土壤水力侵蝕對土壤質量理化指標影響的研究綜述

劉 強, 穆興民, 高 鵬, 趙廣舉,孫文義, 張 文, 高 源, 楊樹瑤, 邱婷瑤

(1.中國科學院 水利部 水土保持研究所 黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國家重點實驗室, 陜西 楊凌 712100;2.中國科學院大學, 北京 100049; 3.西北農(nóng)林科技大學 水土保持研究所 黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國家重點實驗室, 陜西 楊凌 712100; 4.天水師范學院 資源與環(huán)境工程學院, 甘肅 天水741000)

土壤水力侵蝕造成土壤退化[1]、土層變薄[2]、耕地減少[3]、土地生產(chǎn)力下降[4]，對人類生存和發(fā)展構成了威脅[5]，嚴重制約著社會、經(jīng)濟、生態(tài)可持續(xù)發(fā)展[6-8]。土壤之所以發(fā)生水力侵蝕是由于短期內(nèi)降水較為集中[9]，造成地面組成物質被破壞、剝蝕、搬運，引起表層土壤養(yǎng)分流失[10]，土壤質量嚴重退化[11]。因此，對土壤質量的定量研究是現(xiàn)代土壤科學研究核心[12]，它直接關系到糧食生產(chǎn)和環(huán)境保護，影響到人類的生存發(fā)展[13-15]。土壤質量高不僅代表著土壤具有高生產(chǎn)力，而且對改善該區(qū)域周邊環(huán)境具有重要意義[16-18]，相反，則會引起土壤肥力下降、土壤退化、土層厚度銳減、耕地面積減少等問題[19-21]。

土壤質量評價就是綜合不同的土壤功能對土壤屬性進行衡量。土壤質量評價指標是反映土壤功能程度并且能夠測量的土壤各種屬性指標。土壤質量評價結果會因指標的選取和研究目的而不同。到目前為止，明確界定土壤質量評價指標所包含的范圍非常廣泛，已有的大多數(shù)研究都集中在以土壤質量的理化指標為基礎來評價土壤質量[22-24]。選取理化評價指標是開展土壤質量研究的前提和基礎評價，具有一定的相關性，這些理化指標易于測量，差異性明顯，是有效、敏感及可接受的指標，是全面評價土壤質量的基礎性指標[25-29]。因此，綜述中我們通過對已有的相關研究進行整理，選取土壤容重、土壤顆粒組成、土壤有機碳、土壤養(yǎng)分、陽離子交換量、土壤酸堿度和團聚體穩(wěn)定性7個基礎性理化指標，總結土壤水力侵蝕對土壤理化指標影響的研究成果，旨在為土壤質量評價研究提供基礎理論依據(jù)和研究思路。

1 土壤質量及其評價指標

1.1 土壤質量

土壤質量是現(xiàn)代土壤學的研究核心。土壤質量這一概念是在20世紀70年代首次出現(xiàn)在土壤科學的文獻中，但直到20世紀末，隨著時代的發(fā)展，科學技術的進步，實際需求的多樣化以及對人們土壤質量的認識正變得越來越豐富，它才成為國際土壤科學熱門研究領域，但與水、空氣質量的指標和標準定義相比，通過定義或建立符合土壤質量標準條件來評價或確定土壤質量是不容易的，有不少研究者認為土壤質量是一個難以定義和定量的概念。Doran[30]和Islam[31]等認為土壤質量是土壤維持植物和動物力量，維持或改善空氣和水質，以及支持人類健康和居住在自然或農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)邊界內(nèi)的能力。劉曉冰等[32]認為土壤質量是通過土壤性質或間接觀察推斷出的土壤固有特征。Arshad等[33]認為土壤質量是土壤維持作物生存和生長的能力。張家春等[34]認為土壤質量包括土壤肥力，被用于植物的生長和發(fā)育，土壤中水分的調節(jié)和分布以及環(huán)境中有害物質降解等方面。Parr等[35]認為土壤質量包括環(huán)境質量、食品安全質量和人類與動物健康等諸多要素，土壤質量就是土壤生產(chǎn)力。曹志洪[36]認為土壤質量是衡量土壤肥力、土壤環(huán)境質量和土壤健康質量的一個綜合指標。我國土壤學界在實踐的基礎上，通過借鑒參考國外土壤質量概念，認為土壤質量是指土壤能夠提供生物體所必需物質，保持土壤系統(tǒng)生態(tài)平衡以及對生物體健康的綜合度量。

