福建省土壤學學科發展報告

福建省土壤肥料學會

福建省土壤學學科發展報告

福建省土壤肥料學會

針對當前土壤學學科發展的機遇與挑戰， 該報告回顧了近年來國內外土壤學學科的研究進展以及本省該學科取得的主要研究進展和成果，在此基礎上還分析了國際上的發展趨勢并提出了我省土壤學學科發展的戰略任務及對策。

土壤學土壤污染土地利用農業微生物植物營養

1　引言

土壤是農業生產的基礎，是人類賴以生存的基石，也是人類食物與生態環境安全的保障。隨著快速發展的工業化、城市化、農業集約化以及社會經濟的不斷發展，特別是隨著人口、資源、環境與發展之間的矛盾日益突出，我國土壤資源的數量逐漸減少，質量不斷退化，并出現土壤侵蝕、土壤酸化、沙化及溫室氣體大量排放等土壤生態環境問題，這些均對我國食物保障、生態環境安全及人體健康帶來不良影響。

當前我國的土壤資源和土壤環境正面臨著新的形勢與挑戰，土壤的地位與重要性正在從農業生產基礎向環境安全、資源利用、生態建設及全球變化等方向轉變與提升。另一方面，隨著環境科學、生物學、物理學、化學、數學及信息科學等學科的發展，也為土壤科學領域的發展，注入了新的理論、方法和先進的技術手段，提供了土壤學科之間的交融與支撐，使得我國的土壤科學在科學發展及國家任務需求推動下，向新的方向轉變，因此，我們必須不斷提升對土壤重要性的認識，并與時俱進地不斷推動與創新我國未來土壤科學的發展。

2　學科發展的機遇與挑戰

從土壤學研究與發展的角度看，今后除應對資源與能源開發，全球變化與災害突發防治等形勢外，還要解決國家的農業安全與生態環境建設問題。

首先，確保農業安全的任務日趨艱巨。隨著工業化與城鎮化的不斷推進，以及受資源短缺、成本上漲、勞動力外流等多重因素的約束，農業的比較效益不斷下降。如果不能實現農業的高值化生產，“三農”問題將不能得到根本解決。此外，守住我國耕地紅線的形勢非常嚴峻。保證糧食安全，除依靠高產優質高效多抗農作物新品種培育外，關鍵是搞好耕地保育，加強水土資源的優化配置、土壤培育與耕地改良，提高耕地質量和生產力。

其次，我國區域性土壤污染趨勢嚴重。隨著社會經濟的發展和高強度的人類活動，我國因污染退化的土壤數量日益增加、范圍不斷擴大，土壤質量惡化加劇，危害更加嚴重。無論是直接的土壤污染，還是由土壤污染導致的大氣、地表水和地下水污染，土壤污染已表現出多源、復合、量大、面廣、持久、毒害的現代環境污染特征。

第三，全球變化與土壤的關系密切。土壤在發生過程中，通過生成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，全球變化通過降雨、溫度和養分沉降等變化，影響土壤過程，也對生態系統的生產力及其穩定性產生影響。土壤CH4和N2O排放、土壤養分轉化及土壤碳庫建設等方面的研究是當前國內外土壤學科的研究熱點。

第四，全球不確定性因素。如近期爆發的全球金融危機等，對我國農業及能源緊缺產生影響，并對土壤學研究與發展產生深刻的影響。因而，需加大極端災害防治，如土壤抗旱、抗濕、抗寒等研究。

3　學科近年來的研究進展

3.1土壤學研究概況

以往土壤學的研究內容主要包括土壤化學與肥力、土壤資源遙感與信息系統、生態系統養分循環及其調控、 土壤環境化學與污染環境修復、土壤碳循環與全球變化、土壤生態學和土壤物理學，但是現在隨著人類活動的不斷發展，土壤學發展的趨勢也在改變。

土壤學的發展至今已170余年，其土壤科學在不斷的發展壯大，早期研究的主要內容大多數是針對土壤自身的構成和土壤的物理、化學性質，以及土壤的成土因素等方面。現在的土壤學發展向著更深入、更系統、更綜合的方向發展，土壤學的研究內容更加側重于土壤圈的物質和能量循環的功能以及土壤對人類與環境影響的發展方向并不斷深化。目前，由于世界人口的逐漸增長及現代科學技術的不斷進步，當前土壤學更加注重對土壤資源的保護、合理利用等方面的研究，以促進土壤生產力的提高，減少由于人口的增長與日益減少的耕地之間的矛盾。

在土壤學的研究內容上，除了繼續開展一些基礎研究外，將更加注重對土壤中生物物質循環和能量交換，以及重金屬、化學制品（農藥及化肥）和各種有機廢棄物對土壤、作物、森林以至人類健康的有害影響及其防治措施的研究。

