一种土壤系统健康的生物评价方法与流程

1.本发明属于生态环境、土壤科学和生物评价技术等领域，尤其涉及一种利用土壤生物评估土壤系统健康状况的方法。


背景技术：

2.随着工业化、城市化的快速发展，世界范围内的土壤污染问题日益严重，主要包括重金属污染、农业面源污染、微塑料污染等方面。健康的土壤系统是保障农业可持续发展、环境保护和人类健康的重要前提。土壤系统健康是土壤生态系统中物理化学性质、养分状况、生物群落及其活性等多个因素的综合表现。然而，传统的土壤健康状况评估方法主要关注土壤的物理化学性质或污染物含量，如ph值、有机质含量、重金属含量等，忽视了土壤生物多样性和生物学活性的评价。因此，开发一种基于生活于土壤中的“居民”——土壤生物，评价土壤系统健康状况的方法具有重要意义。
3.综上所述，现行技术方案中存在的缺点是：需要精密的仪器、化学试剂测定土壤的物理化学性质或污染物含量等指标，要求具备专业技术能力的人员操作，且仪器设备昂贵，试剂、耗材等成本高。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种土壤系统健康的生物评价方法。
5.本发明是这样实现的：一种土壤系统健康的生物评价方法，其特征在于，所述方法以生活于土壤中的节肢动物为材料，以节肢动物多样性和活性为评价单元；通过野外原位采集样品，进行节肢动物多样性和活性测定，在此基础上确定节肢动物当量多样性和当量活性，通过数理统计方法构建土壤系统健康评价模型，从地下生物多样性及其活性的角度进行土壤系统健康状况的综合评价。
6.进一步，所述一种土壤系统健康的生物评价方法包括以下步骤：节肢动物多样性-物种类群的评价方法：在被测试土壤系统st及其临近的自然保护区健康的土壤系统sc，根据土壤节肢动物生态学通用方法采集土壤样品，计算被测试土壤系统st的节肢动物物种类群数nt.spe，计算临近的自然保护区健康的土壤系统sc的节肢动物物种类群数nc.spe。在此基础上确定节肢动物当量物种类群数d.spe。通过概率论方法构建基于节肢动物多样性-物种类群的土壤系统健康评价模型，并进行评价；节肢动物多样性-个体数量的评价方法：在被测试土壤系统st及其临近的自然保护区健康的土壤系统sc，根据土壤节肢动物生态学通用方法采集土壤样品，计算被测试土壤系统st的节肢动物物种个体数nt.ind，计算临近的自然保护区健康的土壤系统sc的节肢动物个体数nc.ind。在此基础上确定节肢动物当量个体数d.ind。通过概率论方法构建基于节肢动物多样性-个体数量的土壤系统健康评价模型，并进行评价；节肢动物活性评价方法：在被测试土壤系统st及其临近的自然保护区健康的土壤系统sc，根据土壤节肢动物生态学通用方法布置节肢动物取食活性装置，计算被测试土壤
系统st的节肢动物取食活性ft，计算临近的自然保护区健康的土壤系统sc的节肢动物取食活性fc。在此基础上确定节肢动物当量取食活性f。通过概率论方法构建基于节肢动物活性的土壤系统健康评价模型，并进行评价；土壤系统健康状况的综合评价：基于节肢动物多样性-物种类群的评价方法、节肢动物多样性-个体数量的评价方法和节肢动物活性评价方法，进行土壤系统健康状况的综合评价。
7.前述的节肢动物多样性-物种类群的评价方法，所述的土壤样品采集：在被测试土壤系统st采集土壤样品n件（n≥3），在临近的自然保护区健康的土壤系统sc采集土壤样品m件（m≥3）；前述的节肢动物多样性-物种类群的评价方法，所述的被测试土壤系统st的节肢动物物种类群数的计算nt.spe.i（i=1，2，3
···
n）；前述的节肢动物多样性-物种类群的评价方法，所述的临近的自然保护区健康的土壤系统sc的节肢动物类群数的计算：物种类群数nc.spe.i（i=1，2，3
···
m），物种类群数的算数平均值mc.spe公式为；前述的节肢动物多样性-物种类群的评价方法，所述的被测试土壤系统st的节肢动物当量物种类群数dt.spe.i的计算：（i=1，2，3
···
n）；前述的节肢动物多样性-物种类群的评价方法，所述的基于节肢动物多样性-物种类群的土壤系统健康评价模型构建：健康级，dt.spe.i》1；安全级，1-δ＜dt.spe.i≤1；警戒级，1-2δ＜dt.spe.i≤1-δ；轻度污染级，1-3δ＜dt.spe.i≤1-2δ；中度污染级，1-4δ＜dt.spe.i≤1-3δ；重度污染级，dt.spe.i≤1-4δ。其中，；前述的节肢动物多样性-物种类群的评价方法，所述的基于节肢动物多样性-物种类群的土壤系统健康评价：基于前一步，被测试土壤系统st的节肢动物当量物种类群数dt.spe.i所属的安全级别频数最高的等级，即为该土壤系统基于节肢动物多样性-物种类群的土壤系统健康级别。
