沈仁芳，顏曉元，張甘霖，滕 應(yīng)

新時期中國土壤科學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀與戰(zhàn)略思考*

沈仁芳1，顏曉元1，張甘霖1，滕 應(yīng)2

（1. 土壤與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展國家重點實驗室（中國科學(xué)院南京土壤研究所），南京 210008；2. 中國科學(xué)院土壤環(huán)境與污染修復(fù)重點實驗室（中國科學(xué)院南京土壤研究所），南京 210008）

土壤科學(xué)在保障國家農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)中具有重要的學(xué)科戰(zhàn)略地位。本文全面扼要分析了國內(nèi)外土壤科學(xué)研究現(xiàn)狀和發(fā)展態(tài)勢，結(jié)合未來土壤科學(xué)發(fā)展的國家戰(zhàn)略需求與關(guān)鍵科學(xué)問題，梳理了未來5～10年我國土壤科學(xué)擬重點發(fā)展地球關(guān)鍵帶過程與土壤功能演變、農(nóng)田土壤健康與質(zhì)量提升理論與技術(shù)、區(qū)域土壤復(fù)合污染過程與綠色修復(fù)、土壤生物過程與功能等優(yōu)先領(lǐng)域和重要方向，以期進(jìn)一步推動我國土壤科學(xué)跨越式發(fā)展。

新時期；土壤科學(xué)；研究發(fā)展；戰(zhàn)略思考

土壤是聯(lián)接大氣圈、水圈、巖石圈和生物圈的樞紐，是陸地生態(tài)系統(tǒng)存在、演變和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)、地球表層元素生物地球化學(xué)循環(huán)發(fā)生的主要場所、保護(hù)人類生存的自然歷史體，支撐著陸地生態(tài)系統(tǒng)中的生命過程。當(dāng)前，全球面臨著土壤資源短缺、環(huán)境污染加劇、生態(tài)系統(tǒng)退化、自然災(zāi)害頻發(fā)和氣候變化等重大挑戰(zhàn)，嚴(yán)重威脅著經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境安全和人體健康，如何協(xié)調(diào)發(fā)揮土壤的生產(chǎn)功能、環(huán)境保護(hù)功能、生態(tài)工程建設(shè)支撐功能和全球變化緩解功能，成為現(xiàn)代土壤學(xué)為人類社會可持續(xù)發(fā)展作貢獻(xiàn)的重要任務(wù)[1-2]。

土壤學(xué)是研究自然條件和人為利用下土壤組成、性質(zhì)、過程及功能，揭示土壤自身發(fā)生、演替、空間分布和動態(tài)變化及其與地表圈層系統(tǒng)的相互作用規(guī)律，并為土壤資源利用、保護(hù)和可持續(xù)管理提供科學(xué)依據(jù)的學(xué)科。當(dāng)前，隨著人類對土壤資源保護(hù)利用的持續(xù)認(rèn)知，土壤學(xué)的研究范疇延伸到地球表層系統(tǒng)科學(xué)、生態(tài)和環(huán)境科學(xué)、全球變化和可持續(xù)發(fā)展科學(xué)，拓展了對土壤環(huán)境功能和生態(tài)功能的認(rèn)識，土壤學(xué)的研究內(nèi)涵也在發(fā)生深刻演變。經(jīng)過170多年的發(fā)展，土壤科學(xué)吸納了物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)、生物學(xué)等相關(guān)學(xué)科的理論、方法及技術(shù)，研究內(nèi)容不斷豐富，由早期定性描述性研究發(fā)展為系統(tǒng)觀測與定量實驗研究，以多組分、多形態(tài)和多尺度物質(zhì)遷移和轉(zhuǎn)化為核心，以土壤多過程和多功能為重點的土壤學(xué)學(xué)科理論、研究方法和技術(shù)體系的系統(tǒng)性科學(xué)[3]。土壤學(xué)在當(dāng)今世界土壤資源管理、農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境治理等領(lǐng)域中發(fā)揮著不可替代的作用。本文擬扼要分析國內(nèi)外土壤科學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀與態(tài)勢，結(jié)合我國土壤學(xué)科發(fā)展需求和關(guān)鍵科學(xué)問題，梳理了未來5～10年土壤科學(xué)戰(zhàn)略發(fā)展的優(yōu)先研究領(lǐng)域與重要方向，可供土壤科學(xué)工作者參考，以期進(jìn)一步推動我國土壤科學(xué)跨越式發(fā)展。

1 國際土壤科學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀與態(tài)勢

隨著國際土壤科學(xué)的發(fā)展，其學(xué)科地位不斷提升。國際土壤學(xué)會（ISSS）升格為國際土壤學(xué)聯(lián)合會（IUSS），并成為國際科聯(lián)的獨立成員，充分反映了國際土壤學(xué)的學(xué)科地位和發(fā)展形勢。目前，國際土壤學(xué)聯(lián)合會設(shè)有土壤時空演變、土壤性質(zhì)與過程、土壤利用與管理、土壤在社會及環(huán)境中應(yīng)用等4個部門（Division），總共分設(shè)了22個下屬專業(yè)委員會（Commission）。同時，還設(shè)立了若干工作組（WorkingGroup），來吸納和推進(jìn)交叉學(xué)科的土壤學(xué)研究。2013年12月第68屆聯(lián)合國大會正式通過決議，將2015年定為“國際土壤年”，主題為“健康土壤帶來健康生活”。目前，國際上十分關(guān)注土壤安全議題，解決與土壤相關(guān)的國際共同關(guān)注的重大問題，以提高對土壤資源的可持續(xù)管理能力，滿足人類對糧食、燃料和纖維生產(chǎn)的需求，促使土壤生態(tài)系統(tǒng)功能更好地適應(yīng)當(dāng)前和未來的氣候變化[1-4]，因此在聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)（SDG）中土壤得到前所未有的重視[2]。說明土壤學(xué)科作為一門自然科學(xué)在科學(xué)界已達(dá)成共識，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大的同時重要性也得到了進(jìn)一步提升。近20多年，國際土壤學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢有如下特征：

1）土壤服務(wù)功能研究進(jìn)一步拓展，已經(jīng)從相對單一的生產(chǎn)功能研究進(jìn)入到生產(chǎn)、環(huán)境、生態(tài)多目標(biāo)多功能系統(tǒng)研究階段

