土壤是地球的皮膚，是地球表層系統(tǒng)最活躍和最重要的組成部分，既承載著地球各圈層之間物質和能量循環(huán)過程，又是各圈層長期相互作用的產物。土壤支撐著地球主要生命過程，保持著生態(tài)系統(tǒng)的平衡，提供著人類必需的食物，它在當今糧食安全保障和生態(tài)環(huán)境建設等諸方面發(fā)揮著不可替代的重要作用。

土壤學是農業(yè)科學和資源環(huán)境科學的基礎學科之一，研究內容包括土壤組成；土壤理化性質及生物學特性；土壤發(fā)生和分類；土壤生態(tài)環(huán)境功能；土壤開發(fā)、保護、利用等方面。研究目的為合理利用土壤資源、防止土壤退化、消除低產因素、提高土壤生產力以及構建良好的生產環(huán)境和生態(tài)環(huán)境等提供理論依據和科學方法。

土壤學的研究成果在解決全球面臨的糧食安全和社會可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮了極其重要作用。由于現代科學技術的不斷進步，一些新的研究思路、研究方法和研究手段不斷被引進土壤學研究領域，并且其他相關學科與土壤學的聯系更加緊密，由此形成了眾多交叉學科。目前，土壤學正在經歷從傳統(tǒng)向現代土壤學的轉變，土壤資源保護和肥力提升是現代土壤學的主要研究內容，土壤生態(tài)環(huán)境安全與農業(yè)可持續(xù)發(fā)展是現代土壤學的根本任務?，F代土壤學研究更加具有綜合性和學科交叉性的特點，更加注重土壤與環(huán)境、土壤質量與肥力、土壤生態(tài)與人體健康之間的關系，我們在研究土壤本身的同時還要研究土壤與人口、資源、生態(tài)、環(huán)境、社會、經濟協調發(fā)展的關系。在不斷豐富和發(fā)展土壤學內涵的同時，使土壤學的研究參與并服務于國家重大戰(zhàn)略決策，保障人口—資源—環(huán)境—經濟—社會這個大系統(tǒng)的協調與可持續(xù)發(fā)展。

1 土壤學發(fā)展歷程

1.1 國際土壤學發(fā)展歷程

在中世紀歐洲文藝復興后，全球科學文化獲得很快孕育和傳播。從17 世紀中葉開始，農業(yè)科學探索與試驗得到初步發(fā)展。以李比希的礦質營養(yǎng)學說(1840)、蓋德羅依茨的土壤吸附學說(1848)、法魯的農業(yè)地質學說(1865)、道庫恰耶夫的土壤發(fā)生學說(1874)和Hilgard 的土壤形成理論(1893)為代表的經典理論奠定了近代土壤科學的發(fā)展基礎。

20 世紀初，國際土壤科學的研究處于起步階段，在此期間，國際土壤學會成立。20 世紀30 年代，通過膠體化學、微生物學的發(fā)展，開始建立了土壤化學、土壤物理化學及土壤微生物學。期間，俄羅斯土壤學家威廉斯提出了土壤生物—有機體及土壤肥沃性的概念，并創(chuàng)立土壤生物學，這被認為是近代土壤學發(fā)展的一個里程碑。隨后的1938 年美國土壤學家Matson 根據物質循環(huán)的觀點，提出土壤是巖石圈、水圈、生物圈和大氣圈相互作用的產物。1942 年，美國土壤學家Jenny 在發(fā)表的《土壤形成因素》一文中系統(tǒng)的討論了土壤形成與氣候、生物、地形、母質和和成土時間等的相互關系，并提出了土壤狀態(tài)與形成因素間發(fā)生演化的相關性，其狀態(tài)因子理論及成土因素方程，對發(fā)生土壤學研究起到重要影響。

