土壤健康专题
土壤健康是保障农业生产、生态稳定和资源可持续利用的重要基础。健康的土壤不仅关系作物生长和农产品质量,而且影响养分循环、污染物转化及生态系统服务功能的维持。传统上,土壤健康判定多依赖理化性质等单一指标,但随着研究不断深入,人们逐渐认识到,仅凭单一指标已难以全面反映土壤系统的真实状态。相比之下,土壤生物学特征,特别是微生物相关指标,由于对环境变化和管理措施响应敏感,并直接参与有机质分解、养分转化、病害抑制和生态功能维持,正成为土壤健康评价的重要方向。当前,在气候变化、土壤退化和农业绿色转型等多重背景下,如何构建更加科学、系统和灵敏的土壤健康评价体系,已成为该领域研究面临的重要问题。
“土壤健康专题”聚焦该领域的前沿动态,汇集了系列具有代表性的研究成果。内容涵盖土壤健康形成与维持机制、土壤培育与退化诊断、生态修复与评价模型构建等研究方向;关注理化、生物等多维指标在土壤健康评价中的协同作用,探讨微生物多样性、酶活性、功能基因及关键类群等指标的应用潜力;同时结合宏基因组、宏转录组、代谢组学及遥感等新技术,推动土壤健康监测与评价方法的优化。本专题从基础认知到技术应用,系统展示了土壤健康评价领域的最新进展,为建立更加科学的土壤健康评价体系提供理论参考和技术支撑。
专题主持人:浙江大学 马斌研究员

内蒙古农业大学李海港、张江周等作者在《浙江大学学报(农业与生命科学版)》第52卷第2期发表专题论文《我国北方草地生态系统多功能性研究进展》,该研究系统梳理我国北方草地生态系统多功能性的研究进展,提出结合大数据与机器学习算法,为不同草原类型建立可表征生态过程的多功能性评价指标体系;从土壤理化性质-植物群落结构-土壤食物网的多层级视角,解析多功能性驱动机制以促进功能协同;结合草地资源属性与区域物候特征,应用多元修复技术消减障碍因子,通过提升草地生态系统的抵抗力与恢复力,维持高多功能性,最终实现草地生态保护与畜牧业生产的协同发展。

【作者及单位】
张江周,王桠楠,贺树杰,李海港*
内蒙古农业大学资源与环境学院,内蒙古自治区土壤质量与养分资源重点实验室,内蒙古 呼和浩特 010018

【基金资助】
国家自然科学基金项目(32560773,32360072);内蒙古农业大学高层次及优秀博士人才引进科研启动项目(NDYB2023-60);2024年度内蒙古自治区本级引进人才科研支持项目;中国工程院战略研究与咨询项目(2026NMZA-02);内蒙古农业大学基本科研业务费项目(BR22-13-04)
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中文摘要
我国北方草地生态系统在支撑畜牧业发展、提供多种生态功能及保障区域生态安全等方面发挥着重要作用。然而,在全球气候变化加剧和人为干扰增强的背景下,草地生态系统多功能性正面临严重威胁。近年来,我国学者围绕草地生态系统多功能性的评价指标体系构建、影响因素识别及驱动机制解析方面开展了大量研究,但在指标适用性、尺度耦合及机制整合等方面仍需进一步深化。本文系统梳理我国北方草地生态系统多功能性的研究进展,提出结合大数据与机器学习算法,为不同草原类型建立可表征生态过程的多功能性评价指标体系;从土壤理化性质-植物群落结构-土壤食物网的多层级视角,解析多功能性驱动机制以促进功能协同;结合草地资源属性与区域物候特征,应用多元修复技术消减障碍因子,通过提升草地生态系统的抵抗力与恢复力,维持高多功能性,最终实现草地生态保护与畜牧业生产的协同发展。
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关键词
北方草地;生态系统;评价指标体系;功能协同;土壤食物网;多元修复技术
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本文引用格式
张江周,王桠楠,贺树杰,等.我国北方草地生态系统多功能性研究进展[J].浙江大学学报(农业与生命科学版),2026,52(2):167-180. DOI:10.3785/j.issn.1008-9209.2025.12.101
ZHANG Jiangzhou, WANG Yanan, HE Shujie, et al. Research progress of grassland ecosystem multifunctionality innorthern China[J]. Journal of Zhejiang University (Agriculture and Life Sciences), 2026, 52(2): 167-180.
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精要导读
草地生态系统是全球最大的陆地生态系统。我国作为世界草地资源大国,草地面积达2.65亿hm2,占国土总面积的27.6%。其中,北方草地占全国草地总面积的80%,主要分布在新疆、西藏、青海、甘肃、宁夏、内蒙古等地。北方草地生态系统在我国畜牧业生产、生物多样性维持、水源涵养、碳固持和气候调节等方面发挥着关键作用,是我国北方生态安全屏障的重要组成部分。然而,在全球气候变化和长期人为干扰的双重压力下,我国草地正面临生产力下降、生物多样性丧失和土壤结构退化等严峻的生态问题,这严重影响了草地的可持续利用和生态系统多功能性的发挥。
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部分图表




