世界主要國家土壤調(diào)查工作回顧

張維理，Kolbe H，張認(rèn)連，張定祥，白占國，張晶，師華定

1中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，中國北京 100081；2德國撒克森州立農(nóng)業(yè)科學(xué)院，D-01683, 德國；3中國國土勘測規(guī)劃院，中國北京 100035；4荷蘭世界土壤信息中心，6700 AJ, 荷蘭瓦格寧根；5中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所，中國北京 100081；6生態(tài)環(huán)境部土壤與農(nóng)業(yè)農(nóng)村生態(tài)環(huán)境監(jiān)管技術(shù)中心，中國北京100012

0 引言

萬物土中生。土壤是陸地生命過程的基礎(chǔ)，是人類賴以生存的基本資源。土壤調(diào)查是了解土壤資源與質(zhì)量狀況的基本方法，也是人類科學(xué)利用土壤資源，進行耕地保護和保育，提高農(nóng)田生產(chǎn)力，了解土壤和環(huán)境過程的基本方法。中國早在公元前 1 000 多年前就進行過土壤調(diào)查。在《尚書·禹貢篇》《周禮》《管子·地員篇》《汜勝之書》《齊民要術(shù)》中，已有關(guān)于土壤調(diào)查的總結(jié)和記載。世界各國具有現(xiàn)代科學(xué)意義的土壤調(diào)查始于19世紀(jì)末。自1883年俄國土壤科學(xué)家Dokuchaev提出土壤發(fā)生分類學(xué)以來，世界各國先后在全國范圍開展了土壤調(diào)查。中國、歐美各國、日本、澳大利亞等已于20世紀(jì)完成了全國性的土壤分類調(diào)查和土壤圖編制。農(nóng)田土壤是最重要農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料，為科學(xué)管理和利用農(nóng)田，人均耕地資源緊缺的德國、奧地利等歐洲國家，20世紀(jì)中葉以來在全國范圍實施了包括耕地和草地在內(nèi)的農(nóng)田土壤基礎(chǔ)地力調(diào)查與評價。20世紀(jì)末以來，中國結(jié)合國土資源調(diào)查，也在推動農(nóng)用地分等定級調(diào)查與評價。進入21世紀(jì)，隨著全球性經(jīng)濟和人口快速增長導(dǎo)致的氣候變化、糧食安全和環(huán)境污染危機，各國土壤調(diào)查的目標(biāo)和內(nèi)容發(fā)生了變化，從土壤的資源調(diào)查更多轉(zhuǎn)向土壤功能調(diào)查。如中國自2005年以來實施了全國土壤污染調(diào)查、全國農(nóng)田土壤養(yǎng)分調(diào)查，歐美一些國家在近年間也先后開展了土壤污染調(diào)查、土壤碳儲量調(diào)查、土壤微生物性狀等方面的調(diào)查。

全國或大區(qū)域范圍的土壤調(diào)查能提供各地土壤資源與質(zhì)量狀況的詳盡信息，但調(diào)查覆蓋范圍大，需要進行大樣本量的野外觀測、地面采樣和分析化驗，需要投入的人員和資金多，完成全域調(diào)查所需時間長。例如，美國在分縣實施全域覆蓋的土壤分類調(diào)查中，最早開始的縣完成于1899年，而一些較晚開始調(diào)查的縣則完成于 2005年，整個調(diào)查延續(xù)了一個世紀(jì)。德國盡管疆域較小，但實施的農(nóng)田土壤地力調(diào)查與評價，采樣密度大，全國共采集、分析了約1 000萬個農(nóng)田土壤剖面樣本，該項調(diào)查始于1934年，延續(xù)至今，在采樣調(diào)查高峰期，參與人員達(dá)上萬人，這項調(diào)查不僅耗資巨大，覆蓋時段也近一個世紀(jì)。中國在20世紀(jì)80年代進行的全國第二次土壤普查（以下簡稱二普）中，采樣、觀測的土壤剖面樣本量達(dá)到550萬個，在地面調(diào)查采樣高峰期，參與人員達(dá)到20萬。而對二普完成全國分縣大比例尺土壤圖和剖面觀測記錄的數(shù)字化整合也才剛剛完成，從調(diào)查采樣到最終完成覆蓋全域高精度土壤圖的數(shù)據(jù)整合，持續(xù)時間也近半個世紀(jì)。德國于2008年啟動的全國陸域有機碳儲量調(diào)查，采用網(wǎng)格化的米字型采樣法，全域3 104個采樣點，至今僅完成占陸域2/3的耕地和草地地面采樣和初步分析，林地尚未完成。那么，這些調(diào)查周期較長、耗資巨大的土壤調(diào)查結(jié)果的時效性究竟如何？是否需要更新調(diào)查？隨著科技進步，土壤采樣調(diào)查方法、調(diào)查科目、調(diào)查結(jié)果的表達(dá)方法也在變化。例如各國20世紀(jì)90年代之前進行的土壤調(diào)查均是在大比例尺地形圖上人工標(biāo)識采樣點和調(diào)查結(jié)果，由經(jīng)驗豐富的土壤科學(xué)家依據(jù)土壤要素空間分布規(guī)律、土壤與相關(guān)要素空間相關(guān)性和依賴性規(guī)律，通過人工綜合判圖，手工完成土壤圖勾繪。而近年來，土壤調(diào)查已廣泛采用GPS定位技術(shù)和地統(tǒng)計學(xué)方法。在這些時間跨度長的大調(diào)查中，前期和后期采用不同技術(shù)手段、方法完成的調(diào)查工作，能否相互銜接？應(yīng)當(dāng)怎樣銜接？

土壤作為一個生命過程活躍的載體，在較短年限中，一些土壤理化性狀會發(fā)生變化？例如，農(nóng)田耕層土壤有機碳含量的變化周期通常為 20—30年。受農(nóng)作措施影響，農(nóng)田土壤氮、磷、鉀等有效養(yǎng)分含量及土壤酸堿度在3—5年，甚至在當(dāng)年即可發(fā)生較大變化。實際上，20世紀(jì)中后期以來，為保證土壤調(diào)查結(jié)果的時效性，許多國家已將與科學(xué)施肥密切相關(guān)的、易變的、土壤化學(xué)性狀的采樣測試納入農(nóng)田養(yǎng)分管理和耕地保育技術(shù)體系。由各地技術(shù)支撐體系協(xié)助農(nóng)民，落實相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對田塊進行定期取樣，而不再將全國性的農(nóng)田土壤養(yǎng)分普查作為重點。那么，在這些國家，全國性的土壤調(diào)查與科學(xué)施肥和耕地保育所需的測土，如何分工和實施？調(diào)查方法、運行機制各自有什么特點？中國人均耕地資源緊缺，而高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、適合現(xiàn)代化大農(nóng)機作業(yè)的耕地資源尤其緊缺。隨著城市、工業(yè)發(fā)展對城市周邊優(yōu)質(zhì)土地資源的占用，保護和保育耕地土壤資源，以有限耕地實現(xiàn)糧食安全，滿足社會和經(jīng)濟發(fā)展對農(nóng)產(chǎn)品數(shù)量和質(zhì)量的雙重需求，是實現(xiàn)中國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展重要前提。為此，中華人民共和國成立以來歷屆中央政府對全國土壤調(diào)查工作高度重視，已于1958—1960和1978—1990年間，由國務(wù)院批準(zhǔn)，分別實施了全國第一次和第二次土壤普查，2022年又啟動了第三次全國土壤普查在未來，隨著科技、經(jīng)濟和社會的繼續(xù)發(fā)展，中國也還會進行新的土壤調(diào)查。

本文目的是通過回顧世界主要國家已經(jīng)完成和正在實施的全國性土壤調(diào)查的目標(biāo)、內(nèi)容、實施方式方法、調(diào)查結(jié)果應(yīng)用狀況，闡明土壤調(diào)查方法和全國性土壤調(diào)查的特點和優(yōu)勢，分析中國以往完成的土壤普查工作的成果特點，弄清這些成果與未來全國性土壤調(diào)查工作的關(guān)聯(lián)，厘清已經(jīng)完成的工作基礎(chǔ)和有待彌補的短板，以便更好發(fā)揮土壤調(diào)查方法的作用，提升中國耕地保護和保育科技水平，促進農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 土壤調(diào)查的不同類型

土壤調(diào)查是通過野外觀測、土壤采樣和化驗分析了解土壤資源與質(zhì)量性狀。對各國自19世紀(jì)末以來一個多世紀(jì)實施的土壤調(diào)查工作的總結(jié)表明，各國土壤調(diào)查工作按其目標(biāo)、內(nèi)容和產(chǎn)出可大致分為土壤分類調(diào)查、農(nóng)田土壤基礎(chǔ)地力調(diào)查與評價、科學(xué)施肥與耕地保育土壤采樣調(diào)查、土壤環(huán)境質(zhì)量調(diào)查四大類型。

土壤分類調(diào)查指通過土壤剖面采樣和觀測，依據(jù)土壤發(fā)生分類學(xué)，將不同土壤進行歸類和命名。土壤分類調(diào)查的主要產(chǎn)出是土壤圖和土壤剖面理化性狀表。因而，狹義上的土壤調(diào)查亦指土壤分類調(diào)查。分類調(diào)查的主要產(chǎn)出——土壤圖展現(xiàn)了各地不同土壤類型的分布狀況。而土壤類型名則概括表達(dá)了各類土壤的主要成土過程以及綜合性的典型特征。如黑土是指溫帶半濕潤草甸草原條件下形成的，具深厚腐殖質(zhì)層的土壤類型，土壤呈黑色，富含有機質(zhì)和各種養(yǎng)分；褐土是指在暖溫帶半濕潤區(qū)形成的，具有弱腐殖質(zhì)表層和黏化層土壤，土壤呈棕褐色，鹽基飽和度較高。一般而言，土壤類型歸為同類的土壤，其成土過程接近，土體構(gòu)造、理化性狀也比較接近。土壤分類名是土壤最基本的屬性之一，直接影響土壤生物和環(huán)境過程。在狹義的土壤調(diào)查中，調(diào)查更關(guān)注觀測和記載與成土過程相關(guān)的土壤理化性狀。