在隨后的幾十年，土壤學的研究進入快速推進階段。首先，廣泛而深入的研究了土壤性質、功能與轉化關系。運用系統(tǒng)科學的理論與方法、借助現代物質成分、結構分析測試等技術，采取定位觀測、建立監(jiān)測網絡等手段，通過多門學科，如地球化學、生態(tài)學、生物學、環(huán)境學等的交叉滲透和融合，使得相關領域研究都取得了較大的進展。此外，以土壤肥力為研究重點的農業(yè)土壤學也有了新突破，英國洛桑試驗站的《土壤條件與植物生長》巨著的多次出版，是20 世紀農業(yè)土壤學發(fā)展的明顯體現。此外，土壤學面向資源、環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)的研究在20 世紀末期方興未艾，使土壤學研究范疇日趨廣泛，學科交叉滲透日趨活躍，土壤學發(fā)展得到不斷推進。

其次，在此期間，全球變化研究開始活躍，土壤學的研究也不再是單純研究土壤本身，而是逐步發(fā)展成為一個門類眾多、學科齊全、基礎性與應用性兼?zhèn)涞耐寥揽茖W體系。除了傳統(tǒng)農業(yè)土壤學外，以土壤中養(yǎng)分循環(huán)和生境變化為重點的土壤生態(tài)學，以環(huán)境容量和環(huán)境過程為中心的土壤環(huán)境學，以土壤景觀和土壤質量為中心的土壤資源學，以土壤力學為基礎的工程土壤學，以及以全球變化的土壤問題為核心的全球變化土壤學等新興土壤學學科或領域得以快速發(fā)展。

時至新世紀，土壤學已經在土壤發(fā)生分類、土壤資源環(huán)境保護、土壤退化防治、土壤圈物質循環(huán)、土壤膠體表面性質、土壤肥力的培育與提高、化肥及營養(yǎng)元素長效肥的研制、固氮根瘤菌的移植技術及土壤信息化系統(tǒng)與現代分析技術研發(fā)和應用等方面有新的推進。目前，土壤科學進入了以地球系統(tǒng)科學指導、現代分析技術與信息技術支撐的、交叉學科研究和精確表征為特點的數字化時代。

1.2 中國土壤學發(fā)展歷程

20 世紀30 年代，在國外先進土壤科學的傳播和指引下，1930 年7 月2 日，中華教育文化基金董事會第六次年會（南京）決議撥款10 萬元委托農礦部地質調查所聘請國內外專家成立土壤研究室，舉辦全國土壤調查。這標志著中國近代土壤科學研究正式創(chuàng)立。自1930 年7 月成立土壤研究室，至1953 年5 月改建為中國科學院土壤研究所的23 年時間里，中國土壤學家在土壤概測調查、土壤制圖、土壤分類等方面進行了大量卓有成效的工作，為中國土壤科學研究積累了大量的第一手資料。中國科學院土壤研究所的成立，標志著中國土壤科學研究邁入奠基推進時期。

從20世紀50年代起，中國土壤學家在中國土壤學會的倡導下制定了“研究中國各種土壤中的化學、物理、生物學性質及其肥力情況，為生產部門的土地利用和提高作物產量提供基本資料”，并開展了大量的土壤資源調查、土壤改良、肥力培育和合理施肥方面的工作。在土壤學基礎理論研究方面，該時期的研究主要集中在土壤發(fā)生、分類、分布規(guī)律和基本性質等方面。并在土壤發(fā)生學原理、土壤物理特征、土壤粘土礦物特性、土壤肥力特性、土壤有機質性質、土壤微生物特性和土壤水分運移等方面取得了巨大的研究進展。

在與生產實踐相結合方面，開始了試驗基地建設，主要包括章古臺治沙試驗站、甘家山紅壤試驗站、武功黃土試驗站、白茆綜合觀測試驗點、運村白土試驗點、盛水源試驗點、里下河漚改旱試驗點等，取得了豐富的第一手資料。

改革開放之后，土壤研究工作以承擔國家科技攻關任務為中心，主要有：黃淮海平原綜合治理和合理開發(fā)、南方紅壤丘陵綜合治理及持續(xù)發(fā)展、太湖平原綜合開發(fā)、長江三峽工程隊生態(tài)環(huán)境影響及其對策等多項國家科技攻關任務。

邁入新千年，中國土壤科學研究通過多學科間的交匯融合，將“人口—資源—環(huán)境”作為整體研究系統(tǒng)，以土壤肥力提升與農業(yè)可持續(xù)發(fā)展為研究重點，以土壤資源保護與生態(tài)環(huán)境建設為研究目標做出了一系列卓有成效的工作，為中國經濟社會的持續(xù)發(fā)展做出巨大貢獻。

