发表期刊(kan)：Geoderma Regional

发表年份(fen)：2022年

通讯作者：张甘霖

通讯作者(zhe)单位：中(zhong)国科(ke)学院土壤(rang)研究所

本文亮点：

①已经确定了中国未来十年的七项土壤优先事项。

②保护肥沃的土壤以确保粮食生产并增加土壤碳固存以实现碳中和。

③提高养分利用效率，以最大限度地提高产量并最大限度地减少对环境的影响。

④有效修复受污染的土壤，恢复退化土壤和具有限制因素的土壤。

⑤全面评估土壤健康以维持土壤功能并准确量化土壤在空间和时间上的变化。

1、保护肥沃的农业土壤，确保充足的粮食生产

中(zhong)国(guo)以华北、东北为(wei)(wei)(wei)主要生产(chan)基地。因此，黑土(tu)(tu)（Phaeozems 和(he) Chernozems）在耕地扩张和(he)集约(yue)化(hua)方面(mian)都面(mian)临压力。根据中(zhong)国(guo)科学院 2021 年的一(yi)(yi)份官方报告，黑土(tu)(tu)正(zheng)在退(tui)化(hua)，表现为(wei)(wei)(wei)富(fu)含有机物的表层变(bian)薄、机械压实作用(yong)增强和(he)土(tu)(tu)壤(rang)侵蚀(shi)严重。同样，由于集约(yue)化(hua)程(cheng)度更(geng)高，其他主要的粮食生产(chan)土(tu)(tu)壤(rang)资(zi)源，如(ru)稻田土(tu)(tu)壤(rang)（Hydragric Anthrosols）和(he)红土(tu)(tu)（Acrisols、Alisols、Lixisols和(he) Ferralsols）正(zheng)在变(bian)得酸化(hua)，这主要是由于过度使用(yong)合成氮肥和(he)植物吸收(shou)碱(jian)性(xing)阳离子。为(wei)(wei)(wei)了维持(chi)(chi)这些土(tu)(tu)壤(rang)资(zi)源，必须采取法(fa)律和(he)技术行动(dong)，以确(que)保(bao)采用(yong)可(ke)持(chi)(chi)续土(tu)(tu)壤(rang)管(guan)理实践(jian)的国(guo)家土(tu)(tu)地保(bao)护战略。紧迫的问题是更(geng)好(hao)地了解肥沃农业(ye)土(tu)(tu)壤(rang)退(tui)化(hua)，并(bing)提供扭转土(tu)(tu)壤(rang)退(tui)化(hua)的变(bian)革技术。为(wei)(wei)(wei)了实现这一(yi)(yi)目(mu)标，必须建立实时监测(ce)土(tu)(tu)壤(rang)退(tui)化(hua)的智(zhi)能平台。

2、增加土壤碳固存以实现碳中和

自 1980 年(nian)代(dai)以来，中国的(de)农业土壤(rang)已经固(gu)存了大量(liang)的(de)碳(tan)(tan)(tan)。为响应全球减缓气候(hou)变(bian)化(hua)的(de)努力(li)，中国分别(bie)设定(ding)了不(bu)迟于2030年(nian)和(he)2060年(nian)达到排(pai)放峰(feng)值和(he)实现碳(tan)(tan)(tan)中和(he)的(de)目(mu)标。为有效提高(gao)土壤(rang)固(gu)碳(tan)(tan)(tan)能力(li)，需(xu)要(yao)进一(yi)步研究当前土壤(rang)有机(ji)和(he)无机(ji)碳(tan)(tan)(tan)储量(liang)及其(qi)不(bu)确(que)定(ding)性，以及跨(kua)时(shi)(shi)空尺度土壤(rang)固(gu)碳(tan)(tan)(tan)的(de)潜在速率和(he)机(ji)制等关键科学问(wen)题。需(xu)要(yao)开发调(diao)节土壤(rang)碳(tan)(tan)(tan)固(gu)存的(de)创新(xin)方(fang)法，特(te)别(bie)是对于草(cao)原，耕(geng)地(di)和(he)湿地(di)土壤(rang)。同(tong)时(shi)(shi)，为尽量(liang)减少温(wen)室气体 (GHG) 排(pai)放，尤其(qi)是 CH 4和(he) N 2 O，需(xu)要(yao)制定(ding)不(bu)牺(xi)牲粮食产(chan)量(liang)的(de)有效水和(he)养分管理方(fang)案。

3、提高养分利用效率，以最大限度地提高产量并最大限度地减少对环境的影响

中国(guo)农(nong)业部于 2015 年发布了《到 2020 年化(hua)肥(fei)使用(yong)零增长行(xing)动计(ji)划》，以应对上述重大挑战。为(wei)实(shi)(shi)现(xian)双重目(mu)标，养分管理的(de)(de) 4R 原则，即在正(zheng)确(que)的(de)(de)时间和(he)正(zheng)确(que)的(de)(de)地点以正(zheng)确(que)的(de)(de)比率使用(yong)正(zheng)确(que)的(de)(de)肥(fei)料来源仍然主要是概(gai)念性的(de)(de)，需要变得切实(shi)(shi)可行(xing)。必须(xu)开发在高(gao)度(du)集约化(hua)种植系统(tong)下管理养分和(he)维持土壤健康的(de)(de)机制和(he)农(nong)艺措施。

