福建省土壤学学科发展报告

福建省土壤肥料学会

福建省土壤学学科发展报告

福建省土壤肥料学会

针对当前土壤学学科发展的机遇与挑战， 该报告回顾了近年来国内外土壤学学科的研究进展以及本省该学科取得的主要研究进展和成果，在此基础上还分析了国际上的发展趋势并提出了我省土壤学学科发展的战略任务及对策。

土壤学土壤污染土地利用农业微生物植物营养

1　引言

土壤是农业生产的基础，是人类赖以生存的基石，也是人类食物与生态环境安全的保障。随着快速发展的工业化、城市化、农业集约化以及社会经济的不断发展，特别是随着人口、资源、环境与发展之间的矛盾日益突出，我国土壤资源的数量逐渐减少，质量不断退化，并出现土壤侵蚀、土壤酸化、沙化及温室气体大量排放等土壤生态环境问题，这些均对我国食物保障、生态环境安全及人体健康带来不良影响。

当前我国的土壤资源和土壤环境正面临着新的形势与挑战，土壤的地位与重要性正在从农业生产基础向环境安全、资源利用、生态建设及全球变化等方向转变与提升。另一方面，随着环境科学、生物学、物理学、化学、数学及信息科学等学科的发展，也为土壤科学领域的发展，注入了新的理论、方法和先进的技术手段，提供了土壤学科之间的交融与支撑，使得我国的土壤科学在科学发展及国家任务需求推动下，向新的方向转变，因此，我们必须不断提升对土壤重要性的认识，并与时俱进地不断推动与创新我国未来土壤科学的发展。

2　学科发展的机遇与挑战

从土壤学研究与发展的角度看，今后除应对资源与能源开发，全球变化与灾害突发防治等形势外，还要解决国家的农业安全与生态环境建设问题。

首先，确保农业安全的任务日趋艰巨。随着工业化与城镇化的不断推进，以及受资源短缺、成本上涨、劳动力外流等多重因素的约束，农业的比较效益不断下降。如果不能实现农业的高值化生产，“三农”问题将不能得到根本解决。此外，守住我国耕地红线的形势非常严峻。保证粮食安全，除依靠高产优质高效多抗农作物新品种培育外，关键是搞好耕地保育，加强水土资源的优化配置、土壤培育与耕地改良，提高耕地质量和生产力。

其次，我国区域性土壤污染趋势严重。随着社会经济的发展和高强度的人类活动，我国因污染退化的土壤数量日益增加、范围不断扩大，土壤质量恶化加剧，危害更加严重。无论是直接的土壤污染，还是由土壤污染导致的大气、地表水和地下水污染，土壤污染已表现出多源、复合、量大、面广、持久、毒害的现代环境污染特征。

第三，全球变化与土壤的关系密切。土壤在发生过程中，通过生成或消耗温室气体以及其他气体直接或者间接地影响气候变化；另一方面，全球变化通过降雨、温度和养分沉降等变化，影响土壤过程，也对生态系统的生产力及其稳定性产生影响。土壤CH4和N2O排放、土壤养分转化及土壤碳库建设等方面的研究是当前国内外土壤学科的研究热点。

第四，全球不确定性因素。如近期爆发的全球金融危机等，对我国农业及能源紧缺产生影响，并对土壤学研究与发展产生深刻的影响。因而，需加大极端灾害防治，如土壤抗旱、抗湿、抗寒等研究。

3　学科近年来的研究进展

3.1土壤学研究概况

以往土壤学的研究内容主要包括土壤化学与肥力、土壤资源遥感与信息系统、生态系统养分循环及其调控、 土壤环境化学与污染环境修复、土壤碳循环与全球变化、土壤生态学和土壤物理学，但是现在随着人类活动的不断发展，土壤学发展的趋势也在改变。

土壤学的发展至今已170余年，其土壤科学在不断的发展壮大，早期研究的主要内容大多数是针对土壤自身的构成和土壤的物理、化学性质，以及土壤的成土因素等方面。现在的土壤学发展向着更深入、更系统、更综合的方向发展，土壤学的研究内容更加侧重于土壤圈的物质和能量循环的功能以及土壤对人类与环境影响的发展方向并不断深化。目前，由于世界人口的逐渐增长及现代科学技术的不断进步，当前土壤学更加注重对土壤资源的保护、合理利用等方面的研究，以促进土壤生产力的提高，减少由于人口的增长与日益减少的耕地之间的矛盾。