2 土壤學研究現狀

2.1 國際土壤學研究現狀

20 世紀末以來，隨著人們對土壤對于人類社會生存和發(fā)展重要性的認知不斷加深，以及土壤學研究成果的廣泛應用，土壤學學科發(fā)展和科學地位也在不斷提升。2002 年，國際土壤學會(ISSS)升格為國際土壤學聯合會(IUSS)，成為國際科聯的獨立成員，體現了土壤學作為一門獨立自然科學的學科地位。縱觀近年來國際土壤學的發(fā)展，主要呈現如下發(fā)展態(tài)勢：

（1）土壤過程與演變擴展到地球臨界帶研究，成為地球系統(tǒng)科學的組成部分。通過對臨界帶土壤的物質形成、與大氣、水、生物間循環(huán)和交換的研究，采用交換通量監(jiān)測、計量和模擬等方法，深入了解了土壤發(fā)生的長時間尺度研究和氣候變化-水文與土壤的交互作用等，推動土壤發(fā)生和形成演變的系統(tǒng)研究。

（2）新方法、新技術的應用以及長期定位試驗成為土壤學得以發(fā)展的重要手段和基礎。土壤學研究是在廣泛借助地球系統(tǒng)科學新思維、物質科學新技術和地球過程監(jiān)測新裝備等現代科學技術進步而獲得空前發(fā)展的，技術進步將在相當一段時期內推動土壤學的認知水平和分析能力，從而提升土壤學研究的整體水平。

（3）基礎理論創(chuàng)新、技術進步與產業(yè)開發(fā)相結合成為現代土壤科學發(fā)展的戰(zhàn)略途徑。通過土壤景觀的物質通量，剖析了土壤空間變異性以及建立全球土壤數據庫；應用數字高程模型技術，促使土壤地形進行定量化和可視化；在土壤性質及過程研究中，提出了土壤結構質量的定量指標，以此定量了土壤退化過程。

（4）多學科交叉綜合與集成研究成為發(fā)展和提升土壤學的趨勢。通過土壤學內部分支學科之間的融合和土壤學與其它基礎科學的交叉滲透，產生了眾多土壤學研究新興方向和新的分支學科。例如，生物學涉及的土壤物質和過程研究，衍生出土壤生物物理研究方向；微形態(tài)學、微生物學以及土壤結構與土壤顆粒的交叉研究衍生出了土壤微生境和微生態(tài)研究方向；數學、統(tǒng)計學和土壤學的交叉形成了土壤計量學等。

2.2 中國土壤學學科發(fā)展

中國土壤科學的發(fā)展與國際土壤學發(fā)展越來越同步，同時也呈現出中國特色：（1）土壤學科應用范圍更廣。土壤學不僅僅應用于農業(yè)生產，在國土規(guī)劃整治、區(qū)域環(huán)境治理和污染環(huán)境修復、生態(tài)系統(tǒng)退化防治和應對氣候變化等方面的應用進展卓有成效。（2）土壤學受重視程度更強。受中國人均耕地資源少，土地資源利用強度大等因素的影響，土壤學在中國受到前所未有的重視。特別是2016 年5 月國務院出臺了《土壤污染防治行動計劃》，中國土壤科學研究進入一個新階段，并向其他學科延伸發(fā)展。

