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摘要：
土壤科學(xué)在保障國(guó)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(guó)內(nèi)外土壤科學(xué)研究現(xiàn)狀和發(fā)展態(tài)勢(shì)，結(jié)合未來(lái)土壤科學(xué)發(fā)展的國(guó)家戰(zhàn)略需求與關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，梳理了未來(lái)5-10年我國(guó)土壤科學(xué)擬重點(diǎn)發(fā)展地球關(guān)鍵帶過(guò)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(guò)程與綠色修復(fù)、土壤生物過(guò)程與功能等優(yōu)先領(lǐng)域和重要方向，以期進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)土壤科學(xué)跨越式發(fā)展。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(chǎng)所、保護(hù)人類(lèi)生存的自然歷史體，支撐著陸地生態(tài)系統(tǒng)中的生命過(guò)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(jì)社會(huì)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(lèi)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展作貢獻(xiàn)的重要任務(wù)。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(guò)程及功能，揭示土壤自身發(fā)生、演替、空間分布和動(dòng)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(lèi)對(duì)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(duì)土壤境功能和生態(tài)功能的認(rèn)識(shí)，土壤學(xué)的研究?jī)?nèi)涵也在發(fā)生深刻演變。經(jīng)過(guò)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?jī)?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(cè)與定量實(shí)驗(yàn)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(guò)程和多功能為重點(diǎn)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)。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(guó)內(nèi)外土壤科學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀與態(tài)勢(shì)，結(jié)合我國(guó)土壤學(xué)科發(fā)展需求和關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，梳理了未來(lái)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(dòng)我國(guó)土壤科學(xué)跨越式發(fā)展。
1、國(guó)際土壤科學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀與態(tài)勢(shì)
隨著國(guó)際土壤科學(xué)的發(fā)展，其學(xué)科地位不斷提升。國(guó)際土壤學(xué)會(huì)（ISSS）升格為國(guó)際土壤學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUSS），并成為國(guó)際科聯(lián)的獨(dú)立成員，充分反映了國(guó)際土壤學(xué)的學(xué)科地位和發(fā)展形勢(shì)。目前，國(guó)際土壤學(xué)聯(lián)合會(huì)設(shè)有土壤時(shí)空演變、土壤性質(zhì)與過(guò)程、土壤利用與管理、土壤在社會(huì)及環(huán)境中應(yīng)用等4個(gè)部門(mén)（Division），總共分設(shè)了22個(gè)下屬專(zhuān)業(yè)委員會(huì)（Commission）。同時(shí)，還設(shè)立了若干工作組（WorkingGroup），來(lái)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(guó)大會(huì)正式通過(guò)決議，將2015年定為“國(guó)際土壤年”，主題為“健康土壤帶來(lái)健康生活”。目前，國(guó)際上十分關(guān)注土壤安全議題，解決與土壤相關(guān)的國(guó)際共同關(guān)注的重大問(wèn)題，以提高對(duì)土壤資源的可持續(xù)管理能力，滿(mǎn)足人類(lèi)對(duì)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(lái)的氣候變化，因此在聯(lián)合國(guó)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)（SDG）中土壤得到前所未有的重視。說(shuō)明土壤學(xué)科作為一門(mén)自然科學(xué)在科學(xué)界已達(dá)成共識(shí)，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大的同時(shí)重要性也得到了進(jìn)一步提升。近20多年，國(guó)際土壤學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)有如下特征：
01土壤服務(wù)功能研究進(jìn)一步拓展，已經(jīng)從相對(duì)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(wèn)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(kāi)的第21屆世界土壤學(xué)大會(huì)的主題：“SoilScience：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(gè)饑餓的星球，如何為一個(gè)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(kù)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(lái)看，在過(guò)去二十多年里世界主要國(guó)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(gè)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(guó)際土壤科學(xué)的研究重點(diǎn)。由于土壤微生物學(xué)研究成為國(guó)際土壤科學(xué)的研究前沿，其關(guān)注點(diǎn)轉(zhuǎn)向養(yǎng)分元素的生物地球化學(xué)循環(huán)過(guò)程研究。