在土壤学的研究内容上，除了继续开展一些基础研究外，将更加注重对土壤中生物物质循环和能量交换，以及重金属、化学制品（农药及化肥）和各种有机废弃物对土壤、作物、森林以至人类健康的有害影响及其防治措施的研究。

在土壤学的研究手段上，一些大型的分析仪器和电子计算机得到了广泛应用，进一步提高了土壤分析的精密度、分辨力及分析速度，为土壤学的进一步研究开辟了新的领域；此外，还建立了土壤数据库及土壤信息系统，为数据的处理及某些模拟研究提供了更有效的途径。

3.2本省土壤学研究进展

3.2.1土壤肥力与质量评价研究

随着家庭收入和生活水平的明显提高，对安全、健康、富有营养的农产品选择已成为社会发展必然需求。但我国农产品安全形势不容乐观，为了系统解决餐桌污染问题，产地环境的土壤肥力与质量评价与调控是重要的一环，必须注重作物生产的产前、产中和产后三个过程监控，同时应注重农学、植保、资环、加工等多种学科合作。深入开展全省耕地地力调查评价，摸清全省耕地地力状况及其空间分布，对于提高全省耕地保护与管理水平、指导科学配方施肥和地力建设、促进区域农业结构调整和农业可持续发展等均具有十分重要的理论和现实意义。

3.2.2土壤污染与防治研究

福建省生态环境状况总体良好，但依然存在不同程度的土壤污染，在明显污染源附近的土壤污染比较严重，如在金属矿山附近的土壤普遍存在较严重的重金属污染。本省土壤污染主要来源于矿山、冶炼厂、化工厂等金属相关的厂矿企业，以及化肥过量使用和农药、垃圾和污泥的不合理施用以及畜牧养殖业的排放等对土壤造成不同程度的污染。在所有重金属中，镉和汞是福建省土壤较普遍出现污染的重金属元素。从本省农药施用量及水体农药污染现状来看，由于过量使用农药造成的土壤有机污染问题也同样不容乐观。

3.2.3植物营养与精准养分管理研究

在土壤养分管理和施肥技术方面，我国与发达国家存在很大差距。尤其在福建省，测土推荐平衡施肥技术尚未真正落实，在土壤养分状况、养分管理和施肥技术方面的研究基础更是薄弱。现有的有限资料也分散在各单位，没能真正为生产发挥作用，以致于农民在施肥上存在很大盲目性：氮、磷、钾肥施用比例不合理；中、微量元素缺乏的情况没有得到及时纠正；肥料利用率低，氮肥当季利用率平均仅为30%左右，肥料的增产效益没能充分发挥。因此，加强农田精准养分管理和标准化施肥技术的研究以及与其相关的施肥农机具的研发是减少我省耕地土壤因施肥而导致受污染的有效途径之一。

3.2.4农业土地资源利用与管理研究

福建农林大学以福建为研究区域，利用近年省（县）域农用地利用和水土流失现状调查数据库、93个气象站近 30年气候要素观测数据、47万个农林业土壤普查样点和20万个近年耕（园）地地力等调查样点分析数据，在科学筛选气候、地形、土壤等评价因子空间属性数据推算最佳数学模型并建立区域诸评价因子250×250m（50×50m）栅格空间属性数据库基础上，借助GIS与趋势面分析、地统计学分析、模糊关联分析、模糊隶属函数分析等数学模型集成技术，开展区域1∶25万（1∶5万）栅格空间农用地生产潜力、林地森林固碳释氧价值和耕地价值等评价，以及耕地等级价值折算和具体农作物（林木）用地适宜性（风险性）评价及其用地优化区划的方法创新研究。

