導 讀
土壤功能評價指標解譯可以為土壤功能評價提供參考，增加土地管理與規劃者對土壤的理解，為土地利用規劃提供基礎，有利于土壤與土地資源的合理規劃與可持續管理。
1 背景
近50 年來，隨著世界人口增長、資源枯竭、環境惡化等問題加劇，使人們逐漸認識到土壤不但是孕育萬物之本，更是維持陸地生態系統的重要組成部分，是維持其可持續性的至關重要的有限資源。在1972 年頒布的《歐洲土壤憲章》（European Soil Charter）中指出，土壤是人類最寶貴的財產，為動植物和人們提供棲息和居住場所以及環境；土壤是易受破壞的有限資源，人們在對其進行農業、工業等其他用途利用時，必須進行區域規劃以滿足當下和將來的需要；農場主和林場主必須保護土壤的質量；防治土壤侵蝕、土壤污染；在規劃過程中，必須評價城市發展對周邊土地的影響，從而采取有效的保護措施；各級政府都必須開展土壤保護工作，并接受公共的的監督。
1982年聯合國糧食及農業組織（Food andAgriculture Organization, FAO）、聯合國環境規劃署（United Nations Environment Programme, UNEP） 和國際土壤學會擬定了《世界土壤憲章》（World SoilCharter），強調了土壤資源與糧食安全、土壤圈與全球變化的相關性。憲章中指出，土地資源是有限的，土地生產糧食的能力也是有限的，它還受到土壤、氣候和管理水平的限制。呼吁政府和民眾參與土壤保護活動，并根據土壤功能考慮合理的土地利用方式和社會經濟要素。
土壤的功能不僅限于農業生產，在維護區域和全球的環境質量方面也起著重要的作用，是生物系統進行全球性能量和物質循環的重要場所，并與人類生活緊密相連，其變化也在深刻影響著各個國家和整個世界的社會經濟持續發展。為了資源的合理利用與社會的可持續發展，加強學科交叉領域的交流，增強土壤學者與土地學者的合作十分必要。選取合理的土壤功能評價指標，并對其進行解譯，有助于土地規劃者了解土壤相關表征指標與土壤、土地的關系，為土壤資源保護和土地利用合理規劃提供科學參考依據。
2 土壤功能分類
土壤作為一種有生命的動態資源，是生產糧食、纖維、水果、蔬菜等的基地，同時也有維持全球生態平衡的功能。國際上對土壤功能的界定，多見于土壤保護的相關政策法規中。在德國《聯邦土壤保護法》（1998）、《歐盟土壤保護戰略》（2002）、歐盟《歐洲土壤憲章》修訂版（2003）、《英國土壤保護實施規劃（2004-2006）》、《歐盟土壤保護修復指導框架》（2006）中，都對土壤功能的類別進行了定義，而且從相關的表述中，可以發現人們對土壤的功能認識的不斷深化。如，在《歐盟土壤保護修復指導框架》（2006） 中，碳存儲作為土壤功能之一，首次被列入指導框架。
國外的土壤功能分類體系較為全面，并上升到法律的高度；相比而言，國內還沒有關注土壤功能分類本身的研究，大多為不同學者根據其研究需要而對土壤功能進行了不同劃分。如姜明、崔巍針對濕地土壤，進行的土壤環境功能劃分與歸納等。結合國內外研究成果，土壤功能主要有六個方面：①環境交互媒介功能。土壤作為水分、養分和碳循環的組成部分，在水分和養分供給、碳存儲方面有重要的作用。此外，土壤可以對重金屬的進行緩沖過濾，對有機污染物進行轉化分解。②動植物棲息地功能。作為動植物棲息地和基因庫，對維持生物多樣性、保護稀有動植物有重要意義。③作物生產功能。包括農業、林業生產，糧食作物和經濟作物生產。④人居環境功能。作為人類生活和居住的環境，有提供建筑、休閑娛樂場所，維護人類健康發展的功能。⑤自然文化歷史檔案功能。土壤作為歷史檔案，有記錄自然變化和人文歷史的功能。⑥原材料供給功能。具有供給黏土、沙石，進行礦物提取的功能，但此功能不具有可持續性。
根據評價需求的不同，土壤功能還可以逐級細分如表1 所示。在大的分類下面可以將土壤功能進一步細分為二級、三級土壤功能。例如，土壤的環境交互媒介功能，可以細分為五個二級土壤功能，即土壤水分循環功能、養分循環功能、碳存儲功能、緩沖過濾功能和分解轉化功能；而其中又可以將土壤水分循環功能細化成兩個三級土壤功能，即在質量方面的土壤水分循環功能和在數量方面的土壤水分循環功能。具體劃分如圖1 所示。