在土壤學的研究手段上，一些大型的分析儀器和電子計算機得到了廣泛應用，進一步提高了土壤分析的精密度、分辨力及分析速度，為土壤學的進一步研究開辟了新的領域；此外，還建立了土壤數據庫及土壤信息系統，為數據的處理及某些模擬研究提供了更有效的途徑。

3.2本省土壤學研究進展

3.2.1土壤肥力與質量評價研究

隨著家庭收入和生活水平的明顯提高，對安全、健康、富有營養的農產品選擇已成為社會發展必然需求。但我國農產品安全形勢不容樂觀，為了系統解決餐桌污染問題，產地環境的土壤肥力與質量評價與調控是重要的一環，必須注重作物生產的產前、產中和產后三個過程監控，同時應注重農學、植保、資環、加工等多種學科合作。深入開展全省耕地地力調查評價，摸清全省耕地地力狀況及其空間分布，對于提高全省耕地保護與管理水平、指導科學配方施肥和地力建設、促進區域農業結構調整和農業可持續發展等均具有十分重要的理論和現實意義。

3.2.2土壤污染與防治研究

福建省生態環境狀況總體良好，但依然存在不同程度的土壤污染，在明顯污染源附近的土壤污染比較嚴重，如在金屬礦山附近的土壤普遍存在較嚴重的重金屬污染。本省土壤污染主要來源于礦山、冶煉廠、化工廠等金屬相關的廠礦企業，以及化肥過量使用和農藥、垃圾和污泥的不合理施用以及畜牧養殖業的排放等對土壤造成不同程度的污染。在所有重金屬中，鎘和汞是福建省土壤較普遍出現污染的重金屬元素。從本省農藥施用量及水體農藥污染現狀來看，由于過量使用農藥造成的土壤有機污染問題也同樣不容樂觀。

3.2.3植物營養與精準養分管理研究

在土壤養分管理和施肥技術方面，我國與發達國家存在很大差距。尤其在福建省，測土推薦平衡施肥技術尚未真正落實，在土壤養分狀況、養分管理和施肥技術方面的研究基礎更是薄弱。現有的有限資料也分散在各單位，沒能真正為生產發揮作用，以致于農民在施肥上存在很大盲目性：氮、磷、鉀肥施用比例不合理；中、微量元素缺乏的情況沒有得到及時糾正；肥料利用率低，氮肥當季利用率平均僅為30%左右，肥料的增產效益沒能充分發揮。因此，加強農田精準養分管理和標準化施肥技術的研究以及與其相關的施肥農機具的研發是減少我省耕地土壤因施肥而導致受污染的有效途徑之一。

3.2.4農業土地資源利用與管理研究

福建農林大學以福建為研究區域，利用近年省（縣）域農用地利用和水土流失現狀調查數據庫、93個氣象站近 30年氣候要素觀測數據、47萬個農林業土壤普查樣點和20萬個近年耕（園）地地力等調查樣點分析數據，在科學篩選氣候、地形、土壤等評價因子空間屬性數據推算最佳數學模型并建立區域諸評價因子250×250m（50×50m）柵格空間屬性數據庫基礎上，借助GIS與趨勢面分析、地統計學分析、模糊關聯分析、模糊隸屬函數分析等數學模型集成技術，開展區域1∶25萬（1∶5萬）柵格空間農用地生產潛力、林地森林固碳釋氧價值和耕地價值等評價，以及耕地等級價值折算和具體農作物（林木）用地適宜性（風險性）評價及其用地優化區劃的方法創新研究。

3.2.5農業生態保護研究

通過農業面源污染物遷移規律、發生途徑及集成控制技術研究，可獲得農業面源污染過程中關鍵污染元素的生態風險及阻控技術。開展種植業污染源流失系數測算與風險評估，建立適合福建省代表性種植制度條件下氮、磷和農藥等主要污染物的流失系數，為準確測算種植業源污染物流失數量提供基本參數；研究、建立福建省種植業源污染物流失量的表征和測算方法；摸清了福建省種植業源污染物流失的時空變化規律和主控因素。系統研究了不同污泥類型、施用量和土壤類型對坡地污泥污染物的淋失風險，探討紅壤坡地上污泥污染物的垂直淋失規律，對于推動南方紅壤坡地上的污泥及相關廢棄物農業利用進程，具有極其重要的理論意義和實踐價值。

3.2.6新型肥料研發

開發適應精準測土配肥的新型化肥是大勢所趨。

緩控釋肥料的研發與產業化生產技術研究：（1）膠粘型控釋肥料的研發與產業化生產技術研究，以載體型控緩/釋肥料的基礎理論和實踐成果為依據，從大量的各類天然、半天然及合成的親水性高分子聚合物中篩選；（2）玻璃基質型緩釋復合肥料的研發，利用廢玻璃或加工玻璃的礦物作為基質材料，研制開發出玻璃基質型緩釋復合肥料。

