基于長期定位試驗的土壤健康研究與展望

摘要： 土壤健康是農業可持續發展的根基，是保障國家糧食安全和落實“藏糧于地”戰略的重大需求。長期定位試驗時空覆蓋面廣、數據豐富、施肥管理措施多樣，對于土壤健康的研究和健康土壤的培育是難得的寶貴平臺。本文在總結土壤健康的內涵及指標體系與我國長期定位試驗布局情況的基礎上，系統梳理了基于長期定位試驗的作物產量演變及高產穩產性、土壤有機質演變及其與產量的關系、土壤pH 演變及生物多樣性演變等耕地質量和土壤健康方面的研究進展，并提出了基于長期定位試驗的土壤健康研究展望，包括建立因地制宜的土壤健康指標及評價體系，深入解析土壤健康演變的規律和驅動機制與發展健康土壤培育技術，以期高質量推進土壤健康研究，從而促進農產品質量安全和農業可持續發展。

關鍵詞： 土壤健康； 長期定位試驗； 作物產量； 土壤有機質； 土壤生物多樣性

耕地是糧食生產的命根子，對于糧食安全至關重要。健康土壤是保障耕地產能、糧食安全、生態環境及人類健康的基礎，是國家穩定發展的重大戰略需求。我國當前耕地土壤健康狀況不容樂觀，主要表現在耕作層土壤變淺、庫容量變小、肥力下降、土壤養分不均衡、土壤酸化與板結、土壤功能下降等方面[1?2]。隨著社會的發展，人類對土壤的認識不斷深化，逐漸意識到以糧食安全為主要內容的生態農產品供給的根本在于土壤健康，其出路在于對土壤的科學管理。

土壤健康是近年來土壤學研究的焦點，聯合國糧農組織（FAO） 將2015 年定為“國際土壤年”，主題為“健康土壤帶來健康生活”。在2020 年9 月召開的中國土壤學會第十四次全國會員代表大會上也將“守護土壤健康，助力高質發展”確定為大會主題。可見，土壤健康問題已經受到政府和學界的高度重視。我國《耕地質量等級》標準（GB/T 33469—2016）將土壤健康[3]定義為：作為一個動態生命系統具有的維持其功能的持續能力，強調了土壤健康研究在實現全球可持續發展中發揮著關鍵作用。土壤健康培育的目標是實現土壤生態系統多功能性的協同和可持續發展[4]。

土壤質量的演變及其驅動機制和提升技術是土壤健康研究的前沿課題。農田長期定位試驗是土壤健康研究的基礎平臺和重要手段，對于研究土壤健康演變及其環境行為等發揮著重要作用。自1980 年以來，我國陸續建立了多個農田長期定位試驗，在揭示農業生產與環境演變規律和作用機制、協調農業生產與自然和諧發展方面具有重要的功能[5]，為耕地質量、土壤肥力和土壤健康研究提供了寶貴的數據和平臺支撐。

本文總結歸納了土壤健康的內涵及其指標體系，解析了我國長期定位試驗基地的布局和施肥處理情況等特征，梳理了土壤有機質、土壤生物多樣性等土壤健康核心要素的研究進展，并提出了基于長期定位試驗的土壤健康研究展望，為推進我國土壤健康管理與農業可持續發展提供理論支撐。

1 土壤健康的內涵及其面臨的挑戰

1.1 土壤健康的內涵

早在1910 年，學術界就提出了土壤健康這一概念，當時只關注與土壤肥力相關的物理和化學特征。隨著研究的深入，土壤健康的內容不斷豐富、內涵不斷提升，逐漸與食物健康和人類健康緊密聯系起來。由于研究視角不同，對土壤健康概念的界定難以形成統一認識。1996 年，Doran 等[6]認為土壤健康是指在生態系統和土地利用邊界內，土壤作為關鍵的生命系統所具有的支撐動植物生產、維持或改善水體和大氣環境、促進動植物和人類健康的能力。2014 年，美國農業部自然資源保育署將土壤健康定義為：土壤能夠支撐植物、動物和人類生存，持續發揮生態系統功能的能力。2020 年，聯合國糧農組織（FAO） 土壤跨政府技術小組（ITPS） 將土壤健康定義為：土壤持續保持陸地生態系統生產力、生物多樣性和環境服務的能力[7]。基于生態學視角，于法穩和代明慧[8]認為土壤健康是指土壤生態系統在維持自身生命活力的前提下，為動植物提供豐富的營養、維持較高產能水平的能力，同時，通過系統韌性和功能發揮抵御外界擾動，實現低碳目標的能力。當前，被廣泛接受的土壤健康定義為：土壤在生態系統范圍內發揮作用以維持生物生產力，維持環境質量，促進動植物健康的能力[9]。

