發(fā)表期刊：Geoderma Regional

發(fā)表年份：2022年

通訊作者：張甘霖

通訊作者單位：中國科學(xué)院土壤研究所

本文亮點(diǎn)：

①已經(jīng)確定了中國未來十年的七項(xiàng)土壤優(yōu)先事項(xiàng)。

②保護(hù)肥沃的土壤以確保糧食生產(chǎn)并增加土壤碳固存以實(shí)現(xiàn)碳中和。

③提高養(yǎng)分利用效率，以最大限度地提高產(chǎn)量并最大限度地減少對環(huán)境的影響。

④有效修復(fù)受污染的土壤，恢復(fù)退化土壤和具有限制因素的土壤。

⑤全面評估土壤健康以維持土壤功能并準(zhǔn)確量化土壤在空間和時(shí)間上的變化。

1、保護(hù)肥沃的農(nóng)業(yè)土壤，確保充足的糧食生產(chǎn)

中國以華北、東北為主要生產(chǎn)基地。因此，黑土（Phaeozems 和 Chernozems）在耕地?cái)U(kuò)張和集約化方面都面臨壓力。根據(jù)中國科學(xué)院 2021 年的一份官方報(bào)告，黑土正在退化，表現(xiàn)為富含有機(jī)物的表層變薄、機(jī)械壓實(shí)作用增強(qiáng)和土壤侵蝕嚴(yán)重。同樣，由于集約化程度更高，其他主要的糧食生產(chǎn)土壤資源，如稻田土壤（Hydragric Anthrosols）和紅土（Acrisols、Alisols、Lixisols和 Ferralsols）正在變得酸化，這主要是由于過度使用合成氮肥和植物吸收堿性陽離子。為了維持這些土壤資源，必須采取法律和技術(shù)行動(dòng)，以確保采用可持續(xù)土壤管理實(shí)踐的國家土地保護(hù)戰(zhàn)略。緊迫的問題是更好地了解肥沃農(nóng)業(yè)土壤退化，并提供扭轉(zhuǎn)土壤退化的變革技術(shù)。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，必須建立實(shí)時(shí)監(jiān)測土壤退化的智能平臺。

2、增加土壤碳固存以實(shí)現(xiàn)碳中和

自 1980 年代以來，中國的農(nóng)業(yè)土壤已經(jīng)固存了大量的碳。為響應(yīng)全球減緩氣候變化的努力，中國分別設(shè)定了不遲于2030年和2060年達(dá)到排放峰值和實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)。為有效提高土壤固碳能力，需要進(jìn)一步研究當(dāng)前土壤有機(jī)和無機(jī)碳儲(chǔ)量及其不確定性，以及跨時(shí)空尺度土壤固碳的潛在速率和機(jī)制等關(guān)鍵科學(xué)問題。需要開發(fā)調(diào)節(jié)土壤碳固存的創(chuàng)新方法，特別是對于草原，耕地和濕地土壤。同時(shí)，為盡量減少溫室氣體 (GHG) 排放，尤其是 CH 4和 N 2 O，需要制定不犧牲糧食產(chǎn)量的有效水和養(yǎng)分管理方案。

3、提高養(yǎng)分利用效率，以最大限度地提高產(chǎn)量并最大限度地減少對環(huán)境的影響

中國農(nóng)業(yè)部于 2015 年發(fā)布了《到 2020 年化肥使用零增長行動(dòng)計(jì)劃》，以應(yīng)對上述重大挑戰(zhàn)。為實(shí)現(xiàn)雙重目標(biāo)，養(yǎng)分管理的 4R 原則，即在正確的時(shí)間和正確的地點(diǎn)以正確的比率使用正確的肥料來源仍然主要是概念性的，需要變得切實(shí)可行。必須開發(fā)在高度集約化種植系統(tǒng)下管理養(yǎng)分和維持土壤健康的機(jī)制和農(nóng)藝措施。

4、有效修復(fù)污染土壤

根據(jù)最近的調(diào)查，在中國采集的耕地土壤樣本中約有 16%超過了質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。為防治土壤污染，維護(hù)土壤環(huán)境，中國于 2016 年發(fā)布《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》，2019 年頒布《土壤污染防治法》。需要解決跨界面和跨尺度的土壤污染問題。需要開發(fā)和測試有效識別、監(jiān)測和評估土壤污染的新方法。更環(huán)保的土壤修復(fù)技術(shù)，包括高效植物修復(fù)需要開發(fā)旨在穩(wěn)定、轉(zhuǎn)化、去除和生物降解污染物的功能材料?；诙嘣磾?shù)據(jù)融合的方法，構(gòu)建土壤環(huán)境信息管理和決策支持服務(wù)的綜合平臺。

5、恢復(fù)退化的土壤和改善具有限制因素的土壤

許多農(nóng)業(yè)土壤，主要是在邊緣土地上，正在經(jīng)歷酸化、侵蝕、鹽堿化和堿化、生物退化、生物多樣性喪失、封閉、板結(jié)、貧瘠和養(yǎng)分失衡，或者耕作層較淺。需要解決或開發(fā)科學(xué)問題和關(guān)鍵技術(shù)，例如由自然和人為因素驅(qū)動(dòng)的土壤退化的關(guān)鍵過程，恢復(fù)退化土壤或問題土壤的適當(dāng)管理和技術(shù)，以及土地利用轉(zhuǎn)變對生態(tài)和環(huán)境的影響。從非農(nóng)業(yè)到農(nóng)業(yè)利用的邊緣土壤。作為一個(gè)重要的潛力耕地資源，沿海和干旱環(huán)境中的鹽堿地，需要開發(fā)更加資源有效的技術(shù)來利用土壤。

6、評估和監(jiān)測土壤健康以維持土壤生態(tài)系統(tǒng)功能

土壤退化的主要原因是農(nóng)藥的不可持續(xù)使用、污染物的積累以及廢物資源的低回收率。作為最敏感和最關(guān)鍵的指標(biāo)，土壤微生物組需要被量化并整合到一個(gè)全面的土壤健康評估和監(jiān)測系統(tǒng)中。為此，微生物群落及其功能對氣候變化、環(huán)境污染和其他人為干擾的響應(yīng)和反饋需要進(jìn)一步探索。

7、更好地理解和準(zhǔn)確量化土壤在空間和時(shí)間上的變化

包括土地利用變化、快速城市化、環(huán)境污染和氣候變化在內(nèi)的強(qiáng)烈人為干擾以前所未有的方式改變了土壤的性質(zhì)、過程和功能，具有高度的時(shí)空異質(zhì)性。準(zhǔn)確預(yù)測空間和時(shí)間域中土壤變化的可靠模型仍然是土壤研究的挑戰(zhàn)。它應(yīng)優(yōu)先用于預(yù)測各種自然背景和人為影響下的土壤變化。需要新的范例來提高數(shù)字土壤測繪的分辨率和準(zhǔn)確性，非常需要基于多個(gè)傳感器快速獲取土壤信息。為了更好地利用、管理、修復(fù)和保護(hù)土壤資源，需要建立一個(gè)全面、詳細(xì)的全國土壤資源清查和共享平臺。

來源：土壤健康與耕地可持續(xù)利用