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(guó)際土壤科學(xué)的研究熱點(diǎn)。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(lái)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(zhǎng)點(diǎn)。土壤是地球表層系統(tǒng)中最大的碳儲(chǔ)庫(kù)，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(shí)涌現(xiàn)并呈爆發(fā)式增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)?？梢?jiàn)，近20多年來(lái)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(dòng)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(shí)現(xiàn)人類(lèi)活動(dòng)和生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。
02土壤形成、過(guò)程與演化研究向關(guān)鍵帶擴(kuò)展，成為地球系統(tǒng)科學(xué)的組成部分地球關(guān)鍵帶（Earth’sCritical 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(guò)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(guò)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?jī)?nèi)容包括：土壤時(shí)空演化與關(guān)鍵帶多界面、多尺度、多要素過(guò)程耦合關(guān)系，關(guān)鍵帶重要的生物地球化學(xué)過(guò)程和驅(qū)動(dòng)機(jī)制，關(guān)鍵帶結(jié)構(gòu)與水文過(guò)程、巖石風(fēng)化、土壤形成之間的關(guān)系，關(guān)鍵帶過(guò)程對(duì)土壤生產(chǎn)力、生態(tài)環(huán)境安全等功能的影響。在美國(guó)自然科學(xué)基金（NSF）資助下，美國(guó)境內(nèi)的關(guān)鍵帶研究點(diǎn)由最初的3個(gè)流域發(fā)展到由10個(gè)流域組成的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。在歐盟第七框架資助下，開(kāi)展了以歐洲各國(guó)流域?yàn)橹黧w的土壤過(guò)程及其功能的聯(lián)合監(jiān)測(cè)研究。在德國(guó)DFG資助下，在德國(guó)境內(nèi)建立了類(lèi)似于關(guān)鍵帶的陸地環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。這些監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)覆蓋了氣候變化和人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度的梯度，集成了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、控制實(shí)驗(yàn)、過(guò)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(tái)。我國(guó)生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)（CERN）近來(lái)也在積極向關(guān)鍵帶觀測(cè)推進(jìn)。以地球關(guān)鍵帶為平臺(tái)，土壤作為重要的組成部分，近期可深入開(kāi)展以下幾個(gè)方面的系統(tǒng)研究：（1）土壤形成發(fā)育過(guò)程及其元素生物地球化學(xué)過(guò)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(guò)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(guò)程相互作用與反饋機(jī)制。
03新技術(shù)、新方法的應(yīng)用以及長(zhǎng)期定位試驗(yàn)成為土壤科學(xué)發(fā)展的重要手段
近年來(lái)，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(guò)程，尤其在土壤功能微生物識(shí)別及其物質(zhì)代謝過(guò)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(jī)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(guò)程提供了可能；宇宙射線土壤水分監(jiān)測(cè)（COSMOS）是一種精度較高的大尺度土壤水分含量監(jiān)測(cè)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(dòng)了土壤結(jié)構(gòu)與水分運(yùn)動(dòng)和根系生長(zhǎng)等相互耦合研究；模型模擬成為重要的研究工具，可以實(shí)現(xiàn)土壤多過(guò)程的精細(xì)刻畫(huà)、情景分析、尺度擴(kuò)展等分析，如在污染物環(huán)境行為、水力學(xué)過(guò)程、水土流失、空間變異預(yù)測(cè)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(cè)、近地傳感與制圖技術(shù)應(yīng)用于土壤性質(zhì)動(dòng)態(tài)變化的監(jiān)測(cè)與制圖，不斷提高土壤監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性與實(shí)時(shí)性，尤其是5G技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、高精度遙感遙測(cè)技術(shù)的發(fā)展，將對(duì)土壤學(xué)科發(fā)展產(chǎn)生變革性影響，促進(jìn)土壤監(jiān)測(cè)朝向智慧化、智能化方向發(fā)展。
長(zhǎng)期試驗(yàn)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(yàn)走向生態(tài)系統(tǒng)試驗(yàn)，從單一試驗(yàn)研究走向整合和網(wǎng)絡(luò)研究，從土壤過(guò)程走向生態(tài)系統(tǒng)過(guò)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(shì)是土壤過(guò)程-生物過(guò)程-生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程的系統(tǒng)而連續(xù)的觀察和監(jiān)測(cè)。通過(guò)長(zhǎng)期定位觀測(cè)試驗(yàn)可以揭示土壤微生物區(qū)系與生物多樣性、長(zhǎng)期施肥與土壤肥力的變化、長(zhǎng)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(cè)結(jié)果的驗(yàn)證（圖2）。長(zhǎng)期土壤生態(tài)系統(tǒng)研究已經(jīng)納入美國(guó)科學(xué)基金會(huì)的關(guān)鍵帶探測(cè)網(wǎng)絡(luò)（CriticalZone ExplorationNetwork），我國(guó)也初步形成了中國(guó)地球關(guān)鍵帶網(wǎng)絡(luò)的雛形，有望融合到相關(guān)國(guó)際網(wǎng)絡(luò)中。