農(nóng)田土壤基礎(chǔ)地力調(diào)查與評價則是通過土壤采樣調(diào)查，對每個田塊的土壤基礎(chǔ)地力進行等級評價，主要產(chǎn)出是每個地塊的地力等級值和該地塊的農(nóng)田土壤基礎(chǔ)地力理化性狀表。德國、奧地利等歐洲國家實施的農(nóng)田土壤地力調(diào)查與百分價評價、中國在國土資源調(diào)查中開展的農(nóng)用地分等定級工作均屬于此種類型。這類調(diào)查獲得的地力等級值通常簡單易懂，便于非土壤學(xué)專業(yè)人員乃至農(nóng)民使用。農(nóng)用地的基礎(chǔ)地力等級指標(biāo)在農(nóng)田管理與保護、土地交易、租賃、稅收、農(nóng)業(yè)補貼等多方面有大量應(yīng)用。由于農(nóng)田土壤基礎(chǔ)地力等級與作物產(chǎn)量關(guān)系密切，這一指標(biāo)在科學(xué)施肥、耕地保育和農(nóng)業(yè)環(huán)境技術(shù)政策實施中也有大量應(yīng)用。各國在農(nóng)田土壤地力調(diào)查與評價中，更側(cè)重于對土層厚度、土壤質(zhì)地、土體構(gòu)造、土壤持水性狀等土壤質(zhì)量穩(wěn)定性指標(biāo)的獲取和評價。

科學(xué)施肥和耕地保育所需土壤化學(xué)性狀的采樣調(diào)查。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，為進行科學(xué)施肥和耕地保育，需要周期性地對一些特定土壤化學(xué)性狀進行采樣調(diào)查。例如每年或每茬作物播前，通過測定土壤礦質(zhì)氮含量，確定當(dāng)季作物的氮肥施用量。每隔幾年通過對田塊的土壤采樣和土壤酸堿度、有效磷、有效鉀的測試，確定最佳的石灰用量和磷、鉀肥用量由此，科學(xué)施肥與耕地保育所需的、周期性土壤采樣調(diào)查已經(jīng)逐步成為現(xiàn)代農(nóng)技服務(wù)業(yè)的重要組成，而這類土壤采樣調(diào)查也以土壤化學(xué)性狀等土壤變化性要素為主。調(diào)查產(chǎn)出主要是地塊的施肥推薦和耕地保育建議。

以環(huán)境質(zhì)量為主題的土壤調(diào)查。20世紀(jì)末以來，隨著對水、土、氣環(huán)境污染，氣候變化，生物多樣性下降，農(nóng)產(chǎn)品污染等問題關(guān)注度的提升，各國陸續(xù)開展了以環(huán)境質(zhì)量為主題的土壤調(diào)查。這類調(diào)查主要指通過對土壤的采樣調(diào)查了解人類生產(chǎn)、生活方式引起的環(huán)境與農(nóng)產(chǎn)品污染、氣候變化、生物多樣性下降等問題。在地球的五大圈層中，土壤圈既比較穩(wěn)定，其生命過程亦十分活躍。通過土壤采樣調(diào)查，可為多研究領(lǐng)域提供線索，便于了解環(huán)境變化，了解人類生產(chǎn)、生活方式對環(huán)境的影響。這方面的土壤調(diào)查包括土壤重金屬、有機污染物調(diào)查，面源污染，土壤有機碳儲量，生物多樣性變化等。這類調(diào)查既有重點區(qū)域，也有全國范圍的調(diào)查。在環(huán)境質(zhì)量主題的土壤調(diào)查中，隨關(guān)注問題和調(diào)查目標(biāo)的不同，采樣和調(diào)查方法差異較大。主要產(chǎn)出為專題圖和評價報告，供相關(guān)科研和管理部門了解和研究環(huán)境問題，制定環(huán)境政策參考和使用。

四類土壤調(diào)查的目標(biāo)、產(chǎn)出、采樣設(shè)計和主要調(diào)查科目列于表1。從表1可見，在不同類型的土壤調(diào)查中，由于調(diào)查目標(biāo)和產(chǎn)出不同，不僅調(diào)查科目不同，采樣布點原則、采樣密度和土壤采樣深度也各不相同。例如，農(nóng)田表層土壤水溶性磷含量與農(nóng)田磷流失量密

切相關(guān)，計算流域農(nóng)田面源污染貢獻率，采集和測定0—5 cm表層土壤水溶性磷含量即可；評價農(nóng)田土壤磷素供應(yīng)豐缺狀況，通常要測定0—20 cm耕層土壤有效磷含量；量化表征農(nóng)田土壤儲水性能，則需采集和測定0—100 cm剖面土壤分層樣本；計算土壤碳儲量，需要采集0—100 cm土層，甚至0—300 cm土層的分層土壤樣本。這使得某一類調(diào)查獲得的土壤樣本和調(diào)查結(jié)果不一定能覆蓋其他類別調(diào)查的特定需求。例如，由于調(diào)查目標(biāo)，采樣要求、調(diào)查和評價方法不同，以弄清土壤分類為主要目標(biāo)的土壤調(diào)查獲得的土壤樣本和測試結(jié)果，不能滿足科學(xué)施肥和耕地保育對農(nóng)田土壤理化性狀及相關(guān)指標(biāo)的需求，也難以替代田塊尺度的農(nóng)田土壤基礎(chǔ)地力調(diào)查與評價。

表1 不同類型土壤調(diào)查的目標(biāo)、產(chǎn)出、采樣設(shè)計和調(diào)查科目Table 1 Objectives, outputs, sampling designs and items investigated in different soil surveys

2 土壤分類調(diào)查

土壤發(fā)生分類學(xué)的建立推動了各國以查清土壤發(fā)生類型及其分布特征為主要內(nèi)容的土壤調(diào)查。土壤發(fā)生分類的核心思想是根據(jù)土壤在氣候、生物、地形、母質(zhì)、時間五大成土因素影響下的形成過程及標(biāo)志性特征對土壤進行分類和命名，以便人們識別不同類型、性質(zhì)的土壤。分類調(diào)查是各國近代最早進行，也是在全球范圍最廣泛實施的土壤調(diào)查。

2.1 調(diào)查內(nèi)容、地面采樣與調(diào)查方法特征

不同土壤類型最典型的特征是成土過程所導(dǎo)致的土壤剖面差異，因而分類調(diào)查中，需要在調(diào)查區(qū)域內(nèi)，根據(jù)成土的地帶性特征，進行野外觀測和剖面采樣，依據(jù)對0—100 cm以至更深土體各發(fā)生層段土壤的觀測、樣本采集和理化性狀測試，進行土壤分類、命名。例如，按中國土壤分類系統(tǒng)，將南方多雨條件下、脫硅富鐵鋁風(fēng)化作用下形成的、具深厚紅色土層的土壤劃歸為紅壤土類。而內(nèi)蒙古高原、大同盆地等半干旱暖溫帶草原及灌木條件下，將弱黏化、弱淋溶作用生成的、具栗褐色土層的土壤劃歸為栗褐土土類。

分類調(diào)查地面采樣的布點原則是采樣點能區(qū)別出不同成土過程生成的各類土壤及其空間分布特征。對于平原區(qū)，當(dāng)較大區(qū)域內(nèi)成土因素一致時，不需要設(shè)置很多剖面觀測點，即可確定其土壤類型。而對于山區(qū)，因氣候、地形、植被等成土條件在小范圍內(nèi)變化很大，成土過程較平原地區(qū)復(fù)雜，要弄清不同土壤發(fā)生類型之間的邊界，需要設(shè)置更多的剖面采樣點。這可能導(dǎo)致在分類調(diào)查中，對平原區(qū)重要的耕作土壤只采集了較少的土壤剖面樣本，而對山區(qū)則采集相對較多的剖面樣本。

中國、歐美各國、日本、澳大利亞等全國性分類調(diào)查主要實施于20世紀(jì)，由于當(dāng)時尚缺少3S技術(shù)，分類調(diào)查通常是在大比例尺地形圖上標(biāo)識采樣點及土壤類型，通過人工綜合判圖，依據(jù)多點調(diào)查結(jié)果完成土壤圖繪制。依據(jù)上述方法，中國和世界主要發(fā)達(dá)國家在20世紀(jì)投入較大人力和物力，基本完成了全國范圍的土壤調(diào)查、大比例尺土壤圖繪制和典型剖面點數(shù)據(jù)。其中，美國分縣實施的土壤分類調(diào)查和土壤圖編制持續(xù)時間較長，最早的完成于 1899 年，而一些較晚的縣完成于 2005年。在較晚進行土壤分類調(diào)查的縣，采用了 GPS定位技術(shù)、地統(tǒng)計學(xué)和模擬技術(shù)進行土壤圖編制。美國在進行全域土壤圖數(shù)字化時，對不同時段完成的土壤圖進行了拼合，將較早完成的紙質(zhì)土壤圖進行了矢量化，而對后期采用數(shù)字土壤制圖方法完成的分縣數(shù)字土壤圖，直接采用其數(shù)字產(chǎn)品。

分類調(diào)查中，在對土壤剖面各發(fā)生層段進行現(xiàn)場觀測記錄的同時，通常選擇各土類代表性剖面點，采集其各發(fā)生層的分層土壤樣本，對一些有助于確定分類的土壤理化性狀進行分析化驗，表1匯總了各國在分類調(diào)查中常見的土壤理化性狀分析科目。二普中，中國在全國采集了550萬個剖面觀測樣本，分縣完成了1∶5萬比例尺土壤圖的繪制，同時還完成了10 余萬個典型剖面的分層采樣、理化性狀測試和記錄。對二普完成土壤圖和典型剖面數(shù)據(jù)的地統(tǒng)計檢驗結(jié)果表明，由于地面采樣量大，二普完成的大比例尺土壤圖和典型剖面數(shù)據(jù)反映的土壤要素空間分布特征，可靠性達(dá)極顯著水平。二普完成的土壤調(diào)查數(shù)據(jù)，是中國目前最詳盡的土壤資源基礎(chǔ)信息。其精度與土壤理化性狀科目豐富度超過許多發(fā)達(dá)國家土壤分類調(diào)查獲得的土壤質(zhì)量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2.2 調(diào)查結(jié)果的現(xiàn)勢性與后續(xù)調(diào)查

