新時代中國土壤物理學主要領域進展與展望*

彭新華，王云強，賈小旭，高偉達，張中彬，姚榮江，趙 英，沈重陽，陳丁江，朱 青，高 磊

新時代中國土壤物理學主要領域進展與展望*

彭新華1，王云強2，賈小旭3，高偉達4，張中彬1，姚榮江1，趙 英5，沈重陽4，陳丁江6，朱 青7，高 磊1

（1. 土壤與農業可持續發展國家重點實驗室（中國科學院南京土壤研究所），南京 210008；2. 中國科學院地球環境研究所，西安 710061；3. 中國科學院地理科學與資源研究所，北京 100101；4. 中國農業大學土地科學與技術學院 北京，100083；5. 魯東大學資源與環境工程學院，煙臺 264025；6. 浙江大學環境與資源學院，杭州 310058；7. 中國科學院南京地理與湖泊研究所，南京 210008）

在近20年的發展中，我國土壤物理學得到迅速發展，在國際土壤物理學期刊發文量占比從5%上升到30%，主要研究聚焦在土壤水文過程與尺度轉換、土壤物理質量與可持續農業、水熱鹽遷移與生態調控、以及污染物遷移與模型模擬等領域。本文綜合分析這些領域的研究現狀與進展，指出這些進展既有國家需求的驅動，也有新技術新方法的應用，以及與相鄰學科交叉融合，最后展望了這些領域的研究重點。論文還指出我國土壤物理學面臨科研原創性不足、儀器設備研制滯后等挑戰，同時也面臨糧食安全和生態環境安全等國家需求迫切解決的機遇。

土壤物理質量；土壤水文過程；污染物遷移；土壤鹽漬化；模型模擬

1 我國土壤物理學科發展現狀

土壤物理學是土壤學的基礎學科分支之一，主要研究土壤物理性質和物理過程的科學。進入21世紀以來，我國土壤物理學發展迅速，尤其是近5年來中國土壤學會土壤物理學專業委員會會議的參會人數從2014年230人發展到2019年440人，參會單位百余家。土壤物理會議專題主要涉及：土壤水文過程與尺度轉換，土壤物理質量與可持續農業，土壤水熱鹽耦合過程與調控，污染物遷移與數值模擬等內容。近期，世界土壤科學聯合會議（WCSS）涉及土壤物理學科主要在土壤結構和土壤水兩大領域，比如2018年在巴西里約召開WCSS會議，有關土壤物理領域的主題包括：土壤結構動態變化與模擬，人為排水系統-保持土壤功能與保護水資源，養分與污染物遷移，土壤物理在水土保持和食品安全中的作用。可見，國內土壤物理學專題既涵蓋了國際土壤物理學內容，又突出國內特色，注重國家需求相結合，研究內容更為豐富，涉及面更加寬廣。

幾年來，國內外也有關于土壤物理學進展的綜述。在慶祝2015年國際土壤年時，李保國等[1]發表了《土壤物理學發展現狀與展望》一文，回顧了土壤結構、土壤水分監測與運動模擬、農田水文過程與水分生產力、土壤中污染物和膠體的遷移、土壤生物物理、生物質炭對土壤物理性質作用機制與效應等六個領域的研究進展，這些領域體現了當時的研究熱點。在紀念美國土壤學會成立75周年，美國科學院院士Jury 領銜，與國際土壤物理學家合作提出土壤物理學8個研究挑戰[2]：包括尺度轉換、確定有效性質、土壤結構與功能、非穩態流、土壤斥水性、土壤-植物系統水分與溶質運移、土壤微生物多樣性的物理與生態起源、土壤生態服務功能等，這些反映了當前土壤物理學基礎科學問題，有的甚至是土壤物理學難啃的“骨頭”。在迎接國家基金委（NSFC）成立30周年之際，宋長青等[3]組織一些學者撰寫了《土壤科學三十年：從經典到前沿》，其中一章是《土壤物理學》，基于文獻計量方法分析了國際與國內土壤物理學的發展特征、演進過程、發展動力剖析、NSFC對中國土壤物理學發展的貢獻、以及面臨的挑戰等。

根據Web of Science核心合集數據，選擇了以土壤物理為主的刊物，包括、、和等四種期刊，檢索時間為2001—2018年，一共發表9 109篇論文，其中中國學者發表了1 389篇。我國土壤物理學SCI論文在21世紀呈現快速上升趨勢，而美國則在2008年以后表現平穩甚至略有下降，至2014年以來我國與美國在這四種期刊中發文量基本持平（圖1）。從單篇引用次數來看，我國由于在2001—2010年發文較少（279篇），而美國為1 696篇，我國單篇平均引用次數為41次，反而高于美國的31次。在2011—2018年階段，我國發文1 110篇，平均引用次數為14次，美國在同一時間發文量為1 453篇，平均引用次數11次。但是，在2001—2018年所有論文中，引用次數前50篇論文中來自中國學者的僅3篇。可見，我國土壤物理論文數量與質量同步提升很快，但是有影響力的文章還是偏少。這些數據分析基于上述四種刊物，存在以偏概全，但是可反映總體趨勢。在國際上，傳統上歐美國家的土壤學存在明顯的萎縮狀態，特別是2008年美國金融危機削弱了經費資助，而中國的土壤學（包括土壤物理學）在經費大力支持下反而快速發展，在國際上屬于異軍突起的學科隊伍。

圖1 2001—2018年中國和美國在四種期刊中的發文量與比例

2 主要研究領域進展

近幾年，我國土壤物理專業委員會會議專題主要涉及：土壤水文過程與尺度轉換，土壤物理質量與可持續農業，土壤水熱鹽耦合過程與調控，污染物遷移與數值模擬等，這些專題反映了我國土壤物理學主要研究領域。

