土壤與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展國家重點實驗室（以下簡稱“實驗室”）于2003年由科技部批準(zhǔn)建設(shè)，2005年通過驗收，其前身是中國科學(xué)院土壤圈物質(zhì)循環(huán)重點實驗室。原實驗室建于1987年，同年通過驗收，正式對外開放，是中國科學(xué)院第二批對外開放的實驗室之一。2005年以來，實驗室先后獲得國家自然科學(xué)獎二等獎、國家科技進步獎二等獎等。2015年，實驗室通過科技部組織的實驗室評估，成績良。

立足需求 建設(shè)隊伍

實驗室依托中國科學(xué)院南京土壤研究所，主要面向國家需求和國際土壤科學(xué)前沿，開展土壤學(xué)基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)研究，解決我國土壤資源合理利用與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展中的核心基礎(chǔ)科學(xué)和重大關(guān)鍵技術(shù)問題，發(fā)展現(xiàn)代土壤學(xué)新理論、新方法和新技術(shù)，發(fā)揮智庫作用和科技支撐功能。

數(shù)字土壤與資源管理、土壤地力與定向培育、植物營養(yǎng)與高效施肥、土壤生物與界面過程、土壤利用與環(huán)境變化是實驗室的五大研究方向。

數(shù)字土壤與資源管理研究方向是以復(fù)雜環(huán)境條件和高強度人為作用下土壤時空演變過程及其主要驅(qū)動因子定量解析為基礎(chǔ)，研究土壤數(shù)據(jù)快速采集、更新及制圖方法的研究方向。該研究方向通過整合土壤數(shù)據(jù)庫、模型庫、知識庫及大數(shù)據(jù)分析方法來建立土壤資源信息服務(wù)平臺，進而評估我國土壤資源潛力，為國家土壤資源管理提供科學(xué)數(shù)據(jù)支撐和決策支持。

中國稻田生態(tài)系統(tǒng)

土壤地力與定向培育研究方向主要針對耕地質(zhì)量提升的國家需求。該研究方向主要研究土壤障礙消減和有機質(zhì)積累機制、土壤結(jié)構(gòu)形成和養(yǎng)分有效庫容擴增機理、土壤地力與養(yǎng)分利用的協(xié)同增效原理等。研究通過研發(fā)土壤地力定向培育的共性和專項技術(shù)，建立土壤地力提升與養(yǎng)分增效理論和技術(shù)體系，為國家糧食安全保障體系建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。

植物營養(yǎng)與高效施肥研究方向是以提高養(yǎng)分利用率為目標(biāo)，圍繞土壤-根際-植物中的養(yǎng)分循環(huán)過程，研究土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化、根際養(yǎng)分活化、根系養(yǎng)分吸收和作物養(yǎng)分利用的機制，從而構(gòu)建合理施肥、改良作物和土壤、改善環(huán)境等農(nóng)田養(yǎng)分高效利用技術(shù)體系。

土壤生物與界面過程研究方向主要用于解決生物資源挖掘、關(guān)鍵界面過程、農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的重大基礎(chǔ)問題。通過綜合應(yīng)用現(xiàn)代先進技術(shù)，系統(tǒng)研究土壤生物與荷電表面化學(xué)過程的相互作用機制，揭示土壤界面關(guān)鍵元素的熱力學(xué)和動力學(xué)特征，闡明主要養(yǎng)分元素化學(xué)行為及其生物有效性的調(diào)控機制，從而發(fā)展土壤生物與界面過程新理論。

土壤利用與環(huán)境變化研究方向主要研究碳、氮、磷等元素在土壤、土-水、土-氣界面的形態(tài)轉(zhuǎn)化與交換過程，用以明確土壤元素循環(huán)對生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力、區(qū)域環(huán)境及全球氣候變化的影響，為提高養(yǎng)分資源利用效率、區(qū)域環(huán)境治理能力和農(nóng)業(yè)應(yīng)對全球氣候變化提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

以五大研究方向為指引，實驗室在江蘇常熟、江西鷹潭、河南封丘建立了3個農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站，在江蘇南京建設(shè)了土壤與環(huán)境分析測試中心。實驗室為揭示我國高強度利用下土壤資源演變的時空分異規(guī)律，探明主要農(nóng)田生態(tài)類型區(qū)土壤養(yǎng)分和水分的循環(huán)特征與高效利用機理、生物系統(tǒng)功能及其生態(tài)過程機制，明確農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)各單元要素間的相互作用和調(diào)控的關(guān)鍵途徑而不斷奮斗，并致力于建設(shè)高水平土壤科學(xué)研究隊伍，從而將實驗室建設(shè)成為國際一流土壤學(xué)研究中心。

扎根土壤 心向農(nóng)業(yè)

土壤乃農(nóng)業(yè)之本，是支撐國家糧食安全與生態(tài)文明建設(shè)的重要戰(zhàn)略資源。在當(dāng)下，土壤的可持續(xù)發(fā)展和管理，更是實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要一環(huán)。近期，實驗室在我國高精度土壤信息網(wǎng)格研究、水-土界面微生物調(diào)控碳排放的研究等方面取得了突出進展。