土壤分類調(diào)查的主要產(chǎn)出是土壤圖。自然條件下的成土過程通常需要數(shù)萬年。僅個別因人為墾殖活動生成的土類，如水稻土可在較短年限生成。受成土過程影響，土壤圖所展示的土壤類型及其分布狀況具有很長時效性，其 CRT值（土壤特性響應(yīng)時間，characteristic response time）達(dá)上千年，可長久使用。在土壤分類調(diào)查中，剖面調(diào)查的科目以同成土過程密切相關(guān)的穩(wěn)定性要素為主，如：成土母質(zhì)，剖面土體構(gòu)造，剖面土體各發(fā)生層的厚度、質(zhì)地類型、顏色，有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀含量，土壤硅鋁率、鐵鋁率等。典型剖面通常也含有一部分受人為措施或環(huán)境條件影響，在較短年限易發(fā)生變化的土壤屬性，如土壤容重、pH等，這些變化性要素的改變主要發(fā)生于剖面的表層土壤。

由于土壤分類調(diào)查以穩(wěn)定性土壤要素為主，而主要發(fā)達(dá)國家已于 20世紀(jì)完成了土壤分類調(diào)查和紙質(zhì)土壤圖的編繪，進入21世紀(jì)，這些國家基本未再進行過全國性的土壤分類調(diào)查，僅對尚未實施過分類調(diào)查的空白區(qū)進行缺區(qū)補漏性質(zhì)的調(diào)查，工作重點轉(zhuǎn)入對已完成紙質(zhì)土壤圖和土壤剖面數(shù)據(jù)的數(shù)字化整合和建庫。中國目前已完成了對二普分縣紙質(zhì)1∶5萬土壤圖和土壤剖面資料的數(shù)字化整合，同時還完成了覆蓋全域1∶5萬比例尺土壤圖的全表達(dá)。

2.3 調(diào)查結(jié)果的應(yīng)用

各國土壤分類調(diào)查完成的土壤圖和土壤剖面理化性狀表主要用于科研、農(nóng)業(yè)和環(huán)境領(lǐng)域。例如，在氣候變化研究中，土壤圖和剖面分層土壤有機質(zhì)含量和容重為各國和全球陸域碳儲量估算和碳減排對策編制提供了重要依據(jù)。土壤發(fā)生類型還直接影響科學(xué)施肥和農(nóng)田土壤保育技術(shù)措施。在中歐國家，根據(jù)成土過程對農(nóng)田肥力的主要影響，通過對土壤分類系統(tǒng)的大幅度合并，抽提出極少幾個對施肥和耕地保育具重要影響的土壤發(fā)生過程，將其用于編制科學(xué)施肥和耕地保育分區(qū)、分類、量化技術(shù)指標(biāo)，促進了分類調(diào)查成果為農(nóng)民應(yīng)用。例如源于山地薄層土的農(nóng)田土壤，因土層淺薄，土壤砂礫含量高，土壤保肥性能差，在產(chǎn)量預(yù)期相同條件下，每次施用氮、磷、鉀肥料和石灰的推薦量僅為其他類別土壤的40%—60%。

由于各國在土壤分類調(diào)查中完成的土壤剖面點理化性狀指標(biāo)豐富、數(shù)據(jù)量大、覆蓋全域、其分析方法比較一致，這些剖面數(shù)據(jù)廣泛用于研究土壤與環(huán)境過程。

2.4 存在問題

各國土壤分類調(diào)查分別實施。不同國家和地區(qū)所處氣候帶不同，成土過程不同，擁有的土壤資源類型和人均土壤資源量不同，經(jīng)濟與科技發(fā)展水平不同，語言習(xí)慣不同，采用的分類原則、命名規(guī)則、地面采樣密度不相一致，調(diào)查目標(biāo)也有一定差異，最終形成的土壤分類系統(tǒng)也各不相同。例如，與美國相鄰的加拿大就未采用美國的6層級土壤分類體系架構(gòu)，而是采用了5層級分類體系；前東德和西德則分別建立了兩套土壤分類系統(tǒng)，兩套系統(tǒng)層級架構(gòu)、各層級涵義和邊界也有一定差別。這造成各國，甚至一個國家內(nèi)土壤分類調(diào)查結(jié)果不便進行交流和共享。1992年以來國際土壤學(xué)會世界土壤資源參比基礎(chǔ)（world reference base for soil resources）工作組一直試圖建立一套世界土壤資源參比系統(tǒng)，以便不同國家土壤類型與土壤資源信息之間能夠進行比較和信息共享，但這方面進展并不順利。由于對分類系統(tǒng)的調(diào)整將導(dǎo)致各國國內(nèi)各行業(yè)都需要重新學(xué)習(xí)和適應(yīng)新的土壤名稱，而各國土壤分類系統(tǒng)之間的不一致并不影響土壤調(diào)查成果在本國或本地區(qū)內(nèi)的應(yīng)用；因而至今尚無一個發(fā)達(dá)國家為了與國際一致，或為了統(tǒng)一土壤科學(xué)家在土壤分類認(rèn)定上的區(qū)別，重新進行全國性的土壤調(diào)查。例如，盡管東、西德合并已40年，現(xiàn)在仍是兩套系統(tǒng)并用，涉及到東德地區(qū)土壤使用原東德分類系統(tǒng)，涉及到西德地區(qū)土壤使用原西德分類系統(tǒng)。為促進國際交流，各國更趨向?qū)⒈緡F(xiàn)有土壤分類系統(tǒng)與WRB關(guān)聯(lián)。史學(xué)正通過剖面比對建立了中國各土類與WRB土組的關(guān)聯(lián)。

如前所述，各國土壤分類調(diào)查的主要產(chǎn)出是土壤圖和土壤剖面數(shù)據(jù)表，土壤圖主要含土壤類型名及其空間分布特征，而土壤剖面數(shù)據(jù)表則既含土壤類型名，還含剖面各分層理化性狀。每個采自特定點位的土壤剖面，雖能反映某一類土壤成土過程的典型特征，但將土壤分類調(diào)查所獲剖面點理化性狀通過土類掛接，直接作為土壤圖數(shù)據(jù)的屬性應(yīng)用，將導(dǎo)致較大的誤差。因而，雖然源于相同調(diào)查，要了解剖面數(shù)據(jù)所含土壤理化性狀，如土壤有機質(zhì)、pH、全氮、全磷含量的空間分布特征，需要利用采樣點數(shù)據(jù)對其進行各自獨立的地統(tǒng)計建模和專題圖制圖。

3 農(nóng)田土壤基礎(chǔ)地力調(diào)查與評價

精細(xì)的土壤分類調(diào)查所完成的大比例尺土壤圖，盡管能反映由成土過程差異導(dǎo)致的各地在土壤資源與質(zhì)量上的區(qū)別，但這種區(qū)別是用復(fù)雜的、多層級土壤分類系統(tǒng)和數(shù)量龐大土壤類型名表達(dá)。例如中國和美國分類系統(tǒng)僅在亞類一級已經(jīng)達(dá)數(shù)百個，德國分類系統(tǒng)在土種一級診斷指標(biāo)達(dá)40項，從高級分類到土屬（土族）、土種（土系）等低級分類達(dá)上萬個組合，這使得其他行業(yè)，包括非土壤分類學(xué)專業(yè)的土壤科技工作者很難將龐大的分類學(xué)名詞解譯為更便于理解和應(yīng)用的土壤質(zhì)量指標(biāo)。造成各國投入大量人力、物力完成的土壤圖難以為農(nóng)業(yè)、土地、環(huán)境等行業(yè)的人員直接應(yīng)用。與此同時，土地管理部門、農(nóng)民和企業(yè)在進行農(nóng)田土壤資源管理和生產(chǎn)經(jīng)營活動時，迫切需要更方便、好懂的農(nóng)田土壤質(zhì)量分類指標(biāo)。在人均耕地資源緊缺的德國、奧地利等歐洲國家，為保護耕地，特別是保護優(yōu)質(zhì)耕地不被占用，同時也便于按照農(nóng)田土壤肥力等級進行農(nóng)田租賃、交易、農(nóng)業(yè)稅收、補貼、借貸、保險、耕地保育等，自20世紀(jì)中葉以來投入大量人力和物力在全國范圍內(nèi)進行農(nóng)田土壤基礎(chǔ)地力調(diào)查與評價。為推動這一工作的實施，這些國家多次發(fā)布了相關(guān)法律和法規(guī)文件。

3.1 調(diào)查內(nèi)容、地面采樣與調(diào)查方法特征

德國、奧地利等中歐國家農(nóng)田土壤地力調(diào)查與評價的主要目的，是為每個田塊的基礎(chǔ)地力等級給出簡明易懂、具有官方認(rèn)證性質(zhì)的土壤肥力等級值。德國采用了容易為農(nóng)民和管理部門應(yīng)用的農(nóng)田土壤百分價指標(biāo)。農(nóng)田土壤百分價用來表示農(nóng)田土壤本身能達(dá)到的自然生產(chǎn)力。土壤百分價等級之間的差別僅取決于土壤的自然生產(chǎn)力等級，與施肥、灌溉等農(nóng)作措施無關(guān)。100分為基礎(chǔ)地力等級最高，40分以下已不適合用作耕地。農(nóng)田土壤百分價評價包括耕地與草地兩大類型，前者稱為耕地土壤百分價，后者稱為草地土壤百分價。

為獲得每個田塊的土壤百分價等級值，地面采樣調(diào)查的主要科目為影響農(nóng)田基礎(chǔ)地力的土壤穩(wěn)定性要素，包括：土層厚度、剖面土體分層質(zhì)地類型、有機質(zhì)累積等級、石灰含量、土體構(gòu)造、對農(nóng)田基礎(chǔ)地力有重大影響的成土類型、土壤結(jié)構(gòu)等。這里，對農(nóng)田基礎(chǔ)地力有重大影響的成土類型是指將德國目前五層級土壤分類系統(tǒng)（土門、土級、土類、亞綱和土種）中的近萬個分類組合名融合為5種土壤類型名，用以分辨對農(nóng)田土壤基礎(chǔ)地力影響最大的5種主要成土過程。