1.2 土壤質量評價指標

土壤質量評價指標是反映土壤功能程度并且能夠測量的土壤各種屬性指標。由于評價者對評價目標不同的側重點以及土地資源利用方式的多樣性，決定了評價指標和評價方法的差異。選擇那些土壤質量評價指標直接影響到土壤評價的可靠性、合理性和科學性。土壤質量評價目標的差異性、土壤系統(tǒng)的復雜性造成土壤質量評價指標的選取和評價方法目前在國內(nèi)外上尚無統(tǒng)一標準。在評估土壤質量差異時，利用某一個特定指標或一組指標來評價土壤質量相當困難，應將每種土壤質量評價指標設定為指標體系，所以土壤質量的評價體系應是土壤屬性的集合。Smith[37]、Andrews[38]和PazFerreiro[39]等提出將土壤水分、土壤容重、土壤質地、土壤顆粒組成等物理指標，作為土壤侵蝕和污染的評價指標。Warkentin[40]提出將土壤酶在土壤生物特性指數(shù)中的環(huán)境因子作為土壤質量評估的中心指標。Kennedy等[41]提出土壤質量診斷指標可分為兩類：一個是直接觀察土壤指標的描述性指標，另一個是分析指標，包括土壤的物理、化學和生物指標。劉占鋒等[42]認為通過經(jīng)驗模型、多指標克里格法和指數(shù)評分法，從土壤物理、化學和生物3個方面構建土壤質量評價指標體系。許明祥等[43]采用敏感性分析、主成分分析、判別分析等方法，選擇土壤有機質、抗沖性、陽離子交換量等指標來構建土壤質量的評價指標。

土壤質量組成因子復雜，且容易受到成土母質、生物作用、氣候條件、地形地貌等因素的影響。對已有研究的土壤理化指標進行整理，土壤物理指標主要包括：土壤容重、團聚體、土壤顆粒的機械組成、土壤含水量、孔隙度、田間持水量、滲透率、土壤透氣性等。土壤化學指標主要包括：有機碳、全氮、全磷、全鉀、pH值、CEC、導電率、微量元素等。通過對相關研究整理發(fā)現(xiàn)，土壤侵蝕對土壤質量的影響大多都集中在以理化指標來評價，因為選取理化評價指標是開展土壤質量研究的前提和基礎評價，具有一定的相關性，這些理化指標易于測量，差異性明顯，是有效、敏感及可接受的指標，能全面評價土壤質量的基礎性指標，因此，綜述中我們選取土壤容重、土壤顆粒組成、土壤有機碳、土壤養(yǎng)分、陽離子交換量、土壤的酸堿度和團聚體穩(wěn)定性7個基礎性理化指標，總結土壤水力侵蝕對土壤質量影響的研究成果，旨在為土壤質量評價研究提供基礎理論依據(jù)和研究思路。

