数字土壤健康评估：巴斯克地区森林种植园的土壤类型图绘制及特定单元的阈值设定

《Soil Use and Management》：Digital Soil Health Assessment: Pedogenon Mapping and Unit-Specific Thresholds for Basque Country Forest Plantations

欧洲集约林业对土壤健康的影响及阈值设定方法研究。基于环境协变量和成土因子分析，采用无监督分类划分土壤单元，并以半自然原生林为参照确定指标阈值。研究发现，与欧盟统一标准相比，使用原生林参考阈值可显著降低集约林土壤有机碳和酸化问题评估的不健康比例。提出结合地域土壤形成因素动态设定阈值的综合方法，为欧盟土壤监测法律（SML）实施提供科学依据。

　　

摘要

自古以来，欧洲的乡村景观和森林就一直遭受着人类活动带来的强烈改变和利用。自20世纪初以来，许多传统管理的森林和山地牧场被改造成了集约化的林业种植园。因此，评估林业种植园对土壤健康的影响非常重要。欧洲土壤监测法（SML）建议通过一系列指标的时间序列来监测土壤健康和土壤退化过程，这些指标包括：SOC（土壤有机碳）损失、pH值（用于表示酸化程度）以及容重（用于表示土壤压实情况）等。对于这些不同的指标，需要定义可能因地区而异的阈值。我们提出了一种方法：（1）利用一组环境协变量（作为土壤形成因素的代理指标）进行无监督分类，以划定土壤单元（即土壤类型图绘制）；（2）使用半自然的原生森林（即与过去几十年相比人为干预较少的本地物种组成的次生林）作为设定特定土壤指标阈值的参考；（3）评估并绘制林业种植园（集约化管理下的森林）的土壤状况。我们将这种方法应用于巴斯克地区，并使用了Basonet森林监测网络提供的土壤数据。根据SML建议的SOC:clay阈值（< 1/13），在种植园中，0–20厘米土层的61%和20–40厘米土层的90%的样地处于不良状态（不健康）；而在半自然森林中，0–20厘米土层的37%和20–40厘米土层的79%的样地也被认为是不健康的。以半自然森林为参考时，根据用于设定阈值的百分位数（第5和第25百分位数），种植园中SOC:clay处于不良状态的样地比例在14%至50%之间。与半自然森林相比，林业种植园的土壤pH值较低，有15%至60%的种植园样地的pH值低于特定单元的阈值（处于不良状态）。在固定pH值为4.2的条件下，只有3%的种植园表土和2%的种植园底土被认为是不健康的。根据欧盟标准，所有种植园样地在容重方面都处于良好状态（健康），但9.6%的半自然森林样地的容重超过了建议的阈值。我们的方法表明，在确定土壤健康指标的阈值时，需要考虑土壤形成因素的背景。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。