德國用于放牧或牧草生產(chǎn)的草地，其土壤條件通常劣于耕地土壤，草地的自然產(chǎn)草量等級受水、熱、光照等氣候條件和土壤持水條件影響較大。低溫，光照不足，長期淹水或干旱條件，草場自然產(chǎn)草量將較低，因而在草地地力評價時，將氣候條件類型和土壤常年水分條件等級納入評價中。

為獲得每個田塊的土壤百分價等級值，按調(diào)查和評價規(guī)程，要求以50 m網(wǎng)格尺度為地面采樣調(diào)查基礎(chǔ)單元，每個具有獨立地籍編碼的田塊至少要布設(shè)一個剖面采樣點，當(dāng)田塊面積較大時，需要布設(shè)多個剖面采樣點。調(diào)查中，德國共挖取了約 1 000萬個0—100 cm的農(nóng)田土壤剖面，對每個剖面進行了分層采樣、觀測和化驗。按照全國統(tǒng)一的地力綜合評價規(guī)范，依據(jù)土壤剖面的采樣分析結(jié)果，給出每個田塊的耕地或草地土壤百分價等級值，并在具有官方認(rèn)證性質(zhì)的農(nóng)田地籍登記冊中記錄該田塊的農(nóng)田百分價等級值，同時在1∶5 000比例尺的田塊圖上標(biāo)識每個田塊上采集的1或多個土壤剖面點的點位，對調(diào)查所獲土壤剖面點理化性狀進行造冊登記。

由于要對每個田塊進行采樣、調(diào)查和評價，地面采樣量大，這項調(diào)查投入了巨大人力、物力。在采樣調(diào)查高峰期，參與地面調(diào)查的技術(shù)人員達(dá)上萬人。自1934年始直至20世紀(jì)60年代中期，本項調(diào)查的主體工作基本完成。

3.2 調(diào)查結(jié)果的現(xiàn)勢性與后續(xù)調(diào)查

農(nóng)田土壤基礎(chǔ)地力調(diào)查的主要內(nèi)容是每個田塊能達(dá)到的自然生產(chǎn)力等級——農(nóng)田土壤百分價，以及每個田塊剖面的土層厚度、剖面土體分層質(zhì)地類型、有機質(zhì)累積等級、石灰含量、土體構(gòu)造、對農(nóng)田基礎(chǔ)地力有重大影響的成土類型、土壤結(jié)構(gòu)等影響農(nóng)田基礎(chǔ)地力的土壤穩(wěn)定性要素，這些指標(biāo)在較長年限中變化較小，該項調(diào)查結(jié)果具有很長時效性。

盡管該調(diào)查以土壤穩(wěn)定性肥力質(zhì)量要素為主，受土地利用變化影響，例如將荒地或草地改為耕地，通過礦區(qū)復(fù)墾獲得新的農(nóng)田，或土地權(quán)屬發(fā)生變化，仍需要對有變化的地塊進行新的調(diào)查和造冊登記。在一些特殊地貌、地形條件下，受水土流失影響，當(dāng)農(nóng)田土壤土體構(gòu)造、質(zhì)地等物理性狀發(fā)生較大變化時，也需要對有變化的少量區(qū)域進行更新調(diào)查。在德國，這項調(diào)查的結(jié)果（包括含剖面采樣點標(biāo)識的田塊圖、該田塊的農(nóng)田百分價和土壤剖面理化性狀表）分別存放于地籍管理部門和稅務(wù)部門，供各行業(yè)及公眾查詢、調(diào)用；后續(xù)更新調(diào)查也由地籍管理部門和稅務(wù)部門共同負(fù)責(zé)實施。為此，德國各區(qū)、縣地籍管理和稅務(wù)部門均設(shè)置了農(nóng)田土壤地力調(diào)查與評價業(yè)務(wù)部門，由其負(fù)責(zé)實施少量的更新調(diào)查。地籍管理部門負(fù)責(zé)測量及核實地界，稅務(wù)部門負(fù)責(zé)調(diào)查及核查農(nóng)田土壤質(zhì)量。當(dāng)有較大規(guī)模補充調(diào)查任務(wù)時，也由這些部門負(fù)責(zé)組織、協(xié)調(diào)和落實相關(guān)調(diào)查。

該項調(diào)查產(chǎn)生的1∶5 000比例尺的田塊圖件、田塊土壤剖面圖表文檔量龐大，許多州至今仍未完成對調(diào)查生成紙質(zhì)圖件的矢量化。主要采用文檔管理方式，通過地塊編碼，將紙質(zhì)地塊圖件編碼與紙質(zhì)田塊土壤剖面理化性狀文檔編碼關(guān)聯(lián)，農(nóng)民和各行業(yè)用戶能從地籍管理和稅務(wù)部門方便的查詢、調(diào)用和復(fù)印每個地塊的邊界、農(nóng)田質(zhì)量評級和土壤剖面基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

3.3 調(diào)查結(jié)果的應(yīng)用

中歐國家農(nóng)田土壤地力調(diào)查與評價結(jié)果自 20世紀(jì)啟用至今，廣泛用于土地管理、農(nóng)業(yè)稅收、農(nóng)業(yè)補貼、農(nóng)田租賃、交易、借貸、保險、耕地保育等業(yè)務(wù)。土地管理部門在建設(shè)用地審批中，根據(jù)耕地土壤百分價控制優(yōu)質(zhì)耕地不被占用。在確定農(nóng)田租賃、農(nóng)田交易費用，或按農(nóng)場經(jīng)營面積確定農(nóng)業(yè)稅收和農(nóng)業(yè)補貼額度時，也可方便地按下式折算為農(nóng)田總值。當(dāng)一個農(nóng)場需要租賃多個地塊，可按各地塊的面積和土壤百分價累加計算其總值。

這里需要提及的是，為了保護農(nóng)業(yè)和保護農(nóng)民，中歐國家對農(nóng)田的賦稅較低，通常每公頃耕地僅幾十歐元，且需由土地所有者而不是租賃農(nóng)田的農(nóng)民賦稅。農(nóng)業(yè)補貼額度則較高，通常每公頃耕地數(shù)百歐元，由實際種植農(nóng)田的農(nóng)民而不是土地所有者領(lǐng)取。

中歐國家農(nóng)田土壤地力調(diào)查與評價不僅完成了每個田塊的百分價評價，更重要的是通過剖面采樣調(diào)查，為每個田塊建立了包括土層厚度、剖面土體分層質(zhì)地類型、有機質(zhì)累積等級、石灰含量、土體構(gòu)造、對農(nóng)田基礎(chǔ)地力有重大影響的成土類型等土壤穩(wěn)定性肥力要素的基礎(chǔ)信息檔案。這些基于土壤調(diào)查的、田塊尺度土壤質(zhì)量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為農(nóng)民進行科學(xué)施肥，選擇適合的輪作、農(nóng)業(yè)機械和灌溉設(shè)施提供了依據(jù)，在耕地保護、保育和糧食安全多方面發(fā)揮作用。每個農(nóng)田的田塊圖、農(nóng)田土壤百分價值連同田塊土壤剖面理化性狀表，對各業(yè)界影響巨大，成為這些國家百年農(nóng)田土壤質(zhì)量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

3.4 存在問題

在全國范圍進行每個地塊的農(nóng)田土壤基礎(chǔ)地力調(diào)查，主要困難是需要較高密度的土壤剖面采樣和綜合評價，投入的人力、物力大。中歐國家也是在20世紀(jì)中葉，在人力資源成本較低時，作為一項由國家投資的公益性工作，通過聯(lián)邦和各州農(nóng)業(yè)、科技、農(nóng)技推廣、土地管理、稅務(wù)等多部門專業(yè)力量的協(xié)作，共同完成了地面采樣調(diào)查和評價工作。

中國20世紀(jì)末以來，結(jié)合國土資源調(diào)查工作，也在推動農(nóng)用地分等定級工作，但這項工作主要集中于農(nóng)用地質(zhì)量、價格調(diào)查與評價的理論體系和技術(shù)框架構(gòu)建，尚未見大規(guī)模地面采樣和調(diào)查。中國以往實施的全國性土壤調(diào)查，以土壤分類調(diào)查和農(nóng)田土壤養(yǎng)分調(diào)查為主，分類調(diào)查中的土壤剖面采樣設(shè)計，包括布點原則和調(diào)查采樣密度與農(nóng)田地力調(diào)查與評價差別較大（表1），調(diào)查結(jié)果難以滿足為每個田塊建立一套土壤肥力基礎(chǔ)信息底檔的需求。為對農(nóng)田按其質(zhì)量進行等級劃分，中國先后于2012年和2016年由國土資源管理部門和農(nóng)業(yè)部門牽頭發(fā)布了農(nóng)用地質(zhì)量分等規(guī)程與耕地質(zhì)量等級兩個國標(biāo)。在兩個國標(biāo)中，對農(nóng)田等級的調(diào)查與評定方法、分級指標(biāo)和工作流程并不一致。

中國目前土地（含農(nóng)用地）詳查與土壤調(diào)查分別實施，地籍管理中農(nóng)田田塊地籍碼的缺失，農(nóng)田土壤質(zhì)量信息的缺失，使中國至今難以對耕地進行數(shù)量和質(zhì)量的合并管理，造成盡管耕地總面積不減，但城市周邊土壤肥沃、土層深厚、灌溉條件好的農(nóng)田不斷被城市和工業(yè)發(fā)展占用，而田塊破碎、土層較淺、沒有水利灌溉配套設(shè)施、大農(nóng)機作業(yè)困難的山地農(nóng)田則保留下來。其結(jié)果是優(yōu)質(zhì)耕地被占用，劣質(zhì)農(nóng)田進入1.2億公頃（18億畝）紅線。這不僅極大影響中國糧食安全，也極大阻礙中國實現(xiàn)科學(xué)、精準(zhǔn)的農(nóng)業(yè)補貼和農(nóng)業(yè)環(huán)境補貼，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