功能性專用肥的研發與推廣應用：針對施肥引起的蔬菜硝酸鹽和重金屬含量超標等問題，開發降低蔬菜硝酸鹽和重金屬含量的作物降污專用肥。同時，治理防治跳甲等的藥肥也已研發。

生物肥料的研發：在篩選出多種耐高溫、多功能、高效率的微生物制劑的基礎上，進一步運用遺傳篩選、基因工程及生物發酵等手段，開發各種高效功能菌劑。

3.2.7 食（藥）用菌育種、栽培及深加工研究

（1）育種、保種。福建省食用菌新品種選育、開發始終處于全國領先地位，先后選育、馴化、引進、推廣了香菇、雙孢蘑菇等 50多個食用菌優良品種，成為全國栽培種類最多、品種最齊全的省份，目前已通過省級以上認定的新品種有30多個。（2）栽培。福建省在中國食用菌生產發展史中具有重大影響的銀耳“雙菌制種”、銀耳和香菇代料袋栽、復棚式花菇培育、香菇脫袋覆土畦式地栽、反季節香菇栽培、蘑菇規范化栽培、段木靈芝和竹蓀、姬松茸栽培等多項新技術均起源于福建。（3）加工。福建省在國內率先將超微粉碎（破壁）、超聲波循環提取和超臨界流體萃取等三超技術在紫芝子實體和靈芝孢子粉有效成分提取上進行技術集成（聯用），成功地應用于保健食品及原料的生產與制造，提升了菌類產后加工技術水平及產品技術含量。

3.2.8農業微生物研究與應用

（1）微生物飼料。包括微生物發酵飼料、微生物活菌制劑、微生物菌體蛋白飼料和飼用酶制劑等幾類。（2）微生物肥料。微生物肥料包括微生物接種劑、復合微生物肥料和生物有機肥等。（3）微生物食品。它是利用有益微生物發酵生產的一類營養健康食品。福建亞熱帶果蔬品種豐富，應用酶工程和微生物發酵等技術研發高質量的果酒、 果醋及其飲料新產品，具有積極的經濟效益。（4）微生物農藥。微生物農藥是利用微生物本身或其代謝產物作為防治植物病蟲害的制劑。主要包括微生物殺蟲劑、農用抗生素、微生物除莠劑三大類。（5）微生物能源。微生物資源可以多種形式用作能源生產，一是植物廢棄物，經微生物發酵可產生沼氣，用作燃料或發電照明；二是植物的纖維素可經微生物分解，轉化成酒精作為能源燃料。（6）微生物環境保護劑。微生物環境保護劑是一項正在興起的環保產業，不僅可以減少農藥與化肥的使用，而且有著較好的分解農藥和化肥的特殊作用，能將其殘留成分降解至安全標準。

3.2.9設施農業與水肥耦合技術

3.2.9.1設施農業現狀與發展

2010年之前我省設施農業主要以實現遮光、避雨、增溫等功能的塑料薄膜小棚、塑料薄膜大棚等為主的初級階段（簡易設施型）。2010年以來隨著設施農業裝備與技術的發展，特別是省委省政府高度重視設施農業發展，對設施農業實行財政補貼等措施，極大地推動了我省設施農業規模及裝備水平的發展，設施農業進入快速發展階段。至2013年，全省設施園藝面積已由2006年56萬畝增加到147萬畝，其中設施蔬菜面積約100萬畝，占全省蔬菜種植總面積的10%，產量占蔬菜總產量的20%，2013年新增千畝以上規模的蔬果基地近50個。裝備水平的發展主要表現為智能化、信息化、自動化、機械化設施的應用，如智能連棟溫室、玻璃或PC板大棚等。LED人工光源、溫室補光、風機水簾、太陽能加溫、氣體調節、水肥一體化自動滴灌、物聯網、人工基質、無土栽培等裝備與技術開始在我省設施農業上應用。

3.2.9.2水肥一體化技術應用現狀與發展

水肥一體化技術是將肥料溶解于水中，隨灌溉水輸送到作物根區的一種施肥方式。水肥一體化技術實現水肥耦合，是提高水、肥利用效率的最有效技術形式之一。具有顯著的節水、節肥、節藥、省工、高產、高效以及減少對環境的污染等優點。近年來在全國大力推廣水肥一體化技術，特別是我省設施農業大發展的背景下，我省水肥一體化技術越來越受到人們的重視，技術推廣正處于從小面積示范到大面積應用的快速發展期。據福建省農業廳統計，2013年全省自動化水肥一體化面積達 220hm2，而簡易水肥一體化面積已達7066hm2。我省水肥一體化主要在經濟作物上應用，如蔬菜、花卉及果樹、茶葉等。