土壤健康內涵豐富，主要體現在自身特性及其生態環境服務功能上，且其內涵隨時間變化而不斷更新。由最初的生產作物能力逐漸演變為“動態的”和“潛在的”內在屬性、“涵養水源、吸收過濾廢棄物”的環境服務屬性和“促進動植物健康”的健康屬性[10?11]。總的來說，土壤多功能性是土壤健康的核心，是土壤健康狀況的綜合體現。健康土壤應具有較強的彈性和恢復力，在受到人類活動干擾、極端氣候影響下仍能保持或快速恢復土壤功能[12]。

1.2 土壤健康的評價指標體系

對土壤健康的評估需要一個綜合評價體系，以表征土壤生態系統中各項健康指標。土壤健康指標是指可以反映土壤某種健康屬性的指標，一般包括物理指標、化學指標和生物指標[12]。這些指標參數應滿足多個標準，包括科學性和真實性；敏感性高；可管理、可使用、準確且成本較低；能夠反映土壤功能和管理目標之間的聯系[13]。

1.2.1 物理指標

最常見的土壤健康評價物理指標包括：1） 容重，其可反映土壤緊實度和孔隙度，易受環境因素影響，是土壤健康評估的主要物理指標之一。2） 含水量，因為土壤水分不僅可作為養分運輸的介質，也調控水分相關循環過程，對土壤微生物組成及活動產生重要影響。3） 土壤團聚體，因為土壤團聚體是土壤結構的基本單元，其穩定性直接關系到土壤的抗侵蝕能力、透水性和通氣性；并且良好的土壤結構有助于根系生長和微生物活動，調控許多關鍵農藝和生物過程，是評價土壤健康的關鍵指標之一。現代研究中，土壤緊實度能夠綜合反映土壤的疏松情況，也是重要的土壤物理指標。

1.2.2 化學指標

化學指標是土壤健康評價指標體系中的重要部分，占40% 左右[14]，主要包括土壤有機質及其活性組分、土壤pH、氮磷養分含量等。其中，土壤有機質含量影響土壤的團聚性、穩定性、生物多樣性及其功能，是衡量土壤肥力和健康的第一重要指標。土壤碳的活性組分含量，影響土壤的微生物功能及養分轉化乃至作物生產力，對管理措施響應敏感，是土壤有機質含量甚至是土壤肥力變化的早期預測指標[15]。土壤pH 決定了養分有效性，控制著微生物多樣性，影響著土壤緩沖能力；土壤氮磷養分含量，影響土壤的養分供應和作物生產力，因此是衡量土壤肥力和健康的重要指標。

1.2.3 生物學指標

生物學指標較物理和化學指標更敏感，能更好地反映土壤健康狀況。土壤生物包括細菌、真菌、藻類、原生動物和線蟲等，它們之間相互影響，在評價土壤健康方面發揮重要作用。其中，微生物活性水平可用來反映土壤的生物健康狀態；微生物種類、數量及其多樣性可用來表征土壤生態系統穩定性和適應性；酶是土壤中進行生化反應的重要催化劑，不同酶活性可評估土壤的生物功能和養分循環效率，且土壤酶活性與土壤有機質狀況和微生物活動密切相關，可作為土壤生產力和污染程度的量度[16]；微生物食源碳，指土壤中被微生物利用的碳源，反映了土壤中有機質的分解速率和微生物的代謝活動，是土壤健康的重要生物指標。