中國土壤科學起步雖晚，但發(fā)展迅速，為解決國民經濟實際問題做出了重要貢獻。通過兩次全國土壤普查，初步明確了中國土壤資源的數量和分布規(guī)律，促進了土壤分類工作的發(fā)展。為橡膠生產而進行的土壤調查與研究，對中國的橡膠產業(yè)發(fā)揮了關鍵性的作用。通過對中低產田的改造，以及地力提升項目的推廣，提高了中國糧食生產能力，特別是成功地治理了黃淮海平原鹽堿土，提高了該地區(qū)土壤生產力，改善了生態(tài)環(huán)境，為中國糧食供應和提高當地農民生活水平做出了重要貢獻。通過土壤養(yǎng)分供應和植物營養(yǎng)研究、測土配方施肥技術的推廣以及面源污染控制技術的應用，為中國化肥的普遍施用提供了科學依據，同時，為緩解環(huán)境壓力、維持生態(tài)平衡及可持續(xù)發(fā)展方面提供了技術保障。此外，土壤學研究在面對國家需求、解決生產實際的同時，學科建設也得到了極大發(fā)展，在傳統(tǒng)的土壤地理學、土壤物理學、土壤化學、土壤生物學等基礎上相繼建立了環(huán)境土壤學、土壤工程學等各分支學科，出版了《中國土壤》、《中國水稻土》、《中國農業(yè)土壤志》、《土壤發(fā)生與系統(tǒng)分類》、《中國土壤質量》，《中國紅壤》，《紅壤物質循環(huán)與調控》等一系列專（編）著，提出了土壤圈物質循環(huán)的重要研究內涵，建立了具有中國特色的土壤學理論，中國土壤學已經形成了陣容較大的研究隊伍，較為完整的學科體系，在國際上已具有一定特色和國際地位。

中國土壤科學研究的主要成果可以概括為以下幾個方面：

（1）土壤基本性質的研究取得了新的進展。水稻土的物理化學、土壤膠體和粘土礦物研究、主要土壤的供鉀潛力、需鉀前景和鉀肥的推廣施用、磷礦農業(yè)利用的研究、稻田土壤的供氮能力和氮肥施用量的推薦、土壤電化學研究、土壤中硼鉬錳鋅的含量和分布規(guī)律等項目的研究都取得了新的成果。尤其是在水稻土、紅壤研究方面，土壤表面化學、植物營養(yǎng)、微量元素等方面，以及在土壤修復及改良利用等方面，不僅在國內有重大影響，而且在國際上享有很高的聲譽。

（2）土壤科學理論研究創(chuàng)新點不斷涌現。建立了土壤環(huán)境保護學科和土壤生態(tài)學科，推動了中國在土壤生態(tài)學和土壤環(huán)境保護方面的研究。根據“土壤圈層”理論，將土壤學以重點研究土壤本身轉向發(fā)展研究土壤圈及其與地球其他圈層的關系。土壤系統(tǒng)分類研究也由定性逐步向定量研究推進。此外，通過研究土壤中的帶電質點之間的相互作用及其化學表現，來揭示土壤的各種特性，使土壤電化學不僅在理論上的研究得到提升，而且在方法理論上也有所突破。

（3）土壤科學研究專著呈現百花齊放的態(tài)勢。熊毅和李慶逵主編的《中國土壤》（中、英文版）是第一部由中國科學家編寫的關于中國土壤的巨著，不僅獲得了中國科學院自然科學一等獎和國家自然科學二等獎，而且在國際上產生了重要影響。隨后出版的《中國水稻土》、《中國土壤資源》、《中國鹽漬土》、《中國土壤氮素》等專著，對中國土壤科學研究都具有重要的指導作用。中國第一部《土壤學大辭典》的出版對規(guī)范土壤學術語、科普和學科發(fā)展均有重要意義。

進入21 世紀，環(huán)境污染、全球性氣候變化以及國際履約等問題日益凸顯，對土壤環(huán)境污染與修復以及應對全球環(huán)境變化的土壤學研究更加受到重視。2002 年以來，環(huán)保部、科技部、國土資源部、農業(yè)部等先后啟動了多項以土壤為主要對象的全國土壤污染現狀調查、耕地土壤質量調查、國土生態(tài)地球化學調查等重大項目，完成了《中國土壤保護戰(zhàn)略》研究，提出了中國土壤保護在未來50 年的戰(zhàn)略規(guī)劃等一系列文件，中國土壤學會也組織編寫了《土壤學學科發(fā)展報告》，設立了土壤修復專業(yè)委員會、土壤質量標準工作委員會、土壤工程工作委員會等分支機構。尤其在過去的十多年中，中國土壤學領域在科研成果的產出以及人才隊伍的培養(yǎng)等方面都取得了大幅度的進展，不僅解決了許多生產實際問題，也有力推動了學科本身向縱深方向的不斷發(fā)展。