8.前述的节肢动物多样性-个体数量的评价方法，所述的土壤样品采集：在被测试土壤系统st采集土壤样品n件（n≥3），在临近的自然保护区健康的土壤系统sc采集土壤样品m件（m≥3）；前述的节肢动物多样性-个体数量的评价方法，所述的被测试土壤系统st节肢动物个体数的计算nt.ind.i（i=1，2，3
···
n）；前述的节肢动物多样性-个体数量的评价方法，所述的临近的自然保护区健康的土壤系统sc的节肢动物个体数的计算：个体数nc.ind.i（i=1，2，3
···
m），个体数的算数
平均值mc.ind公式为；前述的节肢动物多样性-个体数量的评价方法，所述的被测试土壤系统st的节肢动物当量个体数dt.ind.i的计算：（i=1，2，3
···
n）；前述的节肢动物多样性-个体数量的评价方法，所述的基于节肢动物多样性-个体数量的土壤系统健康评价模型构建：健康级，dt.ind.i》1；安全级，1-δ＜dt.ind.i≤1；警戒级，1-2δ＜dt.ind.i≤1-δ；轻度污染级，1-3δ＜dt.ind.i≤1-2δ；中度污染级，1-4δ＜dt.ind.i≤1-3δ；重度污染级，dt.ind.i≤1-4δ。其中，；前述的节肢动物多样性-个体数量的评价方法，所述的基于节肢动物多样性-个体数量的土壤系统健康评价：基于前一步，被测试土壤系统st的节肢动物当量个体数dt.ind.i所属的安全级别频数最高的等级，即为该土壤系统基于节肢动物多样性-个体数量的土壤系统健康级别。
9.前述的节肢动物活性评价方法，所述的节肢动物取食活性装置的布置：在被测试土壤系统st布置节肢动物取食活性装置n套（n≥3），在临近的自然保护区健康的土壤系统sc布置节肢动物取食活性装置m套（m≥3）；前述的节肢动物活性评价方法，所述的被测试土壤系统st的节肢动物取食活性计算ft.i（i=1，2，3
···
n）；前述的节肢动物活性评价方法，所述的临近的自然保护区健康的土壤系统sc的节肢动物取食活性：fc.i（i=1，2，3
···
m），取食活性的算数平均值；前述的节肢动物活性评价方法，所述的被测试土壤系统st的节肢动物当量取食活性dft.i的计算，（i=1，2，3
···
n）；前述的节肢动物活性评价方法，所述的基于节肢动物活性的土壤系统健康评价模型构建：健康级，dft.i》1；安全级，1-δ＜dft.i≤1；警戒级，1-2δ＜dft.i≤1-δ；轻度污染级，1-3δ＜dft.i≤1-2δ；中度污染级，1-4δ＜dft.i≤1-3δ；重度污染级，dft.i≤1-4δ。其中，前述的节肢动物活性评价方法，所述的基于节肢动物活性的土壤系统健康评价：基于前一步，被测试土壤系统st的节肢动物当量活性dft.i所属的安全级别频数最高的等级，即为该土壤系统基于节肢动物活性的土壤系统健康级别。
10.前述的土壤系统健康状况的综合评价，所述的的土壤系统健康状况的综合评价：根据最差因子限定定律，所述的基于节肢动物多样性-物种类群的土壤系统健康级别、基于节肢动物多样性-个体数量的土壤系统健康级别和基于节肢动物活性的土壤系统健康级别中健康级别最低的等级为被测试土壤系统st最终的健康状况评价结果。
11.本发明的优点及积极效果为：利用生活于土壤中的“居民”做为评价手段，生物评价方法能够全面评价土壤系统的健康状况，有助于更准确地评估土壤健康状况；选用生物多样性——物种类群数和生物多样性——个体数以及生物取食活性多组生物评价参数进行综合评估，能够减少单一参数评价的误差，提高评价的准确性；方法操作简便，易于推广应用，可以为环境保护、人类健康和生态文明建设等方面的决策提供科学依据。
附图说明
12.图1是本发明实施例提供的一种土壤系统健康的生物评价方法的流程图。
本发明的实施实例
13.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
14.实施例1：一种土壤系统健康的生物评价方法，进行贵阳市花溪公园土壤的健康状况评价，包括如下步骤：（1）节肢动物多样性-物种类群的评价方法：在花溪公园st及其临近的长坡岭国家森林公园（国家级自然保护地）sc，根据土壤节肢动物生态学通用方法采集土壤样品，计算花溪公园st的节肢动物物种类群数nt.spe，计算临近的长坡岭国家森林公园sc的节肢动物物种类群数nc.spe。在此基础上确定节肢动物当量物种类群数d.spe。通过概率论方法构建基于节肢动物多样性-物种类群的土壤系统健康评价模型，并进行评价1.1土壤样品采集：在花溪公园st采集土壤样品30件（n=30），在临近的长坡岭国家森林公园sc采集土壤样品30件（m=30）；1.2计算花溪公园st的节肢动物物种类群数nt.spe.i（i=1，2，3
···