1.2.4 土壤健康評估體系

目前，已有部分國家/地區建立了土壤健康評估體系，大多可適用于耕地土壤健康評估。最早由加拿大在20 世紀90 年代提出了評估和監測土壤（健康） 計劃[17]。美國在土壤健康評估體系構建方面的研究已累積了較多的成果，其中具有代表性的包括：美國農業部于1995 年開發的土壤管理評估框架（soil management assessment framework，SMAF）[18?20]和康奈爾大學土壤健康團隊于2007 年建立的康奈爾土壤健康評價系統（comprehensive assessmentof soil health，CASH）[21]。目前我國還未在國家層面建立統一的土壤健康評價體系，但一直致力于提高和保護土壤質量并形成了一定的理論框架[22]。2018 年中國土壤學會成立土壤健康工作組，提出實現土壤生態系統多功能性的協同和可持續是健康土壤培育的目標。并且將我國土壤健康培育分為3 個階段：1） 消除土壤障礙因子，對于影響作物產量和品質的限制因子（如土壤板結、土壤酸化、重金屬污染等） 有針對性消除；2） 強化土壤生物過程，提高土壤免疫力、抵抗力和生物多樣性；3） 提升土壤生態系統的多功能性（持續生產力、優質產品、增加土壤碳庫和養分循環、減少溫室氣體）[4]。

1.3 土壤健康評價面臨的挑戰

定量評價土壤健康是基礎創新、技術研發與政策法規制定等各項工作的前提。國內外學者針對評價指標和評價方法進行了系統的綜述。然而我國氣候條件差異大，作物種類、土地利用方式、土壤類型和質地多樣，土壤健康評價體系的建立還面臨著一些挑戰。

1.3.1 土壤健康評價中數據收集和分析較為困難

土壤健康評價包含的指標較復雜，而獲得這些指標值，首先需獲取土壤等樣品。而土壤樣品的采集需要精確的方法和技術，以確保樣品的代表性和一致性。由于土壤樣品在過去某一時間段內無法獲取，評價土壤健康狀況在這一時間段內的變化特征尤為困難。

1.3.2 土壤健康狀況的時空變異性不明確

當前對于土壤健康的研究工作主要集中于評價指標的選擇以及評估框架的構建等。而土壤是一個復雜的生態系統，它包含無數微生物、植物根系、動物等，它們不僅可相互影響，而且這些土壤屬性在時間（如季節性變化） 和空間上的異質性導致土壤健康狀況在時間和空間上存在演變特征。目前對我國土壤健康在時間尺度和空間上的變化特征尚無研究案例，亟需彌補這一研究空白。

2 基于長期定位試驗的土壤健康核心指標的演變規律及研究進展

2.1 長期定位試驗在土壤健康評價中的作用和意義

長期定位試驗是指在同一塊地上長期進行固定施肥、輪作、耕作等田間管理措施的試驗。長期定位試驗一般是指試驗時間20 年以上，至少在10 年以上。由于長期定位試驗維持的難度大，時間越長給出的信息越豐富，價值也越大，因此國際上把大于50 年的試驗稱為珍貴的長期定位試驗。目前，國際上有100 年以上的長期定位試驗20 多個，主要分布在英國、美國和歐洲一些國家。由于土壤肥力演變是一個相對緩慢的過程，通過長期定位試驗可以觀察和統計土壤各項指標在時間和不同施肥、輪作等管理措施下的演變特征，進而為科學合理施肥、輪作以及培肥土壤技術選擇提供理論依據。因此，長期定位試驗對于研究土壤養分狀況、生態功能和環境效應等具有十分重要的意義。

事實上，長期定位試驗已經發展成為農學、土壤學、植物營養學、環境科學、生態學等學科研究的重要手段。長期定位試驗在不同時期采集并保存了大量的土壤、植株和肥料等樣品，這些樣品蘊含了豐富的農田生態系統信息，極為珍貴。它們可用來研究農業生產系統的長期變化特征、驅動因素及其對環境因素響應機制，如土壤肥力的演變、土壤質量的變化、作物產量和農業可持續發展等。通過這些信息，可以更精確地評估作物生長情況、土壤質量變化及其環境影響，提供有價值的數據和見解，指導農業生產實踐和環境保護。