04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(dòng)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(dòng)國(guó)際土壤科學(xué)快速發(fā)展的重要?jiǎng)恿?，土壤學(xué)與其它基礎(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(lái)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(guò)程提供了先進(jìn)手段；化學(xué)結(jié)構(gòu)、化學(xué)計(jì)量與土壤顆?；疚镔|(zhì)分子組成研究?jī)?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(duì)土壤微生物所驅(qū)動(dòng)的土壤過(guò)程的認(rèn)識(shí)，尤其是基于高通量測(cè)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(kāi)了土壤微生物的“黑箱”，極大地推動(dòng)了對(duì)土壤中“未知微生物類(lèi)群及功能的認(rèn)識(shí)。生物學(xué)參與的土壤物質(zhì)和過(guò)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(jì)學(xué)和土壤學(xué)的交叉形成了土壤計(jì)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(shí)，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(guò)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(shí)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(duì)區(qū)域土壤環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行綜合管理的能力。
05社會(huì)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(shí)挑戰(zhàn)，對(duì)土壤學(xué)的需求越來(lái)越強(qiáng)烈，極大地牽引了國(guó)際土壤科學(xué)的發(fā)展，也促進(jìn)了土壤學(xué)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。聯(lián)合國(guó)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)（SustainableDevelopment Goals，SDGs）中就有多個(gè)目標(biāo)對(duì)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(fèi)與生產(chǎn)模式、恢復(fù)退化陸地生態(tài)系統(tǒng)等，分別涉及到土壤質(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(jī)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(duì)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(guó)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(jī)污染物（POPs）國(guó)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(diǎn)領(lǐng)域?？茖W(xué)研究的全球化和重大國(guó)際科學(xué)研究計(jì)劃，推動(dòng)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(duì)比研究，推進(jìn)了國(guó)際土壤分類(lèi)系統(tǒng)和數(shù)字土壤制圖的全球合作研究.
2、我國(guó)土壤科學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀與態(tài)勢(shì)
我國(guó)土壤科學(xué)雖然起步較晚，但近幾十年來(lái)發(fā)展迅速，土壤學(xué)研究在面對(duì)國(guó)家需求、解決生產(chǎn)實(shí)際的同時(shí)，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?jī)?nèi)涵，建立了較為完整的土壤學(xué)科體系，在國(guó)際上已具有一定特色和國(guó)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(guó)在2014年超過(guò)美國(guó)，成為在土壤學(xué)期刊上發(fā)文最多的國(guó)家（圖3），目前已超過(guò)全球總量的30%。由于我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展對(duì)土壤學(xué)的強(qiáng)烈需求，我國(guó)土壤學(xué)各分支學(xué)科均取得了很好的研究進(jìn)展，系統(tǒng)清查了我國(guó)土系資源，建立了近5000個(gè)土系并出版了《中國(guó)土系志》，全面更新了我國(guó)土壤資源清單和土壤信息，將土壤分類(lèi)工作推向了新的前沿；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(guò)程與物質(zhì)遷移、土壤水熱鹽耦合過(guò)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；基于同步輻射技術(shù)、機(jī)理性動(dòng)力學(xué)模型及量子化學(xué)計(jì)算等，揭示了土壤微界面化學(xué)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)分子機(jī)制；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(guò)程與驅(qū)動(dòng)機(jī)制；闡明了土壤侵蝕動(dòng)力機(jī)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；采用氮穩(wěn)定同位素成功標(biāo)記測(cè)定了土壤氮素初級(jí)轉(zhuǎn)化速率，在認(rèn)識(shí)亞熱帶土壤氮?jiǎng)討B(tài)和機(jī)制方面取得了一系列新的認(rèn)識(shí)，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(shí)踐均取得了較大進(jìn)展；在農(nóng)田和場(chǎng)地土壤污染過(guò)程、污染機(jī)制、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)管控修復(fù)材料、裝備和技術(shù)及工程示范等方面開(kāi)展了大量工作；土壤質(zhì)量和食物安全領(lǐng)域主要聚焦在施肥、作物類(lèi)型、水肥管理以及施肥引起土壤酸化對(duì)食物安全影響等。詳細(xì)參見(jiàn)各個(gè)分支學(xué)科發(fā)展報(bào)告。