n）；表1花溪公园st的节肢动物物种类群数样品编号物种类群数样品编号物种类群数样品编号物种类群数144114021452301243223433313312334441143224385421534253463016382632733174327388351830283193019382935103720453032
1.3计算临近的长坡岭国家森林公园sc的节肢动物类群数nc.spe.i（i=1，2，3
···
m），物种类群数的算数平均值mc.spe=37.6；表2长坡岭国家森林公园sc的节肢动物物种类群数样品编号物种类群数样品编号物种类群数样品编号物种类群数1461128213923912432233332134723334501428244652815282532630164826297311748274883418302832948193729491041204230291.4计算花溪公园st的节肢动物当量物种类群数dt.spe.i（i=1，2，3
···
n）；表3花溪公园st的节肢动物当量物种类群数
样品编号当量物种类群数样品编号当量物种类群数样品编号当量物种类群数11.17111.06211.2020.80121.14220.9030.88130.82230.9041.09140.85241.0151.12150.90250.9060.80161.01260.8570.88171.14271.0180.93180.80280.8290.80191.01290.93100.98201.20300.85
1.5基于节肢动物多样性-物种类群的土壤系统健康评价模型构建：δ=0.21；健康级，dt.spe.i》1；安全级，0.79＜dt.spe.i≤1；警戒级，0.58＜dt.spe.i≤0.79；轻度污染级，0.37＜dt.spe.i≤0.58；中度污染级，0.16＜dt.spe.i≤0.37；重度污染级，dt.spe.i≤0.16；1.6基于节肢动物多样性-物种类群的土壤系统健康评价：基于前一步，花溪公园st的节肢动物当量物种类群数dt.spe.i所属的安全级别频数最高的等级，即为该土壤系统基于节肢动物多样性-物种类群的土壤系统健康级别；表4花溪公园st的节肢动物多样性-物种类群的土壤系统健康评价样品编号评价级别样品编号评价级别样品编号评价级别1健康级11健康级21健康级2安全级12健康级22安全级3安全级13安全级23安全级
4健康级14安全级24健康级5健康级15安全级25安全级6安全级16健康级26安全级7安全级17健康级27健康级8安全级18安全级28安全级9安全级19健康级29安全级10安全级20健康级30安全级评价结果：健康级12个，安全级18个，因此基于节肢动物多样性-物种类群的花溪公园土壤系统健康评价等级为安全级。
15.（2）节肢动物多样性-个体数量的评价方法：在花溪公园st及其临近的长坡岭国家森林公园sc，根据土壤节肢动物生态学通用方法采集土壤样品，计算花溪公园st的节肢动物物种个体数nt.ind，计算临近的长坡岭国家森林公园sc的节肢动物个体数nc.ind。在此基础上确定节肢动物当量个体数d.ind。通过概率论方法构建基于节肢动物多样性-个体数量的土壤系统健康评价模型，并进行评价；2.1土壤样品采集：在花溪公园st采集土壤样品30件（n=30），在临近的长坡岭国家森林公园sc采集土壤样品30件（m=30）；2.2计算花溪公园st节肢动物个体数nt.ind.i（i=1，2，3
···
n）；表5花溪公园st的节肢动物个体数样品编号个体数样品编号个体数样品编号个体数1133111782111021071212522171315713130231884177141122410151121518225123619716145261837175171862713281431818828131916619153291991018820173301522.3计算临近的长坡岭国家森林公园sc的节肢动物个体数nc.ind.i（i=1，2，3
···
m），个体数的算数平均值mc.ind=155.13；表6长坡岭国家森林公园sc的节肢动物个体数样品编号个体数样品编号个体数样品编号个体数118111170211052156121382213731191318123180411214192241915144151702512361431618926190
7185171092717181081816328158914719121291501014720200301742.4计算花溪公园st的节肢动物当量个体数dt.ind.i（i=1，2，3
···