長期定位試驗可以揭示土壤?作物關系及其響應規律。土壤與作物之間的關系是一個復雜且變化相對緩慢的過程，需要通過長期定位試驗對土壤和作物進行系統的觀察和監測。長期定位試驗的地點在地理位置和環境條件方面能夠代表更廣泛的土壤和氣候特征，試驗結果具有普適性。因此，長期定位試驗一般在地域上具有代表性，時間上具有連續性，數據積累上具備長期性和一致性，且觀測的穩定性保證了數據的可靠性和準確性，成為研究土壤特性和農作物產量長期變化趨勢的強有力的支撐。總之，長期定位試驗所積累的數據十分豐富，涵蓋了土壤的物理、化學和生物學指標以及作物產量等多個方面，能夠系統地揭示土壤肥力和農作物生產力的演變特征，反映土壤質量的時空變化及其驅動因素，為實現土壤的可持續利用提供不可或缺的技術支持。而這些研究內容，正是表征土壤健康的不同方面。因此，長期定位試驗可以和正在被廣泛應用于健康土壤評價和培育中。

2.2 我國農田長期定位試驗的特征

我國農田長期定位試驗包括施肥、輪作與耕作等試驗，以施肥試驗最為悠久和完整。國家化肥試驗網開始于“六五”期間，在1980 年前后，中國農業科學院和以農業為主的大專院校陸續在不同農業生態區域內建立了一批農田土壤肥料長期定位試驗。這些試驗分布于我國22 個省（市、自治區） 的10 個土壤類型上，包含大約80 個長期定位試驗，主要開展氮、磷、鉀化肥肥效、用量和比例的試驗。且主要的試驗處理為化肥單施或與有機肥配合施用，旨在研究不同種植制度下化肥、化肥與有機肥用量及其配合比例對作物產量、肥料效益和土壤肥力的影響。

1987 年，由原國家計劃委員會立項，中國農業科學院土壤肥料研究所主持，連同吉林、陜西、河南、廣東、浙江和新疆6 省（自治區） 農業科學院土壤肥料研究所、中國農業科學院衡陽紅壤實驗站和西南農業大學，在全國范圍內9 個主要類型土壤上建立了“國家土壤肥力與肥料效益長期監測基地網”，涉及的土壤類型有：黑土、灰漠土、褐潮土、褐土、潮土、水稻土、紫色土、紅壤和赤紅壤，覆蓋了我國主要土壤類型和農作制度。

“十一五”期間，中國農業科學院聯合省級農科院、中國科學院及部分高校等相關單位，組建形成了農田土壤肥力長期定位試驗網絡。目前在全國范圍內主要有52 個農田長期定位試驗，涵蓋10 個主要土壤類型（棕壤、水稻土、灰漠土、潮土、紫色土、紅壤、草甸土、褐土、黑土、黑壚土） 和10 個主要耕作模式。這些試驗的特點是：試驗時間較長（均在30～40 年以上）、點位多、數據量大，基本覆蓋了我國主要農業生態系統和土壤類型。試驗主要處理有：1） 不施肥（CK）；2） 單施化肥氮（N）；3） 施用氮鉀化肥（NK）；4） 施用磷鉀化肥（PK）；5） 施用氮磷化肥（NP）；6） 施用氮磷鉀化肥（NPK）；7） 施用有機肥（M）；8） 施用氮磷鉀化肥和有機肥（NPKM）；9） 施用氮磷鉀化肥和秸稈還田（NPKS）。

2.3 長期施肥下作物產量演變及高產穩產性（生產可持續性）

作物產量是衡量土壤質量的主要指標，作物產量及其穩產性，是土壤健康的綜合體現。基于長期定位試驗，對我國3 大糧食作物玉米、小麥和水稻的產量狀況（表1） 和區域差異進行分析[23]，發現長期施用化肥和有機肥化肥配施均能顯著提高作物產量。總體表現為：施用氮磷鉀化肥及有機肥（ N P K M ） gt;施用氮磷鉀化肥（NPK）gt;施用氮鉀化肥（NK）、施用磷鉀化肥（PK）gt;不施肥（CK）。不同作物的產量存在區域差異。從南至北，玉米和小麥產量逐漸增加，而不同區域的水稻產量間差異相對較小，變化不明顯。