4　主要研究成果

4.1土壤肥力研究

土壤肥力是土壤對水、肥、氣熱等因素的協調和供應能力的綜合體現。30多年以來，通過開展全省耕地地力調查與評價，查清了全省耕地地力狀況、障礙因素、礦質養分豐缺狀況及其空間分布，建立了全省79個縣（除福州的鼓樓、臺江和倉山區以及廈門的思明、海滄和湖里區外）耕地土壤資源信息管理系統，完成各縣（市、區）耕地地力調查與評價系列成果圖（包括耕地地力等級分布圖、耕地土壤主要限制因素分布圖和耕地土壤主要養分豐缺分區圖等）編制，為全省土壤培肥、地力建設、中低產田改良和測土配方施肥提供了詳實、信息化的基礎資料。

4.2土壤結構改良與利用

黃泥田是紅壤性水稻土的通稱，是我省主要稻田類型之一，廣泛分布全省各地，以閩西北居多。但由于土壤存在以“瘠瘦”為主的多種障礙因素，致使土壤生產力不高。研究結果：初步明確黃泥田施用石灰對降低土壤酸度有一定的效果；初步明確不同稻草施用量對當季水稻產量的增產效果；利用黃泥田田壁種植多年生的豆科綠肥如爬地蘭、矮胡枝子、葛藤，結果可看出就地建立有機肥庫的可能性。

4.3科學施肥

（1）土壤養分狀況系統研究法與平衡施肥：省農科院土肥所與加拿大鉀磷研究所開展國際科研合作，引進“土壤養分狀況系統研究法”和平衡施肥技術，對福建省主要旱作物種植地土壤養分肥力狀況和平衡施肥技術進行了系統研究。先后對花生、甘薯、大豆、馬鈴薯、柑桔、琯溪蜜柚、香蕉和毛豆等作物的平衡施肥技術進行了大量的田間試驗研究，明確了這些作物種植地土壤速效養分含量狀況、養分吸附特性、施肥效應、主要養分限制因子和平衡施肥技術。針對目前平衡施肥研究僅考慮當季作物，忽略肥料后效的作用，較完整地提出輪作制施肥模型建立方法，使作物輪作制定量施肥在考慮肥料后效前提下達到優化和定量水平。（2）作物養分吸收機理模型和施肥與環境：2005年～2007年，省農科院土肥所與加拿大鉀磷研究所繼續開展科研合作，開展平衡施肥與農業環境保護研究 “菜園土壤施肥環境承載力與平衡施肥研究”。主要研究菜園土壤氮磷鉀吸附-解吸特性和施肥對土壤滲漏水養分濃度的影響，葉菜類蔬菜平衡施肥技術等。對土壤養分等溫吸附模型進行了改進，提出了一個新的等溫吸附模型，實現對土壤銨、磷和鉀吸附特性以統一模式處理；建立了描述葉菜一個種植周期的氮磷鉀養分吸收機理穩態模型及其數值解的方法；提出了新的土壤氮磷鉀解吸模型，研究了解吸特征值對葉菜產量的效應和土壤滲漏水養分濃度的影響；提出了“雙速率轉折點”概念評價土壤養分流失潛力。

4.4綠肥研究

紫云英是我省最主要的綠肥作物，但目前鮮草平均畝產估計只有1500斤左右，而種子畝產還不到20斤，遠比鄰省低。我省各地的冬閑田只要能排除積水都可播種紫云英，而且在采用優良品種和貫徹合理排灌，增施P、K肥，防治病蟲害，花期放養蜜蜂，細收細打等增產技術措施下，一般畝產鮮葉可達5000～6000斤以上，而種子畝產可達50～60斤以上。紫云英高產栽培技術研究經驗：（1）選用高產優良品種；（2）開好排水溝進行合理排灌；（3）增施磷、鉀肥和硼、鉬微肥；（4）適時播種，合理密植；（5）防治病蟲害；（6）留種田后期放養蜜蜂；（7）適期收種，細收細打。

4.5農產品產地環境管理與調控技術研究

（1）農產品產地環境安全與修復研究。研究了土壤重金屬向主要農作物的轉移規律、毒害效應；提出了以作物對重金屬毒害的敏感性和富集能力相結合的土壤重金屬安全臨界值的估算方法；建立了基于作物特點的區域農產品產地土壤重金屬安全種植區劃指標；建立了國內首個省級農業土壤重金屬環境質量基準體系，制定的《福建省農業土壤重金屬污染分類標準》已于2008年頒布實施；開展了重金屬污染土壤修復長期定位研究等。（2）茶園產地環境安全評價與調控研究。研究了鐵觀音茶園土壤營養元素和污染元素和有機污染物及其在土壤—茶葉系統中的轉移規律，并對茶園產地環境狀況進行評價，探索茶園土壤地球化學性質與優質茶葉的關系，研發茶園污染物來源、茶葉安全生產和茶園生態系統立體污染防治術，保障茶產品安全、人類健康和促進茶產業發展。