3 土壤功能評價指標選取與解譯
在進行土壤功能的評價時，按照土壤的不同功能，選取相關的指標，進行分項評價。
選取指標的原則主要考慮以下因素：①相關性與代表性，選取指標與所評價功能密切相關，能夠代表或反映所評價功能的主要屬性；②靈敏性，能靈敏地指示土壤屬性與土壤各功能的變化；③通用性，一方面能適用于不同土壤類型與土地利用類型，另一方面能適用于時間和空間上的變化；④可獲取性與經濟性：所選定的指標易于獲得，測定或分析花費較少，測定過程簡便快速。具體選取指標如表2 所示。
3.1 環境交互功能
在土壤的環境交互功能中，可以分成四個方面分別進行評價：水分循環、養分循環、緩沖過濾和分解轉化功能。
3.1.1 水分循環功能 將土壤作為對水文循環的組成部分進行評價，可以從水循環的數量和質量兩個方面考慮。在土壤水循環功能數量方面的評價中，著重評價土壤對地下水的補給和土壤對雨水、露水的滲透能力，關鍵是準確界定滲透的能力，并只有導水率（kf）起決定性作用，同時并考慮空氣容量（AC），旨在防止水土流失、山體滑坡和洪水。在土壤水循環功能質量方面的評價中，主要考慮導水率（kf） 和有效田間持水量（AFC），以及地下水位，因為只有在土壤有足夠的持水保水能力時，才能促進水中溶質滲透，并對污染物進行微生物降解，從而成為良好的緩沖過濾媒介，保護地下水質。如果地下水是飲用水資源或與飲用水接觸，則土壤水循環的質量方面就具有特殊的重要性。
3.1.2 養分循環功能 土壤養分循環功能評價是基于土壤的自然肥力，評價土壤的養分循環，因此，評價方法適用于農業和林業用地。能夠較好參與營養循環的土壤，是經過濾不易丟失營養物質（如硝酸鹽和其他物質）的土壤。此外，在土壤養分循環功能評價中較優的土壤也適用于公園、草地、生態用地。
一般來說，土壤能夠在過濾中保留營養物質并把它們轉換為可利用的有機質。這說明土壤能夠從大氣、肥料及鄰近土地中吸收營養物質。與此同時，如果植物需要，土壤還可以釋放更多的營養物質。在通過施肥等額外增加營養物質后，土壤可以從土壤溶液中吸收陽離子，如鈣、鎂、鉀、鈉。土壤保持或者釋放營養物質的能力取決于營養物質的供給與需求，可以通過有效陽離子交換量進行評判。土壤母質、質地與結構也可以作為判定影響營養供給能力的考慮因素。
3.1.3 碳存儲功能 土壤碳儲量占碳庫總碳儲量的80%以上，是碳匯的主要場所，在全球變暖的大背景下，土壤的碳存儲功能顯得尤為重要。歐盟也在2006年的《歐盟土壤保護修復指導框架》中，將碳存儲加入土壤功能之中。土壤中所存儲的碳，分為有機碳和無機碳兩部分。其中，土壤有機碳儲量的主要來源是凋落物，主要反映在腐殖質或有機質的含量上，受凋落物的數量及其分解的直接影響，土壤有機碳儲量變化較大。而土壤無機碳含量主要和成土母質相關，較為穩定，變化較小。
3.1.4 緩沖過濾功能 土壤作為重金屬的緩沖區和過濾器，是土壤的一項非常重要的功能。在非農業或林業利用區域，土壤的這個功能尤其重要，因為城市地區的工業及道路交通產生的重金屬大量進入土壤。同時，許多敏感生物（如人類和動植物）的健康會因為土壤無法吸附的重金屬而受損。此外，當土壤富集大量重金屬并超過其所能容納的極限值時，污染物會下滲，從而影響地下水的質量。
黏土礦物和土壤有機質吸附重金屬能力的大小，有賴于pH值的高低。隨著pH的減小，粘土礦物吸附重金屬的能力會減弱；同時，土壤有機質的溶解量會隨著堿性的增強而增加。這種動態的交互作用在進行土壤對重金屬的緩沖過濾功能評價時，必須予以考慮。具有大塊結構的土壤，質地較粘，容易阻止固體、液體、氣體之間的溶解物質交換，以及土壤結構體內部各成分的移動。此外，因人為或者是地質成因引起的大量重金屬的集聚會減弱土壤的過濾緩沖能力，因此，在評價中需要考慮土壤的環境容量，即土壤重金屬的臨界含量與土壤已有重金屬含量的差值。所以，土壤緩沖過濾功能的評價是基于粘土和有機質的含量，并根據pH和土壤結構分級，同時考慮土壤的環境容量。