長期施肥下作物產量隨時間的變化趨勢為：玉米和小麥產量在NPKM 處理下呈增產趨勢，NPK處理保持穩產，其他處理減產，CK 低產，即產量呈緩慢下降趨勢[24]；南方雙季稻產量在NPK 和NPKM處理下較穩定或呈上升趨勢，尤其是晚稻，而NK 處理下呈下降或極顯著下降趨勢，其他施肥處理晚稻產量相對穩定[25]。

作物產量的穩定性是農業可持續性的重要指標，可用產量可持續性指數（SYI） 來衡量，SYI 越大作物產量的可持續性越好[26]。不同處理的SYI 總體表現為：NPKMgt;NPKgt;NK≈PKgt;CK。在這3 種作物之間，水稻的SYI 值高于小麥和玉米[26]。SYI 值在3 種作物中與產量變異系數（CV） 值呈顯著負相關，與年均產量呈顯著正相關，可以通過降低產量的變異性和提高產量來實現產量的可持續性[27]。總體上，化肥配施有機肥，長期來看可以顯著提高作物產量，維持較高的產量穩定性，是高產穩產的可持續性施肥模式。

2.4 長期施肥下土壤有機質演變及其與產量的關系

土壤有機質是土壤養分的載體和來源，決定著土壤的物理、化學和生物學性質，是土壤健康的核心指標，是實現糧食安全的基礎。土壤有機質積累與分解等轉化過程和特性直接或間接決定著土壤健康，并與作物高產、穩產密切相關，是土壤健康評價指標體系中重要的組成部分。土壤有機質演變是一個緩慢而復雜的生物地球化學過程，長期定位試驗是揭示其變化規律最有效的途徑。基于不同施肥的長期定位試驗，農田土壤有機質演變總體趨勢：NPKM （增加）gt;NPKgt;NK≈PK （持平）gt;CK （下降）[28?29]。由于有機肥養分釋放緩慢，多數試驗點在施肥前期土壤有機質含量變化不大，在連續施肥10 年左右土壤有機質開始呈現顯著的上升趨勢，土壤健康指數明顯提高。

有機物料投入是影響土壤有機質平衡的主要因素。基于全國的長期定位試驗，徐明崗等[30]提出了有機物料的轉化利用效率，實現了有機質提升的量化表征。研究發現，土壤有機碳變化量隨著有機碳投入量的增加呈線性增加，有機碳的轉化量和碳投入的關系可通過線性方程來描述，斜率即投入碳轉化利用效率（有機碳的固存效率），線性關系與橫坐標的交點即是土壤的固碳量為零時所需的維持碳投入量。該發現闡明了有機物投入量與有機質提升量之間的響應關系，一方面確定了維持土壤有機質不下降的維持投入量，另一方面量化了提升一定幅度的有機質每年需要投入的有機物的量，為土壤有機質的定量提升提供了關鍵技術參數。研究表明，農田土壤有機碳的利用效率具有空間規律性，平均利用效率呈現為西北地區（25.7%）gt;東北地區（22.0%）gt;華北地區（13.3%） 和南方旱地（9.9%） 及南方水田（10.8%）；全國農田土壤有機物料的碳利用效率平均為16.3% （表2）。土壤有機碳利用效率受到氣候（水熱條件） 和土壤性質（質地） 的影響，有機物料的長期轉化利用效率隨年有效積溫和年降水量的升高而降低，隨土壤粘粒含量的增加而升高。土壤粘粒含量越高，越有利于土壤固碳[28?29]。