從研究領(lǐng)域看，我國(guó)土壤科學(xué)研究領(lǐng)域既緊跟國(guó)際熱點(diǎn)，如在應(yīng)對(duì)全球氣候變化、根際微生物多樣性、硝化過(guò)程與氨氧化菌等國(guó)際熱點(diǎn)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(guò)去的十多年里，這些熱點(diǎn)研究領(lǐng)域研究成果累累，產(chǎn)生了多項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)和科技進(jìn)步獎(jiǎng)。
從研究深度上看，我國(guó)土壤學(xué)整體上處于跟蹤國(guó)際前沿水平，引導(dǎo)國(guó)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(guó)際領(lǐng)先水平。部分學(xué)科和研究領(lǐng)域與國(guó)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(dòng)我國(guó)土壤科學(xué)的全面發(fā)展。
3、學(xué)科發(fā)展需求與關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題
3.1土壤科學(xué)與國(guó)家需求當(dāng)前，我國(guó)乃至全球社會(huì)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(wèn)題均與土壤的開(kāi)發(fā)與利用、保護(hù)與管理息息相關(guān)。首先，耕地是保障國(guó)家糧食安全、實(shí)施鄉(xiāng)村振興的根本。目前，全國(guó)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(guó)耕地基礎(chǔ)地力對(duì)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(gè)百分點(diǎn)，耕地質(zhì)量退化嚴(yán)重威脅到國(guó)家糧食安全。目前，國(guó)家正大力推進(jìn)實(shí)施耕地質(zhì)量保護(hù)和提升行動(dòng)計(jì)劃，目標(biāo)到2022年耕地質(zhì)量平均提升0.5個(gè)等級(jí)以上。滿(mǎn)足國(guó)家需求，加強(qiáng)土壤質(zhì)量基礎(chǔ)與提升技術(shù)研究，應(yīng)當(dāng)是我國(guó)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(guó)的基礎(chǔ)。我國(guó)土壤環(huán)境污染嚴(yán)重，區(qū)域擴(kuò)展日益突出，已經(jīng)影響到全面建設(shè)小康社會(huì)和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。“凈土攻堅(jiān)戰(zhàn)”是國(guó)家三大污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)之一。黨的十九大報(bào)告明確指出：著力解決突出環(huán)境問(wèn)題，強(qiáng)化土壤污染管控和修復(fù)，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)面源污染防治，構(gòu)建全社會(huì)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(shí)施生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和修復(fù)重大工程，尤其是長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶土壤污染修復(fù)與安全利用等。因此，加強(qiáng)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(guò)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(guò)降雨、溫度和養(yǎng)分沉降等變化，影響土壤過(guò)程，也對(duì)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(duì)氣候變化的研究熱點(diǎn)。從土壤與土壤學(xué)科及國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求的關(guān)系來(lái)看，當(dāng)前對(duì)土壤重要性的認(rèn)識(shí)，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(shí)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(lèi)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(shí)的提升對(duì)未來(lái)我國(guó)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(wèn)題從國(guó)際和國(guó)內(nèi)土壤科學(xué)發(fā)展態(tài)勢(shì)來(lái)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(guò)程與模型模擬研究成為土壤物理學(xué)研究的主要趨勢(shì)；土壤物理化學(xué)與生物化學(xué)過(guò)程的耦合研究成為土壤化學(xué)的發(fā)展新趨勢(shì)；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(shí)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(lái)土壤學(xué)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。圍繞這些研究?jī)?nèi)容，土壤學(xué)需解決如下關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題：
1）闡明土壤圈物質(zhì)循環(huán)與土壤功能演變機(jī)制。土壤圈多時(shí)空尺度土壤形成和演化過(guò)程與機(jī)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(guò)程及其對(duì)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(guò)程發(fā)生的微生物學(xué)機(jī)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(guò)程與作用機(jī)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(jī)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(guò)程、食物鏈和食物網(wǎng)能量轉(zhuǎn)換、生物信息傳遞過(guò)程及其對(duì)環(huán)境污染和全球變化的反饋機(jī)制等。