3 土壤學未來展望

3.1 土壤學發(fā)展存在的問題和面臨的挑戰(zhàn)

中國土壤學基礎人才教育單位主要分布于農業(yè)大學，而研究和高層次人才培養(yǎng)單位則更多地分布于中國科學院、中國農業(yè)科學院等單位。教育和研究有些脫節(jié)，某種程度上影響中國土壤學者的創(chuàng)新能力。

其次，對于土壤學觀測、監(jiān)測和實驗分析的儀器設備研制的支持不夠，也是制約土壤學研究水平的因素。分析儀器和信息采集手段的進步極大地促進土壤學的發(fā)展。中國由于長期研究經費不足，儀器設備自制能力弱，需要頂尖儀器和設備的研究工作始終滯后于國際先進水平。無論是實驗室分析測試，還是田間觀測研究，目前土壤學研究需要的先迸儀器設備主要依賴于從發(fā)達國家進口。并且由于管理、技術和維護等原因，很多購置的設備未能得到充分利用，這方面到目前為止還沒有根本性的改善。

另外，部門分割也使土壤學研究資源分散，利用效率低，共享程度差。高水平研究平臺、國家信息數據、土壤調查和長期試驗資料分別掌握在不同的部門和研究單位。由于管理體制問題，這些資源很難做到完全和共享，制約著整體土壤學研究水平的提高。

總之，在經濟和社會處于快速發(fā)展的21 世紀，土壤學面臨著前所未有的發(fā)展機遇，而來自農業(yè)生產和環(huán)境保護等方面多重壓力的挑戰(zhàn)也將十分嚴峻。因此，現代土壤學必須從戰(zhàn)略性的高度系統(tǒng)研究土壤的演變規(guī)律，不僅研究過去與現在，更要關注未來的演變規(guī)律，由此預測今后，展望并把握將來?，F代土壤學研究還需要與社會需求和社會變革相適應，以應對全球氣候變化和環(huán)境污染等對經濟社會與人類健康帶來的負面影響。

3.2 未來土壤學發(fā)展趨勢

未來的土壤學科分支將不斷拓展，研究也將更具學科交叉性與綜合性，并表現出定量化、信息化、國際化的發(fā)展趨勢。

（1）綜合化與交叉趨勢。隨著科學技術的不斷發(fā)展更新，學科本身的縱向發(fā)展已經不能完全滿足社會發(fā)展的需要，單一技術的進步也很難解決自然、環(huán)境、社會等出現的復雜問題，這就迫使土壤學科與其他學科的聯系越來越緊密，學科間的交叉和相互滲透將是未來學科發(fā)展的主要趨勢。

（2）定量化與標準化趨勢。土壤系統(tǒng)分類是土壤資源合理利用、土壤保護以及全球土壤變化研究的基礎。在土壤分類定量化、標準化和國際化方面已有了一個良好的開端, 只有進一步強化定量化和標準化，我們的研究才更具準確性和科學性。

（3）信息化發(fā)展趨勢。目前信息化趨勢主要體現在國家級土壤地理信息系統(tǒng)的研究上。以中國土壤研究的最新成果為依托，已經建立了“1:100 萬土壤—土地數字化數據庫”。如能進一步以中國土壤系統(tǒng)分類和土壤普查的資料為基礎，逐步建立中國土壤的理化屬性數據庫，必將在中國土壤資源的綜合治理、集約經營、生態(tài)環(huán)境保護等領域發(fā)揮巨大作用。

（4）國際化發(fā)展趨勢。未來土壤學的發(fā)展需要新技術、新方法的運用，在微觀尺度，更加強調分子尺度上的土壤組分交互作用及界面過程，在宏觀尺度需要關注全球尺度的土壤學問題以及在地球表層系統(tǒng)中多個過程的耦合研究。而國際上，歐美發(fā)達國家已經通過一些跨學科的項目群和國際合作科學計劃在這方面開展了一些深入研究，如美國科學基金會自2006 年以來支持著一個臨界帶關鍵過程的跨學科多年期項目群，IGBP等國際合作科學計劃將土壤-生態(tài)系統(tǒng)循環(huán)作為土壤學基礎研究的中心內容。因此，應更加重視土壤科學研究的國際合作，積極參與交流與合作，了解和學習先進的方法與技術。通過參加并爭取土壤學相關國際組織的任職，提高中國學者在國際上的學術地位，才能使中國的土壤科學不斷走向國際。