2.1 多尺度土壤水文過程與尺度轉換

土壤水是土壤物理的核心內容之一，土壤水分運動是土壤物理過程的主要驅動力。土壤水文過程的時間和空間異質性受到自然環境和人為因素的共同影響，同時土壤水文過程存在尺度效應[4]（圖2）。關于不同尺度下土壤水文過程的時空特征與影響因子研究取得顯著進展。樣地尺度是土壤水文過程的基本單元，開展樣地尺度土壤水文過程研究，在試驗控制、樣品采集和原位監測等方面具有一定優勢[5]，可為深入認識長時間序列和更大尺度下土壤水文過程提供基礎[6]。研究表明，土壤水分存在一定的小尺度空間結構，這種空間結構可影響生態系統的物質循環和能量轉換。小流域作為一個完整的水文響應單元，坡面產流匯入各級支流或干流，包括蒸發、入滲、側滲等過程，其景觀格局與土壤水文過程相互作用的機理復雜，是土壤水文過程時空異質性研究的重要尺度，也是進行水土資源調控和生態環境建設的基本尺度[7]。區域尺度包含多個小流域，甚至多個大、中型流域，其景觀格局和生態水文過程更加復雜多變，植被、土壤、地形、氣候和人類活動等因素間相互作用也更加劇烈[8-9]。與小流域相比，區域尺度的土壤水文過程研究著重從宏觀角度分析其對區域氣候、土壤和土地利用等地理分布因子的響應與反饋。隨著尺度的進一步上升，比如，在國家或全球尺度，土壤水文過程與降水時空格局、水資源儲量與通量、植被生長與物候特征等的研究也備受關注，研究手段由觀測逐漸過渡到模型與模式[10-11]。

土壤水文過程時空分異的主控因子隨空間尺度的變化而變化。在樣地尺度，土壤水文過程主要受微地形和植被的影響。植被是土壤水分消耗的途徑之一，植被耗水及根系分布影響土壤水分的數量和空間異質性[5]。Tahir等[12]研究發現，南方紅壤關鍵帶坡耕地土壤水分時空分異特征主要受植被類型和坡位的影響。受植物蒸騰和降水的影響，喀斯特峰叢洼地土壤水分具有明顯的季節變化特征，一年中可分為相對穩定期、消耗期和補給期3個階段[13]。此外，礫石的存在也可對樣地尺度土壤水文過程產生顯著影響[14]。在小流域尺度，土地利用類型和土壤理化性質的分布以及地形因素對土壤水文過程的時空異質性起著主導作用[15]。王云強等[16]發現黃土關鍵帶小流域0～5 m土壤水分在水平和垂直方向均表現出明顯的空間異質性，是土地利用方式、植被類型、土壤質地等多因素綜合作用的結果。在區域尺度，氣候、土壤、土地利用管理等對土壤水文過程具有重要影響。基于1983—2012年農田土壤水分長期觀測數據研究表明，我國北方農田生態系統4—10月生長季0～50 cm土壤水分在過去30年呈顯著下降趨勢[17]，其主要原因是施肥管理、高耗水作物種植和氣候暖干化的共同影響。Zhu等[18]基于土芯鉆探和數值計算，發現面積37萬km2，平均厚度55 m的深厚黃土包氣帶存儲了3.1萬億m3土壤水，80%的水分布在400～600 mm降水量帶，主要與包氣帶厚度和土壤持水性能有關。區域尺度土壤水文過程觀測研究往往需要較高的物力和人力投入，隨著技術和方法的不斷進步，基于衛星、遙感和模式的集成技術手段逐漸被應用到區域尺度土壤水文過程及其空間異質性的研究[8，19-20]。此外，在紅壤丘陵區[21]、黃土高原地區[22]、西南喀斯特地區[23]、高寒草甸區[24]、西北荒漠區[25]等開展的土壤水分研究也表明，隨著土層深度的增加，土壤水分時間變異性減弱，而空間變異性增大，即土壤水分的時空變異性具有對土壤深度的依賴性。由此可見，土壤水文過程的時空異質性及其影響因素均具有尺度依賴性和深度依賴性。

①Wet and dry processes caused by plant water consumption；②Spatial redistribution of soil moisture caused by runoff，topography and evapotranspiration；③Interaction between precipitation and soil hydrological process，and regional pattern of soil water holding capacity；④Depth dependent soil moisture.

由于土壤和水文過程的非線性，尺度轉換是土壤水文過程研究的難點和熱點之一，包括尺度上推和尺度下推，其轉換途徑包括分形理論、小波分析、分布式水文模型等[26]。以自相似性為基礎的分形理論，通過分維數反映特征空間分布的變化狀態、趨勢和復雜程度，能較好地描述土壤水文過程的線狀特征，但這種自相似性只存在于一定的尺度閾值內，適用范圍有限；小波分析適于多尺度時空數據的尺度轉換與優化；分布式水文模型方法需定量分析找出水文信息在不同尺度之間進行轉換的模型結構與主要參數。此外，時間穩定性理論也被用于土壤水分尺度轉換研究，通過定量分析某一研究區土壤水分空間變異格局在時間上的相似性，確定能夠代表研究區平均土壤水分狀況的樣點，明確代表性樣點的特征及影響因子，進而實現尺度上推或下推[22，27]。隨著新理論和新技術的發展，水文過程尺度轉換途徑更加豐富，轉換的精度也不斷提高，其核心是尺度轉換函數的確定。未來土壤水文過程尺度轉換的研究應加強不同尺度數據的觀測、集成與融合，并結合多種數學手段，建立普適性強的尺度轉換函數。需要注意的是，隨著全球氣候變化和人類活動影響的加強，植被-土壤作用深度延伸至深部土壤，深部土壤水循環過程及動力學機制已成為土壤水分運動研究中的核心科學問題之一，是土壤水循環研究的最薄弱環節，而如何考慮空間和深度的不均勻性是未來土壤水文過程尺度轉換的重要方向之一。