3.1.5 分解轉化功能 土壤作為分解轉化媒介，對土壤微生物分解及轉化有機污染物的能力起著非常重要的作用。在這里，土壤為微生物的所能提供的環境狀況非常重要。一旦水、營養物質、溫度及其他條件達到最佳，就能夠觀測到較高的新陳代謝率及物質轉化率。因為微生物的活動主要集中在表土層，因此，進行土壤作為轉換媒介的評價時，只考慮土壤表層。評價時選擇有機質含量、表土層厚度、表土結構、pH值和地下水位等對微生物活動影響較大的因素。由于土壤微生物的復雜多樣性，土壤微生物本身不作為具體考慮因素，而土壤分解轉化功能評價中主要考慮土壤微生物體的存活潛力，從而得出微生物對有機污染物的分解轉化能力。
3.2 動植物棲息地
動植物棲息地功能的主要是以動植物保護為目的，確保土壤能夠為植物和動物提供棲息場所。土壤，無論是作為還是可能作為某種特殊或稀有物種的棲息地，都具有很高的保護價值。土壤作為動植物棲息地的功能（或潛在動植物群落發展地）對于保護和提高生物多樣性具有重要作用。土壤動植物棲息地功能的評價不僅考慮地表的有機體而且考慮土壤內的生命形式。然而，由于微生物的多樣性，統計與評價過程復雜，因而不包括在此評價范圍之內。
選擇土壤作為某種特殊有機體的棲息地，考慮土壤的自然性、稀有性，將土壤的特殊價值，視為有利于種植物發展的指標。這種方法的指導原則是基于Grotigroft，Hocnrelo 和Mtenltcn 的研究成果。對土壤自然性的判斷，主要是看人為改造的力度和類型。水分供給量低但有盈余，被視為好的土壤。同時也要關注不具有此種特性，但能夠提供相似重要棲息地潛力的土壤。在選擇稀有鹽土植物的棲息地時，較高的土壤水分含鹽量和pH 值水平，都應加以考慮。這種方法不僅適用于含鹽量較高地區，而且適用于受采礦及人類活動影響的地區，以及那些具有支持動植物群落生境發展的地區。與此相反，不考慮重金屬富集的土壤及適合特殊有機體生存的土壤，因為對這些受污染區域的保護需要相關專家的指導。土壤pH值不被作為植被耐酸性的指標，很少有植物喜歡酸性、潮濕或營養匱乏的生長環境。
較少受到人類影響的土壤，具有較高的價值。因此，即使某地區產量較低，對某些特殊生物的作用較小，但由于它們很少受到人類活動的影響，也會被認為具有較高的價值。這個判定的目的是保護未受農業活動影響而改變的少數區域。
3.3 作物生產功能
土壤的生產功能在人們的生活中起著非常重要的作用。對土壤生產功能的評價，一般來說是對土壤作為耕地的生產潛能進行的評價，并且主要是基于土壤的自然肥力要素。其中，植物的根系深度非常重要，因為植物生長所需要的營養全部由根部吸收得來。評價方法中同時涉及土壤結構、有機質含量，結構良好、有機質含量豐富的土壤，貯存的水分多、營養豐富，與腐殖質含量相對較少的土壤相比，更有利于植物生長。另外，土壤中的腐殖質使土壤結構更加穩定，同時可以減少水土流失。pH是限制土壤生物和化學活性的閾值；陽離子交換量體現土壤可以提供陽離子的數量，反映土壤的養分供給能力。此外，土壤中水分和空氣的含量也是影響植物生長的一個重要因素。
年平均氣溫是影響農業生產的一個重要的區域性因素，土壤的生產力受年平均最低氣溫的限制。評價中還包括了地形因素，因為即使采取措施改善水土流失，坡度過大的土壤也不適宜長期的農業耕種。水分條件也是農業生產的重要因素，包括灌排條件與地下水位，良好的灌排條件與適宜的地下水位，都能夠促進農業的生產。
3.4 人居環境功能
健康良好的土壤在提升城市環境質量中發揮著重要的作用，但這一作用往往被忽視。土壤能夠增加空氣的濕度同時可以明顯減少灰塵的數量，包括空氣中的微小塵埃。植物可以過濾空氣中的塵埃，當塵埃進入土壤，會被分解和礦化。若土壤被封閉，則失去了相應的功能。
土壤作為人類的居住環境，與人類生活息息相關，其污染與否直接關系著人類的健康。在土壤保護中，應十分重視土壤污染的修復，因為污染的土壤對人類健康具有嚴重的隱患。例如，土壤污染會影響作物質量，食用在污染土壤上所長出的作物，會損害人類的健康。從更廣泛的層面上來看，受到污染的土壤，可能會減少某一食物鏈中所有物種的生命與活力。