根據(jù)FAO發(fā)布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2017—2019年間中國、德國、法國、美國、澳大利亞人均可耕地面積分別為0.08、0.14、0.28、0.48和1.25 hm，中國人均耕地較中歐國家更少。中國目前已進入人力成本較高發(fā)展階段，很難采用20世紀(jì)中葉流行的大樣本量地面剖面采樣方法，對每個農(nóng)田地塊進行高密度采樣和基礎(chǔ)地力評估。與此同時，中國土地所有制、管理體制與發(fā)達(dá)國家不同，探索與中國耕地保護和管理方式相適應(yīng)的農(nóng)田土壤地力調(diào)查與評價方法、運行機制，為每個田塊建立精準(zhǔn)、可靠、科學(xué)、可長期使用的地力基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對中國實現(xiàn)糧食安全、環(huán)境安全和可持續(xù)發(fā)展十分重要和緊迫。

4 科學(xué)施肥與耕地保育所需農(nóng)田土壤化學(xué)性狀調(diào)查

如前所述，無論是土壤分類調(diào)查，還是農(nóng)田土壤基礎(chǔ)地力調(diào)查，主要是對土壤穩(wěn)定性要素的調(diào)查與評價。但土壤中的一些性狀，如耕層土壤有效養(yǎng)分含量、酸堿度等土壤化學(xué)性狀，不僅在自然條件下變化較快，在耕作和施肥措施影響下，當(dāng)年即可能發(fā)生較大變化。這些土壤質(zhì)量性狀亦稱之為土壤變化性要素。要實現(xiàn)高產(chǎn)，避免過度施肥引起的經(jīng)濟效益下降和環(huán)境問題，需要對農(nóng)田土壤化學(xué)性狀進行周期性測定，并根據(jù)測定結(jié)果，確定最佳的施肥量和石灰等土壤調(diào)理劑用量，以使農(nóng)田土壤各種養(yǎng)分協(xié)調(diào)供應(yīng)，在獲得高產(chǎn)的同時，維持并不斷提升土壤肥力，由此產(chǎn)生為實施科學(xué)施肥和耕地保育而進行的土壤采樣和調(diào)查。

4.1 主要研究與工作內(nèi)容

對各國相關(guān)工作的總結(jié)表明，使科學(xué)施肥技術(shù)落實到每個農(nóng)戶和田塊的關(guān)鍵不是進行全國性的采樣、測土，而是以農(nóng)業(yè)環(huán)境政策推動科學(xué)施肥與耕地保育技術(shù)支撐體系的構(gòu)建和運行。這一支撐體系由三個關(guān)鍵部分組成：一是由公益性土壤肥料專業(yè)研究機構(gòu)進行長期和短期多點田間校驗試驗，將探索性的新發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)為分區(qū)、分類、量化的施肥技術(shù)指標(biāo)與規(guī)程；二是由商業(yè)化運營的農(nóng)化服務(wù)公司利用分區(qū)指標(biāo)和技術(shù)規(guī)程為農(nóng)民提供技術(shù)服務(wù)，費用由農(nóng)業(yè)補貼支付；三是由各地農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)管部門，對農(nóng)民落實分區(qū)指標(biāo)和規(guī)程的狀況進行抽查和監(jiān)管，落實獎懲政策。

4.1.1 科學(xué)施肥和耕地保育技術(shù)分區(qū)指標(biāo)與規(guī)程研究 進行科學(xué)施肥和耕地保育不僅要對每個田塊進行周期性的耕層土壤采樣和土壤有效養(yǎng)分含量測試，更重要的是需要進行多點田間定位試驗，獲得不同土壤和氣候條件下的土壤有效養(yǎng)分豐缺狀況評價指標(biāo)和與其相關(guān)聯(lián)的肥料養(yǎng)分（石灰）用量推薦指標(biāo)，即：研究和編制分區(qū)、分類、量化的科學(xué)施肥推薦指標(biāo)。

中歐各國，通常由各州立公益性土壤肥料專業(yè)科研院所實施多點定位肥效試驗，研制、更新和頒布相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)。由于不同養(yǎng)分及肥料（氮、磷、鉀、硫、鎂、石灰、有機肥和微量元素肥料）的后效差別很大，研制土壤養(yǎng)分供應(yīng)狀況評價指標(biāo)和肥料養(yǎng)分及石灰用量推薦指標(biāo)所需的田間試驗?zāi)晗薏顒e較大。例如，礦質(zhì)氮肥的氮素利用率在當(dāng)季即可達(dá)到 60%以上，氮肥的大田肥效試驗通常僅需要3—5年。磷肥和鉀肥的當(dāng)季利用率雖然較低，但其后效可達(dá)20年，進行磷、鉀、有機肥和石灰用量的肥效試驗一般為10—20年，至少5年以上。表2匯總了德國各州在研制土壤養(yǎng)分豐缺狀況評價指標(biāo)和肥料養(yǎng)分（石灰）用量推薦指標(biāo)中，對田間試驗?zāi)晗藓投ㄎ辉囼烖c數(shù)的一般性要求。

表2 德國各州研制科學(xué)施肥分區(qū)指標(biāo)的田間定位試驗?zāi)晗藓蛿?shù)量Table 2 Terms and amounts of field experiments for evaluating fertilizer effects and drafting fertilization technical criteria within a federal state of Germany [51-55]

為使分區(qū)指標(biāo)能準(zhǔn)確估計不同土壤、氣候條件的影響，編制可在一個區(qū)域范圍（如一個州）內(nèi)推廣和應(yīng)用的推薦指標(biāo)，需要在該地區(qū)選取土壤、氣候條件不同的代表性點位，設(shè)置多點田間試驗。德國各州，研制某一養(yǎng)分的評價和推薦指標(biāo)，通常需要在本州內(nèi)針對該養(yǎng)分和主要作物類型設(shè)置20—50個田間定位試驗（表2）。由于各種養(yǎng)分試驗?zāi)晗藓陀绊戰(zhàn)B分利用率的人為及環(huán)境因素不同，每個養(yǎng)分的肥效定位試驗通常需要單獨設(shè)計、布置和實施。為便于研究人員選取具有代表性的試驗地點，使較少的試驗點能涵蓋本州主要土壤、氣候條件，德國通過對農(nóng)田土壤質(zhì)量分區(qū)圖、氣象站點多年觀測資料與行政區(qū)劃圖的聚類分析，編制了土壤氣候條件類型分布圖，各州在進行分區(qū)推薦指標(biāo)研制時，需要在每個類型組上至少布置一個定位試驗。建立指標(biāo)之后，隨著技術(shù)水平提升、品種更新和產(chǎn)量水平提升，仍需對相關(guān)指標(biāo)進行持續(xù)更新。中歐各國大約每20年進行新一輪的田間試驗，對科學(xué)施肥與耕地保育分區(qū)指標(biāo)進行升級換代。

4.1.2 農(nóng)化服務(wù)公司利用分區(qū)指標(biāo)和技術(shù)規(guī)程為農(nóng)民提供技術(shù)服務(wù) 執(zhí)行科學(xué)施肥與耕地保育分區(qū)指標(biāo)和技術(shù)規(guī)程不僅需要一定專業(yè)知識，還需要相應(yīng)的測試條件和設(shè)備。實際上，即使在歐美發(fā)達(dá)國家，農(nóng)民也不具備獨立實施這些指標(biāo)和規(guī)程的專業(yè)能力和設(shè)施，需要委托具有官方認(rèn)證資質(zhì)、商業(yè)化運營的農(nóng)技服務(wù)公司和農(nóng)化測試實驗室進行采樣測土，并將測土結(jié)果解譯為農(nóng)民可操作的施肥推薦。農(nóng)民為此支付的技術(shù)服務(wù)費，可申請和利用農(nóng)業(yè)補貼或農(nóng)業(yè)環(huán)境技術(shù)補貼支付。

4.1.3 對農(nóng)民落實分區(qū)指標(biāo)和技術(shù)規(guī)程的實際狀況進行抽查和監(jiān)管 為保證農(nóng)業(yè)環(huán)境技術(shù)補貼政策的實施效率，20世紀(jì)末以來，德國各州的州立公益性農(nóng)技推廣機構(gòu)將其部分農(nóng)技推廣職能轉(zhuǎn)為監(jiān)管職能，對農(nóng)民利用技術(shù)補貼，執(zhí)行分區(qū)指標(biāo)和技術(shù)規(guī)程的實際情況進行抽檢，落實獎懲政策，以保證農(nóng)業(yè)環(huán)境技術(shù)政策的實施效率。為了減少監(jiān)管部門的人力成本，近年來相關(guān)科研機構(gòu)通過持續(xù)研究，發(fā)展了便于監(jiān)管部門和農(nóng)民應(yīng)用的田塊和農(nóng)場氮、磷平衡算法、農(nóng)田有機碳平衡算法等技術(shù)，減少了監(jiān)管部門實施抽檢的成本。

中歐國家科學(xué)施肥與耕地保育技術(shù)支撐體系和運行機制示于圖1。由公益性土壤肥料專業(yè)研究機構(gòu)、商業(yè)化運營的農(nóng)技服務(wù)公司和農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)管機構(gòu)三方共同組成的技術(shù)支撐體系，有效銜接了從基礎(chǔ)研究到應(yīng)用技術(shù)再到農(nóng)民田間應(yīng)用的全鏈條運行。

圖1 中歐國家科學(xué)施肥與耕地保育技術(shù)支撐體系Fig. 1 Technical supporting system for farming management practices of fertilization and arable land care in Central European countries