當(dāng)前，全球土壤正面臨著嚴(yán)重的退化問題，威脅著世界糧食安全、生態(tài)安全、環(huán)境安全。因而土壤服務(wù)功能也隨之?dāng)U展，從傳統(tǒng)單一的生產(chǎn)功能發(fā)展到生產(chǎn)、環(huán)境、生態(tài)多目標(biāo)多功能階段。2018年8月在巴西召開的第21屆世界土壤學(xué)大會的主題：“Soil Science：Beyond food and fuel-土壤科學(xué)：超越食物和燃料”，討論如何養(yǎng)活一個饑餓的星球，如何為一個能源匱乏的星球生產(chǎn)燃料，如何解決地球上水資源短缺，如何消除地球的污染，如何平衡生物多樣性保護(hù)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)土地管理。以Web of science核心數(shù)據(jù)庫中34份土壤科學(xué)期刊為檢索范圍，從這些主流期刊發(fā)文的主題來看，在過去二十多年里世界主要國家的土壤科學(xué)服務(wù)于作物生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)土壤學(xué)的基礎(chǔ)研究仍然是一個永恒的主題（圖1），以土壤肥力為中心的土壤養(yǎng)分與元素的轉(zhuǎn)化還是國際土壤科學(xué)的研究重點。由于土壤微生物學(xué)研究成為國際土壤科學(xué)的研究前沿，其關(guān)注點轉(zhuǎn)向養(yǎng)分元素的生物地球化學(xué)循環(huán)過程研究[5]。隨著環(huán)境污染治理與緩解全球氣候變化的新需求牽引，土壤污染修復(fù)和全球變化下土壤碳氮循環(huán)研究成為國際土壤科學(xué)的研究熱點。植物修復(fù)作為有效凈化污染土壤的綠色環(huán)保方法越來越受到重視，且微生物介導(dǎo)的植物根際修復(fù)理論與技術(shù)的研究成為目前土壤污染治理研究中的生長點。土壤是地球表層系統(tǒng)中最大的碳儲庫，土壤碳循環(huán)研究不斷得到重視。一些新的研究主題，比如生物質(zhì)炭（biochar）和生物多樣性，由于其在土壤生態(tài)功能中的多方面作用，不時涌現(xiàn)并呈爆發(fā)式增長態(tài)勢?？梢姡?0多年來土壤科學(xué)研究不僅關(guān)注肥力、產(chǎn)量、水分等傳統(tǒng)土壤學(xué)的內(nèi)容，還關(guān)注人為活動產(chǎn)生的環(huán)境效應(yīng)等方面，目的是充分發(fā)揮土壤的生產(chǎn)功能、環(huán)境功能、生態(tài)功能，從而實現(xiàn)人類活動和生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。

圖1 以水稻、小麥、玉米、土豆四大糧食作物為主題的土壤學(xué)論文及其占全部土壤學(xué)論文的比例（數(shù)據(jù)來源，Web of Science 34份土壤學(xué)期刊）

2）土壤形成、過程與演化研究向關(guān)鍵帶擴展，成為地球系統(tǒng)科學(xué)的組成部分

地球關(guān)鍵帶（Earth’s Critical Zone）是物質(zhì)和能量循環(huán)最活躍的地球表層系統(tǒng)，土壤圈是關(guān)鍵帶最核心的部分，是元素生物地球化學(xué)過程最活躍的區(qū)域，土壤科學(xué)研究關(guān)鍵帶土壤的物質(zhì)形成，與大氣、水、生物的交換和循環(huán)過程，為理解地球表層系統(tǒng)演變和功能提供依據(jù)。主要研究內(nèi)容包括：土壤時空演化與關(guān)鍵帶多界面、多尺度、多要素過程耦合關(guān)系，關(guān)鍵帶重要的生物地球化學(xué)過程和驅(qū)動機制，關(guān)鍵帶結(jié)構(gòu)與水文過程、巖石風(fēng)化、土壤形成之間的關(guān)系，關(guān)鍵帶過程對土壤生產(chǎn)力、生態(tài)環(huán)境安全等功能的影響[6]。在美國自然科學(xué)基金（NSF）資助下，美國境內(nèi)的關(guān)鍵帶研究點由最初的3個流域發(fā)展到由10個流域組成的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。在歐盟第七框架資助下，開展了以歐洲各國流域為主體的土壤過程及其功能的聯(lián)合監(jiān)測研究。在德國DFG資助下，在德國境內(nèi)建立了類似于關(guān)鍵帶的陸地環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。這些監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)覆蓋了氣候變化和人類活動強度的梯度，集成了實時監(jiān)測、控制實驗、過程模擬等環(huán)節(jié)，提供了不同學(xué)科相互合作的研究平臺。我國生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)（CERN）近來也在積極向關(guān)鍵帶觀測推進(jìn)。以地球關(guān)鍵帶為平臺，土壤作為重要的組成部分，近期可深入開展以下幾個方面的系統(tǒng)研究：（1）土壤形成發(fā)育過程及其元素生物地球化學(xué)過程的耦合，（2）多尺度（剖面、坡面、流域和區(qū)域）的生態(tài)水文過程及其物質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化，（3）多界面（土-水、土-氣、土-生、土-巖等）的物理、化學(xué)和生物過程相互作用與反饋機制。

3）新技術(shù)、新方法的應(yīng)用以及長期定位試驗成為土壤科學(xué)發(fā)展的重要手段

近年來，新技術(shù)與新方法在土壤研究中的廣泛應(yīng)用，極大促進(jìn)了土壤科學(xué)的發(fā)展[7-9]。在土壤物質(zhì)形態(tài)和性質(zhì)方面，傳統(tǒng)元素穩(wěn)定性同位素如13C、14C、15N、32P和重金屬同位素等用于標(biāo)記和示蹤土壤-生物系統(tǒng)中生命元素循環(huán)和污染物轉(zhuǎn)化的生物地球化學(xué)過程，尤其在土壤功能微生物識別及其物質(zhì)代謝過程方面了發(fā)揮了重要作用；同步輻射技術(shù)成功應(yīng)用于揭示土壤膠體組分與重金屬之間的物理、化學(xué)、生物界面分子作用機制，而且同步輻射光譜顯微鏡技術(shù)能夠詳細(xì)描述微米和亞微米空間的化學(xué)特征，為研究土壤微環(huán)境中復(fù)雜的生物地球化學(xué)過程提供了可能；宇宙射線土壤水分監(jiān)測（COSMOS）是一種精度較高的大尺度土壤水分含量監(jiān)測系統(tǒng)；CT技術(shù)使土壤結(jié)構(gòu)研究從定性描述走向定量化，推動了土壤結(jié)構(gòu)與水分運動和根系生長等相互耦合研究；模型模擬成為重要的研究工具，可以實現(xiàn)土壤多過程的精細(xì)刻畫、情景分析、尺度擴展等分析，如在污染物環(huán)境行為、水力學(xué)過程、水土流失、空間變異預(yù)測與制圖、碳氮循環(huán)與全球變化等方面發(fā)揮了重要作用。信息技術(shù)結(jié)合新的遙感遙測、近地傳感與制圖技術(shù)應(yīng)用于土壤性質(zhì)動態(tài)變化的監(jiān)測與制圖，不斷提高土壤監(jiān)測的準(zhǔn)確性與實時性，尤其是5G技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、高精度遙感遙測技術(shù)的發(fā)展，將對土壤學(xué)科發(fā)展產(chǎn)生變革性影響，促進(jìn)土壤監(jiān)測朝向智慧化、智能化方向發(fā)展。