2 水力侵蝕對土壤質量的理化指標影響

2.1 土壤水力侵蝕對土壤容重的影響

土壤容重是決定土壤質量的重要參數(shù)之一。一般條件下，土壤容重相對較小，結構相對松散，孔隙多，能儲水和保肥；反之，土壤結構緊實，孔隙少，水分滲透性差，儲水和保肥性能較低。土壤發(fā)生水力侵蝕就會改變土壤孔隙分布的空間格局，減少土壤的總孔隙，造成侵蝕剖面的土壤容重隨深度增加而增加。另外，較高的孔隙度也會導致土壤容重逐漸降低。鄭世清等[44]采用人工體積降雨系統(tǒng)分析了降雨強度對土壤容重的影響和土壤侵蝕和降雨入滲之間關系，結果表明土壤容重越大，土壤侵蝕量和土壤滲入量則越少，土壤容重不僅與土壤結構和結構排列密切相關，而且還與土地利用方式密切相關。劉小勇等[45]通過在沖刷槽進行試驗后發(fā)現(xiàn)土壤容重越大，地表越緊實，土壤的抗蝕性增強；土壤容重越小，地表越疏松，雨水滲入地表土體后，滲入深層雨水減少，使地表雨水流速不斷加大，徑流量增加，沖刷力增強，產(chǎn)沙量增加。李長寶等[46]通過對土壤滲透性的數(shù)學模擬，理論上分析土壤容重和土壤滲透變化規(guī)律，并通過徑流小區(qū)試驗發(fā)現(xiàn)土壤滲透率越低，土壤容重越大，土壤抗蝕強度也就越大。

2.2 土壤水力侵蝕對土壤團聚體的影響

土壤團聚體是土壤顆粒團聚形成顆粒狀或團塊狀的結構體。土壤團聚物可以改善土壤的物理性質，是肥沃土壤的象征之一。土壤中的團聚體多，土壤中的水、肥、氣、熱等多種元素相對協(xié)調。土壤團聚體的穩(wěn)定性影響土壤孔隙分布、孔隙數(shù)量和形狀特征的組合，這也決定了土壤團聚體對外部應力的敏感性。土壤團聚體與土壤水分的移動路徑、土壤顆粒的遷移方式、地表徑流以及水分的滲透性也關系密切。程曼等[18]在研究地表土壤結皮形成過程中，認為土壤之所以能夠發(fā)生侵蝕，是由于土壤團聚體被分成許多小顆粒而引起的，這些小顆粒是由雨水侵蝕造成土壤表面顆粒運動而引起的土壤顆粒的分散。徐英德等[47]認為當土壤團聚體被破壞并且土壤含水量增加時，團聚體的穩(wěn)定性降低，土壤被壓實，土壤顆粒會從大的土壤團聚體破裂出來，從而對土壤的抗蝕性產(chǎn)生影響。馬露洋等[48]應用粒徑大于0.25 mm團聚體含量以及平均質量直徑(MWD)2個指標評價了黃土丘陵區(qū)不同植被恢復年限撂荒地團聚體的分布特征和不同粒徑團聚體的水穩(wěn)性，發(fā)現(xiàn)土壤雨水侵蝕主要是由于雨滴和薄層水流的運動破壞土壤團聚體造成的，提出用MWD對土壤雨水侵蝕和土壤結皮的敏感性進行衡量。Bryan[49]認為影響和決定土壤侵蝕最重要的土壤物理性質是土壤團聚體和團聚體的穩(wěn)定性，他們通過模擬降雨條件，發(fā)現(xiàn)土壤團聚體的穩(wěn)定性不僅決定了是否發(fā)生土壤侵蝕，還決定了地表徑流和土壤侵蝕敏感性等指示性因子。土壤團聚體穩(wěn)定度高不僅可以有效地防止土壤分散成易被侵蝕和搬運的細小顆粒，而且還決定了土壤結皮的形成速率。盧嘉等[20]根據(jù)研究區(qū)土壤的性質選擇代表性土壤，通過干篩法將其篩分成<2 mm，2～3 mm和3～5 mm的三級團聚體，在室內(nèi)人工模擬降雨在15°沖蝕槽的試驗條件下，研究了土壤團聚體粒徑大小對坡面徑流侵蝕和沉積物特征的影響，發(fā)現(xiàn)在初始含水量和坡度一定條件下，團聚體粒徑增大，穩(wěn)定性反而降低。劉夢云等[50]根據(jù)不同的土地利用條件選擇典型土地來設置土壤剖面，通過機械篩分法分別測定>5 mm，5～2 mm，2～1 mm，1～0.5 mm，0.5～0.25 mm的各級水穩(wěn)性團聚體的含量，結果表明：土壤團聚體影響土壤孔隙度、滲透率、透水性和抗蝕性。土壤團聚體是土壤肥力的中心調節(jié)器，土壤一旦發(fā)生退化，首先表現(xiàn)出團聚體結構的破壞和消失，團聚體含量決定著土壤物理過程的速率和幅度。田積瑩等[51]通過選擇總團聚總量和1～10 mm團聚體量兩個指標，研究了土壤物理性質與抗蝕性之間的關系，發(fā)現(xiàn)在相同的土壤剖面中，上部土壤優(yōu)于下部土壤，質地粘的土壤優(yōu)于質地輕的土壤。土壤的物理性質隨著土壤的抗蝕性能增強而增強，而土壤的抗蝕性與土壤團聚體總量和團聚狀況密切相關。楊玉盛等[52]通過對4種不同治理方式下土壤的抗蝕性進行研究，發(fā)現(xiàn)土壤耐腐蝕性可以用土壤分散性、團聚狀況、土壤有機質、土壤團聚度、總孔隙度等指標來表征，其中土壤團聚度是所有影響因素中的核心因子。

