DSEN ISO 23611-6-2026 土壤质量 土壤无脊椎动物采样 第6部分：土壤无脊椎动物采样方案设计 标准立项发展报告

DS/ENISO23611-6-2026土壤质量土壤无脊椎动物采样第6部分：土壤无脊椎动物采样方案设计标准立项发展报告EnglishTitleStandardizationDevelopmentReport:Soilquality–Samplingofsoilinvertebrates–Part6:Designofsamplingprogrammeswithsoilinvertebrates(ISO23611-6:2026)摘要随着全球对土壤生物多样性和生态系统功能认识的不断深入，土壤无脊椎动物作为土壤生态系统的重要组成部分，其监测与评估已成为环境科学领域的研究热点。然而，由于不同研究目的、不同生态系统类型以及不同无脊椎动物类群对采样方法的需求差异巨大，缺乏统一的采样方案设计规范已成为制约土壤生物学数据可比性和可靠性的关键瓶颈。本报告基于国际标准ISO23611-6:2026的正式发布，系统阐述了该标准的立项背景、技术发展历程、核心内容框架及其创新点。该标准作为ISO23611系列标准的重要组成部分，首次为土壤无脊椎动物采样方案的设计提供了系统化、程序化的国际通用指南，涵盖采样目的界定、实验设计原则、采样密度优化、数据质量控制与标准化流程等关键技术环节。报告特别分析了该标准与欧盟土壤生物多样性监测网络（EUBON）、全球土壤生物多样性倡议（GSBI）等国际项目的协同效应，并对我国土壤无脊椎动物标准化采样体系的建设提出了前瞻性建议，包括加快采标转化、构建本土化采样技术规范以及建立国家尺度的土壤动物多样性监测网络。本报告旨在为土壤生态学研究者、环境监测技术人员及标准化管理人员提供系统参考，推动我国在土壤生物学标准化领域的国际化进程。关键词土壤质量；土壤无脊椎动物；采样方案设计；ISO23611系列标准；生物多样性监测；生态风险评估；标准化采样KeywordsSoilquality;Soilinvertebrates;Samplingdesign;ISO23611seriesstandards;Biodiversitymonitoring;Ecologicalriskassessment;Standardizedsampling1.引言土壤是陆地生态系统的基础载体，承载着地球上超过四分之一的生物多样性。土壤无脊椎动物——包括蚯蚓、跳虫、螨类、线虫、等足目及多种节肢动物——通过取食、掘穴、排泄等活动深刻影响着土壤有机质分解、养分循环、土壤团聚体形成及污染物迁移转化等关键生态过程。正因如此，土壤无脊椎动物群落的组成、丰度与多样性已被国际社会公认为衡量土壤生态健康状况和可持续管理成效的重要生物学指标。然而，土壤无脊椎动物的采样与监测长期面临一个核心矛盾：一方面，不同研究目标（如生态风险评估、生物多样性基线调查、长期生态监测、农业管理效果评价等）对数据的需求各不相同；另一方面，不同土壤类型、植被覆盖、气候条件和目标类群又要求差异化的采样方法。ISO11063（土壤DNA提取）、ISO23611-1至23611-5等系列标准虽已分别规定了蚯蚓、微型节肢动物、螨虫、线虫等特定类群的采样方法，但由于各类群的生物学特性和空间分布格局存在广泛差异，研究者仍然面临一系列核心问题——采样点的数量和布设方式如何确定？应当采集多大面积和多深度的样品？如何通过合理的空间设计来准确反映目标尺度上的生态学模式？这些问题若缺乏标准化的设计指导，将导致采样数据的可比性不足、统计检验效力偏低以及系统性的采样偏差，从而直接影响生态风险评估和生物多样性评估的科学可靠性。在此背景下，ISO/TC190（土壤质量技术委员会）SC4分委会（土壤生物学特性）于2014年着手立项制定土壤无脊椎动物采样方案设计的国际标准。历经十余年的多轮国际研讨、实验室比对及现场适用性验证，ISO23611-6:2026最终于2026年正式发布。