2.2 土壤物理質量與可持續農業

農業是人類生存的基礎，是人類社會發展的壓艙石。然而，面對資源不斷匱乏，生態環境惡化，全球氣候等問題，發展可持續性農業是未來現代農業的必經之路。國際可持續農業機構指出可持續農業的主要目的是不損害后代需求的情況下滿足當代人對糧食和紡織品的需求。可持續農業要求農業生產過程中水資源浪費和生態環境污染最小化、肥料利用率最大化。土壤是地球表面能夠生長綠色植物的疏松表層。因此，保持良好的土壤質量是可持續農業中關鍵的一環。土壤質量指土壤所具有的保持植物生長、凈化水源和為植物和動物提供棲息的能力[28]。土壤質量可以分為土壤物理質量、土壤化學質量和土壤生物質量。土壤作為有生命的自然資源，近年來土壤質量概念發展到土壤健康。土壤健康定義為土壤作為由生命的生態系統，為支撐植物和動物生產力，維持和提高水和大氣質量，促進植物、動物和人類健康等的能力[29]。美國農業部對土壤健康的定義為土壤作為至關重要的有生命的生態系統，為植物、動物和人類提供可持續支撐的能力，也指土壤質量[30]。無論是從土壤質量還是土壤健康的角度，土壤物理質量或者土壤物理健康的內涵未發生本質變化，對植物生長具有直接作用。土壤物理質量評價主要利用與土壤-植物-大氣中的物質能量交換有關的土壤物理性質或指標體系來進行[31]。同時利用土壤物理模型預測其變化對于未來糧食生產和生態環境的影響，以制定和評估農業可持續發展的策略。土壤結構與物質和能量在土壤中運輸、傳導和根系生長有密切的關系。因此，土壤的可持續性通常建立在良好的土壤結構上[32]。土壤容重是表征土壤物理質量最常用的指標之一。土壤容重過高將抑制作物根系的生長，導致作物大幅度減產；土壤容重過低不利于土壤保持水分和根系與土壤緊密接觸，容易造成種子萌發受阻和作物倒伏[33-34]。土壤緊實度，反映土壤強度的重要指標，是土壤容重和土壤含水量的函數，也顯著影響作物生長。Whalley等[35]發現小麥干物質重量隨著土壤穿透阻力的增加而線性下降，并指出無論干旱或壓實導致，土壤緊實度均是作物生產力的重要限制因子。土壤團聚體是土壤中重要的結構體，其粒徑分布和穩定性對土壤可持續利用有顯著影響。一方面，良好土壤團聚性能促進土壤碳的固定和有機質積累，從而降低溫室氣體排放，改善土壤化學及生物質量，進而促進作物生長[36]。另一方面，團聚體粒徑分布影響土壤中孔隙直徑分布，對土壤的持水性能和透水通氣性具有顯著的影響。對于雨養農業，土壤水分主要來自于降雨。土壤水力特性在一定程度上決定了未來極端降雨條件下雨養農業的可持續性。土壤水分特征曲線是說明其水力性狀的重要指標。基于土壤水分特征曲線，Dexter[31]提出曲線的拐點的斜率作為評價土壤物理質量的S指數，并指出該指數較容重更好地反映作物生長。Sinha等[37]報道S值與土壤容重、飽和導水率、團聚體穩定性等物理指標以及玉米和小麥產量均呈顯著的相關性，可有效定量不同環境下土壤物理質量。不同的土壤物理指標分別從不同的方面表征土壤物理質量，但不同指標間往往存在內在的聯系。比如，土壤強度不但受土壤容重的影響，也受土壤含水量的影響，因此有學者嘗試提出綜合多個參數的指標。da Silva等[38]綜合土壤容重、土壤強度，土壤通氣性、土壤水分有效性等參數，提出了作物生長最小限制水分范圍（Least limiting water range，LLWR），如圖3所示。LLWR越大，說明作物在該土壤中所抵御水分脅迫、缺氧脅迫和機械阻力的能力越強。隨后，LLWR被廣泛地應用于評價土壤結構對作物生長的影響。Benjamin等[39]報道美國中部大平原實驗站小麥產量與LLWR呈極顯著關系。土壤壓實往往降低了LLWR，而種植覆蓋作物可以提高LLWR，并且這一變化在黏壤土中較砂土中更加明顯[40]。以上指標多表征田塊至土塊以及團聚體尺度的土壤物理質量，對毫米以下尺度土壤孔隙特征的表征未涉及。Rabot等[41]比較了不同土壤物理指標，認為土壤孔隙特征比如大孔隙度和孔隙連通性等與土壤的功能最相關，越來越多的文獻也表明土壤的三維孔隙特征可以顯著改變作物根系構型，同時也可以很好地預測土壤導水導氣等參數[42-43]。

①Air-filled porosity of 0.1 cm3·cm–3；②Field capacity，③Wilting point and ④Soil penetration resistance of 2 MPa

土壤物理質量受耕作方式影響深刻。20世紀30年代美國受到“黑風暴”的影響開啟了保護性耕作方面的研究。隨后美國、加拿大和巴西等國家采用保護性耕作技術以保護土地的可持續生產力，是一次對傳統耕作方式的變革。保護性耕作，或者說保護性農業，遵循三個原則：一是盡量減少土壤擾動，二是至少30%的地表被作物或者秸稈覆蓋，三是作物輪作或間作。保護性耕作對土壤物理質量的作用存在兩種觀點[44]。有研究表明，保護性耕作能夠增加土壤有機質含量，團聚體的穩定性和蚯蚓數量，減少土壤侵蝕，有利于保持完整的土壤孔隙，提高土壤水分入滲和持水能力[45]。但也有一些研究這發現保護性耕作使土壤容重增加，土壤飽和導水率下降，根系受到的穿透阻力提高[46]。兩種相反的觀點的出現可能與耕作實驗實施年限和土壤質地等有關[47]。Pittelkow等[48]分析了全球610個研究案例，5 463個對比數據，發現僅采用少免耕往往使作物減產，只有與作物覆蓋和輪作等措施相結合，在干旱區域提高作物產量較為明顯。因此，采用保護性耕作措施要因地而宜。另一方面，深耕（包括深松、深翻等）是提高土壤物理質量的耕作措施，通過深耕，提高土壤耕層厚度，降低土壤容重，提高土壤固碳能力，增加土壤透水通氣性，利于作物根系生長，從而實現作物增產增效[49]。無論是保護性耕作還是深耕，耕作措施改變土壤物理質量效果顯著，但是采取何種適宜的耕作措施需要綜合考慮當地氣候特征、土壤狀況和種植制度等。

2.3 水熱鹽運移耦合過程與生態調控

鹽漬地是我國重要的后備耕地資源，達3千多萬公頃，其改良利用與水熱鹽運移過程密切相關[50]。土壤水鹽遷移過程是指在自然、人為等多種因素影響下水分和鹽分在土壤中的再分配過程。溫度與土壤水鹽運移耦合研究是剖析不同氣候帶土壤鹽漬化發生演變的重要基礎，國內外學者通過大量試驗研究和理論分析，從水熱鹽耦合運移的角度闡述了土壤鹽漬化形成機理、演變規律與驅動機制。Nassar等[51]綜合考慮水分梯度、溫度梯度、溶質梯度作用下的水汽輸送、熱量傳遞和溶質運移過程，對一維水、鹽、熱運移進行了模擬，并在封閉土柱中進行了驗證和分析；萬良興等[52]闡述了近20年來土壤水、熱、鹽運移基本理論的發展過程和國內外學者的研究成果，評價了目前的土壤水熱鹽運移模型。總體而言，溫度通過間接影響土壤水汽運動、凍融過程進而影響鹽分的遷移與分布。近年來的咸水結冰灌溉，其利用低溫時咸水結冰，融化時含鹽分高的冰先融化入滲，含低濃度的微咸水后融化起到洗鹽的作用，使土壤表層脫鹽[53]。目前，國內外學者在凍融、覆膜、秸稈覆蓋等管理條件下的土壤水鹽運移開展大量的工作，但在不同種植方式、水文氣候條件下溫度對水鹽運移影響的程度、范圍、效應等方面仍需要進一步研究。比如，以往研究覆蓋對減少灌溉用水的影響，但是很少關注地膜通過減少蒸發以及增加降水的深層滲濾將雨水存儲在土壤中的積極作用。不同氣候帶土壤鹽漬化演變的復合驅動機制是鹽漬土改良利用的核心科學問題。