2.3 土壤水力侵蝕對土壤顆粒組成的影響

土壤顆粒組成是土壤最基本的物理性質之一。土壤主要由黏粒、粉粒和砂粒等不能再分割的顆粒組成在一起形成的。土壤黏粒含量越高,其抵抗水力侵蝕的能力越強。土壤顆粒越小,越容易粘結。土壤發(fā)生水力侵蝕主要是影響土壤中的黏粒、粉粒等粒徑較小的顆粒。降雨作為水力侵蝕重要影響因素，其強度大小直接影響雨滴對土壤顆粒打擊作用的大小，而雨滴擊濺動能會直接作用于土壤顆粒之間的粘結力，使土壤顆粒從大顆粒變成小顆粒或者從小顆粒凝結為大顆粒。隨降雨量的增加，由于黏粒粒徑小，首先被輸送，所以顆粒粒徑越小，越容易輸送。地表經(jīng)過徑流不斷沖刷，沙粒含量增加，粉粒和黏粒含量減少，質地變粗，而粉粒、黏粒的流失造成土質松散，更容易受到水力侵蝕的影響。李強[53]認為土壤顆粒被濺起是一個相對復雜的過程，它可以劃分為土壤團聚體崩解過程、濺蝕洼地、雨滴擊濺、土粒飛濺躍移、土粒蠕動等過程，土壤發(fā)生侵蝕的主要原因是雨滴撞擊地表，土壤結構被破壞。李占斌等[54]在寬度為33 cm，長度為100 cm，深度為50 cm的可調坡土槽內(nèi)進行水流沖刷試驗，通過試驗研究后發(fā)現(xiàn)徑流沖刷能力由徑流本身的能量和攜沙能力來決定，土壤顆粒輸出坡面方向與沿著徑流產(chǎn)生的坡面剪切力方向一致。坡面剪切力破壞土粒之間的粘結力，最終使土粒從母體上分離開來。只有當水流作用于土壤顆粒的剪切力大于土壤顆粒的粘結力時，土壤顆粒才能進入起動準備階段。吳發(fā)啟等[55]通過對單個雨滴濺蝕試驗和次降雨濺蝕效應的試驗研究發(fā)現(xiàn)隨著坡面的徑流深度增加，徑流流速也會增加對雨水動能的吸收，增大徑流紊動強度，增強坡面徑流對土壤顆粒的剝蝕能力。陳山等[56]通過在坡度調節(jié)范圍為0°～25°試驗土槽進行試驗后發(fā)現(xiàn)表面松散物質決定了坡面上土壤顆粒的起動，當降雨和徑流能充分破壞土粒間粘結作用時，土壤顆粒就會從靜止進入起動階段，而坡面土壤顆粒從起動到輸出是由坡面徑流沖刷能力和抗蝕能力的相互作用過程決定的。