長期試驗研究方法的重要性日益凸顯，被賦予了新的生命力，從農(nóng)田肥料試驗走向生態(tài)系統(tǒng)試驗，從單一試驗研究走向整合和網(wǎng)絡(luò)研究，從土壤過程走向生態(tài)系統(tǒng)過程，從土壤圈走向地球關(guān)鍵帶系統(tǒng)，并被用于分析全球尺度的土壤變化規(guī)律。目前的發(fā)展趨勢是土壤過程-生物過程-生態(tài)系統(tǒng)過程的系統(tǒng)而連續(xù)的觀察和監(jiān)測。通過長期定位觀測試驗可以揭示土壤微生物區(qū)系與生物多樣性、長期施肥與土壤肥力的變化、長期耕作措施的土壤保育效果、土壤環(huán)境質(zhì)量的演變規(guī)律，以及模型預(yù)測結(jié)果的驗證（圖2）。長期土壤生態(tài)系統(tǒng)研究已經(jīng)納入美國科學(xué)基金會的關(guān)鍵帶探測網(wǎng)絡(luò)（Critical Zone Exploration Network），我國也初步形成了中國地球關(guān)鍵帶網(wǎng)絡(luò)的雛形，有望融合到相關(guān)國際網(wǎng)絡(luò)中。

圖2 應(yīng)用長期試驗平臺的土壤學(xué)研究主題詞共現(xiàn)關(guān)系圖

4）多學(xué)科交叉融合研究成為土壤科學(xué)發(fā)展的重要推動力

隨著化學(xué)、生物學(xué)、物理學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)理論、方法、技術(shù)的進(jìn)步在土壤科學(xué)中的進(jìn)一步應(yīng)用，多學(xué)科交叉融合成為推動國際土壤科學(xué)快速發(fā)展的重要動力，土壤學(xué)與其他基礎(chǔ)科學(xué)的滲透融合促進(jìn)了土壤學(xué)研究新方向和分支學(xué)科的誕生?；瘜W(xué)各分支學(xué)科發(fā)展為定性和定量研究土壤中養(yǎng)分離子及污染物形態(tài)及其轉(zhuǎn)化提供技術(shù)和理論支撐，尤其是近年來原子及分子分析方法的快速發(fā)展，為從分子水平研究養(yǎng)分與污染物的界面過程提供了先進(jìn)手段；化學(xué)結(jié)構(gòu)、化學(xué)計量與土壤顆?；疚镔|(zhì)分子組成研究內(nèi)容的交叉和綜合形成了土壤分子模擬方向；生物學(xué)尤其是分子生物學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，深化了對土壤微生物所驅(qū)動的土壤過程的認(rèn)識，尤其是基于高通量測序的組學(xué)技術(shù)（基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白組學(xué)、代謝組學(xué)等）打開了土壤微生物的“黑箱”，極大地推動了對土壤中“未知微生物類群及功能的認(rèn)識[9]。生物學(xué)參與的土壤物質(zhì)和過程的研究，衍生出土壤生物物理研究分支學(xué)科；微生物學(xué)與土壤微形態(tài)學(xué)的交叉研究派生出土壤微生境和微生態(tài)研究方向；數(shù)學(xué)、地統(tǒng)計學(xué)和土壤學(xué)的交叉形成了土壤計量學(xué)；數(shù)字技術(shù)、信息技術(shù)的發(fā)展使得土壤信息系統(tǒng)研究和數(shù)字土壤研究成為現(xiàn)實，改變了傳統(tǒng)土壤學(xué)分析的模糊和定性的形象。在關(guān)鍵帶土壤環(huán)境過程研究方面，土壤學(xué)整合了生物學(xué)、水文學(xué)、生態(tài)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、地球化學(xué)、地質(zhì)學(xué)、大氣科學(xué)等知識和技術(shù)，大大提升了解釋地球各圈層之間交互作用的能力以及對區(qū)域土壤環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行綜合管理的能力。

5）社會與公眾需求成為土壤科學(xué)發(fā)展的內(nèi)在牽引力

全球農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和資源生態(tài)環(huán)境安全面臨的現(xiàn)實挑戰(zhàn)，對土壤學(xué)的需求越來越強烈，極大地牽引了國際土壤科學(xué)的發(fā)展，也促進(jìn)了土壤學(xué)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用。聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)（Sustainable Development Goals，SDGs）中就有多個目標(biāo)對土壤科學(xué)的需求提出了明確要求，其中促進(jìn)可持續(xù)農(nóng)業(yè)、保障健康生活、確?？沙掷m(xù)消費與生產(chǎn)模式、恢復(fù)退化陸地生態(tài)系統(tǒng)等，分別涉及土壤質(zhì)量、土壤污染、土壤健康、土壤退化等方面。在全球資源環(huán)境矛盾日益突出的情況下，土壤的生產(chǎn)力及其可持續(xù)提高的機理和途徑仍然是農(nóng)業(yè)土壤學(xué)的一大中心任務(wù)[10]。應(yīng)對氣候變化挑戰(zhàn)催生了土壤碳循環(huán)研究在全球的興起，至今一直是國際土壤學(xué)的前沿領(lǐng)域；環(huán)境污染的全球化背景下，旨在控制持久性有機污染物（POPs）國際公約的簽訂，使得土壤環(huán)境與污染修復(fù)成為全球環(huán)境科學(xué)的熱點領(lǐng)域?？茖W(xué)研究的全球化和重大國際科學(xué)研究計劃，推動了土壤學(xué)的全球?qū)Ρ扰c網(wǎng)絡(luò)化，如全球土壤信息化對比研究，推進(jìn)了國際土壤分類系統(tǒng)和數(shù)字土壤制圖的全球合作研究。