對土壤污染程度的判定與國家法規中制定的標準相關。如果不確定土壤是否受到污染，則需要在評價結果里具體說明。如果當前或者將來的土地利用需要進一步了解土壤受損狀況，那么需要進行更深入的區域調查。調查中主要考慮那些有污染性的工廠，因為工業產生的污染物可能通過空氣或者水的流動，在很大范圍內進行傳播和釋放。車流量較大的公路周邊土壤，會因汽車尾氣排放的鉛等重金屬污染，而普通的污染源，像大量的源于人類活動而釋放的二氧化氮，并由此帶來的氮的排放不被視為污染擴散源。對于土壤功能評價來說，居民住宅開發區或者每天來往車輛小于1000輛的道路，不能當做擴散性污染源。然而，如果這種污染源在離居民點很近的范圍內，可被視為點狀源污染。通過調查，收集有可能導致土壤污染的廠礦信息，將有污染的廠礦或生產車間在地圖中標出，可以判斷出是否存在污染源。關于污染物排放的相關生產活動信息，可以從以往及當前的土地利用記錄或文獻中獲??；或通過與當地居民交談，得到相關信息。
3.5 自然文化歷史檔案功能
土壤的自然文化歷史檔案功能評價，是為了對具有特殊歷史意義的土壤進行相應保護的問題。如果土壤能夠反映出自然歷史中地質地貌的變化，早期土壤的形成及其環境條件，或者可以反映早期人類的生產生活，那么這些土壤就具有特殊的保護價值。這些歷史信息有利于我們了解過去、理解現在和預測未來。土壤的自然文化歷史檔案功能，具有高度的變異性，很難建立一個通用的法則，這些土壤特性會因其揭示的環境與背景的不同而產生不同甚至相反的意義。因此，此項功能的評估需要當地資料，土壤學家、地理學家、地質學家、考古學家和歷史學家等專家的參與，并且以定性評價為主。
土壤的自然文化歷史檔案功能的評價，可以從自然歷史和文化歷史兩個方面考慮。在自然歷史方面，主要考慮是否有反應古氣候古地貌變化的稀有獨特土壤，如腐爛的及殘留的土壤，具有冰原或其他古氣候特征的土壤；具有明顯的潛育特征的土壤；泥炭，或起源于稀有物質的土壤；在歷史文化方面，主要考慮土壤是否具有人文歷史遺跡，如土壤是否含有杰出的代表文化歷史的工藝品，是否起源于稀有、受人為影響的底土層（有城市發展的歷史遺跡），或是否具有其他被特殊保護的歷史價值等。
3.6 原材料供給功能
土壤可以為人們提供生產原材料，粘土含量較高的土壤可以用來燒磚或者制陶，而土壤中的砂石可以用來建筑，因此，在此項功能評價中，主要考慮土壤的土壤質地、礦物學類型及含量。同時，要考慮當地的區位條件和土地利用狀況、相關政策法規，判斷是否適于開發和利用。
4 討論
土壤功能評價指標選取是土壤功能評價的基礎，為以土地利用規劃為導向的土壤評價提供參考基礎。在這里需要注意以下問題：
指標的可獲取性與易測程度。著重于土壤功能評價指標的簡單易測性，并考慮到土壤評價的易操作性，有些復雜指標沒有考慮在內。如，在對土壤的分解轉化功能中，由于土壤微生物的復雜多樣性，沒有將其列入，只考慮了土壤微生物可能生存土壤條件的適宜性；此外，由于土壤有機污染物的種類與數量受外界影響較大，測定要求較高，土壤有機污染程度也未考慮在內。
土壤功能的細化與指標取舍問題。根據評價尺度與范圍的不同，土壤功能可以進一步細化，如土壤的生產功能，可以細化為針對糧食作物、林木、牧草生長的土壤生產功能，同時選取的相關評價指標也有所不同。例如，氧化還原電位這一指標，主要應用于水稻田的土壤生產功能評價中，而在小麥田的土壤生產功能評價中則無需使用。我國水稻田占耕地比例較小，尤其在北方地區，本文未將氧化還原電位這一指標列入。因此，評價尺度與評價對象不同，選取的評價指標都需要有所取舍。
基礎評價指標的多宜性與復雜指標的推導問題。有些基礎土壤指標出現頻率很高，具有多宜性，在多個土壤功能評價指標中都可以看到，如土壤質地、有機質含量、容重等。而有些復雜指標可以通過基礎土壤參數進行推導，如采用土壤轉換函數，根據已有經驗函數，利用某些基礎土壤參數推導出較為復雜的土壤參數，從而簡化了評價過程，減少了工作量。但是，推導土壤參數和實測數據存在一定的差距。在以土地利用規劃為應用方向的土壤功能評價中，由于區域規劃的宏觀性，允許一定誤差的存在。然而，使用推導指標的合理性需要根據實際情況進行驗證。
將土壤功能進行歸納，提供一個具有可操作性的土壤功能評價指標體系，基于此套體系的評價結果，可以為土地合理利用與規劃提供基礎，并為土壤與土地資源的有效管理及其可持續發展提供參考依據。