2.4 土壤水力侵蝕對土壤有機碳的影響

土壤有機碳是土壤物質的基礎，是土壤肥力的重要標志，對土壤肥力高低有直接影響。它可以改善土壤結構，保持土壤水分，改變土壤微量元素的吸附特性，對土壤的滲透性、腐蝕性、親水性和養(yǎng)分循環(huán)等特性有較強的影響。土壤有機碳在土壤水力侵蝕過程中，會隨泥沙和徑流作用在地表遷移或沉積，從而影響有機碳在地表生態(tài)系統(tǒng)的分布格局。土壤表面的有機碳會隨著徑流而移動，迅速發(fā)生礦化，在泥沙輸移和再分配過程中，又加速了土壤有機碳的礦化，然而，在泥沙沉積區(qū)域中，由于有機—無機復合體的作用又會形成有機碳的固碳過程。目前存在著兩種關于土壤水力侵蝕對土壤有機碳觀點：一些學者認為，由于土壤團聚體結構的破壞，使有機碳暴露，被微生物分解利用，造成侵蝕土壤在搬運和沉積過程中，加速了土壤有機碳礦化；另外一些學者則認為，土壤在侵蝕過程中被搬運，但搬運過程中有機碳礦化量很少，而在沉積區(qū)土壤的有機碳固碳會增加，一少部分有機碳會被深埋固定從而降低有機碳的礦化量，絕大多數(shù)有機碳通過與礦物質或微團聚體復合，依靠物理保護來減少有機碳分解。

2.5 土壤水力侵蝕對土壤養(yǎng)分的影響

土壤中養(yǎng)分的流失主要是由于坡面徑流對土壤養(yǎng)分的溶解而造成土壤養(yǎng)分的減少，導致了流失區(qū)域土壤質量的下降、土壤肥力減少、土地經(jīng)濟效益的降低，而對匯集區(qū)域則會造成氮、磷含量超標，土壤或水體污染，危害環(huán)境。土壤水力侵蝕導致植物生長所需氮、磷和鉀的消耗，但為了作物的生長，人們只能通過施肥增加土壤養(yǎng)分，但這些營養(yǎng)素被投入到土壤中，會再一次被淋失、遷移，形成惡性循環(huán)?？讋偟萚57]采用側噴式自動模擬降雨系統(tǒng)和移動變坡式鋼槽，通過使雨滴下降的終速達到自然雨滴的降落終速，降雨特性接近于天然降雨特性，研究發(fā)現(xiàn)土壤侵蝕是通過徑流和泥沙共同作用實現(xiàn)的，徑流遷移量和土壤養(yǎng)分遷移量都與土壤水分入滲能力有很大的關系。周繼[58]利用人工模擬降雨機，測定出降雨強度、降雨量、雨滴特征和降雨侵蝕力，計算降雨前后土壤團聚體分散程度用于衡量降雨特征對土壤結構的影響，發(fā)現(xiàn)土壤養(yǎng)分通常附著在固體顆粒上，當?shù)乇韽搅鲗ν寥李w粒搬運和沖刷時，土壤中的營養(yǎng)物質伴會隨著土壤顆粒的遷移而流失。黃滿湘等[59]利用土壤侵蝕小區(qū)下端安裝V型量水堰，使用帶有刻度的塑料桶收集徑流，通過試驗發(fā)現(xiàn)不同粒徑的土壤團聚體中，包含了大量來自土壤表層和侵蝕泥沙中的氮、磷養(yǎng)分，選擇搬運的土壤中有機碳對侵蝕泥沙沉積物中氮磷等養(yǎng)分的富集作用貢獻有限。陳奇伯等[60]在黃土坡耕地表層人工堆積30 cm熟化耕作土壤上，采用表層土壤人工堆積小區(qū)的試驗方法，研究發(fā)現(xiàn)土壤經(jīng)暴雨強襲擊后，土壤孔隙被堵塞，結構被破壞，土壤水分下滲受阻，在地表以徑流的形式匯集，而土壤表層中氮、磷養(yǎng)分受損，造成作物生長發(fā)育不良，產(chǎn)量降低，質量降低。劉占鋒等[61]通過研究發(fā)現(xiàn)流失氮、磷養(yǎng)分，會隨泥沙遷移到水體中溶解，導致水體富營養(yǎng)化。