4.2 土壤采樣方法特征

一旦通過多點田間定位試驗為一個地區(qū)建立了土壤養(yǎng)分含量豐缺狀況評價指標(biāo)和肥料養(yǎng)分（石灰）用量推薦指標(biāo)，即可利用這些指標(biāo)，進行農(nóng)田土壤采樣化驗和施肥推薦。表3列出了德國進行農(nóng)田養(yǎng)分管理的土壤測定科目和采樣方法。其中，采樣方法包括對每個推薦單元（采樣單元）面積、每個推薦單元所用混合土樣最少鉆數(shù)、土鉆采樣點的分布、采樣間隔年份、采樣時期和土層深度。從表3可見，農(nóng)田類型不同，每個推薦單元所用混合土樣最少鉆數(shù)不同。對于草地，因牲畜糞便易造成較大采樣誤差，制成一個符合規(guī)定的混合土樣，需要在采樣區(qū)內(nèi)通過“之”字形取樣打35—40鉆。養(yǎng)分類型不同，采樣間隔年限、采樣季節(jié)和采樣深度各不相同。例如，進行耕地土壤的氮肥推薦，需要分0—30、30—60 cm兩個土層測定水溶性礦質(zhì)氮含量；而進行磷、鉀肥推薦，僅需測定農(nóng)田0—20 cm表層土壤有效磷、鉀含量。這些規(guī)定也源于相關(guān)研究。多點定位試驗顯示：在中歐氣候條件下，秋冬降雨使農(nóng)田表層（0—30 cm）土壤礦質(zhì)氮淋洗至下層（30—60 cm）土壤，只有進行分層采樣測定，才能給出比較準(zhǔn)確的氮肥分次施肥建議，提高氮素利用率，減少氮素?fù)p失。多點田間試驗還證實：農(nóng)田0—20 cm表層土壤有效磷、鉀含量能靈敏表征土壤磷、鉀豐缺狀況，因而無需對更深土層進行采樣。由于測土推薦中最大誤差源于土壤采樣誤差，為減少采樣誤差，表3所列采樣規(guī)定大部分已納入德國限定性施肥法規(guī)中。按新版施肥法規(guī)，農(nóng)民需要每年春季對農(nóng)田進行土壤礦質(zhì)氮的采樣測定，并據(jù)此施用氮肥；在農(nóng)田大量施用磷肥或畜禽有機肥情況下，為控制農(nóng)田磷素流失，土壤有效磷的采樣測試間隔為6年。

表3 德國農(nóng)田養(yǎng)分管理中的土壤采樣規(guī)定[23,31]Table 3 Rules of soil sampling for farmland nutrient management in Germany

多點肥效定位試驗顯示：土壤質(zhì)地類型、主要發(fā)生過程（含土層厚度、母質(zhì)）、有機質(zhì)含量和氣象條件對肥料養(yǎng)分利用率影響很大，進行農(nóng)田施肥推薦還需要該地塊的質(zhì)地類型、主要土壤（成土）類型、土壤有機質(zhì)含量和土壤氣候分區(qū)信息。田塊的質(zhì)地類型、土壤類型主要源于農(nóng)田地力調(diào)查與評價所獲田塊土壤理化性狀表，該調(diào)查完成的大比例尺田塊圖也兼做測土施肥采樣單元的工作底圖，每隔幾年的后續(xù)采樣需要按相同“之”字形路線進行。

4.3 科學(xué)施肥與耕地保育技術(shù)支撐體系運營效果

德國和荷蘭人均耕地資源緊缺，農(nóng)業(yè)一直采用高投入、高產(chǎn)出的集約化經(jīng)營模式。根據(jù)FAO統(tǒng)計數(shù)據(jù)，1985—1989年期間，德國和荷蘭單位面積化肥養(yǎng)分投入量分別達(dá)為386和741 kg·hm·a。計算公式如下：

式（3）中，化肥養(yǎng)分總投入量，為化肥氮磷鉀養(yǎng)分總投入量。耕地面積（arable land area）為每年需要耕種和收獲作物的農(nóng)田面積，長期作物面積（land area under permanent crops）為多年生作物，如水果、咖啡、橡膠、木本花卉等農(nóng)田面積。農(nóng)田高養(yǎng)分投入量引起嚴(yán)重地下水硝酸鹽污染和地表水富營養(yǎng)化。20世紀(jì)90年代初以來，通過實施農(nóng)業(yè)環(huán)境政策和法規(guī)，持續(xù)加強科學(xué)施肥與耕地保育技術(shù)支撐體系建設(shè)，促進體系內(nèi)各方的銜接，加強分區(qū)、分類、限定性和非限定性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程的研制，加強監(jiān)管，使技術(shù)指標(biāo)落實到每個農(nóng)民和地塊，實現(xiàn)了在有限的耕地資源上不斷降低化肥用量的同時持續(xù)提高單產(chǎn)。至2016—2020年間，單位面積化肥養(yǎng)分投入量分別降至 173和 272 kg·hm·a，（計算方法見公式 3），同期糧食單產(chǎn)和總產(chǎn)仍分別增加了40%和30%。

為實現(xiàn)節(jié)肥增產(chǎn)，中國自20世紀(jì)90年代末以來，開展了平衡施肥、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、農(nóng)業(yè)面源污染治理等一系列科研攻關(guān)項目。在這些科研項目中，土壤肥料科研人員直接下到示范區(qū)指導(dǎo)當(dāng)?shù)剞r(nóng)民進行科學(xué)施肥，也取得了突出的節(jié)肥增產(chǎn)效果。大田作物上，通過養(yǎng)分均衡供應(yīng)，在減少化肥總投入量的條件下，作物平均增產(chǎn)10%以上。在蔬菜、水果和花卉等高養(yǎng)分用量作物上，在氮磷化肥用量減少30%以上條件下，作物產(chǎn)量、質(zhì)量明顯得到提升。

4.4 存在問題

中國在科學(xué)施肥與耕地保育技術(shù)方面最大問題，是從土壤肥料基礎(chǔ)研究到應(yīng)用技術(shù)，再到農(nóng)技推廣，最終到農(nóng)民田間應(yīng)用的全鏈條中，應(yīng)用研究和農(nóng)技推廣兩個環(huán)節(jié)的不斷弱化和缺失（圖1），導(dǎo)致廣大農(nóng)區(qū)和農(nóng)民的技術(shù)水平難以提升。

近年來中國對農(nóng)業(yè)科研的投入雖然逐年加大，但此期間，國家級與部分省級公益性土壤肥料專業(yè)機構(gòu)撤并，新形成的研究機構(gòu)變大，研究領(lǐng)域變寬，對專業(yè)研究機構(gòu)和科研人員職稱評定及人才評選中對純學(xué)術(shù)論文、SCI論文發(fā)文量等量化指標(biāo)的過分倚重，導(dǎo)致原有的土壤肥料專業(yè)科研機構(gòu)均質(zhì)化、碎片化、行政化問題加深，使各科研機構(gòu)更側(cè)重論文產(chǎn)出多的研究生培養(yǎng)，而論文產(chǎn)出少的大田校驗試驗難以為繼，有經(jīng)驗的專業(yè)人才斷檔情況加重，土壤肥料應(yīng)用與應(yīng)用基礎(chǔ)研究不斷削弱和空洞化。由專業(yè)科研人員實施的科研項目雖然在示范區(qū)取得很好效果，但示范區(qū)實際覆蓋面積有限，且科研項目結(jié)束，科研人員撤場后，后續(xù)的技術(shù)更新以及分區(qū)技術(shù)指標(biāo)的升級換代難以維系。由于相關(guān)研究不足，中國至今尚未發(fā)布適合各地農(nóng)民掌握并能直接用于生產(chǎn)的分區(qū)、分類、量化技術(shù)指標(biāo)。

中國原有農(nóng)技推廣系統(tǒng)中農(nóng)技員在鄉(xiāng)、村一級的長期缺失，即農(nóng)技服務(wù)在最后一公里斷裂問題，從側(cè)面說明農(nóng)村原有農(nóng)技推廣體系的組織方式和運行機制實際已難以適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展需求。近年來各種專用肥料、新型肥料公司大量涌入農(nóng)村，肥料品牌切換頻繁，很少改進農(nóng)民施肥技術(shù)知識盲區(qū)，反而增加了農(nóng)民選擇肥料困惑。研究顯示，在占全國作物總播種面積 23.6%的蔬菜、水果、花卉等經(jīng)濟作物農(nóng)田，農(nóng)民盲目施肥、過量施肥情形普遍。在這類農(nóng)田上，氮磷養(yǎng)分盈余量可超過德國肥料法規(guī)所規(guī)定的環(huán)境安全限量（50 kg N·hm、10 kg PO·hm）10 倍，導(dǎo)致嚴(yán)重的農(nóng)業(yè)面源污染。中國耕地保育技術(shù)鏈條中的兩個短板還導(dǎo)致現(xiàn)代農(nóng)技服務(wù)業(yè)發(fā)展滯后，使投入大量資金的國家工程難以發(fā)揮應(yīng)有作用。

由于全國性農(nóng)田土壤養(yǎng)分調(diào)查最終很難解決技術(shù)支撐體系和運行機制存在的問題，提升中國農(nóng)民科學(xué)施肥技術(shù)水平的關(guān)鍵是彌補技術(shù)支撐體系中的兩個薄弱環(huán)節(jié)。一方面，以原有國家級和省級公益性土壤肥料專業(yè)科研院所為主體，進行長期和短期土壤肥力與肥效大田定位試驗，為各省主要生態(tài)和農(nóng)業(yè)類型區(qū)制定并持續(xù)升級分區(qū)、分類、量化的科學(xué)施肥與耕地保育技術(shù)指標(biāo)與規(guī)程，發(fā)展便于農(nóng)民認(rèn)知和接受的技術(shù)指標(biāo)，發(fā)展便于農(nóng)技服務(wù)業(yè)和監(jiān)管部門對農(nóng)民進行技術(shù)指導(dǎo)和監(jiān)管的人工智能技術(shù)。另一方面，鼓勵和扶植有資質(zhì)的農(nóng)技服務(wù)力量，積極發(fā)展中國商業(yè)化、專業(yè)化的現(xiàn)代農(nóng)技服務(wù)業(yè)；與此同時，依托各地原有公益性農(nóng)技推廣機構(gòu)，強化對農(nóng)業(yè)環(huán)境技術(shù)政策落實的督導(dǎo)和監(jiān)管，通過對農(nóng)民執(zhí)行技術(shù)指標(biāo)狀況的抽檢，發(fā)揮中國農(nóng)業(yè)補貼和農(nóng)業(yè)環(huán)境技術(shù)補貼的作用，使新技術(shù)疏導(dǎo)與獎懲并舉的農(nóng)業(yè)環(huán)境技術(shù)政策直達(dá)每個農(nóng)民和田塊，推動農(nóng)民廣泛采用更先進、精準(zhǔn)和環(huán)境友好的科學(xué)施肥與耕地保育技術(shù)，以此實現(xiàn)大幅度節(jié)肥增產(chǎn)和綠色發(fā)展。