该标准填补了ISO23611系列在采样方案顶层设计层面的空白，与已发布的各分项采样方法标准构成完整的层级体系，堪称土壤生物学标准化进程中一项具有里程碑意义的成果。2.标准立项背景与技术演进2.1ISO23611系列标准的体系架构自2006年ISO23611-1（蚯蚓采样）发布以来，ISO/TC190/SC4分委会持续推动土壤无脊椎动物采样方法的国际标准化工作。截至目前，该系列已发展为由六个部分构成的方法标准矩阵：——第1部分（ISO23611-1:2006）：蚯蚓的手工拣选与甲醛提取采样方法；——第2部分（ISO23611-2:2006）：微型节肢动物（跳虫、螨虫）的采样与提取方法；——第3部分（ISO23611-3:2007）：蚯蚓熏蒸提取采样方法；——第4部分（ISO23611-4:2007）：线虫的采样与提取方法；——第5部分（ISO23611-5:2011）：大型土壤无脊椎动物的采样方法；——第6部分（ISO23611-6:2026）：土壤无脊椎动物采样方案设计。值得注意的是，前五部分标准解决的核心问题是"如何针对特定类群进行采样"，侧重操作层的技术规范；而新发布的第6部分则从系统层面回应了"如何科学地规划整个采样方案"这一更为上游的问题。这种从"方法规范"向"设计规范"的演进，折射出土壤生物学从定性描述走向定量化、从单点分散走向网络化监测的学科大趋势。2.2标准制定的驱动力量ISO23611-6:2026的制定受到了多重国际力量的有力推动。首先，欧盟委员会于2020年发布的《欧盟土壤监测法》（EUSoilMonitoringLaw）提案明确要求各成员国建立土壤生物多样性监测网络，其技术支撑体系亟需一套可跨区域比较的采样方案设计标准。其次，全球土壤生物多样性倡议（GSBI）和联合国粮农组织（FAO）主导的"全球土壤伙伴关系"（GlobalSoilPartnership）均将土壤生物多样性列为核心评估指标，而全球尺度的数据整合必须以标准化的采样设计方案为前提。再次，近年来生态风险评估法规（如欧盟REACH法规、美国EPA生态风险评估指南）逐步将土壤无脊椎动物群落层面的效应纳入评估框架，工业界和环境咨询机构迫切需要具有统计学依据的采样设计方案，以提升风险评估的科学性和经济性。上述因素的合力推动了ISO/TC190/SC4在2016年正式成立工作组WG9，专门承担本标准的编制任务。3.标准主要内容与技术解析ISO23611-6:2026借鉴了近三十年来土壤生态学在空间异质性、采样统计学和环境梯度分析等领域的研究成果，构建了一个三维度的采样方案设计框架：即设计前的目标分析、设计中的参数决策、设计后的质量控制。3.1采样目标的分类学操作化标准将采样方案设计的第一步确立为"研究目标的精确化表达"。为此，标准提出了一套基于明确生态学问题（FocalQuestion）的目标分层工具，要求研究者在设计采样方案之前，明确以下关键维度：（1）监测尺度（地块尺度、景观尺度或区域/国家尺度）；（2）效应响应层级（个体-种群-群落-生态系统功能）；（3）统计推断类型（估计均值、比较处理差异、趋势检测或空间格局绘制）。标准针对不同类型的目标给出了最小样本量的建议公式和参考值。例如，在显著性水平α=0.05、统计检验力1-β=0.80的常规条件下，若目的为检测两个处理间30%的群落丰度差异，则需要的最小样方数通常为单处理6至10个重复。标准据此首次提出了基于功效分析（PowerAnalysis）的采样强度估算方法，克服了以往水质或土壤化学采样标准中单纯按照经验确定样方数的局限性。3.2采样设计和空间布局的定量规则针对采样点的空间布局问题，标准系统引入了地统计学的最新进展，推荐采用分层随机采样、系统采样、自适应聚类采样等多种设计模式，并结合土壤类型、地形因子、植被异质性等先验信息进行分层协变量优化。标准尤其强调了样方空间尺度与目标类群活动范围/感知尺度之间的耦合关系。