2.6 土壤水力侵蝕對土壤陽離子交換量的影響

土壤陽離子交換量(CEC)反映土壤保蓄、供應和緩沖陽離子養(yǎng)分的能力，是土壤理化性質的綜合體現(xiàn)。CEC受土壤質地、土壤結構、土壤氣體、土壤水分、腐殖質含量和黏土礦物等因素的影響，當土壤有機質含量較高時，pH值越大，土壤中CEC也越高。雖然土壤母巖類型對陽離子交換量沒有直接影響，但它會影響土壤的酸堿性等內(nèi)在化學因素來影響土壤中CEC的大小。在土壤侵蝕剛開始發(fā)生侵蝕時，土壤水分滲透，土壤顆粒充滿土壤孔隙，養(yǎng)分積累明顯，CEC升高。當侵蝕逐漸增強造成松散物質被搬運，營養(yǎng)物質損失，CEC下降。隨著土壤侵蝕繼續(xù)加強，土壤顆粒(尤其是黏粒)的遷移，CEC會再次下降。王文艷等[62]通過試驗對黃土高原典型小流域土壤CEC分布特征進行研究分析，發(fā)現(xiàn)隨著降雨量、生物量和植被蓋度增加，CEC逐漸增大。高溫高濕度的氣候條件，有助于巖石和礦物風化，造成土壤黏粒含量的增加，CEC升高；CEC以土壤膠體以有機和礦物膠體為載體，當土壤有機碳含量增加時，CEC也會增加；CEC還與黏粒含量有關，土壤中黏粒含量愈高，質地愈重，土壤的負電荷就越多，CEC值就越大。李松[63]通過選擇典型丘陵地區(qū)中部土壤條件較一致布置的土埂進行試驗觀測，發(fā)現(xiàn)土壤侵蝕所流失的泥沙，主要是物理和化學性質較差的那部分土粒，而那些具有較高的CEC土壤，它們孔隙多，滲透性強，土粒間粘結力大，流失量就會比較少。

2.7 土壤水力侵蝕對土壤酸堿度(pH值)的影響

土壤酸堿度是重要的土壤特性，對許多土壤中的化學反應和化學過程有直接影響，控制著植物和微生物所需營養(yǎng)素的有效性，決定著土壤中化學物質的行為，與土壤肥力、植物生長有著密切聯(lián)系。土壤養(yǎng)分的有效性受土壤酸堿度的影響，一般情況下磷在中性土壤中有效性高，但在酸性或堿性土壤中效果較差。微量元素(錳，銅，鋅等)在酸性土壤中非常有效，但在堿性土壤中效果較差。土壤發(fā)生侵蝕的情況下，土壤礦質養(yǎng)分損失會使土壤致酸離子的相對濃度增加，土壤pH值降低。如果土壤的堿性越強，和酸性溶液發(fā)生中和反應也就越容易，從而改變土壤的酸堿值，為堿性溶液中陽離子與土壤膠體上的離子交換提供條件。離子交換一旦發(fā)生，土壤性質就會改變，從而加劇了土壤團聚體的分散和破壞，導致更嚴重的土壤侵蝕產(chǎn)生。王桂芳[64]通過試驗水槽進行徑流沖刷的模擬試驗，研究發(fā)現(xiàn)在酸性條件下，一些陰離子更容易與土壤溶液中的離子發(fā)生反應，使得土壤團聚體結構分散破壞，溶液在土壤表面流動，不斷地侵蝕和剝離土壤。