土壤水鹽運移受區域性氣候蒸發力、地形高差、地下水埋深、土壤自身屬性和鹽源分布的影響，因而田間管理措施對水鹽遷移有著重要的影響，也成為優化調控的首選。目前，土壤水鹽運移生態調控措施多種多樣，包括各種具有節水減肥、綠色增效特色的水利工程、物理、化學、農藝等多種措施，但其核心主要通過降低土壤溫度或減少蒸發進而抑制鹽分上行、改善土壤結構促進鹽分淋洗、隔層創建阻滯鹽分上行，或增加土壤排水加快土壤排鹽等途徑實現土壤水鹽運移過程的調控（圖4）。不同形成原因、驅動機制下的水鹽運動調控措施需要針對不同生物氣候帶和不同鹽漬化發生區域的實際情況進行確定。水利工程措施如暗管排水通過增加凈入滲方式加速土壤鹽分從下邊界的淋洗與排出，有效降低土壤含鹽量[54]，但大量研究表明暗管排水需要通過后期控制排水，減少土壤水分和養分的淋失[55]。物理調控措施主要通過耕作、客土、秸稈隔層、生物質炭、鋪沙壓堿等方法創建疏松隔層抑制鹽分上行，或加速土壤鹽分向深層次淋洗等方式實現水鹽調控。化學調控措施主要通過環境友好型的鈣基材料的應用，利用Ca2+與土壤膠體Na+交換并淋洗，降低土壤膠體中的交換性鈉Na+，調節改善土壤理化性狀和生物學性狀[56]。此外，生物調控措施主要利用保護性耕作方式、或者通過微生物促進土壤團粒結構的形成與保存，提升鹽堿地有機質含量，同時阻控土壤返鹽[57]。在當今生態優先的背景下，生物改良措施已成為研究的熱點。受水資源因素制約，目前國際上對鹽堿地治理沒有更好的辦法，單一的調控措施在不同區域適用條件有別，由此一些側重于因地制宜的綜合調控措施改進工作備受關注。例如，雷宏軍等[58]提出的曝氣滴灌水肥一體化技術，通過將大量微氣泡與水肥同步輸送到根區而改善作物微環境，明顯提升了作物生產潛力。張博[59]提出的一種地下排水系統與田間入滲工程相結合的基礎措施，并輔施有機肥料和改良劑的綜合改良方法，改良后表土積鹽情況得到有效緩解，土壤養分有效提升。從已有研究看，隨著近年來氣候變化、水資源短缺以及極端氣候頻繁，不同氣候區土壤水鹽運動異質性與氣候、地形、灌排管理等因素長期并存，局部鹽漬化減緩與持久性的反復和加劇并存，這對傳統的飽和帶水鹽運動理論和水鹽調控思路提出了新的挑戰，未來研究應重點突破非飽和帶水鹽遷移過程、驅動機制及其尺度效應，微咸水/咸水、農田排水等非傳統水資源在鹽漬土安全利用及其生態效應等。

①Surface cover inhibits evaporation；②Tillage and water-saving to control salinization；③Create a interlayer to inhibit salt accumulation on the surface soil；④Deep drainage promotes salt-leaching；⑤Salt infiltration and accumulation；⑥Water and salt go up by capillary rising；⑦Simplified characteristics of water and salt movement；⑧Water movement module；⑨Salt transport module；⑩Heat transfer（freeze-thaw）；Root water absorption module；Groundwater flow module；Modify upper boundary conditions to simulate surface cover inhibiting evaporation；Modify hydraulic characteristic parameters to simulate tillage and interlayer blocking capillary；Modify boundary condition parameters to simulate water saving and salt control by drip irrigation under film；Modify lower boundary conditions to simulate deep drainage and salt-leaching.

土壤中溶質的運動包括對流、分子擴散、機械彌散、溶解沉淀、離子吸附、植物吸收等一系列物理、化學和生物過程。土壤溶質運移模型是近似描述鹽漬土水熱鹽運移規律的有效、快捷方法，可歸納為：機理性模型，物理模擬模型及數學模擬模型[60]。Nassar等[51]于1992年提出了描述非恒定條件下水、熱、鹽運動的控制方程，其中包括水分、熱運動和溶質運移3個子方程，這也是目前土壤水熱鹽耦合運移數學模擬的基礎。HYDRUS模型[60]被廣泛用于模擬飽和-非飽和滲流區水、熱及多種溶質的遷移與轉化過程，能夠較好地模擬田間點源交匯條件下的水-鹽-熱分布。尤其是，HYDRUS模型引入了能模擬優勢流的雙孔隙模型，可進行物理非平衡和化學非平衡溶質運移的模擬（例如兩區模型、兩點模型等），這為土壤結構和層次復雜條件下溶質遷移模擬提供了方便[61-62]。Qi等[63]利用HYDRUS模型準確模擬了秸稈覆蓋和滴灌條件下的土壤水鹽運移過程。此外，SHAW模型亦廣泛用于研究土壤水熱鹽耦合運移，尤其是在凍融條件下。Lu等[64]利用SHAW模型模擬不同覆蓋條件下全年土壤水熱鹽耦合運移過程，并對當地秋澆提出了理論指導。近年來，一種基于有限元理論的數值仿真模型COMSOL被用于模擬地下水流動、土壤鹽分運移和氣流形成規律等問題，Wang等[65]利用COMSOL研究了鹽土路基膨脹中的土壤鹽分遷移、結晶等過程。焦會青等[66]結合COMSOL構建的模型較好地模擬了綠洲鹽漬化土壤中多離子耦合運移過程。與現有其他模型相比，盡管COMSOL目前主要局限于地下水和土壤水入滲的研究，但是其數值分析能力強、計算適用性廣，且具備復雜工程設置方式和二次開發潛力，因此在一些特定的土壤溶質運移過程模擬研究中具有廣泛應用前景。總體來看，目前在地下水-土壤-植物-大氣連續體（GSPAC）水分傳輸模型研究中，對提高作物水分利用率極為關鍵的根區水分傳輸機理的認識仍不夠深入。尤其是，由于鹽分的影響，明確GSPAC系統水分轉化機制相當困難。近年來，環境或人為加入穩定同位素技術已經成為研究植物水資源利用的新方法[67]，這為進一步揭示GSPAC系統土壤水與溶質運移過程提供了有效手段。總體上，水、熱、鹽耦合運移模型有了很大發展，然而現有模型存在如參數多、田間可操作性差、難以驗證等很多不足。未來的主要研究熱點是將數學模型和機理性模型相結合。