2 我國土壤科學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀與態(tài)勢

我國土壤科學(xué)雖然起步較晚，但近幾十年來發(fā)展迅速，土壤學(xué)研究在面對國家需求、解決生產(chǎn)實際的同時，學(xué)科建設(shè)得到了極大發(fā)展，相繼建立了土壤地理學(xué)、土壤物理學(xué)、土壤化學(xué)、土壤生物學(xué)、土壤侵蝕與水土保持、土壤肥力與土壤養(yǎng)分循環(huán)、土壤污染與修復(fù)、土壤質(zhì)量與食物安全等各分支學(xué)科，提出了土壤圈物質(zhì)循環(huán)的重要研究內(nèi)涵，建立了較為完整的土壤學(xué)科體系，在國際上已具有一定特色和國際地位。以Web of Science收錄的34份土壤學(xué)期刊發(fā)表的文章為例，我國在2014年超過美國，成為在土壤學(xué)期刊上發(fā)文最多的國家（圖3），目前已超過全球總量的30%。由于我國社會經(jīng)濟快速發(fā)展對土壤學(xué)的強烈需求，我國土壤學(xué)各分支學(xué)科均取得了很好的研究進(jìn)展，如系統(tǒng)清查了我國土系資源，建立了近5 000個土系并出版了《中國土系志》，全面更新了我國土壤資源清單和土壤信息，將土壤分類工作推向了新的前沿[11]；發(fā)展了土壤物理新技術(shù)和新方法，以及地球關(guān)鍵帶水文過程與物質(zhì)遷移、土壤水熱鹽耦合過程與調(diào)控、污染物遷移與數(shù)值模擬、土壤結(jié)構(gòu)等新理論與新模型[12]；基于同步輻射技術(shù)、機理性動力學(xué)模型及量子化學(xué)計算等，揭示了土壤微界面化學(xué)動力學(xué)反應(yīng)分子機制[13]；首次在較大的空間尺度下定量揭示了土壤微生物的地理分布特征，揭示了土壤生源要素的微生物地球化學(xué)過程與驅(qū)動機制[14]；闡明了土壤侵蝕動力機制，建立了土壤抗沖性與土壤物理性質(zhì)參數(shù)的最優(yōu)模型[15]；采用氮穩(wěn)定同位素成功標(biāo)記測定了土壤氮素初級轉(zhuǎn)化速率，在認(rèn)識亞熱帶土壤氮動態(tài)和機制方面取得了一系列新的認(rèn)識[16]，在協(xié)調(diào)作物生產(chǎn)和環(huán)境雙贏的氮肥管理方面從理論到實踐均取得了較大進(jìn)展[17]；在農(nóng)田和場地土壤污染過程、污染機制、風(fēng)險評估、風(fēng)險管控修復(fù)材料、裝備和技術(shù)及工程示范等方面開展了大量工作[18]；土壤質(zhì)量和食物安全領(lǐng)域主要聚焦在施肥、作物類型、水肥管理以及施肥引起土壤酸化對食物安全的影響等[19]。詳細(xì)參見各個分支學(xué)科發(fā)展報告[11-19]。

從研究領(lǐng)域看，我國土壤科學(xué)研究領(lǐng)域既緊跟國際熱點，如在應(yīng)對全球氣候變化、根際微生物多樣性、硝化過程與氨氧化菌等國際熱點領(lǐng)域；又帶有明顯的區(qū)域特色，如在黃土高原水土流失、污染土壤生物修復(fù)等特色領(lǐng)域（圖4）。在過去的十多年里，這些熱點研究領(lǐng)域研究成果累累，產(chǎn)生了多項國家自然科學(xué)獎和科技進(jìn)步獎。

從研究深度上看，我國土壤學(xué)整體上處于跟蹤國際前沿水平，引導(dǎo)國際土壤科學(xué)研究方向的原創(chuàng)性研究成果較少。少數(shù)領(lǐng)域如人為土壤（特別是水耕人為土）的研究、古土壤、土壤電化學(xué)、植物修復(fù)、稻田溫室氣體排放研究等處于國際領(lǐng)先水平。部分學(xué)科和研究領(lǐng)域與國際前沿差距較大，需要多學(xué)科多領(lǐng)域交叉綜合研究，進(jìn)一步推動我國土壤科學(xué)的全面發(fā)展。

圖3 世界主要國家在Web of Science土壤學(xué)期刊發(fā)文數(shù)量變化

圖4 2011—2019年我國土壤學(xué)SCI論文主題詞關(guān)系共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)

3 學(xué)科發(fā)展需求與關(guān)鍵科學(xué)問題

3.1 土壤科學(xué)與國家需求

當(dāng)前，我國乃至全球社會面臨著“糧食安全、環(huán)境污染、資源匱乏、生態(tài)退化、全球變化、災(zāi)害頻發(fā)”等重大挑戰(zhàn)，這些問題均與土壤的開發(fā)與利用、保護(hù)與管理息息相關(guān)。首先，耕地是保障國家糧食安全、實施鄉(xiāng)村振興的根本。目前，全國耕地面積為20.24億畝（1公頃為15畝），人均耕地不足1.5畝，中低產(chǎn)田占72.7%，耕地地力總體偏低。我國耕地基礎(chǔ)地力對糧食生產(chǎn)的貢獻(xiàn)率僅為52%左右，較40年前降低了10～15個百分點，耕地質(zhì)量退化嚴(yán)重威脅到國家糧食安全。目前，國家正大力推進(jìn)實施耕地質(zhì)量保護(hù)和提升行動計劃，目標(biāo)到2022年耕地質(zhì)量平均提升0.5個等級以上。滿足國家需求，加強土壤質(zhì)量基礎(chǔ)與提升技術(shù)研究，應(yīng)當(dāng)是我國土壤科學(xué)發(fā)展的根本任務(wù)。

其次，土壤健康是保障生態(tài)安全和支撐美麗中國的基礎(chǔ)。我國土壤環(huán)境污染嚴(yán)重，區(qū)域擴展日益突出，已經(jīng)影響到全面建設(shè)小康社會和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)?！皟敉凉詰?zhàn)”是國家三大污染防治攻堅戰(zhàn)之一。黨的十九大報告明確指出：著力解決突出環(huán)境問題，強化土壤污染管控和修復(fù)，加強農(nóng)業(yè)面源污染防治，構(gòu)建全社會共同參與的環(huán)境治理體系；加大生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)力度，實施生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和修復(fù)重大工程，尤其是長江經(jīng)濟帶土壤污染修復(fù)與安全利用等。因此，加強土壤環(huán)境與污染修復(fù)研究成為土壤科學(xué)發(fā)展的重要任務(wù)。

第三，全球變化與土壤的關(guān)系密切。一方面，土壤碳氮循環(huán)等生物地球化學(xué)過程產(chǎn)生或消耗溫室氣體以及其他氣體，直接或者間接地影響氣候變化；另一方面，全球變化通過降雨、溫度和養(yǎng)分沉降等變化，影響土壤過程，也對生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力及其穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，因此，土壤管理成為應(yīng)對氣候變化的研究熱點。從土壤與土壤學(xué)科及國民經(jīng)濟發(fā)展需求的關(guān)系來看，當(dāng)前對土壤重要性的認(rèn)識，已從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向生態(tài)環(huán)境保護(hù)提升，從食物安全向人體健康提升，從土壤資源向生態(tài)要素的認(rèn)識提升，從土壤質(zhì)量的培育向提高土壤綜合服務(wù)功能提升，從全球土壤質(zhì)量變化向人類生存提升，從城鄉(xiāng)發(fā)展向人居環(huán)境建設(shè)提升。這些認(rèn)識的提升對未來我國土壤科學(xué)的研究與發(fā)展，均有重要的指導(dǎo)意義。

