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：中國科學院土壤研究所

本文亮點：

①已經(jīng)確定了中國未來十年的七項土壤優(yōu)先事項。

②保護肥沃的土壤以確保糧食生產(chǎn)并增加土壤碳固存以實現(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有效修復受污染的土壤，恢復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確量化土壤在空間和時間上的變化。

1、保護肥沃的農(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）在耕地擴張和集約化方面都面臨壓力。根據(jù)中國科學院 2021 年的一份官方報告，黑土正在退化，表現(xiàn)為富含有機物的表層變薄、機械壓實作用增強和土壤侵蝕嚴重。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行動，以確保采用可持續(xù)土壤管理實踐的國家土地保護戰(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。為了實現(xiàn)這一目標，必須建立實時監(jiān)測土壤退化的智能平臺。

2、增加土壤碳固存以實現(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。為響應全球減緩氣候變化的努力，中國分別設定了不遲于2030年和2060年達到排放峰值和實現(xiàn)碳中和的目標。為有效提高土壤固碳能力，需要進一步研究當前土壤有機和無機碳儲量及其不確定性，以及跨時空尺度土壤固碳的潛在速率和機制等關鍵科學問題。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，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計劃》，以應對上述重大挑戰(zhàn)。為實現(xiàn)雙重目標，養(yǎng)分管理的 4R 原則，即在正確的時間和正確的地點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制和農(nóng)藝措施。

4、有效修復污染土壤

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)量標準。為防治土壤污染，維護土壤環(huán)境，中國于 2016 年發(fā)布《土壤污染防治行動計劃》，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)保的土壤修復技術，包括高效植物修復需要開發(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，構建土壤環(huán)境信息管理和決策支持服務的綜合平臺。

5、恢復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)科學問題和關鍵技術，例如由自然和人為因素驅(qū)動的土壤退化的關鍵過程，恢復退化土壤或問題土壤的適當管理和技術，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。作為最敏感和最關鍵的指標，土壤微生物組需要被量化并整合到一個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和反饋需要進一步探索。

7、更好地理解和準確量化土壤在空間和時間上的變化

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，具有高度的時空異質(zhì)性。準確預測空間和時間域中土壤變化的可靠模型仍然是土壤研究的挑戰(zhàn)。它應優(yōu)先用于預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確性，非常需要基于多個傳感器快速獲取土壤信息。為了更好地利用、管理、修復和保護土壤資源，需要建立一個全面、詳細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