3）明確土壤健康的維持機(jī)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(guó)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(guò)程、機(jī)理及其響應(yīng)機(jī)制，揭示土壤健康演變的規(guī)律與機(jī)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(píng)價(jià)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(lái)優(yōu)先研究領(lǐng)域與重要方向
圍繞國(guó)際土壤科學(xué)研究前沿和國(guó)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(shì)，預(yù)期未來(lái)5-10年我國(guó)土壤學(xué)將重點(diǎn)發(fā)展地球關(guān)鍵帶過(guò)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(guò)程與綠色修復(fù)、土壤生物的分布、過(guò)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(guò)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(cè)、試驗(yàn)、模擬、預(yù)測(cè)為手段，研究不同時(shí)間和空間尺度上土壤、水文、植被和大氣相互作用過(guò)程及其景觀、物質(zhì)能量傳輸?shù)年P(guān)系，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵帶結(jié)構(gòu)-過(guò)程-功能-服務(wù)的耦合與集成。重點(diǎn)研究地球關(guān)鍵帶類(lèi)型劃分方法與理論框架，繪制區(qū)域、國(guó)家及全球尺度地球關(guān)鍵帶類(lèi)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(qiáng)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(dòng)驅(qū)動(dòng)力；表征地球關(guān)鍵帶中水、碳、氮、磷、鉀、微生物等的時(shí)空動(dòng)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(guò)程及其驅(qū)動(dòng)的物質(zhì)遷移過(guò)程，創(chuàng)新多尺度觀測(cè)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(guò)程，創(chuàng)建多界面物質(zhì)循環(huán)通量觀測(cè)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(guò)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(guò)程對(duì)土壤資源演變的驅(qū)動(dòng)機(jī)制，以及關(guān)鍵帶過(guò)程對(duì)土壤功能與安全的影響，開(kāi)展青藏高原、黃土高原等熱點(diǎn)地區(qū)的橫縱向界面研究及國(guó)際對(duì)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(guò)程與機(jī)制；探索地球關(guān)鍵帶過(guò)程調(diào)控與應(yīng)對(duì)氣候變化的綜合途徑；構(gòu)建我國(guó)地球關(guān)鍵帶調(diào)查觀測(cè)研究平臺(tái)。
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(shí)施藏糧于地（技）戰(zhàn)略和確保國(guó)家糧食安全的重大現(xiàn)實(shí)需求，亦是土壤學(xué)內(nèi)部學(xué)科交叉的綜合性研究?jī)?nèi)容。重點(diǎn)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(guò)程及其驅(qū)動(dòng)因子，闡明典型生源要素循環(huán)耦合關(guān)系的關(guān)鍵過(guò)程及其制約機(jī)制、協(xié)同轉(zhuǎn)化理論；研究維系土壤健康的典型微生物過(guò)程、影響因素，闡明土壤微生物過(guò)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(duì)植物疾病防控的原理與機(jī)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)功對(duì)土壤有機(jī)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(lèi)型及驅(qū)動(dòng)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(lèi)型發(fā)生與形成機(jī)制，闡明其消減與調(diào)控機(jī)理；研究土壤肥沃耕層結(jié)構(gòu)形成機(jī)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(jī)質(zhì)形成演變規(guī)律、平衡機(jī)理及驅(qū)動(dòng)因素，闡明主要生態(tài)區(qū)中低產(chǎn)田土壤有機(jī)質(zhì)提升的潛力與途徑。
4.3、土壤復(fù)合污染過(guò)程與協(xié)同修復(fù)
系統(tǒng)認(rèn)識(shí)我國(guó)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(guò)程與治理修復(fù)原理，實(shí)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(wèn)題。針對(duì)重點(diǎn)區(qū)域土壤污染成因復(fù)雜性、過(guò)程耦合性、風(fēng)險(xiǎn)疊加性等基礎(chǔ)性科學(xué)問(wèn)題，研究重點(diǎn)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(kuò)散通量及主控機(jī)制；研究區(qū)域土壤-地下水污染物多介質(zhì)界面過(guò)程與調(diào)控機(jī)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(guò)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(chǎng)地污染智能識(shí)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(chǎng)地土壤-地下水污染智慧修復(fù)與風(fēng)險(xiǎn)智能預(yù)警系統(tǒng)；研究區(qū)域土壤污染全過(guò)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(guò)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(diǎn)研究不同土壤生態(tài)系統(tǒng)中生