土壤有機碳（SOC） 含量與作物產量之間的關系為，隨著土壤有機碳含量的增加，作物產量呈現先增加后持平的特征。土壤有機碳對作物產量的貢獻存在明顯的閾值[31?32]。我國農田現有地力水平下，有機碳提升1 t/hm2，可以提高產量2.7～7.3 kg/hm2。此外，在西北、華北和南方地區，作物的產量變異性與土壤有機碳庫之間存在明顯的相關性，隨著土壤有機碳庫的增加，作物的產量變異性呈顯著的指數下降，有機碳提升1 t/hm2，產量穩產性可以提高3%～5%。可見，如何合理進行耕地質量提升與健康土壤的培育，以合理的有機物料投入達到有機碳乃至土壤健康的適宜值，長期定位試驗可提供關鍵參數。

2.5 南方土壤pH 演變特征

土壤酸化是我國南方農田退化的主要形式，是我國南方農田土壤健康的主要問題，通常用pH 變化來表征。土壤pH 的變化直接影響土壤營養元素的有效性，進而影響土壤肥力和土壤健康狀況。近年來，我國農田快速酸化，1980—2000 年20 年間紅壤農田pH 平均下降0.5 個單位，下降速率是自然條件下上萬倍[33]。基于湖南祁陽紅壤長期定位試驗的結果表明，不合理施肥尤其是氮肥會加速土壤酸化，每季作物施用N 150 kg/hm2，12 年后，土壤pH 從5.7降低到4.2，成為不毛之地[34?35]。

土壤pH 的降低與作物產量的降低有顯著的正相關關系。土壤pH 降低導致鋁等對作物有害元素活性增加，鈣、鎂等營養元素含量和活性降低，從而引起作物產量的降低[36]。長期定位試驗發現，化肥配施有機肥可以有效阻控酸化。有機肥中含有的堿性物質釋放，有機氮替代化肥氮降低硝化作用，進而減少硝態氮和氫離子產生量，以及增加C/N 值降低土壤硝態氮含量和增加氫離子消耗，是有機物料阻控土壤酸化的基本機理[37?38]。化肥配施有機肥可以獲得持續高產，是酸性紅壤健康狀態改善和農業可持續發展的技術措施。

2.6 土壤生物多樣性演變與耕地質量

土壤生物多樣性是土壤健康的重要指標，在維持土壤生態系統的穩定性和功能方面起著至關重要的作用[39]。以湖南祁陽紅壤長期定位試驗為例，不同施肥下的農田雜草差異顯著。長期施肥引起土壤酸化，嚴重降低雜草的物種數，改變優勢種類，適應酸化的雜草種類為馬唐草，酸化敏感的雜草種類為金色狗尾草和酢漿草，酸化顯著改變了雜草物種數和優勢種類型。在酸化土壤中加入石灰，改良土壤酸度，顯著提高雜草豐富度和多樣性。

土壤微生物是生態系統中的重要組成部分，可加速有機質的分解與轉化，改變養分循環及作物對土壤養分的吸收利用，是土壤健康的重要指標。長期施肥改變微生物所生活的土壤環境，從而改變微生物群落的多樣性，進而影響其對環境的適應性及其介導的有機質礦化和養分循環。對長期施肥下黑土、潮土和紅壤中的細菌群落結構觀測分析，發現化肥配施有機肥可顯著增加土壤中細菌的數量，提高土壤細菌多樣性（表3）。與不施肥和單施化肥相比，施有機肥土壤細菌拷貝數在黑土、潮土和紅壤上分別提高了1～4 倍、9 倍和5.6%～15.9%。與單施化肥相比，有機無機肥配施后在黑土和紅壤中細菌拷貝數分別提高了8% 和26%，在潮土中沒有顯著變化。進一步對細菌群落組分的研究發現，Acidobacteria-Gp6 和 Planctomycete 在3 種土壤上均對有機肥響應顯著，且在共線性網絡中起到關鍵作用。細菌的關鍵類群可通過調控土壤中有機質及硝態氮的含量，進而影響作物產量[40]。長期施肥下土壤理化性質和微生物群落結構的協同演變特征分析表明，土壤pH 是決定微生物多樣性及群落結構的重要因子，土壤硝化微生物豐富度與土壤pH 呈負相關關系。因此，深入挖掘土壤硝化作用機制有助于理解土壤酸化過程，也可為調控土壤酸化、培育健康土壤提供幫助[41]。