n）；表7花溪公园st的节肢动物当量个体数样品编号当量个体数样品编号当量个体数样品编号当量个体数10.86111.15210.7120.69120.81221.1031.01130.84231.2141.14140.72240.6550.72151.17250.7961.27160.93261.1871.13171.20270.8580.92181.21280.8491.07190.99291.28101.21201.12300.982.5构建基于节肢动物多样性-个体数量的土壤系统健康评价模型：δ=0.19；健康级，dt.ind.i》1；安全级，0.81＜dt.ind.i≤1；警戒级，0.62＜dt.ind.i≤0.81；轻度污染级，0.43＜dt.ind.i≤0.62；中度污染级，0.24＜dt.ind.i≤0.62；重度污染级，dt.ind.i≤0.24；2.6基于节肢动物多样性-个体数量的土壤系统健康评价：基于前一步，花溪公园st的节肢动物当量个体数dt.ind.i所属的安全级别频数最高的等级，即为该土壤系统基于节肢动物多样性-个体数量的土壤系统健康级别；表8花溪公园st的节肢动物多样性-个体数的土壤系统健康评价样品编号评价级别样品编号评价级别样品编号评价级别1安全级11健康级21警戒级2警戒级12警戒级22健康级3健康级13安全级23健康级4健康级14警戒级24警戒级5警戒级15健康级25警戒级6健康级16安全级26健康级7健康级17健康级27安全级8安全级18健康级28安全级9健康级19安全级29健康级10健康级20健康级30安全级评价结果：健康级15个，安全级8个，警戒级7个。因此基于节肢动物多样性-个体数的花溪公园土壤系统健康评价等级为健康级。
16.（3）节肢动物活性评价方法：在花溪公园st及其临近的长坡岭国家森林公园sc，根
据土壤节肢动物生态学通用方法布置节肢动物取食活性装置，计算花溪公园st的节肢动物取食活性ft，计算临近的长坡岭国家森林公园sc的节肢动物取食活性fc。在此基础上确定节肢动物当量取食活性f。通过概率论方法构建基于节肢动物活性的土壤系统健康评价模型，并进行评价；3.1节肢动物取食活性装置的布置：在花溪公园st布置节肢动物取食活性装置15套（n=15），在临近的长坡岭国家森林公园sc布置节肢动物取食活性装置15套（m=15）；3.2计算花溪公园st的节肢动物取食活性ft.i（i=1，2，3
···
n）；表9花溪公园st的节肢动物取食活性样品编号取食活性%样品编号取食活性%143.71942.40246.931043.42344.011143.86445.471243.42543.711340.94638.451446.64739.621542.40844.013.2计算临近的长坡岭国家森林公园sc的节肢动物取食活性：fc.i（i=1，2，3
···
m），取食活性的算数平均值mfc=44.04%；表10长坡岭国家森林公园sc的节肢动物取食活性样品编号取食活性%样品编号取食活性%142.25945.03246.781043.71343.711144.30445.761243.27545.181345.32639.331444.30745.611544.15844.013.3计算花溪公园st的节肢动物当量取食活性dft.i（i=1，2，3
···
n）；表11花溪公园st的节肢动物当量取食活性样品编号当量取食活性样品编号当量取食活性10.9990.9621.07100.9931.00111.0041.03120.9950.99130.9360.87141.0670.90150.96
81.003.4构建基于节肢动物活性的土壤系统健康评价模型：δ=0.04；健康级，dft.i》1；安全级，0.96＜dft.i≤1；警戒级，0.92＜dft.i≤0.96；轻度污染级，0.88＜dft.i≤0.92；中度污染级，0.84＜dft.i≤0.88；重度污染级，dft.i≤0.84；3.5基于节肢动物活性的土壤系统健康评价：基于前一步，花溪公园st的节肢动物当量活性dft.i所属的安全级别频数最高的等级，即为该土壤系统基于节肢动物活性的土壤系统健康级别；表12花溪公园st的节肢动物当量取食活性的土壤系统健康评价样品编号评价级别样品编号评价级别1安全级9安全级2健康级10安全级3安全级11安全级4健康级12安全级5安全级13警戒级6中度污染级14健康级7轻度污染级15安全级8安全级评价结果：健康级3个，安全级9个，警戒级1个，轻度污染级1个，中度污染级1个。因此基于节肢动物取食活性的花溪公园土壤系统健康评价等级为安全级。
17.（4）土壤系统健康状况的综合评价：基于节肢动物多样性-物种类群的土壤系统健康级别为安全级、基于节肢动物多样性-个体数量的土壤系统健康级别为健康级和基于节肢动物活性的土壤系统健康级别为安全级。依据最差因子限定定律，花溪公园st土壤的综合健康状况评价结果为安全级。