4.6規模化畜禽養殖廢棄物的無害化處理和肥料化利用

集約化、規模化畜禽養殖業的發展極大促進了我省畜牧業的發展，伴隨著畜牧業的發展，畜禽糞便的環境污染問題日益嚴重，并已成為“畜產公害”而引起廣泛關注。目前，集約化養殖場的有機廢棄物約30%左右得到初步處理和利用，70%直接向環境中排放。解決畜禽糞便的排放和環境污染問題，已成為關系到人類的生存和發展以及21世紀中國生態農業發展的大問題，治理以畜禽養殖為主的農村面源污染是福建省環保工作的重心。

4.7水土流失治理技術及模式推廣

（1）水土流失治理技術。福建省從篩選和引進水土保持鄉土植物品種入手，按地區分片，選育適合本地區生長的樹草種，通過試驗摸清選育植物品種的生物學特性，各植物品種的適應性和栽培方法。在侵蝕劣地的治理方面也開展了大量的研究，對植被生長過程中的地帶性規律和植被演替規律進行了分析，提出了人工植被群落的發育過程必須與土壤肥力恢復程度相適應，即在先鋒群落配置中要注意草被層的生長，避免造成“空中綠化”，而人工群落的配置以引進種與鄉土樹種結合，進行多層次混交為宜，應著眼于建立地帶性森林生態系統。（2）水土流失綜合治理模式。在長期的治理實踐中，水土保持部門堅持地帶性和植被演替規律，把治理與農村土地利用結構調整和脫貧致富有機結合起來，注重水土保持措施和其它農業措施的有機結合，積極總結和推廣了水土保持生態修復模式、“草、灌、喬結合，草、灌先行，以草促樹”的侵蝕劣地治理模式、“把水土流失區改造成為經濟作物區”開發性治理模式和“果—草—牧（漁）—菌—沼”生態模式、崩崗綜合治理模式等。這些模式得到水利部的肯定，并在我國南方得到推廣應用。

5　學科發展趨勢

5.1國家和區域經濟社會發展需求是土壤學科發展的戰略導向

不斷變化的可持續發展需求極大地推動了土壤學的發展。如不斷增長的人口對糧食供應的需求成為農業土壤學尤其是土壤肥力和生產力研究的持續動力；全社會對食品安全和生態環境質量的高度關注推動了土壤環境研究領域的快速發展；全球氣候變化及其相關國際公約，使土壤碳循環與固碳土壤學成為國際土壤學的前沿領域。科學研究的全球合作和重大國際科學研究計劃，也推動了土壤科學的全球對比與網絡化，如形成了國際有機質研究網絡和全球土壤變化與長期試驗網絡的跨區域和國家綜合研究，并正在推進國際土壤分類系統和數字土壤制圖的全球合作研究。

5.2 知識創新和技術研發是土壤學科的核心任務

各種技術在土壤學研究中的應用，促進了土壤學不斷進行各種創新。同時，隨著研究手段的改進，技術研發也是隨時進行。知識創新和技術研發是土壤學科的核心任務。

土壤科學正在向農業和環境問題的結合研究發展，（有機）碳—氮—磷的土壤和生態系統循環再度成為土壤學研究重點和熱點。環境污染和全球變化下生態系統C-N耦合、P的活化及其在土壤—植物—水體系統轉移與富營養化形成機理成為土壤學解決農業和環境問題的焦點；土壤中痕量元素的生物有效性與環境效應研究朝著食物安全和生物修復方向不斷深化；土壤環境污染表征、界面過程與生物效應研究成為新熱點，土壤環境污染修復技術向通過化學-生物聯合方法降低重金屬對作物的生物有效性以及提高富集植物的生物提取效率兩個方向發展。上述動態說明，當前土壤學研究在不斷創新，并不斷地推進農業和環境技術體系與產業發展進步。