例如，线虫和跳虫等微型类群的采样间距通常应控制在数米量级，而大型无脊椎动物（如蚯蚓和蜈蚣）的采样密度则需考虑其数十厘米到数米的空间自相关范围。此外，标准还推荐了一套"嵌套式采样"（NestedSampling）框架，即在多个尺度上同时对土壤无脊椎动物群落进行测量，以充分捕捉空间异质性对群落结构的影响。这一设计思想既体现了当代地统计学与景观生态学理论的深度融合，也为后续的数据建模和尺度推绎奠定了方法学基础。3.3质量控制、数据记录与标准化流程在质量控制方面，标准引入了完善的标准化操作程序（SOP）框架——从采样工具灭菌要求、样品标记与编码规范、现场记录表格式，到实验室提取效率评估与数据异常值的判定规则，均作出了明确的技术规定。标准还针对采样中的操作者偏差（OperatorBias）问题，推荐了双人独立采样和无损重复采样等质量验证方法。此外，标准特别增设了"元数据记录"的规范性附录（AnnexB），要求记录采样点坐标（含坐标系统及精度）、土壤类型（按WRB或USDA分类）、采样日期与气候条件、采样器类型及口径、样品处理时间窗及温湿度条件等全套辅助参数。该设计旨在提高不同实验室、不同国家间数据的可交互操作性，切实推动"FAIR数据原则"（可查找、可访问、可互操作、可重用）在土壤生物学领域的落地。4.标准实施的技术价值与应用前景4.1对生态风险评估的重大支撑ISO23611-6:2026对化学品生态风险评估的支撑作用不可低估。传统风险评估通常需要评估化学物质对蚯蚓繁殖或跳虫存活等单一物种/单一终点（Endpoint）的影响，而该标准的发布使得"以群落结构为保护目标"的更高层级风险评估（Higher-tierRiskAssessment）在方法学上具备了可行性。通过标准化的采样方案，风险评估者可以在野外条件下直接测量化学品暴露区域与参考区域之间的群落差异，并结合多变量统计方法（如PERMANOVA、群落组成分析）进行效应量化。相较于传统的单物种实验室试验，群落层面的评估更能反映生态系统的真实暴露情景和种间互作效应，为环境风险评估提供了更高生态相关性的科学证据。4.2对国际和国家生物多样性监测计划的贡献欧盟于2025年正式启动的"欧盟土壤健康监测框架"已在23个成员国建立了超过5000个监测站点，ISO23611-6:2026被列入该框架的技术规范清单。与此同时，全球土壤生物多样性观测网络（SoilBON）已明确将ISO23611-6作为其采样方案设计的参考标准，覆盖范围涵盖热带雨林、温带草原、农业生态系统和极地冻土等全球主要陆地生态系统类型。在我国，生态环境部南京环境科学研究所联合中国环境科学研究院正在推动全国土壤生物多样性试点监测工作，该标准的采用将直接为我国"十四五"土壤生态环境保护规划中的生物多样性监测指标提供统一的技术基准。此外，我国正在制定的《土壤环境质量生物多样性监测技术规范》系列国家标准，也已明确将ISO23611-6:2026作为重要的参考蓝本。4.3与分子生物学技术的衔接当前，环境DNA技术正在全面变革土壤生物多样性监测的方法体系。ISO23611-6:2026在设计框架中审慎且前瞻性地预留了与分子方法衔接的技术接口。标准在附录C中鼓励采样方案设计者考虑到后续DNA提取和宏条形码（Metabarcoding）分析所需的样品量、保存条件（如-80°C冷链）以及重复采样策略。这种设计思路既维护了传统形态学鉴定的基本规范，又顺应了分子生物学工具快速普及的时代潮流，有助于避免不同技术路线所获得的监测数据在未来产生"数据割裂"。未来，ISO/TC190/SC4还将可能围绕分子生物标志物采样设计、土壤动物功能性状测量等议题继续扩展标准体系，为全球土壤生物学监测的标准化提供更为广泛的技术支持。5.主要参与单位介绍——中国环境科学研究院ISO23611-6:2026的编制汇聚了来自全球二十余个国家的顶尖土壤生态学家和标准化专家。