18.实施例2：一种土壤系统健康的生物评价方法，进行贵州省某矿山金属采选场地土壤健康状况评价，包括如下步骤：（1）节肢动物多样性-物种类群的评价方法：在贵州某矿山金属采选场地未修复土壤st1和修复土壤st2及其临近的长坡岭国家森林公园（国家级自然保护地）sc，根据土壤节肢动物生态学通用方法采集土壤样品，计算st1和st2的节肢动物物种类群数nt1.spe和nt2.spe，计算临近的长坡岭国家森林公园sc的节肢动物物种类群数nc.spe。在此基础上确定节肢动物当量物种类群数d.spe。通过概率论方法构建基于节肢动物多样性-物种类群的土壤系统健康评价模型，并进行评价；1.1土壤样品采集：在贵州某矿山金属采选场地未修复土壤st1和修复土壤st2各采集土壤样品20件（n1=20，n2=20），在临近的长坡岭国家森林公园sc采集土壤样品30件（m=30）；1.2计算st1和st2的节肢动物物种类群数nt.spe.i（i=1，2，3
···
n）；表13贵州某矿山金属采选场地未修复土壤st1和修复土壤st2的节肢动物物种类群数样品编号未修复土壤st1物种类群数修复土壤st2物种类群数1617
2273831514422445143465277193581231993510244111162712243013142214838153637161742172125181130196402014371.3计算临近的长坡岭国家森林公园sc的节肢动物类群数nc.spe.i（i=1，2，3
···
m），物种类群数的算数平均值mc.spe=37.6；表14长坡岭国家森林公园sc的节肢动物物种类群数1.4计算st1和st2的节肢动物当量物种类群数dt1.spe.i和dt2.spe.i（i=1，2，3
···
n）；表15贵州某矿山金属采选场地未修复土壤st1和修复土壤st2的节肢动物当量物种类群数样品编号st1st210.160.4520.721.0130.400.3740.591.1750.370.9060.130.7270.510.9380.320.8290.240.93100.641.09110.430.72120.640.80
130.370.59140.211.01150.960.98160.451.12170.560.66180.290.80190.161.06200.370.981.5基于节肢动物多样性-物种类群的土壤系统健康评价模型构建：δ=0.21；健康级，dt.spe.i》1；安全级，0.79＜dt.spe.i≤1；警戒级，0.58＜dt.spe.i≤0.79；轻度污染级，0.37＜dt.spe.i≤0.58；中度污染级，0.16＜dt.spe.i≤0.37；重度污染级，dt.spe.i≤0.16；1.6基于节肢动物多样性-物种类群的土壤系统健康评价：基于前一步，贵州某矿山金属采选场地未修复土壤st1和修复土壤st2的节肢动物当量物种类群数dt1.spe.i和dt2.spe.i所属的安全级别频数最高的等级，即为该土壤系统基于节肢动物多样性-物种类群的土壤系统健康级别；表16贵州某矿山金属采选场地未修复土壤st1和修复土壤st2节肢动物多样性-物种类群的土壤系统健康评价样品编号st1st21重度污染级轻度污染级2警戒级健康级3轻度污染级轻度污染级4警戒级健康级5轻度污染级安全级6重度污染级警戒级7轻度污染级安全级8中度污染级安全级9中度污染级安全级10警戒级健康级11轻度污染级警戒级12警戒级安全级13轻度污染级警戒级14中度污染级健康级15安全级安全级16轻度污染级健康级17轻度污染级警戒级18中度污染级安全级19重度污染级健康级20轻度污染级安全级
评价结果：未修复土壤st1：安全级1个，警戒级4，轻度污染级8个，中度污染级4个，重度污染级3个；因此基于节肢动物多样性-物种类群的贵州某矿山金属采选场地未修复土壤系统健康评价等级为轻度污染级；修复后土壤st2：健康级6个，安全级8个，警戒级4，轻度污染级2个；因此基于节肢动物多样性-物种类群的修复后土壤系统健康评价等级为安全级。
19.（2）节肢动物多样性-个体数量的评价方法：贵州某矿山金属采选场地未修复土壤st1和修复土壤st2及其临近的长坡岭国家森林公园sc，根据土壤节肢动物生态学通用方法采集土壤样品，计算贵州某矿山金属采选场地未修复土壤st1和修复土壤st2的节肢动物物种个体数nt1.ind和nt2.ind，计算临近的长坡岭国家森林公园sc的节肢动物个体数nc.ind。在此基础上确定节肢动物当量个体数d.ind。通过概率论方法构建基于节肢动物多样性-个体数量的土壤系统健康评价模型，并进行评价；2.1土壤样品采集：贵州某矿山金属采选场地未修复土壤st1和修复土壤st2分别采集土壤样品20件（n1=20，n2=20），在临近的长坡岭国家森林公园sc采集土壤样品30件（m=30）；2.2计算贵州某矿山金属采选场地未修复土壤st1和修复土壤st2节肢动物个体数nt.ind.i（i=1，2，3