5.3多學科交叉與集成研究是現代土壤學的發展趨勢

近年來， 土壤學研究新方向和分支學科的發展得益于土壤學分支學科之間以及與其他基礎科學的滲透與融合。例如，生物學參與的土壤物質和過程的研究，衍生出土壤生物物理研究分支學科；微生物學、微形態學、土壤顆粒與土壤結構的交叉研究派生出土壤微生境和微生態研究方向；突飛猛進的生物學特別是分子生物學技術的進步，與土壤學的交叉發展了分子土壤學、土壤蛋白組學研究；化學結構、化學計量與土壤顆粒基本物質分子組成的交叉和綜合形成了分子模擬方向；數學、地統計學和土壤學的交叉形成了土壤計量學；數字技術、信息技術的發展使得土壤信息系統研究和數字土壤研究成為現實， 改變了傳統土壤學分析的模糊和定性的形象。特別是在土壤的環境研究上，土壤學與生態毒理、環境毒理、化學毒理、風險管理學等學科的交叉融合奠定了土壤環境與健康風險的研究領域方向。而臨界帶土壤的研究，則是整合了微生物學、水文學、生態學、環境科學、地球化學、地質學、大氣科學的知識和技術，在考慮土壤過程、功能及服務上與地球系統科學接軌，使得土壤學在解決地球各圈層交互作用以及諸如農業與面源污染、土壤與全球變化、跨界面和跨流域環境污染與控制等問題的能力大為提高。

5.4新技術新方法的應用以及長期定位實驗成為土壤學發展的重要手段

當前國際土壤科學的快速發展，很大程度上依賴于基礎理論學科新方法和新技術的應用。 如土壤物質形態和性質研究技術方面， 同位素生物地球化學法元素識別技術、穩定性同位素等用于土壤-植物系統中生命元素循環、遷移和去向研究的標記和示蹤；同步光譜顯微鏡技術和同步輻射技術成為土壤界面過程研究的新技術，可探討微米和亞微米空間化學特征、顆粒物質及其對表面和亞表面水質量及土壤微環境中的影響、亞微米尺度下微生物群落信息、黏土礦物和有機質的相互作用機制以及土壤物理化學生物界面交互作用等研究，為深入揭示土壤中復雜生物地球化學過程提供了可能。新的遙感遙測與制圖技術應用于研究土壤調查和土壤-作物系統動態變化的監測與制圖，紅外發射光譜法、發射性反射光譜法和光柵分類法等技術不斷提高土壤監測的準確性；應用地球物理學、水文土壤學和礦物學方法，預測區域復雜鹽堿土景觀的尺度變化行為；采用靜態、同步、靜態同步和循環方式采樣方法研究土壤時空演變和數字制圖。臨界帶系統的定位觀測和長期試驗成為認識全球變化背景下土壤數量和質量動態變化的重要途徑。土壤過程-生物過程-生態系統過程的系統而連續觀測成為目前的發展趨勢， 從農田肥料試驗走向生態系統試驗，從單一試驗研究走向整合和網絡研究，從土壤過程走向生態系統過程， 在全球對比上分析全球土壤變化的特點。

6　福建省土壤學學科發展的戰略任務及對策

6.1發展思路

瞄準當前土壤學前沿發展方向，針對糧食安全、質量安全及生態安全等社會發展戰略需求，立足于土壤學科的基礎理論研究，以應用研究為重要突破口，重點解決農業發展中的核心基礎科學和重大關鍵技術問題。應用現代土壤學新理論、新技術和新方法，為我省土壤資源合理利用、農業可持續發展和生態環境建設等提供決策依據和技術支撐。

6.2研究重點

6.2.1土壤地力與定向培育

6.2.1.1研究目標

（1）揭示土壤原生障礙的形成過程和次生障礙的產生機制，提出土壤障礙因素的消減技術途徑。（2）明確高強度種植條件下土壤有機質的形成過程和積累機制，提出有效提升土壤有機碳的技術和方法。（3）解析土壤有機質、團聚體與水分養分庫容之間的關系，提出土壤水養庫容擴增機理。（4）解剖中低產土壤地力特征，評估土壤地力培育的潛力，構建典型區域土壤地力提升的理論體系和定向培育的技術方案。

6.2.1.2研究內容

（1）土壤障礙因子消減機理∶土壤酸化過程、驅動因素、阻控機制與修復；土壤次生鹽漬過程、驅動因素和防抑機制。（2）土壤有機質累積機制∶土壤有機質特征和形成過程；土壤有機碳固持機制和遞增規律；土壤新舊有機質的對接關系及其提升途徑；土壤有機碳轉化過程及其與土壤肥力的關系。（3）土壤結構形成機制與功能∶土壤結構和團聚體形成過程；土體構型特征與水養源匯容量的關系；土壤有效養分庫容與有機質含量/組成的關聯關系；土壤水養源匯容量和緩沖能力拓展機理與擴增途徑。（d）土壤地力定向培育技術∶中低產田基礎地力分布特征與提升潛力；中低產田限制土壤有機質、水養源匯容量和生物活性提升的關鍵因素；中高產土壤有機質下降的阻控機制；土壤地力定向培育的綜合理論體系和技術方案。