3.3 學科發(fā)展展望

未來的土壤科學研究必須與經濟、社會發(fā)展相適應，并符合國家發(fā)展的需求。當前，全球發(fā)展需應對“糧食安全、資源匱乏、生態(tài)安全及全球變化”等諸多挑戰(zhàn)，這些也正是未來土壤學發(fā)展所面臨的考驗。因此，建議重點關注以下幾個研究領域：

（1）開展第三次全國土壤普查。第二次土壤普查發(fā)生在20 世紀70—80 年代，已經過去了40 來年，土壤基礎數據急需更新，再加上受當時條件所限，規(guī)范性也不夠，已經不能滿足目前國家宏觀決策的需要。

（2）深入開展耕地保育，提升地力，保證糧食安全的研究。國家在新一輪的《全國土地利用總體規(guī)劃綱要》中指出，務必守住18 億畝耕地紅線，嚴格控制耕地流失，加強基本農田建設和保護，強化耕地質量建設，努力提高土地綜合生產能力和利用效益。

（3）加強生態(tài)高值農業(yè)建設的研究。生態(tài)高值農業(yè)，其宗旨是在保護生態(tài)環(huán)境的前提下通過農業(yè)的高值化，大幅度提高農業(yè)生產能力，提升產業(yè)化水平和產品競爭力，從而提高生產效益。它被認為是有效應對未來農業(yè)巨大挑戰(zhàn)的重要手段和實現農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的創(chuàng)新舉措。

（4）深入開展土壤污染防治研究。由于城市化、工業(yè)化、農業(yè)集約化的快速發(fā)展，大量未經處理的廢棄物被轉移到土壤系統(tǒng)中。中國目前土壤污染趨勢和污染范圍在不斷擴大，土壤污染物種類在繼續(xù)增加，土壤出現復合型、混合型污染，土壤污染的態(tài)勢從工礦型向農業(yè)（養(yǎng)殖業(yè)）和企業(yè)型轉變，城郊向農村延伸，局部蔓延到區(qū)域。因此，退化土壤、污染土壤的生產力恢復和提高的原理與途徑可能會成為農業(yè)土壤生產力研究的新前沿與熱點領域。

4 結語

土壤學是一門應用基礎學科，社會需求是學科發(fā)展的最大驅動力。因此，強調在解決中國面臨重大土壤學問題的過程中，促進學科本身發(fā)展仍然是未來發(fā)展的主要方向。目前中國土壤學面臨的主要問題是：如何進一步提高土壤生產力和可持續(xù)利用能力，以滿足人口不斷增加對糧食和其他農副產品的需求；進一步提高土地資源、水資源和農用化學品的利用效率，以提高生產效益的同時減輕環(huán)境壓力；進一步開發(fā)土壤的環(huán)境保持功能，以緩解因環(huán)境污染、氣候變化等問題帶來的負面影響。這就要求未來土壤學研究應該更注重對土壤內部機理以及屬性的研究，更加關注土壤與環(huán)境、土壤質量與農業(yè)生產力、土壤生態(tài)與人體健康之間的關系。

2013年第68 屆聯合國大會決議通過了12月5日為世界土壤日，并宣布2015年為國際土壤年，主題為“健康土壤服務于健康生命”，旨在進一步喚起國際社會對土壤問題的關注。當前，對土壤重要性的認識已從農業(yè)生產向生態(tài)環(huán)境保護提升，從土壤資源保護向生態(tài)環(huán)境建設提升，從土壤質量的培育向提高土壤綜合生產能力提升，從食物安全向人體健康提升，從城鄉(xiāng)發(fā)展向人居環(huán)境建設提升。應當說，只有對土壤重要性認識的不斷全面提升，才能有效推行土壤污染與退化的預防和治理措施，才能在土壤研究的理論與實踐上有所推進與創(chuàng)新，才能最終使土壤研究的成果為中國國民經濟建設做出更大貢獻。

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