3 基于長期定位試驗的土壤健康研究展望

3.1 基于長期定位試驗建立因地適宜的土壤健康指標及評價體系

土壤健康指標是各項復雜因素的綜合結果，很難建立一套適用于所有土壤類型、氣候條件和作物類型等的土壤健康指標及評價體系。因此，可基于長期定位試驗累積的氣候數據、作物信息和土壤屬性等資料，構建土壤健康評價靜態和動態指標數據庫，建立基于氣候類型、土壤類型、作物類型、管理方式等的評價層級指標體系，并因地確立土壤健康指標及其閾值。這些工作有助于進一步完善我國土壤健康指標和評價體系，便于針對性地進行土壤健康評價及因地制宜地提出健康培育技術，為實現全球土壤“大健康”和可持續發展提供科學依據。

3.2 深入解析基于長期不同管理措施下土壤健康演變的規律和驅動機制

研究長期施肥下土壤物理、化學和生物學特性指標的變化情況，分析土壤各指標之間的關聯性及其與作物產量的相關性，可以全面了解土壤健康演變特征，以制定適宜的培肥技術和培育健康土壤。基于新興原位監測技術和先進的評價方法，采用高通量測序、宏基因組學等技術，深入分析長期定位試驗下土壤生物網絡對土壤肥力與土壤健康的關鍵驅動機制。這些研究有助于深刻理解管理措施、土壤過程等驅動土壤健康變化的機制，為土壤健康培育提供堅實的科學依據。

3.3 建立長期定位試驗?健康土壤培育技術研發核心平臺

我國農田長期定位試驗網絡為土壤健康研究和構建提供了寶貴的平臺。因為這些長期定位試驗網絡可以：1） 全方位支持土壤健康時空變化研究，我國農田長期定位試驗網絡具有土壤類型和種植制度多樣、時間跨度大、空間分布廣的特點，可以提供多點位不同健康程度的土壤（不同障礙、不同肥力水平的土壤），為土壤健康研發提供堅實的基礎。2） 基于大量系統的數據支持健康指標及評價體系構建，52 個長期定位試驗30 年以上系統的歷史數據，提供了不同健康土壤的多種物理、化學和生物學指標，以及相應的作物產量數據，這些數據可以良好用于構建土壤健康指標及其評價體系。3） 進行典型案例研究，每個長期定位試驗都是一個完整的案例，具有時間和空間上完整的數據和土壤健康狀態，通過對每個長期定位試驗的深入分析，可以揭示不同管理措施和土壤條件下的健康土壤狀態及其培育最佳實踐方案。4） 進行驅動因素分析及培育技術集成應用，基于長期定位試驗的系列數據，深入探究土壤健康及其指標的演變規律，解析健康土壤變化的驅動因素，從而提出健康土壤培育的技術模式。總之，構建長期定位試驗?健康土壤研發的平臺，推動土壤健康構建和耕地質量的提升，促進農業可持續發展，貢獻國家糧食安全和生態安全。

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作者簡介：

徐明崗，中國工程院院士，土壤學博士，博士生導師，農業農村部耕地質量建設專家組組長。現任山西農業大學學術委員會主任、山西省領軍創新團隊首席專家。長期從事耕地質量提升科學研究，引領我國耕地質量長期試驗網。針對我國農田土壤有機質含量低、酸化加劇等土壤退化重大科技難題，提出了土壤有機質定量提升和紅壤酸化分類防控的理論與關鍵技術。先后獲國家科技進步二等獎4 項，省部級一等獎5 項；以第一或通訊作者發表論文368 篇，其中SCI 論文119 篇，出版專著8 部。獲周光召基金會首屆“農業科學獎”、全國創新爭先獎、聯合國糧農組織（FAO） 格林卡世界土壤獎等。

基金項目：山西省重點研發計劃項目（202102140601010）；國家自然科學基金項目（42177341，42077098）。