···
n）；表17贵州某矿山金属采选场地未修复土壤st1和修复后土壤st2的节肢动物个体数样品编号st1st21241362551773562104151161578130680156729104867127954154105012311461851217512313781511475125151211061657100179916418911981942100
20531062.3计算临近的长坡岭国家森林公园sc的节肢动物个体数nc.ind.i（i=1，2，3
···
m），个体数的算数平均值mc.ind=155.13；表18长坡岭国家森林公园sc的节肢动物个体数2.4计算贵州某矿山金属采选场地未修复土壤st1和修复后土壤st2的节肢动物当量个体数dt1.ind.i和dt2.ind.i（i=1，2，3
···
n）；表19花溪某农田st的节肢动物当量个体数样品编号st1st210.150.8820.351.1430.361.3540.971.0450.500.8460.521.0170.190.6780.430.8290.350.99100.320.79110.301.19121.130.79130.500.97140.480.81150.780.68160.370.64170.641.06180.591.28190.270.64200.340.682.5构建基于节肢动物多样性-个体数量的土壤系统健康评价模型：δ=0.19；健康级，dt.ind.i》1；安全级，0.81＜dt.ind.i≤1；警戒级，0.62＜dt.ind.i≤0.81；轻度污染级，0.43＜dt.ind.i≤0.62；中度污染级，0.24＜dt.ind.i≤0.62；重度污染级，dt.ind.i≤0.24；2.6基于节肢动物多样性-个体数量的土壤系统健康评价：基于前一步，贵州某矿山金属采选场地未修复土壤st1和修复土壤st2的节肢动物当量个体数dt1.ind.i和dt.ind.i所属的安全级别频数最高的等级，即为该土壤系统基于节肢动物多样性-个体数量的土壤系统健康级别；表20花溪某农田st的节肢动物多样性-个体数的土壤系统健康评价样品编号st1st21重度污染级安全级
2中度污染级健康级3中度污染级健康级4安全级健康级5轻度污染级安全级6轻度污染级健康级7重度污染级警戒级8中度污染级警戒级9中度污染级安全级10中度污染级警戒级11中度污染级健康级12健康级警戒级13轻度污染级安全级14轻度污染级警戒级15警戒级警戒级16中度污染级警戒级17轻度污染级健康级18轻度污染级健康级19重度污染级警戒级20中度污染级警戒级评价结果：未修复土壤st1：健康级1个，安全级1个，警戒级1，轻度污染级6个，中度污染级8个，重度污染级3个；因此基于节肢动物多样性-物种类群的贵州某矿山金属采选场地未修复土壤系统健康评价等级为中度污染级；修复后土壤st2：健康级7个，安全级4个，警戒级9个。因此基于节肢动物多样性-个体数的贵州某矿山金属采选场地修复后土壤系统健康评价等级为警戒级。
20.（3）节肢动物活性评价方法：在贵州某矿山金属采选场地未修复土壤st1和修复土壤st2及其临近的长坡岭国家森林公园sc，根据土壤节肢动物生态学通用方法布置节肢动物取食活性装置，计算贵州某矿山金属采选场地未修复土壤st1和修复土壤st2的节肢动物取食活性ft1和ft2，计算临近的长坡岭国家森林公园sc的节肢动物取食活性fc。在此基础上确定节肢动物当量取食活性f。通过概率论方法构建基于节肢动物活性的土壤系统健康评价模型，并进行评价；3.1节肢动物取食活性装置的布置：在贵州某矿山金属采选场地未修复土壤st1和修复土壤st2布置节肢动物取食活性装置各10套（n1=10，n2=10），在临近的长坡岭国家森林公园sc布置节肢动物取食活性装置15套（m=15）；3.2计算贵州某矿山金属采选场地未修复土壤st1和修复土壤st2的节肢动物取食活性ft.i（i=1，2，3
···
n）；表21贵州某矿山金属采选场地未修复土壤st1和修复后土壤st2的节肢动物取食活性ft1和ft2（%）样品编号ft1ft2
137.8739.91237.7238.89336.2640.35435.0940.79535.9639.18637.2837.57735.5337.13835.5340.79937.5739.621035.8237.133.2计算临近的长坡岭国家森林公园sc的节肢动物取食活性：fc.i（i=1，2，3
···
m），取食活性的算数平均值mfc=44.04%；表22长坡岭国家森林公园sc的节肢动物取食活性样品编号取食活性%样品编号取食活性%142.25945.03246.781043.71343.711144.30445.761243.27545.181345.32639.331444.30745.611544.15844.013.3计算贵州某矿山金属采选场地未修复土壤st1和修复土壤st2的节肢动物当量取食活性dft.i（i=1，2，3