物多樣性的時(shí)空差異性，闡明不同時(shí)空尺度上土壤生物多樣性的驅(qū)動(dòng)機(jī)制、演化特征及其影響機(jī)制，建立土壤生物基因及物種資源數(shù)據(jù)庫(kù)；研究土壤生源要素的生物學(xué)轉(zhuǎn)化過(guò)程，揭示土壤物質(zhì)循環(huán)的生物學(xué)機(jī)制；研究土壤健康食物網(wǎng)的生物和非生物影響及反饋機(jī)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(duì)土壤生物多樣性維持的貢獻(xiàn)；解析土壤多營(yíng)養(yǎng)級(jí)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(jī)制，建立動(dòng)態(tài)提升土壤生物功能的策略；研究引起人類(lèi)疾病的土壤病原微生物、病毒在土壤中類(lèi)群、存活以及傳播途徑；建立土壤病原微生物動(dòng)態(tài)檢測(cè)方法，建立土壤病原生物數(shù)據(jù)庫(kù)，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(diǎn)。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(qiáng)度及固碳減排潛力；解析土壤碳氮微量氣體對(duì)氣候變化因子的響應(yīng)規(guī)律及微生物學(xué)驅(qū)動(dòng)機(jī)制；土壤碳氮循環(huán)過(guò)程的生物驅(qū)動(dòng)機(jī)制與計(jì)量，碳氮溫室氣體產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化的生物學(xué)機(jī)理及其對(duì)全球變化的響應(yīng)，土壤碳氮耦合的生物聯(lián)作機(jī)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(guò)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(duì)策；研究全球變化要素農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程的反饋機(jī)制；深入研究微生物同化無(wú)機(jī)氮的機(jī)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(guò)程的主要控制因子，實(shí)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(guò)程與作用機(jī)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(diǎn)研究土壤組分微界面養(yǎng)分與污染物化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，揭示微生物-礦物-微生物之間胞外電子傳遞機(jī)制；研究微生物驅(qū)動(dòng)的土壤養(yǎng)分與污染物化學(xué)過(guò)程，建立微生物驅(qū)動(dòng)化學(xué)體系機(jī)制模型；研究土壤礦物-微生物-有機(jī)質(zhì)界面過(guò)程，闡明多界面、多過(guò)程、多要素耦合機(jī)制；研究土壤組分間動(dòng)態(tài)相互作用機(jī)制及其影響因素；研究土壤膠體界面養(yǎng)分與污染物多過(guò)程耦合反應(yīng)動(dòng)力學(xué)機(jī)制，發(fā)展土壤微納多尺度多過(guò)程動(dòng)力學(xué)行為預(yù)測(cè)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(dòng)力學(xué)過(guò)程、環(huán)境行為、反饋機(jī)制以及定量預(yù)測(cè)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(diǎn)。重點(diǎn)研究土壤-根系-微生物互作過(guò)程對(duì)作物養(yǎng)分高效利用的影響機(jī)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(jī)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(jì)等育種技術(shù)培育氮磷養(yǎng)分高效利用的專(zhuān)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(kāi)發(fā)新型控釋肥料、有機(jī)肥料以及功能肥料，構(gòu)建肥料環(huán)境效應(yīng)評(píng)估方法和評(píng)估體系；開(kāi)發(fā)土壤肥力快速測(cè)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(kāi)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(guò)程與水土保持
土壤侵蝕過(guò)程與水土保持原理研究是遏制我國(guó)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(wèn)題。重點(diǎn)研究不同尺度下水文過(guò)程與侵蝕-搬運(yùn)-沉積的級(jí)聯(lián)效應(yīng)；水文連通性對(duì)流域侵蝕產(chǎn)沙影響機(jī)理及其過(guò)程模擬；研究自然作用和人為活動(dòng)影響下土壤侵蝕的形成過(guò)程、機(jī)理及其響應(yīng)機(jī)制，典型區(qū)侵蝕產(chǎn)沙原型觀測(cè)，跨尺度的土壤侵蝕評(píng)價(jià)系統(tǒng)理論與預(yù)測(cè)模型；土壤侵蝕徑流-泥沙（土）-面源污染物相互作用機(jī)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(lái)，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(lái)表征土壤物質(zhì)的多態(tài)性、土壤過(guò)程的多尺度性和土壤功能的多元性。重點(diǎn)研究土壤多組分、多界面和多尺度性質(zhì)和行為的觀測(cè)、分析和模擬分析方法；研發(fā)應(yīng)急和生物監(jiān)測(cè)技術(shù)，完善現(xiàn)代土壤質(zhì)量分析方法標(biāo)準(zhǔn)體系；開(kāi)發(fā)土壤原位采樣、地球物理探測(cè)與污染監(jiān)測(cè)一體化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)土壤與地下水污染物分布、地下水流場(chǎng)、地層特征及含水層介質(zhì)滲透性實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、高分辨表征；發(fā)展野外觀測(cè)的定量分析、動(dòng)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(jì)量土壤學(xué)理論和研究方法體系；開(kāi)發(fā)基于大數(shù)據(jù)的自動(dòng)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(cè)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)。
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