2.4 污染物遷移與模型模擬

針對我國土壤和水體污染形勢嚴峻問題，土壤物理學依托學科優勢，圍繞土壤污染物的遷移轉化規律及其模擬模型開展了廣泛研究，關注的污染物包括氮磷、重金屬、有機大分子等溶質態污染物，以及病毒、細菌、納米材料等尺寸在1 nm到10 μm之間的膠體污染物。土壤溶質運移研究始于19世紀末，關于氮磷、重金屬、有機物等污染物運移研究則起始于20世紀六七十年代。土壤污染物的運移途徑包括對流、擴散、彌散以及膠體攜帶等，并受吸附-解吸、酸-堿反應、沉淀、溶解、絡合、氧化-還原反應等化學、物理化學、生物轉化過程影響。在20世紀90年代發現放射性核素钚可通過膠體攜帶方式在地下環境中進行超長距離遷移后[68]，膠體攜帶污染物遷移的研究受到重視。21世紀以來，納米材料在土壤中的遷移成為了新的研究熱點[69]。研究納米材料的遷移不僅對有毒納米材料的環境風險評估十分重要，而且對采用納米零價鐵等納米材料原位修復受污染的土壤具有十分重要的意義[70]。2013 年以來，土壤中抗生素抗性基因的遷移轉化過程逐步受到關注[71]。

對土壤及地下水中污染物遷移轉化過程的研究主要依賴于室內模擬試驗、田間觀察、模型模擬等三種手段。應用土柱模擬、田間觀察等手段，我國在土壤水分、質地、結構等物理性質對重金屬、氮磷、抗生素、膠體態污染物等遷移轉化過程的影響研究方面取得了積極進展。已有的研究表明，干濕交替條件下六價鉻濃度隨著氧化還原電位的波動而上下波動，土壤中有效態鉻濃度和重金屬鉻的遷移/淋溶能力顯著高于淹水條件[72]。在淹水環境下，土壤中的氮磷因向上覆水中遷移而損失，且隨著淹水歷時的延長，氮磷損失率呈增加趨勢。因此，農作物受淹后可根據實際情況采取控制排水措施，減少地表水的排放，以減少氮磷流失[73]。相比于大水漫灌，控制灌溉、干濕交替灌溉等技術可以有效削減農田氮磷的流失[74]。土壤水分過程一方面決定了土壤好氧厭氧環境和氧化還原電位，從而影響氮磷的形態轉化過程等過程，另一方面驅動了土壤溶解態氮磷的垂向和橫向運移[75]。由于壤中流的存在，坡地土壤氮磷等污染物垂直遷移形態呈現地表徑流、壤中流和地下徑流不同的分層特征[76]。對土壤中抗生素抗性基因遷移轉化過程的一些研究表明，不同質地土壤對抗生素抗性基因的吸附和持留能力存在較大差異，抗生素抗性基因可以在水分飽和的土壤中運輸相當長的距離[77]。對土壤膠體態污染物的運移過程研究結果表明，與土壤溶質的吸附和解吸機制不同，土壤膠體吸附和解吸受重力沉降、攔截、布朗擴散、水動力和DLVO（Derjaguin-Landau- Verwey-Overbeek）力的控制，土壤表面非均質性被發現是影響DLVO力從而影響膠體吸附和解吸的關鍵因素[78]。納米尺度粗糙凸起不僅有利于膠體吸附，同時在環境條件發生變化時還有利于膠體解吸，表面電荷異質性則有利于膠體的不可逆吸附。

對集水區/流域尺度的研究，主要關注土壤氮磷流失過程，并取得了積極進展，特別是對紫色土、紅壤地區等的研究。由于紫色土土層薄、耕作頻繁、土壤相對疏松，紫色土小流域氮素主要以可溶態形式流失，磷素遷移則以顆粒態為主，壤中流是氮流失的主要水文過程，強降雨對于氮磷流失的影響顯著[78-79]。對紅壤為主的浙江椒江流域氫氧和氮氧穩定同位素的分析結果表明，慢速壤中流和地下水對河流流量的貢獻達到75%以上，地下水（約50%）和土壤氮（> 30%）是河流中硝氮的主要來源[80]。對紅壤丘陵區的長沙金井流域研究結果也表明，由于大面積種植水稻會導致淺層地下水氨氮污染，提高地下水硝態氮和總氮濃度，基流的硝態氮和總氮流失貢獻分別高達大于27%和大于21%，尤其在水稻種植面積比例高的流域和水稻休耕期[81]。對華北平原地下水硝酸鹽氮氧同位素的研究表明，地下水硝酸鹽主要來源于有機肥和污水，而不是化肥[82]。土壤氮磷流失的尺度效應得到關注，已有的一些研究表明由于溝渠、堰塘的截留作用以及農田排水重復利用，使得氮磷流失強度隨著集水區/流域面積的增加總體呈現降低趨勢，但也有一些研究得到了相反的結論。目前，對尺度效應形成機制缺少系統研究，對不同空間尺度下土壤氮磷流失主導因素以及響應關系的變化規律尚不清楚。

數學模型是當前定量認識土壤污染物遷移轉化過程的主要手段。前述用于鹽分運移的確定性模型、隨機模型和傳遞函數模型也被廣泛用于土壤污染物遷移的模擬。總體而言，當前應用于氮磷、農藥等遷移轉化過程的模型主要包括：田間/坡面尺度模型SOILN、EPIC、DNDC等和流域尺度模型SWAT、HSPF、ANSWERS、GBNP、HBV-N、TVGM、HYPE等[83-84]。盡管以上田間模型被廣泛應用于土壤氮、PFCs等的遷移轉化過程模擬，但是更多的研究通過耦合土壤水文模型與生物地球化學反應模型，模擬分析土壤污染物的遷移轉化特征。例如，賴曉明等[85]耦合HYDRUS-1D和DNDC模型模擬太湖流域農田系統水分滲漏和氮磷淋失特征。李龍飛等[86]耦合水動力學和化學反應動力學模型描述土壤硝態氮的遷移和轉化過程。基于集水區/流域尺度的模擬模型研究發展迅速，其中SWAT模型逐步成為運用最為廣泛。從研究內容上看，主要聚焦在污染物流失負荷、模型優化以及徑流變化和土壤屬性對流失負荷的影響，并開始關注氣候變化的影響，以及不同類型污染物在不同尺度下的精細化模擬與管理[83]。