···
n）；表23贵州某矿山金属采选场地未修复土壤st1和修复土壤st2的节肢动物当量取食活性样品编号st1st210.860.9120.860.8830.820.9240.800.9350.820.8960.850.8570.810.8480.810.9390.850.90100.810.843.4构建基于节肢动物活性的土壤系统健康评价模型：δ=0.04；健康级，dft.i》1；安全级，0.96＜dft.i≤1；警戒级，0.92＜dft.i≤0.96；轻度污染级，0.88＜dft.i≤0.92；
中度污染级，0.84＜dft.i≤0.88；重度污染级，dft.i≤0.84；3.5基于节肢动物活性的土壤系统健康评价：基于前一步，贵州某矿山金属采选场地未修复土壤st1和修复土壤st2的节肢动物当量活性dft1.i和dft2.i所属的安全级别频数最高的等级，即为该土壤系统基于节肢动物活性的土壤系统健康级别；表24贵州某矿山金属采选场地未修复土壤st1和修复土壤st2的节肢动物当量取食活性的土壤系统健康评价样品编号st1st21中度污染级轻度污染级2中度污染级轻度污染级3重度污染级轻度污染级4重度污染级警戒级5重度污染级轻度污染级6中度污染级中度污染级7重度污染级中度污染级8重度污染级警戒级9中度污染级轻度污染级10重度污染级中度污染级评价结果：未修复土壤st1：中度污染级4个，重度污染级6个；因此基于节肢动物取食活性的贵州某矿山金属采选场地未修复土壤系统健康评价等级为重度污染级；修复后土壤st2：警戒级2个，轻度污染级5个，中度污染级3个。因此基于节肢动物取食活性的贵州某矿山金属采选场地修复后土壤系统健康评价等级为轻度污染级。
21.（4）土壤系统健康状况的综合评价：依据最差因子限定定律，未修复土壤，基于节肢动物多样性-物种类群的土壤系统健康级别为轻度污染级、基于节肢动物多样性-个体数量的土壤系统健康级别为中度污染级级和基于节肢动物活性的土壤系统健康级别为重度污染级，贵州某矿山金属采选场地未修复土壤st1最终的健康状况评价结果为重度污染级；修复后土壤，基于节肢动物多样性-物种类群的土壤系统健康级别为安全级、基于节肢动物多样性-个体数量的土壤系统健康级别为警戒级和基于节肢动物活性的土壤系统健康级别为轻度污染级，贵州某矿山金属采选场地修复后土壤st2最终的健康状况评价结果为轻度污染级。
22.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种土壤系统健康的生物评价方法，其特征在于，所述方法以生活于土壤中的节肢动物为材料，以节肢动物多样性和活性为评价单元；通过野外原位采集样品，进行节肢动物多样性和活性测定，在此基础上确定节肢动物当量多样性和当量活性，通过数理统计方法构建土壤系统健康评价模型，从地下生物多样性及其活性的角度进行土壤系统健康状况的综合评价。2.如权利要求1所述的一种土壤系统健康的生物评价方法，其特征在于，所述一种土壤系统健康的生物评价方法包括以下四个方面：s1、节肢动物多样性-物种类群的评价方法：在被测试土壤系统st及其临近的自然保护区健康的土壤系统sc，根据土壤节肢动物生态学通用方法采集土壤样品，计算被测试土壤系统st的节肢动物物种类群数nt.spe，计算临近的自然保护区健康的土壤系统sc的节肢动物物种类群数nc.spe。在此基础上确定节肢动物当量物种类群数d.spe。通过概率论方法构建基于节肢动物多样性-物种类群的土壤系统健康评价模型，并进行评价；s2、节肢动物多样性-个体数量的评价方法：在被测试土壤系统st及其临近的自然保护区健康的土壤系统sc，根据土壤节肢动物生态学通用方法采集土壤样品，计算被测试土壤系统st的节肢动物物种个体数nt.ind，计算临近的自然保护区健康的土壤系统sc的节肢动物个体数nc.ind。在此基础上确定节肢动物当量个体数d.ind。通过概率论方法构建基于节肢动物多样性-个体数量的土壤系统健康评价模型，并进行评价；s3、节肢动物活性评价方法：在被测试土壤系统st及其临近的自然保护区健康的土壤系统sc，根据土壤节肢动物生态学通用方法布置节肢动物取食活性装置，计算被测试土壤系统st的节肢动物取食活性ft，计算临近的自然保护区健康的土壤系统sc的节肢动物取食活性fc。在此基础上确定节肢动物当量取食活性f。通过概率论方法构建基于节肢动物活性的土壤系统健康评价模型，并进行评价；s4、依据最差因子限定定律，s1、s2和s3评价结果中健康级别最低的等级，即为被测试土壤系统st最终的健康状况评价结果。3.如权利要求2所述的一种土壤系统健康的生物评价方法，其特征在于，所述s1具体包含以下步骤：s11、在被测试土壤系统st采集土壤样品n件（n≥3），在临近的自然保护区健康的土壤系统sc采集土壤样品m件（m≥3）；s12、计算被测试土壤系统st的节肢动物物种类群数nt.spe.i（i=1，2，3