6.2.2碳氮循環與固存機制

6.2.2.1研究目標

（1）闡明南方稻田土壤有機碳空間變異特征、增碳速率和固碳潛力。（2）揭示稻田中CH4/N2O排放的生物、物理控制機制。（3）農田土壤碳源/匯動態模擬及其碳匯價值與碳交易研究。

6.2.2.2研究內容

（1）研究不同碳庫組分的區域空間分異特征，量化區域空間尺度上各有機碳組分與土壤總有機碳之間的關系。（2）研究氮肥、硝化抑制劑、冬季水分栽培模式和秸稈管理與稻田CH4和N2O排放規律。（3）研究生物炭還田模式對土壤碳庫和溫室氣體排放的影響，研究生物炭最佳生產技術、技術標準和農田固碳減排效應。（4）研究大氣二氧化碳濃度升高情形下稻田土壤有機質的轉化過程和保持機制，以及增匯潛力。（5）采用渦度相關法，在大田中連續監測水稻/小麥輪作生態系統碳交換，通過5年以上的監測數據，研究案例稻田生態系統的碳交換速率和季節交換量。

6.2.3氮磷行為與環境效應

6.2.3.1主要目標

（1）進一步明確農田生態系統氮磷遷移轉化規律與降解機制，為典型地區氮磷污染控制提供技術模式。（2）明確區域尺度氮磷的環境通量與農學、生態、環境綜合效應。（3）農田土壤可溶性有機氮行為過程、化學本質和生態功能研究。（4）農田土壤氮磷富集、遷移、生態風險及水環境安全研究為資源高效利用與污染控制政策的制定提供理論依據。

6.2.3.2研究內容

（1）區域尺度氮磷循環的農學與生態環境效應評估。（2）典型流域氮磷環境通量及污染控制原理與技術。（3）農田生態系統氮磷遷移轉化規律及過程模擬。（4）綠肥及有機固廢物農用后農田土壤可溶性有機氮的動態變化、遷移特征、環境風險及其與水資源安全之間的關系。（5）在農田土壤氮磷富集程度評價及其遷移與環境風險建模的基礎上，借助GIS與模型集成技術，揭示農田土壤氮磷富集作用、生態風險與水環境安全之間的關系。

6.2.4土壤污染與修復

6.2.4.1主要目標

瞄準土壤—作物污染過程與農產品質量、區域環境質量演變與標準、土—水系統污染物遷移轉化及其調控、土壤—生物毒理與生態安全、土壤污染控制與修復理論及技術前沿問題，開展制定土壤質量基準和保護標準體系、建立區域土壤生態風險、健康風險和環境風險評估方法體系、特色作物產地環境安全的預警系統，發展環境土壤學和修復土壤學，研發與示范具有當地特色的新型重金屬污染土壤修復技術，為改善海峽西岸土壤環境質量、確保農產品質量安全、保障生態安全和人體健康以及區域可持續發展提供決策依據和關鍵技術。

6.2.4.2研究方向：

（1）土壤污染過程與生態效應；（2）污染土壤修復的新原理與新技術；（3）土壤污染監測與風險評估；（4）土壤圈污染物循環與土壤質量演變。

6.2.5植物營養與高效施肥

6.2.5.1研究目標

（1）明確肥際-根際過程中決定養分有效性的關鍵因素與影響機制，構建養分高效施肥技術體系，研制功能與專用肥料。（2）揭示植物養分高效利用與適應逆境脅迫的機制，闡明部分逆境脅迫因素與植物養分吸收利用之間的關系。

6.2.5.2研究內容

（1）根—土—肥界面養分遷移轉化過程。（2）植物養分高效利用與逆境適應機制。（3）功能和專用肥料研制。（4）高效施肥技術體系。

6.2.6土壤生物與功能調控

6.2.6.1研究目標

（1）系統認知我國主要土壤中生物的組成與分布格局，闡明土壤生物之間、微生物—植物之間的相互作用機理，發展土壤生物系統功能調控理論。（2）發展土壤生物系統調控技術體系、開發促進生物功能的關鍵技術產品，為提升生態系統生產力、穩定性提供保障。

6.2.6.2研究內容

（1）研究我國主要土壤類型生物的組成、多樣性、空間分布格局及時間演替規律；研究自然變異與人為干擾下土壤生物時空分布的關鍵因子及驅動機制；建立土壤基因庫，繪制土壤生物分布圖。（2）土壤微生物之間、微生物與微動物、微生物與植物之間的信號傳遞、物質交換、群體感應效應；在環境變化下土壤微生物、微動物、植物之間的分子響應機制。（3）土壤養分轉化功能微生物群落組成、功能表達及代謝網絡構建；在不同農業措施、環境污染及氣候變化下，關鍵功能微生物與土壤生態功能的響應及耦合機制。（4）發展土壤生物系統調控技術體系，內源調控土著微生物、外源施用有益菌劑，開發促進生物功能的關鍵技術產品，為提升生態系統生產力、穩定性提供技術保障。