5 污染與環(huán)境變化相關(guān)主題的土壤調(diào)查

20世紀(jì)末以來，隨著全球性人口與經(jīng)濟快速增長引起的環(huán)境污染、氣候變化和生物多樣性下降等環(huán)境問題的凸顯，為了解環(huán)境污染與變化，科學(xué)制定控制對策和檢驗控制效率，各國陸續(xù)啟動了環(huán)境相關(guān)主題的土壤調(diào)查。例如， 中國、美國、加拿大、丹麥、英國、德國、日本、韓國等均在主要流域開展了農(nóng)業(yè)面源污染調(diào)查，對流域內(nèi)農(nóng)田土壤進行采樣化驗，了解農(nóng)業(yè)對氮、磷富營養(yǎng)化的貢獻率，評估減控技術(shù)和策略的效率。中國自2005—2013年實施了含重金屬和有機污染物的全國土壤污染狀況調(diào)查；于 2017—2020年實施了農(nóng)地土壤污染狀況詳查和重點行業(yè)企業(yè)用地土壤污染狀況調(diào)查。歐盟自 2009年以來實施了農(nóng)田土壤重金屬污染狀況、土壤生物多樣性演變、土壤水分特征、土壤氧化亞氮排放特征等一系列土壤調(diào)查。為應(yīng)對氣候變化和實現(xiàn)固碳減排目標(biāo)，德國自2008年以來實施了陸域土壤碳儲量調(diào)查等。

5.1 地面采樣與調(diào)查方法特征

在環(huán)境污染與變化主題的土壤調(diào)查中，調(diào)查目標(biāo)不同，調(diào)查內(nèi)容、土壤采樣設(shè)計、采樣密度和土壤采樣深度各不相同。中國在全國土壤污染狀況調(diào)查中，主要目的是摸清底數(shù)，采樣密度較大，以 8—40 km采1個點，對耕地、林地、草地和未利用土地進行網(wǎng)格化采樣，全國范圍采集了數(shù)百萬個表層土壤樣本，調(diào)查的污染物有土壤鎘、汞、砷、銅、鉛、鉻、鋅、鎳等重金屬含量和六六六、滴滴涕、多環(huán)芳烴等有機污染物含量。歐盟在其覆蓋全域的土壤重金屬污染調(diào)查中共采集了23 000個有地理坐標(biāo)的土壤表層樣本，采樣密度為1個點/200 km。通過利用地統(tǒng)計模型和地形、地質(zhì)、植被、氣象以及人為因素等輔助信息，完成了1 km分辨率歐洲表層土壤砷、鎘、鈷、鉻、銅、汞、鎳、鉛、鋅、銻和鋅含量分布圖。這一調(diào)查的主要目的是對歐盟各成員國和地區(qū)之間的土壤重金屬污染狀況進行比較，以便界定未來需要重點監(jiān)測的地區(qū)，而不是了解污染的具體地點。因而，這些1 km分辨率的土壤重金屬含量分布圖并不適合用以表征歐盟潛在的 250萬個污染場地。由美國完成的土壤重金屬含量圖，其采樣密度僅為1個點/1 600 km。

德國目前正在實施的陸域土壤碳儲量調(diào)查，目的是了解全國土壤有機碳儲量和土地利用變化以及農(nóng)田管理措施對土壤有機碳儲量的影響，評估利用模型能否準(zhǔn)確預(yù)測土地管理引起的土壤有機碳儲量變化。采用網(wǎng)格化布點，采樣密度為1個點/64 km，全域共采集了3 104個點位的剖面分段土層（0—10、10—30、30—50、50—70、70—100 cm）樣本。為評估每個采樣點周邊小范圍土壤有機質(zhì)儲量變異及其對模型計算的影響，各點位采用米字格采樣，進行了9點式采樣；為在相同點位上實施后續(xù)調(diào)查，例如，若干年后對模擬結(jié)果進行實地校驗，各采樣點定位采用差分GPS設(shè)備，使其坐標(biāo)誤差控制在30 cm之內(nèi)。

歐盟于2018年實施的土壤微生物性狀調(diào)查，其主要目的是了解土壤微生物性狀與土壤有機碳關(guān)系及其驅(qū)動因子，量化表征大尺度的土壤微生物群落特性，如土壤基礎(chǔ)呼吸、土壤微生物生物量、土壤微生物群落特性，以及這些特征與土壤、氣候等非生物因素之間的關(guān)系，該調(diào)查在歐盟全域總共采集了881個點位0—20 cm土層的土壤樣本，利用地統(tǒng)計模型繪制了歐盟區(qū)土壤基礎(chǔ)呼吸、呼吸商和土壤微生物生物量分布圖等。

不同于前三類土壤調(diào)查，對大區(qū)域范圍內(nèi)環(huán)境主題的土壤采樣調(diào)查和制圖方法，各國鮮見有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)頒布。這類調(diào)查通常是由專業(yè)科研機構(gòu)的研究人員實施。換言之，環(huán)境主題的土壤調(diào)查方法尚在研究和發(fā)展之中。近年來，環(huán)境主題的土壤調(diào)查日益增加對輔助信息和各類機器學(xué)習(xí)模型的應(yīng)用。本類調(diào)查的采樣和制圖方法雖仍在探索中，但各國均十分重視對采樣、調(diào)查方法和成圖表達(dá)方法的發(fā)布。歐盟土地與植被調(diào)查項目（LUCAS）網(wǎng)站上發(fā)布的80余個土壤專題圖均附有對采樣調(diào)查和成圖表達(dá)方法的說明，在德國陸域土壤碳儲量的調(diào)查報告中，對采樣、調(diào)查方法和所用模擬模型的描述占總報告的2/3。

5.2 調(diào)查結(jié)果的應(yīng)用

環(huán)境主題的土壤調(diào)查結(jié)果主要用于國家及國際政策制定和相關(guān)研究。一些由政府機構(gòu)和國際組織資助的調(diào)查報告和土壤專題圖件則公開發(fā)布于相關(guān)網(wǎng)站。如國際糧農(nóng)組織（FAO） 編制和發(fā)布了世界土壤圖和全球0—30 cm土層土壤有機碳儲量圖。歐盟土地與植被調(diào)查項目（LUCAS）發(fā)布了80余個土壤專題圖和調(diào)查報告。德國近年間在農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)環(huán)境領(lǐng)域完成的各類土壤專題圖和調(diào)查報告也公開發(fā)布于各相關(guān)研究中心網(wǎng)站。

5.3 存在問題

各國在環(huán)境主題方面的調(diào)查主要是在全域范圍內(nèi)對不同地區(qū)間的環(huán)境問題進行比對，界定需要關(guān)注的重點區(qū)域。由于采樣覆蓋區(qū)域大，而土壤采樣點密度較低，因而調(diào)查結(jié)果及圖件并不適合用于了解某一特定地點的土壤環(huán)境問題。此外，由于各國土壤、氣候和地理條件，生產(chǎn)、生活方式和環(huán)境過程各不相同，適用的調(diào)查方法也不盡相同，需要通過對調(diào)查區(qū)域內(nèi)主要環(huán)境過程的觀測和研究，建立適宜的調(diào)查方法，不宜簡單照搬他人方法和模型。

6 土壤調(diào)查方法的發(fā)展

土壤調(diào)查通常包括調(diào)查方案設(shè)計、土壤采樣、土壤理化性狀觀測與分析、結(jié)果表達(dá)四部分內(nèi)容，四部分工作內(nèi)容均涉及到方法問題。

對于土壤分類調(diào)查，經(jīng)過長期探索和實踐，許多國家已經(jīng)建立了規(guī)范性方法，以工作手冊或國標(biāo)形式對調(diào)查方案設(shè)計、土壤采樣、土壤理化性狀觀測與分析方法、結(jié)果表達(dá)進行了規(guī)范。土壤分類調(diào)查周期長，成果圖件應(yīng)用時間長。為保證不同時段調(diào)查結(jié)果的可比性，各國在土壤采樣方法、土壤理化性狀測試指標(biāo)和分析方法上變化很少。主要變化是，近年來隨 3S和大數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)展，在土壤采樣中增加了對土壤采樣點的坐標(biāo)定位，在土壤分類調(diào)查中逐步以數(shù)字土壤制圖方法替代人工綜合判圖和繪圖。

對于農(nóng)田土壤基礎(chǔ)地力調(diào)查，目標(biāo)是為每個田塊建立一套可靠、科學(xué)、具有共同比較基準(zhǔn)的農(nóng)田基礎(chǔ)地力評價等級值和土壤地力底檔，鑒于評價結(jié)果對農(nóng)業(yè)、農(nóng)民和各行業(yè)有長期和重要經(jīng)濟影響，更需要以法律、法規(guī)和國標(biāo)形式對調(diào)查方案設(shè)計、土壤采樣、土壤理化性狀觀測與分析方法、結(jié)果表達(dá)與評價方法進行規(guī)范。需要指出的是：由于大區(qū)域范圍通過較少采樣點的地統(tǒng)計建模所獲專題圖和評價結(jié)果至今難以替代田塊尺度的場地觀測和采樣，盡管土壤分類調(diào)查和農(nóng)田土壤基礎(chǔ)地力兩類調(diào)查的科目均主要為土壤穩(wěn)定性要素，因調(diào)查精度、采樣設(shè)計、評價方法相差大，土壤分類調(diào)查結(jié)果不能替代農(nóng)田土壤基礎(chǔ)地力調(diào)查與評價。

對于科學(xué)施肥與耕地保育所涉土壤采樣、土壤理化性狀觀測、分析和結(jié)果表達(dá)，各國也有長期探索，以工作手冊、國標(biāo)及工作規(guī)程對其進行了規(guī)范。對其更新主要依據(jù)多點田間定位試驗結(jié)果修改相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)程。