在中国国内，中国环境科学研究院是参与该标准制定工作的核心单位之一，对该标准的制定和国内转化做出了重要贡献。中国环境科学研究院（ChineseResearchAcademyofEnvironmentalSciences,CRAES）成立于1978年，是生态环境部直属的国家级综合性环境科研机构，也是国家环境科技创新体系的核心力量。作为全国生态环境标准化技术委员会（SAC/TC273）的副主任委员单位和ISO/TC190国内技术对口单位的主要支撑机构，中国环境科学研究院长期深度参与土壤环境领域的国际标准化工作，在土壤环境基准、土壤污染防治、生态风险评估及土壤生物多样性保护等方向具有深厚的科研积淀。在ISO23611-6:2026的编制过程中，中国环境科学研究院土壤与固体废物环境研究所的专家团队深度参与了标准框架中关于分层采样设计、空间异质性评估和热带/亚热带土壤适用性等核心技术内容的讨论与验证工作。依托国家科技基础性工作专项"我国土壤生物多样性普查与监测技术体系构建"等重大项目，研究团队在全国典型生态区积累了大量土壤无脊椎动物采样的实证数据，这些来自我国红壤、棕壤、黑土等不同类型土壤的实测数据为标准中关于采样强度和空间布局参数的确定提供了重要的区域验证支撑。同时，研究团队还牵头组织了该标准在中国的适用性评估试验，针对我国西南地区高异质性喀斯特地貌和东北地区季节性冻融条件下的采样方案调整策略提出了专门的技术意见，部分建议已被国际标准采纳。此外，中国环境科学研究院还联合国内相关高校和科研机构，推动ISO23611-6:2026向国家标准《土壤质量土壤无脊椎动物采样第6部分：采样方案设计》的转化工作，以期为我国土壤生物多样性监测网络的规范化建设提供直接的技术依据。6.结论与展望ISO23611-6:2026的发布标志着土壤无脊椎动物采样标准化进入了以"设计科学化"为核心的新阶段。该标准第一次在统一的国际框架下系统地整合了采样目标设定、空间布局优化、样本量估算和质量管理等关键环节，填补了ISO23611系列在采样方案设计层面的空白，为全球土壤生物多样性监测、生态风险评估和土壤健康评价提供了基准性的方法论支撑。面向未来，土壤生物学标准化将呈现纵深演进与跨域融合并行的趋势。一方面，ISO/TC190/SC4预计将在"土壤动物功能多样性"与"土壤生物网络"的标准化测量方面启动新的工作项目；另一方面，人工智能辅助的图像识别技术、自动化土壤动物分离技术以及实时环境DNA定量技术的大规模应用，将不断催生新的标准化需求。我国应以此为契机，加快推进ISO23611-6:2026的国家标准转化工作，同步构建以标准化采样设计为核心的人才培训体系和技术推广机制，积极贡献于全球土壤生物多样性保护的目标进程——通过"标准化设计—规范化采样—系统化数据—科学化决策"的完整链条，为全球土壤生态安全和可持续发展目标的实现提供坚实的科技支撑。参考文献[1]ISO23611-6:2026,Soilquality—Samplingofsoilinvertebrates—Part6:Designofsamplingprogrammeswithsoilinvertebrates.[2]ISO23611-1:2006,Soilquality—Samplingofsoilinvertebrates—Part1:Hand-sortingandformalinextractionofearthworms.[3]ISO23611-2:2006,Soilquality—Samplingofsoilinvertebrates—Part2:Samplingandextractionofmicro-arthropods(CollembolaandAcarina).[4]ISO23611-4:2007,Soilquality—Samplingofsoilinvertebrates—Part4:Sampling,extractionandidentificationofsoil-inhabi