3.2 關(guān)鍵科學(xué)問題

從國際和國內(nèi)土壤科學(xué)發(fā)展態(tài)勢來看，土壤形成與演化研究正朝定量化、信息化、數(shù)字化方向發(fā)展；土壤過程與模型模擬研究成為土壤物理學(xué)研究的主要趨勢；土壤物理化學(xué)與生物化學(xué)過程的耦合研究成為土壤化學(xué)的發(fā)展新趨勢；土壤生物學(xué)已經(jīng)成為土壤科學(xué)、地球科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、微生物學(xué)和生態(tài)學(xué)等學(xué)科交叉前沿；土壤侵蝕與水土保持研究是土壤科學(xué)服務(wù)于生態(tài)脆弱區(qū)生態(tài)環(huán)境建設(shè)的重要內(nèi)容；土壤肥力與養(yǎng)分循環(huán)研究是實現(xiàn)土壤生產(chǎn)力持續(xù)提升與保護(hù)生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的重要途徑；土壤污染與修復(fù)研究成為土壤科學(xué)發(fā)展的重要研究方向；土壤質(zhì)量與食物安全研究是土壤科學(xué)服務(wù)于食物安全的重要內(nèi)容；發(fā)展基于“大數(shù)據(jù)+互聯(lián)網(wǎng)+人工智能”土壤資源大數(shù)據(jù)信息決策理論與方法成為未來土壤學(xué)技術(shù)的發(fā)展趨勢。圍繞這些研究內(nèi)容，土壤學(xué)需解決如下關(guān)鍵科學(xué)問題：

1）闡明土壤圈物質(zhì)循環(huán)與土壤功能演變機制。土壤圈多時空尺度土壤形成和演化過程與機制，土壤圈物質(zhì)（養(yǎng)分、水分、污染物等）生物地球化學(xué)循環(huán)過程及其對土壤功能（生產(chǎn)功能、環(huán)境功能、生態(tài)功能）的影響，這些過程發(fā)生的微生物學(xué)機制，以及調(diào)控原理與途徑。

2）揭示土壤內(nèi)部界面反應(yīng)過程與作用機制。揭示土壤膠體及其組分與生物活性分子、微生物等相互作用復(fù)雜性、土壤界面反應(yīng)作用機制及影響；闡明土壤生態(tài)系統(tǒng)生源要素和污染物轉(zhuǎn)化過程、食物鏈和食物網(wǎng)能量轉(zhuǎn)換、生物信息傳遞過程及其對環(huán)境污染和全球變化的反饋機制等。

3）明確土壤健康的維持機制與新技術(shù)原理。土壤污染、土壤侵蝕、土壤鹽漬化以及土壤酸化是我國土壤退化的重要因素，闡明土壤污染、侵蝕、鹽漬化和酸化形成過程、機理及其響應(yīng)機制，揭示土壤健康演變的規(guī)律與機制，發(fā)展基于“大數(shù)據(jù)+互聯(lián)網(wǎng)+人工智能”的土壤信息大數(shù)據(jù)決策理論與方法，建立土壤健康評價的指標(biāo)體系以及退化土壤的防控、修復(fù)與保育的理論和技術(shù)體系。

4 未來優(yōu)先研究領(lǐng)域與重要方向

圍繞國際土壤科學(xué)研究前沿和國家重大戰(zhàn)略需求，充分發(fā)揮多學(xué)科交叉融合的學(xué)科優(yōu)勢，預(yù)期未來5～10年我國土壤學(xué)將重點發(fā)展地球關(guān)鍵帶過程與土壤功能演變、農(nóng)田土壤健康與質(zhì)量提升理論與技術(shù)、區(qū)域土壤復(fù)合污染過程與綠色修復(fù)、土壤生物的分布、過程與功能等優(yōu)先領(lǐng)域和重要方向。

4.1 地球關(guān)鍵帶過程與土壤功能演變

地球關(guān)鍵帶研究作為地球科學(xué)、土壤學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)、大氣科學(xué)、生態(tài)科學(xué)等的綜合交叉學(xué)科，以調(diào)查、監(jiān)測、試驗、模擬、預(yù)測為手段，研究不同時間和空間尺度上土壤、水文、植被和大氣相互作用過程及其景觀、物質(zhì)能量傳輸?shù)年P(guān)系，實現(xiàn)關(guān)鍵帶結(jié)構(gòu)-過程-功能-服務(wù)的耦合與集成。重點研究地球關(guān)鍵帶類型劃分方法與理論框架，繪制區(qū)域、國家及全球尺度地球關(guān)鍵帶類型分區(qū)圖；研究地球關(guān)鍵帶的厚度、地層結(jié)構(gòu)、風(fēng)化強度、孔隙結(jié)構(gòu)等的空間變異及其氣候、生物、水文、地質(zhì)和人為活動驅(qū)動力；表征地球關(guān)鍵帶中水、碳、氮、磷、鉀、微生物等的時空動態(tài)。研究地球關(guān)鍵帶區(qū)域、流域、坡面、剖面等多尺度的生態(tài)水文過程及其驅(qū)動的物質(zhì)遷移過程，創(chuàng)新多尺度觀測與模擬研究方法和理論；探究土-氣、土-水、土-巖和土-根界面熱區(qū)物質(zhì)遷移和轉(zhuǎn)化過程，創(chuàng)建多界面物質(zhì)循環(huán)通量觀測和模擬研究理論；剖析碳、氮、磷、硫、鐵、錳等元素微觀至宏觀的生物地球化學(xué)循環(huán)過程及其耦合關(guān)系；研究典型生態(tài)脆弱地區(qū)關(guān)鍵帶過程對土壤資源演變的驅(qū)動機制，以及關(guān)鍵帶過程對土壤功能與安全的影響，開展青藏高原、黃土高原等熱點地區(qū)的橫縱向界面研究及國際對比。研究氣候變化情景下礦物風(fēng)化、土壤形成、植被演變、土地利用等影響下地球關(guān)鍵帶碳、氮、磷、硫等生源要素循環(huán)過程與機制；探索地球關(guān)鍵帶過程調(diào)控與應(yīng)對氣候變化的綜合途徑；構(gòu)建我國地球關(guān)鍵帶調(diào)查觀測研究平臺。

4.2 農(nóng)田土壤健康與質(zhì)量提升理論與技術(shù)

