氮指一系列具有高度氧化活性的自由基和硝基类化合物,主要包括氮氧化物和氨等10.6
    潜在可矿化氮潜在可被矿化的氮素10.6
    碳磷比植物体内的碳与磷或土壤和有机肥料中碳与磷的含量比值10.6
    凋落物量定期或不定期从林木凋落的叶、枝、茎秆、树皮、花果等未分解的植物器官或组织的总量10.6
    Table 5. Selection rate of soil biological indicators
    编号类属生物指标英文名称选用理由
    S1土壤酶类脲酶Urease能酶促土中尿素水解成氨,生成CO2和NH3
    S2酸性磷酸酶Acid phosphatase水解磷酸基团,促进磷素吸收、转运和供植物吸收利用
    S3转化酶Invertase水解蔗糖,产葡萄糖和果糖
    S4过氧化氢酶Catalase促进过氧化氢生成O2和H2O
    S5微生物生物量微生物量碳Microbial biomass C微生物催化潜力和碳的储存,同时是植物养分的源和库
    S6微生物量氮Microbial biomass N微生物催化潜力和氮的储存,同时是植物养分的源和库
    S7微生物群落及多样性真菌Fungus可分解土壤中糖类、纤维类、果胶和木质素等含碳物质
    S8细菌Bacteria分解土壤中纤维,促进土壤元素循环,并且有固氮作用
    S9放线菌Actinomycetes能够参与土壤物质的转化,在分解有机物质过程中,除形成简单化合物外,还产生如生长刺激物质、维生素、抗菌素等
    S10微生物活性呼吸强度Basal Respiration评估生物活性
    S11代谢熵Metabolic quotient表示微生物量的大小或活性
    S12微生物熵Microbial quotient表示微生物量的大小或活性
    Table 6. The biological indicators of soil fertility assessment[48,49,50,51,52,53]
    Abstract
    Get PDF(in Chinese)
    Figures&Tables (7)
    Equations (0)
    References (58)
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    Xiaolong PEI, Xiaolong HAN, Jianli QIAN, Wen CHEN, Tian QIN, Xuan LI. Soil fertility assessment indicators from the perspective of natural resources comprehensive observation[J]. Resources Science, 2020, 42(10): 1953
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