创新背景

一茶匙土壤中含有5000多种细菌、真菌、线虫和其他微生物，“土壤生物区系”是土地广泛的功能坚实基础，支持者土地中的养分循环和调节净化水。但是目前的研究尚未准确定义土壤生物对土壤不同功能的贡献。

创新过程

瓦格宁根大学和图卢兹保罗·萨巴蒂埃大学的研究团队于2022年发表的两篇论文《土壤的生命：整合多功能的人物和方式》和《一种灵活的土壤生物学方法在土壤多功能性评估中的应用选择工具》阐述了土壤的复杂性，研究构建出一个帮助理解复杂的土壤生物学与多种土壤功能的新框架。该框架由一个在线工具支持，使用户能够更好地选择评估土壤质量的方法。

新型框架

框架包括目前对土壤生物群在许多土壤质量欠缺的土壤中发挥作用的科学认识，研究为养分循环、碳和气候调节、水的调节和净化以及疾病和害虫的调节四种土壤功能指定关系，帮助理解土壤生物区系带来土壤功能的复杂方式。研究人员整合确定土壤质量评估和监测计划中经常遇到的挑战，并讨论了如何应用该框架来提供灵活的选择工具，在不同的背景下进行土壤质量评估。由于评估目标的范围从机械理解到功能性土地管理和大型空间尺度监测，因此方法选择的实际和后勤限制也会有所不同。

生物评估需要超越对一刀切的最小数据集的追求，并采用基于土壤生物学的更细致入微的选择方法。研究将生物属性、土壤化学和物理属性以及管理和环境情境化综合考虑，新框架提供了一个结构，进一步量化、理解和交流土壤生物学在定义多功能性方面的准确作用。

在线工具

团队还在一系列研究和监测情况下评估可以应用哪些测量方法来评估这些土壤功能。土壤生物群有助于多种土壤功能的传递，然而，土壤生物方法在农业生产系统中的土壤功能评估中代表性严重不足。研究团队基于结构化和概念框架开发了一个灵活的工具，可以在土壤生物方法选择过程中决策，以监测土壤功能。该工具通过文献综述进行选择，通过对不同土壤过程的贡献将土壤生物群与土壤功能联系起来。

工具可在生物土壤信息系统（BIOSIS）平台上在线免费访问，通过调查对所审查的方法提供反馈，以及在讲习班期间确定不同土壤生物群与土壤多功能性有关的土壤过程的相关性，帮助研究人员确定哪些测量方法最能代表他们开发的土壤框架中定义的生物行为体或过程。在线访问工具支持研究实践的研究人员或用户与该工具进行交互，以确定其评估的背景和对方法技术标准的偏好。通过整合用户输入，这种灵活的工具可以帮助为各种研究和评估计划提供信息，这些研究和评估计划有兴趣应用土壤生物方法在不同尺度上监测土壤多功能性。

定义土壤生物群作用和使用方法

瓦格宁根大学的Rachel Creamer教授表示，新框架有助于界定土壤生物区系的作用。研究首先要着眼于它们的功能，然后将其分解为子功能，然后再进一步发展为流程。这些过程得到了一系列生物“行动者”的支持，这些“行动者”可以通过多种方法进行测量。以蚯蚓为例，蚯蚓的挖洞活动影响了水在土壤中移动的方式和植物可利用碳和营养的程度。通过测量行动者“蚯蚓”，研究收集了有关“生物扰动”和“聚集”过程的信息，这些过程支持土壤四种主要功能中的三种。

使用工具的用户可以指定各种满足其实际需求的标准和过滤器。这将产生一个建议的上下文特定方法列表。例如，研究植物养分的可用性是如何随着新的土壤管理措施而变化的，需要在试验田现场进行详细的测量。另一方面，监测全国农业土壤向作物提供氮的能力需要快速而可靠的方法，BIOSIS工具为用户提供了这种灵活性。

创新关键点

通过开发新型框架和在线工具帮助定义土壤生物群在土壤中的功能作用，有助于研究土地质量和农业。