3 存在問題與研究展望

3.1 存在問題

由于土壤理化性質的復雜性，在已有的研究當中只強調了對土壤侵蝕結果研究，忽視了土壤侵蝕對土壤理化性質影響的研究，雖取得一定的研究成果，但仍存在以下兩個主要問題：

(1) 土壤理化性質評價指標和評價方法還沒有統(tǒng)一標準。盡管侵蝕對土壤理化性質影響的研究眾多，但關于造成土壤理化性質退化過程機理尚不清楚，對土壤理化性質評價指標和評價方法還沒有統(tǒng)一標準。國內(nèi)外開展侵蝕對土壤理化性質研究主要涉及土壤侵蝕造成的結果和土壤肥力下降等方面，在評價過程中僅用一種或兩種指標參數(shù)來闡明土壤理化特性的復雜性是遠遠不夠的。我們對土壤樣品的理化試驗分析處理方法比較規(guī)范，但對土壤理化性質影響的評價指標和評價方法還沒有統(tǒng)一或公認標準，造成評價的步驟不規(guī)范，沒有產(chǎn)生可比擬的結果。

(2) 沒有充分考慮外部因子對土壤理化性質的影響。土壤侵蝕會導致水土流失日益加劇，耕地減少，河流泛濫，土地退化、水體污染、淤積抬高河床、加劇洪澇等災害已成為備受關注的重大環(huán)境問題，但我們沒有充分考慮到這些外部環(huán)境因子對土壤理化性質的影響。

3.2 研究展望

科學評估土壤水力侵蝕對土壤理化性質影響有助于正確對待土壤侵蝕問題，對土地資源保護也具有重要意義。土壤質量理化性質研究領域眾多，要在土壤科學、土地利用、作物栽培測量和管理等方面去研究土壤水力侵蝕對土壤質量理化指標的影響。進入21世紀，土壤侵蝕對土壤質量理化性質影響的研究引起了土壤學家興趣，探究的內(nèi)容也在不斷擴大。提高土壤質量，優(yōu)化土壤質量評價不再是一個國家的事情，需要人們都去關注它。不同國家、不同學科學者的加入極大豐富了研究內(nèi)涵，使得對土壤理化性質研究的科學問題不斷深入。

(1) 建立科學、系統(tǒng)的理化指標和評價方法。為比較不同地區(qū)和研究者的研究成果，有必要對土壤質量理化指標評價進行規(guī)范，包括研究目標的確定、評價指標的選擇，確定土壤取樣程序和方法，儲存、制備和預處理土壤樣品，分析樣品并給出結果，建立科學、系統(tǒng)的理化指標和評價方法，將土壤物理學、化學和生物學等相關學科統(tǒng)一起來表征土壤質量。我們應以土壤自身理化性質為切入點，建立普適的綜合指標作為新的主要研究方向。

(2) 全面準確發(fā)掘土壤理化指標數(shù)據(jù)。通過應用管理學、社會學、3S技術、地理信息系統(tǒng)(GIS)、應用生態(tài)學、地統(tǒng)計學、經(jīng)濟學、土壤光譜分析模型和數(shù)理統(tǒng)計等方法相結合，創(chuàng)建區(qū)域土壤理化指標數(shù)據(jù)庫和監(jiān)測預警系統(tǒng)，全面準確發(fā)掘土壤理化指標數(shù)據(jù)。

(3) 土壤生態(tài)文明將會成為土壤質量理化特性研究主題。隨著全球環(huán)境變化的日益加劇，土壤環(huán)境問題表現(xiàn)多源、復雜、大規(guī)模、長期等環(huán)境污染特征，環(huán)境狀況不容樂觀，部分地區(qū)土壤污染較重，嚴重影響到土壤生態(tài)文明的建設。我們應以土壤理化性質為切入點，通過改進施肥、耕作等措施，協(xié)調土壤中物理化學元素含量，降低土壤侵蝕量，有效緩解土壤侵蝕所引起的泥沙淤積、水體污染等生態(tài)環(huán)境問題，這對區(qū)域水土保持以及為土壤科學管理、規(guī)劃和決策依據(jù)具有顯著作用。