综述:利用土壤和作物指标评估盐碱耕地健康的简化方法开发

【字体: 时间:2025年10月22日 来源:Geoderma 6.6

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  本文系统构建了针对盐碱耕地的健康评估体系,通过meta分析筛选出土壤(盐分SC、有机质OM、速效磷AP、速效钾AK等)和作物(产量YR、可溶性糖SS、可溶性蛋白SP等)关键指标,建立最小数据集(MDS),并采用改进内梅罗公式计算综合肥力指数(IFI)。研究发现土壤改良剂(如有机肥、微生物菌剂)对提升盐碱地肥力效果最显著,为盐碱耕地健康诊断与治理效果评估提供了方法论参考。

  
盐碱耕地健康评估的创新方法
引言
全球盐渍化威胁着约770万公顷耕地的可持续利用,而针对盐碱耕地的专项土壤健康评估体系缺失制约了精准治理。本研究以中国东部沿海盐碱耕地为对象,通过整合264组数据集,构建了一套兼顾科学性与操作性的简化健康评估方法。
方法学突破:从指标筛选到指数构建
研究团队通过文献计量与meta分析,从104个土壤指标和129个作物指标中筛选出出现频率最高的核心参数。土壤子系统重点关注盐分(SC)、有机质(OM)、速效磷(AP)、速效钾(AK)、电导率(EC)、全氮(TN)和水解性氮(HN)等7个指标;作物子系统则聚焦产量比(YR)、可溶性糖(SS)、可溶性蛋白(SP)和净光合速率(Pn)4个关键参数。通过主成分分析(PCA)验证,这些指标能解释土壤子系统70.41%和作物子系统71.03%的变异。
创新性地采用改进的内梅罗公式计算综合肥力指数(IFI),引入最小限制因子校正机制,避免关键短板被综合评分掩盖。计算公式为:IFI = √[(IFIw2 + IFIminw2)/2] × (n-1)/n,其中IFIw为权重平均值,IFIminw为加权最小值,n为指标数量。同时建立时间序列评估方法,通过变化率指数(CRI)动态追踪土壤健康演变趋势。
盐碱耕地健康状况诊断
对原始数据的评估显示,沿海盐碱耕地土壤IFI值为1.15(等级为"中等"),作物IFI值为1.01(等级为"中低产"),整体处于"不健康"状态。速效磷(AP)的肥力系数低至0.006,是土壤健康的主要限制因子;作物子系统中可溶性蛋白(SP)含量成为品质提升的关键制约。
不同改良措施的效果对比
研究对比了三类改良措施:
  • 农艺措施(轮作、灌溉管理等)使土壤IFI提升13.91%,但作物IFI下降10.89%,速效磷的进一步缺失成为新限制;
  • 耐盐作物种植虽改善土壤盐分(SC)和电导率(EC),土壤IFI提高6.09%,但产量显著降低,养分失衡加剧;
  • 土壤改良剂(微生物菌剂、生物炭等)效果最优,土壤IFI提升20.87%,作物IFI增长18.81%,其中盐分、速效磷、速效钾和电导率改善极显著(p < 0.001),产量和光合参数同步提升。
讨论与展望
该方法通过最小数据集(MDS)和动态指数设计,实现了盐碱耕地健康的快速诊断。值得注意的是,单一改良措施虽能改善部分指标,但均未能使土地整体脱离"不健康"等级,提示需要综合治理策略。未来应用时需结合长期定位观测数据校准,以提升区域适用性。
这套评估框架为盐碱耕地治理提供了量化工具,尤其适用于快速评估改良措施效果,为盐碱耕地可持续利用管理提供了科学依据。
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