1 土壤生态肥力的概念 土壤肥力的概念是土壤学中古老而又基础的概念。国内外关于土壤肥力的学说与观点很多。较早的有 欧美学派侧重于土壤的植物营养，认为土壤肥力的高低可由其养分的多寡来衡量。前苏联土壤学家 威廉斯认为：“土壤肥力是指在植物全部生长过程中，土壤同时地、不断地供应植物以最高水分和 养分的能力”。提出了土壤肥力是一种能力的概念。现代美国土壤学会认为“土壤肥力是在光照、 湿度、温度及土壤物理条件及其他因素都适合于特定植物生长时，土壤向该植物以适当的量和平衡 的比例供应养分的性能。”我国的土壤学家候光炯、熊毅、陈恩凤等人也先后提出了有关土壤肥力 的概念。候光炯认为，土壤肥力是土壤持久地供应植物对水分、养分要求的能力，该能力使土壤有 自动调节热、水、气、肥四因素的功能和代谢功能；衡量这种能力的标准是供应水分、养分的稳、 匀、足、适程度。陈恩凤也有类似的观点。熊毅认为，土壤肥力是从环境条件和营养条件两方面供 应和协调作物生长发育的能力，是土壤物理、化学、生物等性质的综合反映，土壤结构是肥力的重要基础，肥力评价要考虑到土壤整体（剖面）<1>。综上所述，国内外多数土壤学家比较一致的看法是：土壤肥力是土壤的一种能力和本质属性。但是这 些概念从某种程度上看大多仍停留在感性认识的阶段，它们没有适当的内涵和外延，缺少量化的指 标<1>，在实际生产中可操作性差，而且经常会陷入这样那样的困境。比如，（1）如何衡量土 壤供应水分、养分的稳、匀、足、适程度，其标准是什么？又如何调控呢？（2）仅用土壤化学养 分（N、P、K、有机质等）的数量就能代替土壤肥力吗？倘若如此，那么为什么长期单施化肥， 保持高的无机养分投入，结果仍会导致地力的衰退呢？（3）
土壤养分（数量）越高，植物就会生 长得越好吗？产量就越高吗？潜在肥力如何转变为现实肥力呢？（4）人工营养液能产生类似于土壤的持续肥力吗？如此等等，都是值得我们重新反思的问题。为此，笔者提出了“土壤生态肥力”（Soilecological fertility）的概念。所谓土壤生态肥力是指在一定的环境条件下，土壤及其生物群落（包 括动物和微生物）之间长期协同进化、相互适应、相互作用而表现出的一种和谐共融特性，以及在 该特性状态下土壤保证植物生长所需物质与能量的可获得性和可持续性的一种功能与能力。众所周 知，土壤是地下生物的“载体”和活动场所，土壤之所以有别于岩石，有别于纯营养液而成为活的 “土壤生命有机体”，就是因为其中生长着大量具有适应性和活性的生物类群，这些生物对于养分 元素的转换、储存和释放具有特殊的功能作用。因此土壤生态肥力在一定程度上是土壤生物（包括 酶）的丰富程度、稳定程度及其适应性与活性的综合表现。一般而言，一个具有丰富养分的土壤不 一定具有丰富的生物类群及其功能属性，而一个具有多样性与活性的生物群落的土壤一定具有较为 丰富的土壤养分，此时两者是一致的。土壤犹如一个“天然的肥料加工厂”，其中的生物犹如进行 物质加工与生产的工人，倘若把土壤中的生物全部消灭，就无疑于“人去楼空”的工厂，土壤便会变成没有活力的“死寂”或“老朽”
土壤，此时它便失去了“造血”功能。土壤生态肥力与一般意义上的土壤肥力之间的根本区别在于，以往的土壤肥力概念以土壤养分的多寡 为核心，而土壤生态肥力强调以健康的土壤环境与健康、稳定、和谐的土壤生物类群（包括土壤酶 ）为核心，土壤生态肥力的高低不仅取决于土壤中养分物质的含量，而且也取决于土壤环境健康状 况以及其中的生物多样性程度、稳定性程度与活性。土壤生态肥力概念的提出可改变人们的施肥观 。那种一味追求单施化学肥料，增加物质投入来提高土壤肥力，而不注重土壤生态环境的培育的做 法是错误的，最终必然会适得其反。土壤生态肥力的观点要求我们，通过适当的物质投入（特别是 有机肥）、适当的农艺措施，或者是通过人为的土壤生物物种引入来维护、
培育、调控乃至改变土壤中的生物群落，使之保持和谐、稳定的状态和功能，进而实现土壤稳定的、适度的、持续的肥力水平。2土壤生态肥力的定量诊断指标 植物的生长和发育需要根系不断地从土壤中吸收养分。植物吸收养分元素的数量取决于植物的养分需 要和土壤养分的供应能力。也就是说，植物的内部养分需要和植物外部养分供应是土壤肥力得以持 续、稳定实现的同一过程的两个方面。因此，植物-土壤共生系统的持续发展能力应该包括植物的 内部养分需要强度和植物外部养分供应能力两个方面的内容。植物的内部养分需要是引起土壤养分 转化、释放和迁移的内在推动力。植物的内部养分需要量与植物的种类和基因型有关，并受植物体 内代谢过程的控制<2>。植物的外部养分供应能力表现为土壤养分对植物在化学形态上的有效性 和空间上的可获得性以及数量上的可持续性和稳定性，即土壤生态肥力。土壤生态肥力是植物（包括根系）和土壤（土壤生物）长期适应与和谐演进的综合体现。那么，如何来表征土壤生态肥力呢？