4、有效修复污染土壤

根据最近(jin)的(de)(de)调查(cha)，在中(zhong)国采集的(de)(de)耕(geng)地土(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)样本中(zhong)约有 16%超过(guo)了质量标准。为防治(zhi)土(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)污(wu)(wu)染(ran)(ran)，维护土(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)环境，中(zhong)国于 2016 年(nian)发(fa)布《土(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)污(wu)(wu)染(ran)(ran)防治(zhi)行动计划》，2019 年(nian)颁布《土(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)污(wu)(wu)染(ran)(ran)防治(zhi)法(fa)》。需要解决跨界面和跨尺度的(de)(de)土(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)污(wu)(wu)染(ran)(ran)问题(ti)。需要开发(fa)和测试有效(xiao)识别(bie)、监测和评估土(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)污(wu)(wu)染(ran)(ran)的(de)(de)新方法(fa)。更环保的(de)(de)，包(bao)括(kuo)高效(xiao)植物(wu)修(xiu)复需要开发(fa)旨在稳定、转化、去除和生(sheng)物(wu)降解污(wu)(wu)染(ran)(ran)物(wu)的(de)(de)功(gong)能材料。基(ji)于多源(yuan)数(shu)据融(rong)合的(de)(de)方法(fa)，构建土(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)环境信息管(guan)理(li)和决策(ce)支持服务的(de)(de)综合平台。

5、恢复退化的土壤和改善具有限制因素的土壤

许(xu)多农业土(tu)壤(rang)(rang)(rang)，主要是在(zai)(zai)边缘土(tu)地(di)上，正在(zai)(zai)经历(li)酸化(hua)、侵蚀、盐碱(jian)化(hua)和(he)(he)(he)碱(jian)化(hua)、生(sheng)物退(tui)化(hua)、生(sheng)物多样性丧失(shi)、封闭、板结、贫瘠和(he)(he)(he)养分(fen)失(shi)衡，或(huo)者耕作(zuo)层(ceng)较浅。需(xu)要解决(jue)或(huo)开(kai)发(fa)科学(xue)问题和(he)(he)(he)关键(jian)技术(shu)，例如由自然和(he)(he)(he)人为(wei)因素驱动的土(tu)壤(rang)(rang)(rang)退(tui)化(hua)的关键(jian)过程，恢复退(tui)化(hua)土(tu)壤(rang)(rang)(rang)或(huo)问题土(tu)壤(rang)(rang)(rang)的适(shi)当管(guan)理和(he)(he)(he)技术(shu)，以及土(tu)地(di)利(li)用(yong)(yong)转变对生(sheng)态(tai)和(he)(he)(he)环境的影响。从非农业到农业利(li)用(yong)(yong)的边缘土(tu)壤(rang)(rang)(rang)。作(zuo)为(wei)一个重要的潜力耕地(di)资源，沿(yan)海(hai)和(he)(he)(he)干(gan)旱环境中的盐碱(jian)地(di)，需(xu)要开(kai)发(fa)更加资源有(you)效的技术(shu)来(lai)利(li)用(yong)(yong)土(tu)壤(rang)(rang)(rang)。

6、评估和监测土壤健康以维持土壤生态系统功能

土(tu)壤(rang)(rang)退化(hua)的主要(yao)原因是(shi)农药的不可持(chi)续(xu)使用、污染(ran)物的积累以(yi)及废(fei)物资源的低回收率。作为(wei)最敏感和最关键的指标，土(tu)壤(rang)(rang)微生物组需要(yao)被(bei)量化(hua)并整合(he)到(dao)一个全(quan)面(mian)的土(tu)壤(rang)(rang)健康评估和监测(ce)系统中(zhong)。为(wei)此，微生物群落及其功能(neng)对气(qi)候变化(hua)、环境污染(ran)和其他人为(wei)干扰(rao)的响应和反(fan)馈(kui)需要(yao)进(jin)一步探(tan)索。

7、更好地理解和准确量化土壤在空间和时间上的变化

包括土(tu)地利用变(bian)化(hua)、快速城市化(hua)、环境(jing)污染和(he)(he)(he)气(qi)候(hou)变(bian)化(hua)在内的(de)(de)强烈人为干扰以前所未有的(de)(de)方式改(gai)变(bian)了(le)土(tu)壤(rang)的(de)(de)性质、过程和(he)(he)(he)功(gong)能，具有高(gao)度的(de)(de)时空(kong)异(yi)质性。准(zhun)确(que)预(yu)测(ce)空(kong)间(jian)和(he)(he)(he)时间(jian)域中土(tu)壤(rang)变(bian)化(hua)的(de)(de)可靠模型仍然是土(tu)壤(rang)研究的(de)(de)挑战。它应优(you)先用于(yu)预(yu)测(ce)各种(zhong)自然背景(jing)和(he)(he)(he)人为影响下的(de)(de)土(tu)壤(rang)变(bian)化(hua)。需要(yao)新的(de)(de)范例(li)来提(ti)高(gao)数字土(tu)壤(rang)测(ce)绘的(de)(de)分辨率和(he)(he)(he)准(zhun)确(que)性，非(fei)常需要(yao)基于(yu)多个传感器快速获取(qu)土(tu)壤(rang)信息。为了(le)更好地利用、管理(li)、修复和(he)(he)(he)保(bao)护土(tu)壤(rang)资源(yuan)，需要(yao)建(jian)立一个全(quan)(quan)面(mian)、详细的(de)(de)全(quan)(quan)国土(tu)壤(rang)资源(yuan)清查和(he)(he)(he)共享(xiang)平台。

来源：土壤健(jian)康与耕地(di)可(ke)持续利用