【专家视角】新时期中国土壤科学发展现状与战略思考-第2页-北极星环境修复网

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4）多学科交叉融合研究成为土壤科学发展的重要推动力

随着化学、生物学、物理学等学科的基础理论、方法、技术的进步在土壤科学中的进一步应用，多学科交叉融合成为推动国际土壤科学快速发展的重要动力，土壤学与其它基础科学的渗透融合促进了土壤学研究新方向和分支学科的诞生。化学各分支学科发展为定性和定量研究土壤中养分离子及污染物形态及其转化提供技术和理论支撑，尤其是近年来原子及分子分析方法的快速发展，为从分子水平研究养分与污染物的界面过程提供了先进手段；化学结构、化学计量与土壤颗粒基本物质分子组成研究内容的交叉和综合形成了土壤分子模拟方向；生物学尤其是分子生物学技术的进步，深化了对土壤微生物所驱动的土壤过程的认识，尤其是基于高通量测序的组学技术（基因组学、转录组学、蛋白组学、代谢组学等）打开了土壤微生物的“黑箱”，极大地推动了对土壤中“未知微生物类群及功能的认识。生物学参与的土壤物质和过程的研究，衍生出土壤生物物理研究分支学科；微生物学与土壤微形态学的交叉研究派生出土壤微生境和微生态研究方向；数学、地统计学和土壤学的交叉形成了土壤计量学；数字技术、信息技术的发展使得土壤信息系统研究和数字土壤研究成为现实，改变了传统土壤学分析的模糊和定性的形象。在关键带土壤环境过程研究方面，土壤学整合了生物学、水文学、生态学、环境科学、地球化学、地质学、大气科学等知识和技术，大大提升了解释地球各圈层之间交互作用的能力以及对区域土壤环境质量进行综合管理的能力。

5）社会与公众需求成为土壤科学发展的内在牵引力

全球农业可持续发展和资源生态环境安全面临的现实挑战，对土壤学的需求越来越强烈，极大地牵引了国际土壤科学的发展，也促进了土壤学在各个领域的应用。联合国可持续发展目标（SustainableDevelopment Goals，SDGs）中就有多个目标对土壤科学的需求提出了明确要求，其中促进可持续农业、保障健康生活、确保可持续消费与生产模式、恢复退化陆地生态系统等，分别涉及到土壤质量、土壤污染、土壤健康、土壤退化等方面。在全球资源环境矛盾日益突出的情况下，土壤的生产力及其可持续提高的机理和途径仍然是农业土壤学的一大中心任务。应对气候变化挑战催生了土壤碳循环研究在全球的兴起，至今一直是国际土壤学的前沿领域；环境污染的全球化背景下，旨在控制持久性有机污染物（POPs）国际公约的签订，使得土壤环境与污染修复成为全球环境科学的热点领域。科学研究的全球化和重大国际科学研究计划，推动了土壤学的全球对比与网络化，如全球土壤信息化对比研究，推进了国际土壤分类系统和数字土壤制图的全球合作研究。

2、我国土壤科学发展现状与态势

我国土壤科学虽然起步较晚，但近几十年来发展迅速，土壤学研究在面对国家需求、解决生产实际的同时，学科建设得到了极大发展，相继建立了土壤地理学、土壤物理学、土壤化学、土壤生物学、土壤侵蚀与水土保持、土壤肥力与土壤养分循环土壤污染与修复、土壤质量与食物安全等各分支学科，提出了土壤圈物质循环的重要研究内涵，建立了较为完整的土壤学科体系，在国际上已具有一定特色和国际地位。以Web of Science收录的34份土壤学期刊发表的文章为例，我国在2014年超过美国，成为在土壤学期刊上发文最多的国家（图3），目前已超过全球总量的30%。由于我国社会经济快速发展对土壤学的强烈需求，我国土壤学各分支学科均取得了很好的研究进展，系统清查了我国土系资源，建立了近5000个土系并出版了《中国土系志》，全面更新了我国土壤资源清单和土壤信息，将土壤分类工作推向了新的前沿；发展了土壤物理新技术和新方法，以及地球关键带水文过程与物质迁移、土壤水热盐耦合过程与调控、污染物迁移与数值模拟、土壤结构等新理论与新模型；基于同步辐射技术、机理性动力学模型及量子化学计算等，揭示了土壤微界面化学动力学反应分子机制；首次在较大的空间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学过程与驱动机制；阐明了土壤侵蚀动力机制，建立了土壤抗冲性与土壤物理性质参数的最优模型；采用氮稳定同位素成功标记测定了土壤氮素初级转化速率，在认识亚热带土壤氮动态和机制方面取得了一系列新的认识，在协调作物生产和环境双赢的氮肥管理方面从理论到实践均取得了较大进展；在农田和场地土壤污染过程、污染机制、风险评估、风险管控修复材料、装备和技术及工程示范等方面开展了大量工作；土壤质量和食物安全领域主要聚焦在施肥、作物类型、水肥管理以及施肥引起土壤酸化对食物安全影响等。详细参见各个分支学科发展报告。

从研究领域看，我国土壤科学研究领域既紧跟国际热点，如在应对全球气候变化、根际微生物多样性、硝化过程与氨氧化菌等国际热点领域；又带有明显的区域特色，如在黄土高原水土流失、污染土壤生物修复等特色领域（图4）。在过去的十多年里，这些热点研究领域研究成果累累，产生了多项国家自然科学奖和科技进步奖。

从研究深度上看，我国土壤学整体上处于跟踪国际前沿水平，引导国际土壤科学研究方向的原创性研究成果较少。少数领域如人为土壤（特别是水耕人为土）的研究、古土壤、土壤电化学、植物修复、稻田温室气体排放研究等处于国际领先水平。部分学科和研究领域与国际前沿差距较大，需要多学科多领域交叉综合研究，进一步推动我国土壤科学的全面发展。