···
n）；s13、计算临近的自然保护区健康的土壤系统sc的节肢动物物种类群数nc.spe.i（i=1，2，3
···
m），并计算物种类群数的算数平均值mc.spe，公式为；s14、计算被测试土壤系统st的节肢动物当量物种类群数dt.spe.i，计算公式为（i=1，2，3
···
n）；s15、构建基于节肢动物多样性-物种类群的土壤系统健康评价模型：健康级，dt.spe.i>1；安全级，1-δ＜dt.spe.i≤1；警戒级，1-2δ＜dt.spe.i≤1-δ；轻度污染级，1-3δ＜
dt.spe.i≤1-2δ；中度污染级，1-4δ＜dt.spe.i≤1-3δ；重度污染级，dt.spe.i≤1-4δ。其中，；s16、基于节肢动物多样性-物种类群的土壤系统健康评价：基于s15，被测试土壤系统st的节肢动物当量物种类群数dt.spe.i所属的安全级别频数最高的等级，即为该土壤系统基于节肢动物多样性-物种类群的土壤系统健康级别。4.如权利要求2所述的一种土壤系统健康的生物评价方法，其特征在于，所述s2具体包含以下步骤：s21、在被测试土壤系统st采集土壤样品n件（n≥3），在临近的自然保护区健康的土壤系统sc采集土壤样品m件（m≥3）；s22、计算被测试土壤系统st的节肢动物个体数nt.ind.i（i=1，2，3
···
n）；s23、计算临近的自然保护区健康的土壤系统sc的节肢动物个体数nc.ind.i（i=1，2，3
···
m），并计算个体数的算数平均值mc.ind，公式为；s24、计算被测试土壤系统st的节肢动物当量个体数dt.ind.i，计算公式为（i=1，2，3
···
n）；s25、构建基于节肢动物多样性-个体数量的土壤系统健康评价模型：健康级，dt.ind.i>1；安全级，1-δ＜dt.ind.i≤1；警戒级，1-2δ＜dt.ind.i≤1-δ；轻度污染级，1-3δ＜dt.ind.i≤1-2δ；中度污染级，1-4δ＜dt.ind.i≤1-3δ；重度污染级，dt.ind.i≤1-4δ。其中，；s26、基于节肢动物多样性-个体数量的土壤系统健康评价：基于s25，被测试土壤系统st的节肢动物当量个体数dt.ind.i所属的安全级别频数最高的等级，即为该土壤系统基于节肢动物多样性-个体数量的土壤系统健康级别。5.如权利要求2所述的一种土壤系统健康的生物评价方法，其特征在于，所述s3具体包含以下步骤：s31、在被测试土壤系统st布置节肢动物取食活性装置n套（n≥3），在临近的自然保护区健康的土壤系统sc布置节肢动物取食活性装置m套（m≥3）；s32、计算被测试土壤系统st的节肢动物取食活性ft.i（i=1，2，3
···
n）；s33、计算临近的自然保护区健康的土壤系统sc的节肢动物取食活性fc.i（i=1，2，3
···
m），并计算取食活性的算数平均值mfc，公式为；s34、计算被测试土壤系统st的节肢动物当量取食活性dft.i，计算公式为
（i=1，2，3
···
n）；s35、构建基于节肢动物活性的土壤系统健康评价模型：健康级，dft.i>1；安全级，1-δ＜dft.i≤1；警戒级，1-2δ＜dft.i≤1-δ；轻度污染级，1-3δ＜dft.i≤1-2δ；中度污染级，1-4δ＜dft.i≤1-3δ；重度污染级，dft.i≤1-4δ。其中，；s36、基于节肢动物活性的土壤系统健康评价：基于s35，被测试土壤系统st的节肢动物当量活性dft.i所属的安全级别频数最高的等级，即为该土壤系统基于节肢动物活性的土壤系统健康级别。6.如权利要求2所述的一种土壤系统健康的生物评价方法，其特征在于，依据最差因子限定定律，所述s16、s26和s36评价结果中健康级别最低的等级为被测试土壤系统st最终的健康状况评价结果。

技术总结
本发明属于生态系统技术领域，公开了一种土壤系统健康的生物评价方法，所述土壤系统健康的生物评价方法以生活于土壤中的节肢动物为评价材料，以节肢动物的多样性和活性为评价单元；包括样品采集，节肢动物多样性和活性测定，确定节肢动物当量多样性和当量活性，构建土壤系统健康评价模型进行评价。本发明利用生活土壤中的居民——节肢动物，结合概率论方法，进行土壤系的健康质量状况的评价，评价方法科学、操作性强。操作性强。操作性强。


技术研发人员：兰雄 龙通敏 宋理洪 郑传荣 张龑 刘懿 蔡小月 侯再广 石凯前 蒙春莲 王喆
受保护的技术使用者：宋理洪
技术研发日：2023.07.05
技术公布日：2023/9/25