當(dāng)土壤調(diào)查的主要產(chǎn)出為全國或大區(qū)域范圍的土壤專題圖時，近年間趨向于用數(shù)字土壤制圖方法進行成圖表達(dá)。這里主要涉及到第一、四類的調(diào)查。數(shù)字土壤制圖方法可利用輔助信息、機器學(xué)習(xí)、建模和地統(tǒng)計檢驗，在減少地面采樣量的前提下，提高專題圖分辨率，并對專題圖的估計值給出可靠性評價。

在數(shù)字土壤制圖方法中，調(diào)查方案設(shè)計，包括輔助信息選取與地面采樣設(shè)計（采樣點點位選擇原則），對提高土壤專題圖的分辨率和可靠性十分重要。例如在土壤分類調(diào)查中，采用對成土過程影響大的輔助信息，如氣候、地形、植被覆蓋圖、成土母質(zhì)、土壤有機質(zhì)累積等級等，通過對這些輔助信息的疊加分析進行采樣設(shè)計，有助于將地面采樣點設(shè)置于能較準(zhǔn)確表達(dá)成土過程空間分布特征的點位。又如，研究表明：影響土壤有機碳儲量的主要因素有降水量、溫度、成土類型、土地利用類型和土壤質(zhì)地，在進行陸域碳儲量調(diào)查時，利用這些要素空間分布規(guī)律進行采樣設(shè)計，有助于提高土壤有機碳圖的分辨率和可靠性；此外，沼澤和濕地土壤有機碳儲量高，對土壤有機碳總儲量影響極大，對這些地區(qū)進行加密采樣，對準(zhǔn)確評估土壤有機碳儲量至關(guān)重要。

近年來，雖已有大量關(guān)于數(shù)字土壤制圖的研究論文和專著發(fā)表，但其中關(guān)于在數(shù)字土壤制圖中如何進行地面采樣點設(shè)計的相關(guān)研究仍然較稀缺。根據(jù)筆者工作經(jīng)驗，當(dāng)通過數(shù)字土壤制圖方法進行土壤調(diào)查和專題圖表達(dá)時，采樣設(shè)計最為基礎(chǔ)和關(guān)鍵，采樣設(shè)計決定了調(diào)查目標(biāo)能否實現(xiàn)，決定了調(diào)查效率和最終完成專題圖的質(zhì)量。采樣設(shè)計中最重要的內(nèi)容是準(zhǔn)確界定調(diào)查目標(biāo)，全面總結(jié)和了解與調(diào)查目標(biāo)相關(guān)的研究進展，了解可用的相關(guān)基礎(chǔ)圖件和輔助信息，在此基礎(chǔ)上確定地面調(diào)查與化驗科目、采樣點的選點原則、采樣密度、采樣的土層深度、在采樣點點位上需要采集和記錄的其他現(xiàn)場信息。對調(diào)查目標(biāo)缺少清晰界定，對要調(diào)查的土壤要素相關(guān)過程和輔助信息不甚了解而匆匆實施的調(diào)查，不僅事倍功半，而且還會出現(xiàn)進入調(diào)查后期，當(dāng)進行資料匯總和制圖時，再提出需求，往往已經(jīng)無法實現(xiàn)等問題。若需要在一次調(diào)查中了解多類別土壤要素的空間分布特征，即開展多目標(biāo)的綜合調(diào)查，或者對需要調(diào)查的土壤要素尚缺少相關(guān)研究，實施網(wǎng)格化的、較大樣本量的地面采樣則是一種比較穩(wěn)妥的方案。這一方案雖然前期地面采樣工作量較大，但后期進行數(shù)據(jù)分析、匯總、建模發(fā)揮余地比較大。

7 結(jié)論及展望

（1）對各國土壤調(diào)查工作的回顧顯示，各國對土壤資源和質(zhì)量調(diào)查極為重視，中國和世界主要發(fā)達(dá)國家已于 20世紀(jì)完成了以查清土壤成土類型及其分布特征為主要目標(biāo)的全國性土壤分類調(diào)查。分類調(diào)查中，調(diào)查科目主要是與成土過程相關(guān)的土壤穩(wěn)定性要素，如：土壤類型、土體構(gòu)造、成土母質(zhì)，剖面土體各發(fā)生層厚度、質(zhì)地、顏色，有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀含量，土壤硅鋁率、鐵鋁率等；其主要產(chǎn)出——土壤圖和典型土壤剖面數(shù)據(jù)，具有很長的時效性。正如此，主要發(fā)達(dá)國家在完成全國性土壤分類調(diào)查之后，均未再進行新的、以土壤分類為目標(biāo)的調(diào)查，僅在少量地區(qū)進行了缺區(qū)補漏性質(zhì)的調(diào)查。由于土壤成土類型與土壤質(zhì)量和環(huán)境過程密切相關(guān)，分類調(diào)查所獲土壤基礎(chǔ)數(shù)據(jù)內(nèi)容豐富、分析方法一致、覆蓋全域，分類調(diào)查結(jié)果廣泛用于各研究領(lǐng)域。

（2）分類調(diào)查成果采用復(fù)雜的土壤分類系統(tǒng)表示土壤資源與質(zhì)量特征，使得非土壤分類學(xué)專業(yè)的人員難以應(yīng)用。為滿足土地管理部門、農(nóng)民和各相關(guān)行業(yè)對更方便、好懂的農(nóng)田土壤質(zhì)量分類指標(biāo)的需求，人均耕地資源緊缺的中歐國家，通過大樣本量地面采樣調(diào)查，完成了農(nóng)田土壤基礎(chǔ)地力調(diào)查與評價，為每個田塊給出了簡明易懂的土壤肥力等級值——農(nóng)田土壤百分價，并為每個田塊建立了基礎(chǔ)地力性狀底檔。近一個世紀(jì)以來，這一調(diào)查結(jié)果廣泛用于農(nóng)地保護、稅收、農(nóng)業(yè)補貼、農(nóng)田租賃、交易、借貸、保險和耕地保育多個方面，對社會和經(jīng)濟發(fā)展發(fā)揮了重要作用。中國人均耕地較中歐國家更少，目前農(nóng)用地詳查與土壤普查分別實施，由于農(nóng)地管理中農(nóng)田土壤質(zhì)量信息短缺，至今難以實現(xiàn)耕地數(shù)量與質(zhì)量的合并管理，導(dǎo)致盡管各省區(qū)耕地總面積不減，但難以控制優(yōu)質(zhì)耕地被占用，劣質(zhì)農(nóng)田進入1.2億hm（18億畝）紅線。探索與中國經(jīng)濟和社會發(fā)展相適應(yīng)、與中國土地管理方式相適應(yīng)的農(nóng)田基礎(chǔ)地力調(diào)查與評價方法和運行機制，為每個田塊建立精準(zhǔn)、可靠、科學(xué)、可長期使用的基礎(chǔ)地力數(shù)據(jù)，對中國糧食安全和可持續(xù)發(fā)展十分重要。

（3）對各國測土配方施肥工作的總結(jié)表明，發(fā)達(dá)國家已將農(nóng)田養(yǎng)分采樣測試納入科學(xué)施肥和耕地保育技術(shù)支撐體系。該體系由三個關(guān)鍵部分組成：一是由國家級和省級公益性土壤肥料專業(yè)研究機構(gòu)通過長期和短期多點田間試驗，建立并持續(xù)更新分區(qū)、分類、量化的科學(xué)施肥與耕地保育技術(shù)指標(biāo)與規(guī)程；二是由商業(yè)化運營的農(nóng)化服務(wù)公司利用分區(qū)指標(biāo)和技術(shù)規(guī)程為農(nóng)民提供技術(shù)服務(wù)，費用由農(nóng)業(yè)補貼及農(nóng)業(yè)環(huán)境技術(shù)補貼支付；三是由各地農(nóng)業(yè)環(huán)境技術(shù)監(jiān)管部門，對農(nóng)民技術(shù)狀況進行抽查和監(jiān)管，落實獎懲政策。中國土壤肥料技術(shù)在從基礎(chǔ)研究到農(nóng)民田間應(yīng)用全鏈條中，應(yīng)用技術(shù)與農(nóng)技推廣兩個環(huán)節(jié)持續(xù)弱化。由于相關(guān)研究不足，中國至今尚未發(fā)布適合各地農(nóng)民田間應(yīng)用的分區(qū)、分類、量化科學(xué)施肥與耕地保育技術(shù)指標(biāo)，也缺少能對農(nóng)民進行針對性指導(dǎo)的智能化手段，在占作物總播種面積 23.6%的蔬菜、水果、花卉等高收益作物農(nóng)田，農(nóng)民盲目、過量施肥情形普遍。因而，彌補技術(shù)支撐體系中的短板，比開展全國性農(nóng)田土壤養(yǎng)分普查更為重要。

（4）20世紀(jì)末以來，各國陸續(xù)啟動了環(huán)境相關(guān)主題的土壤調(diào)查。隨著 3S和大數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)展，這些調(diào)查普遍采用了土壤采樣點的坐標(biāo)定位，以數(shù)字土壤制圖方法替代人工綜合判圖，以輔助信息提高制圖分辨率和可靠性。在這類調(diào)查中，調(diào)查目標(biāo)不同，調(diào)查科目、土壤采樣設(shè)計、采樣密度和土壤采樣深度各不相同。而準(zhǔn)確界定調(diào)查目標(biāo)，全面了解與調(diào)查目標(biāo)相關(guān)的研究進展，了解可用的相關(guān)基礎(chǔ)圖件和輔助信息；在此基礎(chǔ)上確定土壤調(diào)查科目、地面采樣點選點原則、采樣密度、采樣土層深度和需要現(xiàn)場采集的其他信息，方能實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。不同國家和地區(qū)的土壤、氣候、地理條件，人類生產(chǎn)、生活方式和環(huán)境過程不相一致，需要通過對調(diào)查區(qū)主要環(huán)境過程的觀測和研究，發(fā)展和建立適宜的調(diào)查方法，不宜簡單照搬他人方法和模型。

致謝：海南大學(xué)巨曉棠教授對本文的建議與?？保诖酥乱哉\摯的謝意！