農(nóng)田土壤健康保護(hù)和耕地質(zhì)量提升，是實施藏糧于地（技）戰(zhàn)略和確保國家糧食安全的重大現(xiàn)實需求，亦是土壤學(xué)內(nèi)部學(xué)科交叉的綜合性研究內(nèi)容。重點研究農(nóng)田土壤主要生源要素的生物地球化學(xué)循環(huán)過程及其驅(qū)動因子，闡明典型生源要素循環(huán)耦合關(guān)系的關(guān)鍵過程及其制約機制、協(xié)同轉(zhuǎn)化理論；研究維系土壤健康的典型微生物過程、影響因素，闡明土壤微生物過程與關(guān)鍵物質(zhì)循環(huán)的耦合關(guān)系；研究土壤調(diào)控對植物疾病防控的原理與機制及技術(shù)模式；研究土壤生物網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成、多樣性及其演變規(guī)律，明確土壤生物網(wǎng)絡(luò)功能對土壤有機質(zhì)周轉(zhuǎn)和養(yǎng)分循環(huán)的影響。研究主要生態(tài)區(qū)中低產(chǎn)田障礙類型及驅(qū)動因素，解析土壤酸化、（次生）鹽漬化、潛育化、瘠瘦化等典型障礙類型發(fā)生與形成機制，闡明其消減與調(diào)控機理；研究土壤肥沃耕層結(jié)構(gòu)形成機制，提出協(xié)調(diào)土壤水、肥、氣、熱條件的肥沃土壤耕層的構(gòu)建方向；研究農(nóng)田土壤有機質(zhì)形成演變規(guī)律、平衡機理及驅(qū)動因素，闡明主要生態(tài)區(qū)中低產(chǎn)田土壤有機質(zhì)提升的潛力與途徑。

4.3 土壤復(fù)合污染過程與協(xié)同修復(fù)

系統(tǒng)認(rèn)識我國土壤污染區(qū)域化特征，探究區(qū)域土壤污染成因，闡明區(qū)域土壤污染過程與治理修復(fù)原理，實現(xiàn)分區(qū)治理修復(fù)策略，已成為土壤學(xué)、環(huán)境科學(xué)、區(qū)域地理學(xué)，以及環(huán)境土壤學(xué)、修復(fù)土壤學(xué)必須解決的重大環(huán)境污染問題。針對重點區(qū)域土壤污染成因復(fù)雜性、過程耦合性、風(fēng)險疊加性等基礎(chǔ)性科學(xué)問題，研究重點區(qū)域土壤-地下水污染特征、空間格局和質(zhì)量演變規(guī)律；研究區(qū)域土壤-地下水系統(tǒng)污染物遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律、擴散通量及主控機制；研究區(qū)域土壤-地下水污染物多介質(zhì)界面過程與調(diào)控機制，闡明區(qū)域土壤-地下水復(fù)合污染物的生物地球化學(xué)過程；研究區(qū)域土壤污染的大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，研發(fā)基于大數(shù)據(jù)的場地污染智能識別模式；研究農(nóng)用地土壤污染靶向修復(fù)與安全利用技術(shù)原理，以及場地土壤-地下水污染智慧修復(fù)與風(fēng)險智能預(yù)警系統(tǒng)；研究區(qū)域土壤污染全過程控制與協(xié)同修復(fù)技術(shù)原理。

4.4 土壤生物的分布、過程與功能

土壤生物學(xué)是土壤科學(xué)、微生物學(xué)和生態(tài)學(xué)等學(xué)科交叉前沿。重點研究不同土壤生態(tài)系統(tǒng)中生物多樣性的時空差異性，闡明不同時空尺度上土壤生物多樣性的驅(qū)動機制、演化特征及其影響機制，建立土壤生物基因及物種資源數(shù)據(jù)庫；研究土壤生源要素的生物學(xué)轉(zhuǎn)化過程，揭示土壤物質(zhì)循環(huán)的生物學(xué)機制；研究土壤健康食物網(wǎng)的生物和非生物影響及反饋機制，闡明土壤食物網(wǎng)中關(guān)鍵物種、生態(tài)網(wǎng)絡(luò)關(guān)系及其對土壤生物多樣性維持的貢獻(xiàn)；解析土壤多營養(yǎng)級生物結(jié)構(gòu)、多樣性、互作關(guān)系等與土壤促生、免疫和解毒功能發(fā)揮之間的關(guān)系，探究核心土壤生物在促生、免疫和解毒功能發(fā)揮中的互作模式、演化規(guī)律和和進(jìn)化機制，建立動態(tài)提升土壤生物功能的策略；研究引起人類疾病的土壤病原微生物、病毒在土壤中類群、存活以及傳播途徑；建立土壤病原微生物動態(tài)檢測方法，建立土壤病原生物數(shù)據(jù)庫，提出預(yù)判和阻控土壤源疫情傳播的理論與技術(shù)手段。

4.5 土壤碳氮循環(huán)與全球氣候及環(huán)境變化

土壤碳氮循環(huán)與全球氣候及環(huán)境變化研究成為土壤學(xué)、大氣科學(xué)、地球科學(xué)等交叉學(xué)科的研究熱點。研究典型陸地生態(tài)系統(tǒng)碳氮生物地球化學(xué)循環(huán)特征、碳氮微量氣體排放強度及固碳減排潛力；解析土壤碳氮微量氣體對氣候變化因子的響應(yīng)規(guī)律及微生物學(xué)驅(qū)動機制；土壤碳氮循環(huán)過程的生物驅(qū)動機制與計量，碳氮溫室氣體產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化的生物學(xué)機理及其對全球變化的響應(yīng)，土壤碳氮耦合的生物聯(lián)作機制，全球變化敏感區(qū)土壤生物群落和功能的演變與適應(yīng)，土壤碳氮生物地球化學(xué)循環(huán)過程的生物學(xué)模型；探索不同農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳氮微量氣體減排與作物高產(chǎn)高效的耦合途徑及綜合對策；研究全球變化要素農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)過程的反饋機制；深入研究微生物同化無機氮的機制，增加土壤氮固持能力；探索新的固氮微生物，增加非豆科固氮，闡明土壤反硝化和硝酸鹽異化還原過程的主要控制因子，實現(xiàn)氮素去向的合理調(diào)控，發(fā)展全球環(huán)境變化下不同區(qū)域土地利用方式下的農(nóng)業(yè)綠色生產(chǎn)技術(shù)體系。

4.6 土壤微界面化學(xué)過程與作用機制

土壤化學(xué)-物理-生物界面反應(yīng)研究是土壤化學(xué)、界面化學(xué)、膠體化學(xué)、生物學(xué)等多學(xué)科交叉的前沿。重點研究土壤組分微界面養(yǎng)分與污染物化學(xué)反應(yīng)過程，揭示微生物-礦物-微生物之間胞外電子傳遞機制；研究微生物驅(qū)動的土壤養(yǎng)分與污染物化學(xué)過程，建立微生物驅(qū)動化學(xué)體系機制模型；研究土壤礦物-微生物-有機質(zhì)界面過程，闡明多界面、多過程、多要素耦合機制；研究土壤組分間動態(tài)相互作用機制及其影響因素；研究土壤膠體界面養(yǎng)分與污染物多過程耦合反應(yīng)動力學(xué)機制，發(fā)展土壤微納多尺度多過程動力學(xué)行為預(yù)測模型；研究全球變化影響下土壤組分微界面養(yǎng)分與污染物化學(xué)動力學(xué)過程、環(huán)境行為、反饋機制以及定量預(yù)測模型。