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小结与展望
草地生态系统在维持初级生产力、调节物质循环和支撑生物多样性等方面发挥着不可替代的作用。近年来,国内学者在草地生态系统多功能性的评价方法、影响因素、驱动机制及理论框架等研究方面取得了重要进展,为草地生态系统功能维持与可持续利用提供了重要支撑。然而,当前研究仍存在机制整合不足、评价指标体系不统一以及管理措施与科学认知衔接不够紧密等问题。为进一步推动草地多功能性研究的体系化发展,未来研究工作可从以下4方面深化。
1)草地生态系统多功能性受土壤理化性质、植物群落结构与土壤食物网等多层级因子共同驱动,但当前对这些因子的交互机制、反馈过程及尺度依赖性仍缺乏系统认识。未来应依托联网试验、长期定位试验及跨区域控制试验,持续动态跟踪环境变化和人为活动对草地生态系统多功能性的影响,并在整合已有研究成果的基础上预测未来草地多功能性变化趋势。重点解析土壤水分、pH值、养分等环境限制因子如何通过植物资源利用策略、微生物群落组成及网络结构共同塑造多功能性;结合微宇宙培养等试验手段,解析单一及复合胁迫因子的作用规律;同时深入探索不同功能之间的权衡与协同关系;加强从土壤食物网视角开展驱动机制研究,以揭示生物网络的交互作用规律,为草地生态系统生物调控措施的研发提供理论依据。
2)当前用于评价草地生态系统多功能性的指标体系,在不同草地类型(如典型草原、荒漠草原和高寒草地)之间仍缺乏统一框架与标准,导致研究结果的可比性不足。同时,现有评价指标的选择往往基于数据可得性,而非围绕关键生态过程进行系统筛选,这在一定程度上削弱了评价结果的科学性与可解释性。未来应在机制研究的基础上,识别能够反映不同草地类型核心生态过程的关键指标,建立分类化草地生态系统多功能性评价指标体系。借鉴农田土壤健康和耕地质量的评价思路,依托草地长期定位试验,结合大数据平台与机器学习算法,针对不同类型草地制定差异化评价指标体系,从而为精准化草地管理提供标准化工具。
3)为解决当前草地生态系统多功能性研究中数据碎片化、尺度不一致和跨类型可比性不足等问题,未来有必要构建多源信息融合的大数据平台。该平台应系统整合温度、降水量等气候因子数据,土壤类型、理化和生物学特性数据,以及地上生物量、物种组成和群落结构等生物学信息,形成结构完整、层级清晰的数据体系。在此基础上,应进一步融合遥感技术、数学模型和机器学习算法(如随机森林和深度学习模型),提升对草地生态系统时空动态变化的模拟与预测能力,为后续多功能性评价指标体系的科学构建提供坚实的数据支撑与方法保障。
4)未来草地管理与修复应从以单一功能提升(如生产力提高)为导向的传统模式,逐步转向以维持生态系统多功能性与生态系统稳定性为核心目标的综合调控策略。在具体实践中,应立足于不同草地类型的资源限制背景,如干旱、高寒和养分贫乏等条件,综合考虑植物群落特征和土壤食物网结构特征,推进精准化草地管理与修复。通过综合运用多元化修复技术,有针对性地恢复受损草地生态系统功能,并通过增强草地生态系统的抵抗力与恢复力,维持较高水平的生态系统多功能性,促进草地生态保护与畜牧业生产的协同发展。
作者简介
李海港,博士,教授,博士研究生导师, 一直从事植物根际过程互作和养分管理方面的研究。在National Science Review等国际期刊上发表SCI论文100余篇;入围2025年度第八版全球前2%顶尖科学家榜单;参编学术专著3部,获批发明专利3项。

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期刊简介
《浙江大学学报(农业与生命科学版)》创刊于1956年,是浙江大学主办,由国家教育部主管的农业与生命科学类学术性双月刊,国内外公开发行,现已被国内外许多重要的检索系统作为收录对象,例如美国《化学文摘》(CA)、英国《动物学记录》(ZR)、英国《国际农业与生物科学研究中心文摘》(CABI)、俄罗斯《文摘杂志》(AJ)、联合国粮农组织农业索引(AGRIS)、英国《食品科技文摘》(FSTA)、美国《乌利希期刊指南》(Ulrichsweb)、瑞典开放获取期刊目录(DOAJ)等。在国内,《浙江大学学报(农业与生命科学版)》被《中国科学引文数据库》《中国科技论文统计分析数据库》《中国学术期刊综合评价数据库》《中文科技期刊数据库》《中国学术期刊文摘》等收录,并被《万方数据资源系统数字化期刊》和《中国学术期刊》等全文收录。并且还被北京大学图书馆《中文核心期刊要目总览》列为《全国综合性农业科学类核心期刊》。2024年入选农业工程领域高质量科技期刊分级目录T1级。主要刊登生物科学、作物科学、园艺科学、植物保护、食品科学与工程、农业资源利用与环境保护、动物科学与动物医学、农业工程及其相关交叉学科的学术论文、文献综述和研究快报等。读者对象是广大的科技工作者、高等院校的教师与研究生等。

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