總體而言，我國土壤污染物遷移轉化過程及其模擬模型方面取得了重要進展。從研究尺度上看，逐步從常規的土柱和田間尺度向更微觀的分子和納米尺度和更宏觀的集水區和流域尺度雙向發展（圖5）。隨著X-射線CT、同步輻射技術、透射電鏡等技術的應用，深化了對土壤結構及其過程的微觀認知，促進了對土壤物理性狀與污染物遷移轉化響應關系的微觀機制認識。但是，土壤水分、結構、質地等物理性狀對污染物的固、液、氣、生物多界面行為過程機制尚缺乏系統研究，有關土壤結構對污染物多過程耦合的微觀調控機制及其定量預測模型將是未來重要研究的重點。微流控技術應用于模擬多孔介質物理環境，并結合先進成像與數值模擬技術，為傳統上被視為“黑箱”的土壤過程提供了新的研究工具與思路[87]。現有的流域/集水區尺度模型主要是依據歐美發達國家的實踐發展起來的，許多過程描述和經驗參數難以適用我國國情，且存在所需數據和參數多、時間和空間平均化處理、經驗參數/關系替代機理過程、驗證困難等諸多不足[83]。通過多技術、多方法、多尺度協同研究，特別是應用大數據、人工智能、星地傳感、深度學習等技術[88]，深入理解和系統描述區域/流域尺度土壤物理過程（特別是水文過程）及其驅動的污染物遷移轉化過程，實現現有模型參數的本國化，構建適合我國實際的新模型，突破污染物遷移轉化過程的尺度效應、滯后效應以及關鍵源區識別的關鍵問題，將是未來研究重點。

圖5 不同空間尺度土壤水文與污染物遷移轉化耦合過程

3 土壤物理學發展驅動力

進入21世紀以來，我國土壤物理學取得了長足進展。從土壤物理學的研究對象來看，從過去土壤靜態物理性質，包括土壤結構、水分、機械物理性質等，演變到重視機理探討、過程分析、模型構建等綜合研究。從土壤物理學的服務對象來看，從單純的農業生產拓展到更為綜合、復雜的生態環境問題。縱觀這些進展，可以發現，土壤物理學發展動力來自于國家需求的驅動，也有來自于學科交叉的延伸；有來源于研究尺度的拓展，也有來源于新技術和新方法的采用。主要表現在以下幾個方面：

3.1 國家需求的驅動

3.1.1 糧食安全與農業可持續發展 我國耕地面積1.22億公頃，占世界耕地7%，養活了世界上20%的人口。同時，我國耕地質量總體偏低，2/3耕地屬于中低產田，酸化、鹽漬化、結構板結、有機質低和養分不均衡等制約了我國糧食產能。基于我國人口眾多，耕地面積小的國情，糧食安全是我國安國之本。國家一直非常重視我國糧食安全，中央一號文件毫不放松抓好糧食生產，相繼提出實施“藏糧于地、藏糧于技”計劃。土壤物理學家積極推動了我國中低產田改良與地力提升等研究。在長期集約化和重種輕養的模式下，我國農田土壤質量與健康水平已經嚴重制約了國家的糧食安全、生態環境安全和國民健康，土壤健康保護和耕地質量建設工作也將繼續推進我國農業綠色發展。

3.1.2 污染土壤治理與修復 隨著我國工業化、城市化、農業高度集約化的快速發展，土壤污染日益加劇。2014年環境保護部和國土資源部聯合發布的《全國土壤污染狀況調查公報》顯示，全國土壤總體污染物點位超標率16.1%，耕地點位超標率高達19.4%，重度污染耕地面積高達300多萬公頃。為此，國家非常重視土壤污染阻控與修復，相繼出臺一系列重要政策與法規，2016年國家頒布實施的《土壤污染防治行動計劃》（簡稱“土十條”）和2018年出臺的《中華人民共和國土壤污染防治法》。國家重視與社會需求大力推動了我國污染物在土壤遷移轉化、溯源和阻控修復的研究快速發展，土壤物理學在該領域，特別是污染物遷移、模型模擬與預測方面發揮自身學科的特長。

3.1.3 水土流失與生態保護 我國受季風氣候影響，雨季旱季分明，雨季水土流失嚴重，旱季農業用水匱乏，加之我國不同區域地形、成土母質等具有很大差異性，形成具有區域特色的水土流失和生態保護研究。水土流失依然是我國生態保護與治理重點關注的問題，我國仍有超過國土面積1/4的水土流失面積，黃土高原地區、東北黑土區、南方紅壤區、西南喀斯特地區等區域水土流失問題依然突出。隨著全球氣候變化和人類活動影響的加劇，青藏高寒地區也面臨著十分嚴峻的土壤退化與水土流失問題。土壤物理學隊伍積極參與土壤水分運動、旱地農業用水、土壤侵蝕等相關研究。

3.2 新技術新方法的應用

3.2.1 計算機斷層掃描（CT）技術 土壤CT技術能夠快速、無損地獲取土壤孔隙三維結構。CT技術由Petrovic等[89]引入到土壤科學中來，近10年隨著CT設備和圖像分析快速升級，該技術日益成為土壤物理研究的重要手段。目前，醫用CT、工業CT和同步輻射CT等多種設施可以從團聚體到土體等多個尺度進行土壤孔隙結構定量化[90]，這為揭示土壤中物理過程及其與生物、化學過程的耦合提供了契機。應用CT技術，研究內容主要集中耕作和施肥等措施對土壤孔隙結構的影響[91]，土壤結構對作物根系生長[92]、土壤動物活動[93]、以及土壤水分運動[43]等的影響。盡管CT技術在定量土壤三維結構方面得到了長足的發展，但是土壤是一個極其復雜的多孔介質，目前還有很多問題有待深入研究，其中有兩個比較突出的問題：一是如何更準確、客觀和便捷地表征土壤的孔隙結構；二是如何在多尺度下將土壤孔隙結構特征對物質遷移轉化的影響進行精確的數學表達。隨著CT設備普及和圖像分析軟件快速升級，這一技術將是揭開“土壤黑箱”物理過程的有力工具。