4.7 土壤養(yǎng)分高效利用與精準(zhǔn)施肥

土壤養(yǎng)分高效利用與精準(zhǔn)施肥是土壤學(xué)、植物生理學(xué)、微生物學(xué)、分子生物學(xué)、育種學(xué)、肥料學(xué)等多學(xué)科交叉的研究熱點。重點研究土壤-根系-微生物互作過程對作物養(yǎng)分高效利用的影響機制，揭示土壤-作物-環(huán)境相互作用與養(yǎng)分有效性；解析作物高效利用土壤養(yǎng)分機制，挖掘作物高效利用養(yǎng)分的基因、作物種質(zhì)資源和微生物菌種資源；利用分子設(shè)計等育種技術(shù)培育氮磷養(yǎng)分高效利用的專用作物新品種；研究氮磷高效利用的地上-地下生物功能調(diào)控與技術(shù)原理，建立氮磷高效利用生物調(diào)控技術(shù)體系。開發(fā)新型控釋肥料、有機肥料以及功能肥料，構(gòu)建肥料環(huán)境效應(yīng)評估方法和評估體系；開發(fā)土壤肥力快速測定系統(tǒng)，構(gòu)建智能化、信息化、數(shù)字化、精準(zhǔn)化施肥技術(shù)體系，開展互聯(lián)網(wǎng)＋高效施肥技術(shù)集成。發(fā)展不同區(qū)域生態(tài)高值農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)體系。

4.8 土壤侵蝕過程與水土保持

土壤侵蝕過程與水土保持原理研究是遏制我國土壤退化和保障區(qū)域生態(tài)安全的重要基礎(chǔ)性科學(xué)問題。重點研究不同尺度下水文過程與侵蝕-搬運-沉積的級聯(lián)效應(yīng)；水文連通性對流域侵蝕產(chǎn)沙影響機理及其過程模擬；研究自然作用和人為活動影響下土壤侵蝕的形成過程、機理及其響應(yīng)機制，典型區(qū)侵蝕產(chǎn)沙原型觀測，跨尺度的土壤侵蝕評價系統(tǒng)理論與預(yù)測模型；土壤侵蝕徑流-泥沙（土）-面源污染物相互作用機制；研究土壤侵蝕模型中參數(shù)的區(qū)域演變規(guī)律，建立模型參數(shù)與氣候、土壤、植被、地形特征等宏觀區(qū)域參數(shù)間的關(guān)系，提升模型的區(qū)域適用性；研究土壤侵蝕防治原理與技術(shù)；建立土壤侵蝕研究新技術(shù)與新方法。

4.9 土壤學(xué)研究新方法、新技術(shù)

近年來，隨著信息技術(shù)、生物技術(shù)、人工智能、大數(shù)據(jù)技術(shù)等發(fā)展迅猛，土壤學(xué)亟需應(yīng)用這些高技術(shù)來表征土壤物質(zhì)的多態(tài)性、土壤過程的多尺度性和土壤功能的多元性。重點研究土壤多組分、多界面和多尺度性質(zhì)和行為的觀測、分析和模擬分析方法；研發(fā)應(yīng)急和生物監(jiān)測技術(shù)，完善現(xiàn)代土壤質(zhì)量分析方法標(biāo)準(zhǔn)體系；開發(fā)土壤原位采樣、地球物理探測與污染監(jiān)測一體化技術(shù)，實現(xiàn)土壤與地下水污染物分布、地下水流場、地層特征及含水層介質(zhì)滲透性實時、動態(tài)、高分辨表征；發(fā)展野外觀測的定量分析、動態(tài)表征技術(shù)，結(jié)合空間表達(dá)技術(shù)，構(gòu)建不同尺度的計量土壤學(xué)理論和研究方法體系；開發(fā)基于大數(shù)據(jù)的自動控制、數(shù)據(jù)采集信息技術(shù)以及基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)；研究基于星-空-地一體化的土壤智慧監(jiān)測技術(shù)與系統(tǒng)；發(fā)展基于“大數(shù)據(jù)+互聯(lián)網(wǎng)+人工智能”的土壤大數(shù)據(jù)信息決策理論與支持系統(tǒng)。

［ 1 ］ Shen R F，Teng Y. Concept of soil security and its application in China[J]. Bulletin of Chinese Academy of Sciences，2015，30（4）：468—476. [沈仁芳，滕應(yīng). 土壤安全的概念與我國的戰(zhàn)略對策[J]. 中國科學(xué)院院刊，2015，30（4）：468—476.]

［ 2 ］ Zhang G L，Wu H Y. From “problems” to “solutions”：Soil functions for realization of sustainable development goals[J]. Bulletin of Chinese Academy of Sciences，2018，33（2）：124—134. [張甘霖，吳華勇. 從問題到解決方案：土壤與可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的實現(xiàn)[J]. 中國科學(xué)院院刊，2018，33（2）：124—134.]

［ 3 ］ Shen R F. Development，status and prospect of soil science[J]. Journal of Agriculture，2018，8（1）：44—49. [沈仁芳. 土壤學(xué)發(fā)展歷程、研究現(xiàn)狀與展望[J]. 農(nóng)學(xué)學(xué)報，2018，8（1）：44—49.]

［ 4 ］ Zhao Q G，Luo Y M. The macro strategy of soil protection in China[J]. Bulletin of Chinese Academy of Sciences，2015，30（4）：452—458. [趙其國，駱永明. 論我國土壤保護(hù)宏觀戰(zhàn)略[J]. 中國科學(xué)院院刊，2015，30（4）：452—458.]

［ 5 ］ Song C Q，Tan W F. The historical venation of soil science in the past 30 years—Based on the bibliometric analysis[J]. Acta Pedologica Sinica，2015，52（5）：957—969. [宋長青，譚文峰. 基于文獻(xiàn)計量分析的近30年國內(nèi)外土壤科學(xué)發(fā)展過程解析[J]. 土壤學(xué)報，2015，52（5）：957—969.]

［ 6 ］ Zhang G L，Zhu Y G，Shao M A. Understanding sustainability of soil and water resources in a critical zone perspective[J]. Scientia Sinica：Terrae，2019，49（12）：1945—1947. [張甘霖，朱永官，邵明安. 地球關(guān)鍵帶過程與水土資源可持續(xù)利用的機理[J]. 中國科學(xué)：地球科學(xué)，2019，49（12）：1945—1947.]