6.2.7 數字土壤與資源管理

6.2.7.1研究目標

（1）揭示高強度利用條件下我國重要土壤的演變過程，通過定量模擬預測其未來發展趨勢。（2）發展土壤信息獲取的技術和方法，建設土壤數字化新技術平臺， 實現土壤信息快速獲取與表征。（3）建立數字土壤分類和數字土壤制圖理論與方法，構建我省土壤資源與信息清單，為我國土壤資源管理提供決策支持。

6.2.7.2研究內容

（1）土壤演變與模擬。以人為土壤、主要農業土壤和熱帶地區等我國重要土壤類型為對象，研究不同時間尺度內和人為影響強度下土壤的演化規律，并實現定量模擬。（2）土壤屬性快速獲取與表征。以遙感和近地傳感為主要支撐，建立快速獲取土壤信息的技術和方法；基于土壤環境關系和地理信息系統技術建立高效的數字土壤制圖理論和方法。（3）建立我國土壤資源清單。建立基于定量標準的我省土壤基層分類體系，并以此為核心構建我省土壤資源清單。

6.2.8土壤侵蝕與水土保持

6.2.8.1研究目標

（1）摸清福建省主要侵蝕類型紅壤侵蝕動力學機制及其過程；（2）在省級范圍內開展多尺度土壤侵蝕預報；（3）水土流失與水土保持環境綜合效應。

6.2.8.2研究內容

（1）研究紅壤坡地降雨、徑流的侵蝕與輸沙的過程和機制，侵蝕形態發生演變過程數值模擬，崩崗、滑坡、泥石流等重力侵蝕發生臨界條件與動力學機制；（2）研究坡面水沙運移預報模型、流域分布式產流輸沙預報模型、區域土壤侵蝕預測和評價模型；（3）研究水土流失與水土保持生態環境效應評價模型、水土流失危害定量評價方法，水土保持環境效應與經濟損益測算技術，水土保持與區域經濟社會發展互動關系評價體系。

6.3福建省本學科發展的保障措施

首先，構建科學有效的組織管理體系。制訂土壤學科總體發展路線，明確各方責權和人員、資源、成果、知識產權等歸屬，實現開放共享、持續發展。

第二，建立以任務為牽引的人員聘用機制。建立以任務為牽引的人員聘用方式，增強對國內外優秀人才的吸引力和凝聚力，造就協同創新的領軍人才與團隊。

第三，健全寓教于研的拔尖創新人才培養模式。以農業資源與環境相關學科科學研究和實踐創新為主導，通過學科交叉與融合、產學研緊密合作等途徑，推動人才培養機制改革，以高水平科學研究支撐高質量人才培養。

第四，形成以創新質量和貢獻為導向的評價機制。改變單純以論文、獲獎為主的考核評價方式，注重原始創新和解決區域重大需求的實效，建立綜合評價機制和退出機制，鼓勵競爭，動態發展。

第五，完善項目化的科研組織模式。完善項目化的科研組織模式，充分發揮協同創新的人才、學科和資源優勢，在協同創新中不斷發現和解決重大問題，形成可持續發展、充滿活力和各具特色的科研組織模式。

第六，優化以學科交叉融合為導向的資源配置方式。充分利用和盤活現有資源，集中優質資源重點支持，發揮優勢和特色學科的匯聚作用，構建有利于亞熱帶特色作物生態環境保護與整治平臺協同創新的基礎條件，形成長效機制。

6.4研究對策

6.4.1政策引導

建立健全耕地資源保護法，保護有限的耕地資源；增施有機肥料，加強耕地保育工作；加強土壤肥料基礎性研究工作，為土壤培肥科學施肥提供理論依據；研制新型化肥，改進施肥技術，提高化肥利用率；實行養分資源綜合管理戰略，促進養分循環利用；大力推廣土肥技術，合理建設管理耕地；因地制宜，合理規劃布局，發揮區域產業優勢，合理利用耕地；加強土肥技術推廣服務體系建設，穩定和發展土肥技術推廣隊伍。

6.4.2財政扶持

建議政府增加在發展新型肥料、開展長期土壤肥力監測和預警、加強土壤生物肥力的研究與建設、加大有機肥料資源高效與安全利用問題的研究等方面的經費投入力度，進一步推動土壤肥料技術的發展。

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課題組成員：

1、王果，福建農林大學資源與環境學院院長、教授；

2、羅濤，福建省農科院土肥所所長、研究員；

3、林時遲，福建省農田建設與土壤肥料技術總站站長、推廣研究員；

4、黃毅斌，福建省農科院生態所所長、研究員；

5、陳松林，福建師范大學地理科學學院副院長、教授。