3.2.2 地球物理探測技術 近年來，地球物理探測技術在坡面、集水域和小流域等尺度的土壤物理性質探測中得到了廣泛的應用。常用地球物理探測工具包括大地電導率儀（EMI），電阻率層析成像儀（ERT）和探地雷達（GPR）等。這些地球物理探測工具都是基于監測特定土壤的物理參數（如電導率、介電常數、溫度等）并構建物理或經驗模型，反演土壤結構和水分狀況等物理性質。EMI通過發射線圈產生隨時間和深度變化的初級磁場并誘導出次級磁場，從而測定土壤表觀電導率并構建其與土壤水分、鹽分、質地等性質定量關系，實現土壤物理性質的反演[94]。ERT探測方法通過在土壤中插入電極（溫納或施倫貝格模式）并測定電極間電阻率的變化，構建土壤不同維度的電阻率空間分布，并通過電阻率的地下空間分布信息可視化反演土壤物理性質的分布[95]。GPR的原理是不同介電常數的物質對電磁波的散射作用，通過地面記錄電磁波的散射信號，可視化判別土壤中不同物質（如水分、巖石、根系等）的分布[96]。

3.2.3 示蹤技術 示蹤技術是追蹤物質在“土壤-植物-大氣連續體”系統中遷移路徑的有效方法，在土壤物理研究中的應用領域得到很大拓展。環境同位素是最為常用的示蹤劑[97]，地球化學離子[98]、稀土元素[99]、甚至溫度等環境變量[100]在一定條件下均可用于土壤物理過程示蹤。基于氫氧同位素的水分來源解析是目前最為活躍的領域之一，可有效解決植物耗水策略、流域徑流組分解析、壤中產流機制和地下水補給路徑等[101-102]等。稀土元素示蹤方法在闡明土壤團聚體周轉過程方面也得到發展，Peng等[103]通過利用13C同位素和稀土元素雙向標記的方法，大幅提高回收率并成功示蹤了土壤團聚體周轉路徑及周期。室內人為添加示蹤劑便于控制但難以模擬野外真實環境，如何將室內實驗與野外監測有機結合是當前面臨的難題。此外，天然示蹤劑存在狀態受眾多因素影響，如何去除噪音準確評價示蹤結果的不確定性也需要考慮。

3.3 土壤物理學與相鄰學科交叉

3.3.1 土壤物理學與生物地球化學交叉 土壤物理對生物地球化學循環具有決定性的影響。首先，土壤水是物質輸移的關鍵驅動媒介和驅動力。物質通過溶解于土壤水，隨著土壤水分發生側向和垂向運移，并通過根系水分吸收而遷移到植被中；土壤含水量調控著土壤下滲率，從而決定地表產流和物質遷移[104]。第二，土壤水分運動分布通過調控土壤氧氣含量，作用于氧化還原環境和微生物活動，從而影響生物地球化學循環。研究表明，硝化和反硝化以及土壤異養呼吸等碳氮循環過程，均受到土壤含水量的調控[75]。第三，土壤溫度、質地和容重等物理性質，通過影響土壤生物活動而調控生物地球化學循環。眾所周知，土壤微生物活動對土壤物理等因子響應敏感[105]。通過對植物根系發育產生影響，土壤物理性質也會作用于元素遷移和循環。然而之前研究中，土壤物理對土壤生物地球化學循環的影響常被黑箱化處理，土壤水文模型和碳氮生物地球化學模型也存在各自的缺陷[106]。因此，土壤物理與生物地球化學交叉方向的發展，對于描述土壤物質輸移循環機制并模擬其通量，具有重要意義。

3.3.2 土壤物理學與生態水文交叉 傳統土壤物理主要關注土壤特性對水分和物質遷移等非生物過程的影響，而生態水文則以水分對生物過程的影響為出發點。包氣帶中水分作為連接土壤生物過程和非生物過程的介質[107]，也因此成為了土壤物理和生態水文交叉的橋梁。植被與水分的互作關系是土壤物理與生態水文學科融合的一個成功案例，水分的時空格局影響植被的分布與群落的生態功能（生態水文），而植被又通過不同的耗水策略影響水分在土壤中的傳輸（土壤物理）。目前土壤物理的研究正由土柱和田塊尺度向流域區域尺度發展，由基礎研究為主向基礎研究和生態服務并舉發展，這為土壤物理與生態水文的融合提供了巨大動力[108]。

3.3.3 土壤物理學與地球關鍵帶科學交叉 作為地球關鍵帶核心過程，土壤物理不僅決定著物質和能量在土壤中的存儲、轉化與遷移，也決定著地-氣界面、水-陸界面和“土壤-植被-大氣”連續體的物質輸移循環[109]土壤物理過程具有極強的水文水循環效應和生態環境效應，通過調控地表關鍵要素（如蒸散發、植被水分利用、植被凈生產力、溫室氣體濃度、地表徑流、土壤氮素滲漏）的時空格局和演變過程，驅動關鍵帶物質遷移與能量轉換，決定水量調節、碳氮平衡、水土保持、糧食安全、水資源利用以及全球變化應對等生態服務功能[110-111]。然而，土壤物理過程主要側重非飽和區（滲透區），而土壤水與地下水的交換，地下水運動與溶質遷移等相關研究較少。地球關鍵帶研究拓展了土壤物理學的研究范疇，強化了土壤物理過程在陸地表層系統剖面、坡面和流域等多尺度物質運移、循環中的重要作用。

4 我國土壤物理學主要領域的展望

我國土壤物理學雖然發展迅速，隊伍不斷壯大，在國際上影響力不斷提升，但是科研主要集中在少數單位，發展非常不平衡，原創性研究較少，在國際上領先的研究則更加鳳毛麟角。這有多方面的原因：其一，我國土壤物理學研究基礎薄弱，樹立我國土壤物理學在國際上的地位還需要一個較長的時間；其二，國內實驗室和野外觀測科研儀器設備基本上通過購買于歐美國家來實現，儀器研制與開發能力差，這方面的意識也較弱，大大限制了我國學者率先使用新技術新設備開展原創性研究；其三，從事土壤物理學研究的學者大部分本科畢業于農業資源與利用專業，具有較強的農學知識，但是數理基礎不強，在土壤物理過程數值模擬上有突破存在一定的難度。