土壤是人類生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，多個聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)（SDGs）與土壤資源利用和管理直接相關(guān)。然而，全球和我國現(xiàn)有土壤信息大多源于歷史土壤調(diào)查，較為粗略、陳舊，不能滿足應(yīng)對糧食安全、水資源緊缺、土地退化和氣候變化等全球和區(qū)域性問題的需要。對大面積復(fù)雜地區(qū)土壤變異進行精細準(zhǔn)確推測是土壤科學(xué)的一大挑戰(zhàn)，這類地區(qū)調(diào)查樣本往往數(shù)量較為有限且分布稀疏，然而土壤與成土環(huán)境之間的關(guān)系卻非常復(fù)雜。中國疆域遼闊，土壤景觀復(fù)雜多樣，人為活動強烈，建立高精度土壤數(shù)字網(wǎng)格在科學(xué)前沿突破上具有重要意義，在應(yīng)用上有廣泛的前景，因此在全球具有典型和示范意義。

實驗室基于近年“我國土系調(diào)查與《中國土系志》編制項目”獲得的5000多個代表性土壤剖面樣點，采用預(yù)測性土壤制圖范式，利用地理信息與遙感技術(shù)對成土環(huán)境條件進行精細刻畫和空間分析，研發(fā)自適應(yīng)深度函數(shù)擬合方法，集成先進的集合式機器學(xué)習(xí)方法，搭建高性能并行計算環(huán)境，生成了我國系列土壤屬性90m分辨率三維柵格分布圖，并估算了不確定性的空間分布。

在水-土界面微生物調(diào)控碳排放的研究中，實驗室得出結(jié)論，水-土界面微生物（周叢生物）在稻田碳轉(zhuǎn)化和碳排放過程中起著重要作用。此外，在對稻田生態(tài)系統(tǒng)進行碳循環(huán)模擬和預(yù)測時，應(yīng)充分考慮界面微生物的作用。未來，通過人為調(diào)控界面微生物（如優(yōu)化其物種組成和代謝活性）有望定向改變水-土界面碳循環(huán)過程。該研究為增加稻田生態(tài)系統(tǒng)的碳匯，實現(xiàn)“碳達峰”和“碳中和”提供了新思路。

勇挑重?fù)?dān) 奮力攻堅

2021年，實驗室有5名研究員入選“2020中國高被引學(xué)者”。實驗室主持的國家重點研發(fā)計劃項目“旱作區(qū)土壤培肥與豐產(chǎn)增效耕作技術(shù)”和“河套平原鹽堿地生態(tài)治理關(guān)鍵技術(shù)研究與集成示范”項目先后獲得通過。

“旱作區(qū)土壤培肥與豐產(chǎn)增效耕作技術(shù)”項目是“糧食豐產(chǎn)增效科技創(chuàng)新”重大專項首批啟動項目，專項經(jīng)費6800萬元，執(zhí)行期限為2016年1月至2021年6月。該項目由中國科學(xué)院南京土壤研究所牽頭組織，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所、中化化肥有限公司等24家單位共同承擔(dān)。

“河套平原鹽堿地生態(tài)治理關(guān)鍵技術(shù)研究與集成示范”項目隸屬“典型脆弱生態(tài)修復(fù)與保護研究”專項，項目經(jīng)費2200萬元，執(zhí)行期限為2016年7月至2021年6月。該項目由中國科學(xué)院南京土壤研究所牽頭承擔(dān)，中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所農(nóng)業(yè)資源研究中心、中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所、內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)、寧夏大學(xué)、清華大學(xué)、中國林業(yè)科學(xué)研究院、中國農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究院等20家單位共同承擔(dān)。

2021年10月，國家“十三五”科技創(chuàng)新成就展在北京展覽館舉行。展覽以“創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展，邁向科技強國”為主題，體現(xiàn)“創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動力”，全面展示“十三五”以來建設(shè)創(chuàng)新型國家所取得的重大成就，彰顯科技創(chuàng)新在我國經(jīng)濟社會發(fā)展中的重要支撐引領(lǐng)作用。

實驗室主持的科技部基礎(chǔ)性工作專項重點項目“我國土系調(diào)查與《中國土系志》編制”成果入選此次展出，主要展示《中國土系志》系列叢書（30卷）和典型土壤整段剖面標(biāo)本等豐富資料。該成果的展出意味著，在全國26家高校和科研單位400多人的共同努力下，我國土系調(diào)查歷經(jīng)十余年，建立了基于定量標(biāo)準(zhǔn)的土系4351個?！吨袊料抵尽肥切聲r期我國土壤分類的標(biāo)志性成果。

在“黑土糧倉”科技會戰(zhàn)開展實施之際，實驗室研究員和相關(guān)研究生組成聯(lián)合攻關(guān)突擊隊，于2021年10月，先后赴黑龍江省海倫市和吉林省公主嶺市，開展深耕輪作與秸稈還田培肥技術(shù)科研實驗基地建設(shè)，為助力“黑土糧倉”科技會戰(zhàn)打下了堅實的基礎(chǔ)。

扎根土壤，心系農(nóng)業(yè)。實驗室廣大科研人員用實際行動譜寫了土壤學(xué)研究的華章。