我们知道，用土壤中N、P、K等养分的含量以及理化指标来表 示的土壤肥力仅仅反映的是土壤在特定时期的肥力状态，而不能反映土壤肥力的动态与持续特性以 及土壤的环境特性。在此，笔者认为，可以用土壤中生物种群以及土壤酶的种类及其多样性、稳定 性与活性的大小来度量土壤生态肥力的高低和土壤环境属性。因为土壤是土壤生物（包括微生物、 动物和藻类）良好的生活环境，一方面，土壤生物（包括土壤酶）在土壤养分的转化、迁移、土壤 结构的调节，以及能量循环过程中起着极其重要的作用，缺少土壤生物，土壤肥力功能就不能完成 ；另一方面，土壤中的生物类群以及土壤酶的种类及其多样性、稳定性与活性的大小也是土壤生态 系统与环境健康与稳定发展以及养分丰富性的重要标志，因为如果没有健康的土壤环境，就不可能 有稳定与多样性的土壤生物。另外，土壤生物（如土壤生物量-C、N、P、S等）本身也是土壤养分的一个重要来源和组成。因此，用有关土壤生物的系列指标来表征土壤生态肥力是一个有效的方法与途径。具体说来，土壤生态肥力可采用以下几个诊断指标来加以表示，即：（1）土壤生物多样性指数；（ 2）土壤酶的多样性指数；（3）土壤生物的适应性与稳定性指标；（4）土壤中的生物量。2.1土壤生物多样性指数 土壤生物主要包括土壤微生物、土壤动物和低等植物等3大类。由于土壤具有高度不均质性，表现为 空间和时间上的高度变异，因此，为了适应不同类型的土壤和不同土壤微域环境，土壤生物方面， 如营养需要、生长类型、营养类型和呼吸类型等，必然表现出多样性<2～4>。不同的土壤生物 具有不同的代谢功能及其生理生态适应性，不同的土壤生物化学过程又需要不同的土壤生物和酶的 参与，履行着不同的土壤代谢功能。同时，土壤退化与肥力衰退必然会伴随着土壤生物多样性的下 降或丧失，因此，适度的土壤生物多样性是保持土壤生态肥力的一个必然要求。土壤生物多样性包 括生物物种多样性和功能多样性等方面。在度量方面，可采用Simpson多样性指数或Shannon-Wiener多样性指数进行计算。2.2土壤酶的多样性与活性 土壤中由生物参与的物质转化过程的实质是酶促反应，需要由酶参与。土壤酶参与的生物化学过程包 括各种动植物残体的分解和转化、腐殖质的合成与分解以及某些无机物质的氧化与还原等。土壤酶 主要来自于植物根系、土壤微生物和动物。按照酶促反应的类型，土壤酶可分为氧化还原酶类、水 解酶类、转移酶类和裂解酶类等<2>。不同的酶完成着不同的物质转化过程的催化作用。另一方 面，外界环境因素影响着土壤酶的生物合成与释放过程，以及酶的活性，因此，土壤酶的多样性及其活性的大小可作为土壤生态肥力高低和土壤环境质量优劣的一个主要诊断指标。2.3土壤生物的适应性与稳定性 在一定的自然环境带内，对于稳定发育的土壤，在其中必然会存在一个相对稳定的、并与之相适应的 生物群落与区系组成及其时间、空间分布，如土著种群、优势种群等。一旦外界环境发生剧烈变化 ，如气候变化、土壤污染、人为扰动等，就势必引起土壤生物种群结构的剧烈波动和空间分布变化 。也就是说，土壤生物的适应性与稳定性是土壤环境质量变化的“晴雨表”。因此，可以通过对土 壤生物的适应性与稳定性的研究来诊断土壤肥力水平的变化。在具体度量时，土壤生物的适应性可 用生物种群的优势度和生物活性来表示。土壤生物稳定性可用土壤生物多样性的变异系数或均匀度来表示。2.4土壤中的生物量及其周转速率 土壤中的生物量特别是微生物量是评价土壤生态肥力、土壤质量与退化土壤修复的一个重要的生物指 标。土壤生物是土壤养分物质的一个重要的源（source）或汇（sink）。随着土壤生物 本身的不断生长和死亡，生物碳、生物氮、生物磷、生物硫等元素和养分不断地固定和释放，以供 应植物生长的需要。近年来的研究结果表明，在诸多影响土壤养分元素有效性的因素中，土壤微生 物体养分在土壤养分转化和供应以及调节中起着至关重要的作用。例如，土壤微生物量氮占全球的1%～5%，为全年植物吸收氮量的60%左右，这个库的周转期约为0.5～1a，其中根际的周转速率比土体快得多。对于许多营养高效的基因型植物而言，周转期只有0.2～0.6 a，因此，这部分养分的释放量常大于这些作物的吸收量。另有许多研究表明，土壤微生物量氮释放 的养分能够满足小麦和玉米生长的需要。施入土壤中的无机氮肥的绝大部分在短时间内就能被微生 物同化进入微生物氮库。因此，微生物量的数量和周转速率可以用来表征土壤生态肥力供应的容量和强度，是反映土壤养分资源的生物有效性的一个重要指标。3土壤生态肥力的培育 土壤生态肥力的观点要求在土壤肥力培育过程中，不仅仅要求需向土壤中投入无机养分，而更重要的 是要以保持良好的土体结构、健康的生态环境、稳定而丰富的生物多样性、一定的自我更新能力和抗逆能力为核心，来加强对土壤肥力的定向培育与调控，只有这
More abstracts about the 试论土壤的生态肥力及其培育