另一方面，我國幅員廣大，地形起伏差異大，氣候類型多樣，土壤類型和植被類型最為豐富，為我國土壤物理學發展提供了得天獨厚的資源。東北黑土退化、黃土高原侵蝕與水分承載力、華北和西北水資源匱乏與鹽漬化、青藏高原寒區水土過程、黃淮平原中低產田改良、南方紅壤侵蝕與季節性干旱、西南喀斯特石漠化和干旱、濱海帶鹽堿灘涂綜合治理等，這些區域特征為我國土壤物理學提供了獨特的科學問題和天然的野外研究平臺。根據前面所闡述的4個領域，認為今后需要關注的研究重點如下：

4.1 地球關鍵帶水土過程與服務功能

關鍵帶是我們人類活動的區域，關系到人類生存與福祉，是元素生物地球化學過程最活躍的區域。土壤水作為連接各圈層的紐帶，是理解諸如入滲、蒸發蒸騰、徑流、溶質運移等一系列水文過程的重要狀態變量。因此，水土過程作為關鍵帶中物質循環的主要載體，今后需要重點研究關鍵帶“水”與“土”過程的相互作用，關鍵帶結構影響水文過程的幅度與通量，水文過程驅動關鍵帶巖石風化、土壤發育和物質遷移轉化。運用新技術與新方法，解析關鍵帶水土過程與土壤生產力、生態環境安全等功能的互饋關系，優化和提升關鍵帶服務功能。

4.2 土壤物理健康與現代農業可持續發展

過去長期農業高強度利用，重種輕養，化肥農藥大量使用，重金屬抗生素等有害物質累積等，導致土壤健康惡化。現代農業強調種養結合，休耕輪作養地。今后需要重點研究保護性耕作、糧食作物與覆蓋/固氮作物輪作、綠色有機肥等管理方式土壤物理健康提升的原理與機制，中低產田改良與高產田地力維持的機理，團粒結構形成、演變與功能，土壤物理健康與作物生長的耦合關系，研發與集成土壤物理健康提升的關鍵技術體系，開展培育健康土壤，實現現代農業可持續發展。

4.3 污染物遷移轉化與阻控修復

我國水體污染、土壤污染等問題非常突出。污染物既包括傳統的氮磷面源污染物、重金屬和有機污染物、以及病原體、納米材料、抗生素等新型污染物。從土柱尺度控制模擬到關鍵帶，小流域等尺度田間監測模擬，今后重點研究自然因素和人為活動下土壤物理性狀對污染物空間異質性和尺度效應的作用機制，土壤孔隙結構對污染物遷移的影響機制，研究區域尺度污染物遷移路徑、通量和溯源，建立污染物遷移轉化模型，為水體污染、土壤污染的控制與修復提供理論基礎和技術支撐。

4.4 水熱鹽耦合過程與生態調控

鹽漬土是我國主要的后備耕地資源。當前，不同氣候帶土壤鹽漬化演變驅動機制與生態調控機理是鹽漬土改良利用的核心科學問題。隨著近年來氣候變化、水資源短缺以及極端氣候頻繁，對傳統的飽和帶水鹽運動理論和水鹽調控思路提出了新的挑戰，今后重點研究非飽和帶水鹽遷移過程、驅動機制及其尺度效應，微咸水/咸水、農田排水等非傳統水資源在鹽漬土安全利用及其生態效應，土壤水鹽運移物理模型與尺度轉換，鹽漬化進程對土壤功能的影響機制，耕作與工程排水控鹽技術集成等。未來鹽漬土的改良更加突出節水減肥生態低能耗。

總而言之，基于我國人口眾多，資源匱乏的基本國情，未來糧食安全與生態環境安全仍然十分嚴峻。土壤物理學充分發揮自身學科優勢，積極參與我國“藏糧于地、藏糧于技”戰略和“綠水青山就是金山銀山”生態文明建設，服務國家需求，聚焦學科前沿，為國民經濟和人類福祉貢獻力量。

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Some Key Research Fields of Chinese Soil Physics in the New Era：Progresses and Perspectives

PENG Xinhua1, WANG Yunqiang2, JIA Xiaoxu3, GAO Weida4, ZHANG Zhongbin1, YAO Rongjiang1, ZHAO Ying5, SHEN Chongyang4, CHEN Dingjiang6, ZHU Qing7, GAO Lei1

(1. State Key Laboratory of Soil and Sustainable Agriculture, Institute of Soil Science, CAS,Nanjing 210008, China;2. Institute of Earth Environment, CAS, Xi’an, 710061, China; 3. Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, CAS, Beijing 100101,China; 4. College of Land Science and Techology,China Agricultural University, Beijing 100083,China; 5. School of Resources and Environmental Engineering, Ludong University, Yantai, Shandong 264025, China; 6. College of Environmental and Resource Science, Zhejiang University, Hangzhou 310058,China; 7. Institute of Geography and Limnology, CAS, Nanjing 210008,China)

In the recent 20 years, soil physics in China has developed fast, and contributed the papers published in high-reputed international journals from 5% up to 30%. These researches mainly focus on soil hydrological processes and scaling transform, soil physical quality and sustainable agriculture, water-heat-salt transport and ecological regulation, contaminants transport and numeric modeling. This paper reviewed the state of the art of these four fields, and pointed out knowledge gaps and future perspectives. These developments result not only from national demands, applications of new technology and methodology, but also from the integration and convergence of multi-disciplines. Although soil physics in China has made a great achievement, she faces the shortage of original researches and the weakness of instrument development. One the other hand, she has many opportunities to develop further as solving the requirements from food security and ecological environment security.

Soil physical quality; Soil hydrological process; Contaminant transport; Soil salinization; Model simulation

S152.4

A

10.11766/trxb202002280077

彭新華，王云強，賈小旭，高偉達，張中彬，姚榮江，趙英，沈重陽，陳丁江，朱青，高磊. 新時代中國土壤物理學主要領域進展與展望[J]. 土壤學報，2020，57（5）：1071–1087.

PENG Xinhua，WANG Yunqiang，JIA Xiaoxu，GAO Weida，ZHANG Zhongbin，YAO Rongjiang，ZHAO Ying，SHEN Chongyang，CHEN Dingjiang，ZHU Qing，GAO Lei. Some Key Research Fields of Chinese Soil Physics in the New Era：Progresses and Perspectives [J]. Acta Pedologica Sinica，2020，57（5）：1071–1087.

* 國家自然科學基金項目（41725004）Supported by the National Natural Science Foundation of China（No. 41725004）

彭新華（1972—），男，湖南茶陵人，博士，研究員，研究方向：土壤物理與水文過程。E-mail：xhpeng@issas.ac.cn

2020–02–28；

2020–04–29；

網絡首發日期（www.cnki.net）：2020–05–07

（責任編輯：檀滿枝）