［ 7 ］ Siebecker M，Li W，Khalid S，et al. Real-time QEXAFS spectroscopy measures rapid precipitate formation at the mineral–water interface[J]. Nature Communications，2014，5（1）：5003. https：//doi.org/10.1038/ncomms6003.

［ 8 ］ Fierer N. Embracing the unknown：Disentangling the complexities of the soil microbiome[J]. Nature Reviews Microbiology，2017，15（10）：579—590.

［ 9 ］ Zhu Y G，Shen R F，He J Z，et al. China soil microbiome initiative：Progress and perspective[J]. Bulletin of Chinese Academy of Sciences，2017，32（6）：554—565，542. [朱永官，沈仁芳，賀紀(jì)正，等. 中國土壤微生物組：進(jìn)展與展望[J]. 中國科學(xué)院院刊，2017，32（6）：554—565，542.]

［ 10 ］ Zhang J B，Liu J L. Principle and strategy facilitating increase of soil productivity in China food production bases[J]. Science and Technology Innovation Herald，2016，13（14）：181. [張佳寶，劉建立. 糧食主產(chǎn)區(qū)農(nóng)田地力提升機理與定向培育對策研究立項報告[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2016，13（14）：181.]

［ 11 ］ Zhang G L，Shi Z，Zhu A X，et al. Progress and perspective of studies on soils in space and time[J]. Acta Pedologica Sinica，2020，57（5）：1060—1070. [張甘霖，史舟，朱阿興，等. 土壤時空變化研究的進(jìn)展與未來[J]. 土壤學(xué)報，2020，57（5）：1060—1070.]

［ 12 ］ Peng X H，Wang Y Q，Jia X X，et al. Some key research fields of Chinese soil physics in the new era：Progresses and perspectives[J]. Acta Pedologica Sinica，2020，57（5）：1071—1087. [彭新華，王云強，賈小旭，等. 新時代中國土壤物理學(xué)主要領(lǐng)域進(jìn)展與展望[J]. 土壤學(xué)報，2020，57（5）：1071—1087.]

［ 13 ］ Li F B，Xu R K，Tan W F，et al. The frontier and perspectives of soil chemistry in the new era[J]. Acta Pedologica Sinica，2020，57（5）：1088—1104. [李芳柏，徐仁扣，譚文峰，等. 新時代土壤化學(xué)前沿進(jìn)展與展望[J]. 土壤學(xué)報，2020，57（5）：1088—1104.]

［ 14 ］ Chu H Y，Ma Y Y，Yang T，et al. The strategies for development of the subdiscipline of soil biology for the 14th Five-Year Plan[J]. Acta Pedologica Sinica，2020，57（5）：1105—1116. [褚海燕，馬玉穎，楊騰，等.“十四五”土壤生物學(xué)分支學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略[J]. 土壤學(xué)報，2020，57（5）：1105—1116.]

［ 15 ］ Shi Z H，Liu Q J，Zhang H Y，et al. Study on soil erosion and conservation in the past 10 years：Progress and prospects[J].Acta Pedologica Sinica，2020，57（5）：1117—1127. [史志華，劉前進(jìn)，張含玉，等. 近十年土壤侵蝕與水土保持研究進(jìn)展與展望[J]. 土壤學(xué)報，2020，57（5）：1117—1127.]

［ 16 ］ Cai Z C. Discussion on the strategies for development of the subdiscipline of soil fertility and soil nutrient cycling for the 14th Five-Year Plan[J]. Acta Pedologica Sinica，2020，57（5）：1128—1136. [蔡祖聰. 淺談“十四五”土壤肥力與土壤養(yǎng)分循環(huán)分支學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略[J]. 土壤學(xué)報，2020，57（5）：1128—1136.]

［ 17 ］ Yan X Y，Xia L L，Ti C P. Win-win nitrogen management practices for improving crop yield and environmental sustainability[J]. Bulletin of Chinese Academy of Sciences，2018，33（2）：177—183. [顏曉元，夏龍龍，遆超普. 面向作物產(chǎn)量和環(huán)境雙贏的氮肥施用策略[J]. 中國科學(xué)院院刊，2018，33（2）：177—183.]

［ 18 ］ Luo Y M，Teng Y. Research progresses and prospects on soil pollution and remediation in China[J]. Acta Pedologica Sinica，2020，57（5）：1137—1142. [駱永明，滕應(yīng). 中國土壤污染與修復(fù)科技研究進(jìn)展和展望[J]. 土壤學(xué)報，2020，57（5）：1137—1142.]

［ 19 ］ Xu J M，Liu X M. Frontier trends and development strategies of soil quality and food safety in the 14th Five-Year Plan[J]. Acta Pedologica Sinica，2020，57（5）：1143—1154. [徐建明，劉杏梅.“十四五”土壤質(zhì)量與食物安全前沿趨勢與發(fā)展戰(zhàn)略[J]. 土壤學(xué)報，2020，57（5）：1143—1154.]

Status Quo of and Strategic Thinking for the Development of Soil Science in China in the New Era

SHEN Renfang1, YAN Xiaoyuan1, ZHANG Ganlin1, TENG Ying2

(1. State Key Laboratory of Soil and Sustainable Agriculture, Institute of SoilScience, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China; 2.CAS Key Laboratory of Soil Environment and Pollution Remediation, Institute of Soil Science, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China)

Soil science plays an important strategic role in ensuring sustainable development of the agriculture and the construction of ecological civilization in China. This paper briefly reviews the status quo and development trend of soil science research at home and abroad, analyzes national strategic needs and key scientific issues of the research on soil science in the future, and collates priority aspects and key strategic directions of the soil science of China over the next 5-10 years, such as earth’s critical zone process and evolution of soil functions, theories and technologies for improvement of farmland soil health and quality, regional soil mixed pollution processes and green remediation, soil biological process and function, in an attempt to further promote leaping development of the soil science in China.

New ara; Soil science; Research and Development; Strategic thinking

X53

A

10.11766/trxb202006240330

沈仁芳，顏曉元，張甘霖，滕應(yīng). 新時期中國土壤科學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀與戰(zhàn)略思考[J]. 土壤學(xué)報，2020，57（5）：1051–1059.

SHEN Renfang，YAN Xiaoyuan，ZHANG Ganlin，TENG Ying. Status Quo of and Strategic Thinking for the Development of Soil Science in China in the New Era[J]. Acta Pedologica Sinica，2020，57（5）：1051–1059.

* 國家杰出青年科學(xué)基金項目（41025005）資助 Supported by the National Science Fund for Distinguished Young Scholars（No. 41025005）

沈仁芳（1965—），男，浙江蕭山人，研究員，主要從事土壤-植物營養(yǎng)方面研究。E-mail：rfshen@issas.ac.cn

2020–06–24；

2020–07–13；

網(wǎng)絡(luò)首發(fā)日期（www.cnki.net）：2020–07–27

（責(zé)任編輯：盧 萍）