3.2.5农业生态保护研究

通过农业面源污染物迁移规律、发生途径及集成控制技术研究，可获得农业面源污染过程中关键污染元素的生态风险及阻控技术。开展种植业污染源流失系数测算与风险评估，建立适合福建省代表性种植制度条件下氮、磷和农药等主要污染物的流失系数，为准确测算种植业源污染物流失数量提供基本参数；研究、建立福建省种植业源污染物流失量的表征和测算方法；摸清了福建省种植业源污染物流失的时空变化规律和主控因素。系统研究了不同污泥类型、施用量和土壤类型对坡地污泥污染物的淋失风险，探讨红壤坡地上污泥污染物的垂直淋失规律，对于推动南方红壤坡地上的污泥及相关废弃物农业利用进程，具有极其重要的理论意义和实践价值。

3.2.6新型肥料研发

开发适应精准测土配肥的新型化肥是大势所趋。

缓控释肥料的研发与产业化生产技术研究：（1）胶粘型控释肥料的研发与产业化生产技术研究，以载体型控缓/释肥料的基础理论和实践成果为依据，从大量的各类天然、半天然及合成的亲水性高分子聚合物中筛选；（2）玻璃基质型缓释复合肥料的研发，利用废玻璃或加工玻璃的矿物作为基质材料，研制开发出玻璃基质型缓释复合肥料。

功能性专用肥的研发与推广应用：针对施肥引起的蔬菜硝酸盐和重金属含量超标等问题，开发降低蔬菜硝酸盐和重金属含量的作物降污专用肥。同时，治理防治跳甲等的药肥也已研发。

生物肥料的研发：在筛选出多种耐高温、多功能、高效率的微生物制剂的基础上，进一步运用遗传筛选、基因工程及生物发酵等手段，开发各种高效功能菌剂。

3.2.7 食（药）用菌育种、栽培及深加工研究

（1）育种、保种。福建省食用菌新品种选育、开发始终处于全国领先地位，先后选育、驯化、引进、推广了香菇、双孢蘑菇等 50多个食用菌优良品种，成为全国栽培种类最多、品种最齐全的省份，目前已通过省级以上认定的新品种有30多个。（2）栽培。福建省在中国食用菌生产发展史中具有重大影响的银耳“双菌制种”、银耳和香菇代料袋栽、复棚式花菇培育、香菇脱袋覆土畦式地栽、反季节香菇栽培、蘑菇规范化栽培、段木灵芝和竹荪、姬松茸栽培等多项新技术均起源于福建。（3）加工。福建省在国内率先将超微粉碎（破壁）、超声波循环提取和超临界流体萃取等三超技术在紫芝子实体和灵芝孢子粉有效成分提取上进行技术集成（联用），成功地应用于保健食品及原料的生产与制造，提升了菌类产后加工技术水平及产品技术含量。

3.2.8农业微生物研究与应用

（1）微生物饲料。包括微生物发酵饲料、微生物活菌制剂、微生物菌体蛋白饲料和饲用酶制剂等几类。（2）微生物肥料。微生物肥料包括微生物接种剂、复合微生物肥料和生物有机肥等。（3）微生物食品。它是利用有益微生物发酵生产的一类营养健康食品。福建亚热带果蔬品种丰富，应用酶工程和微生物发酵等技术研发高质量的果酒、 果醋及其饮料新产品，具有积极的经济效益。（4）微生物农药。微生物农药是利用微生物本身或其代谢产物作为防治植物病虫害的制剂。主要包括微生物杀虫剂、农用抗生素、微生物除莠剂三大类。（5）微生物能源。微生物资源可以多种形式用作能源生产，一是植物废弃物，经微生物发酵可产生沼气，用作燃料或发电照明；二是植物的纤维素可经微生物分解，转化成酒精作为能源燃料。（6）微生物环境保护剂。微生物环境保护剂是一项正在兴起的环保产业，不仅可以减少农药与化肥的使用，而且有着较好的分解农药和化肥的特殊作用，能将其残留成分降解至安全标准。

3.2.9设施农业与水肥耦合技术

3.2.9.1设施农业现状与发展

2010年之前我省设施农业主要以实现遮光、避雨、增温等功能的塑料薄膜小棚、塑料薄膜大棚等为主的初级阶段（简易设施型）。2010年以来随着设施农业装备与技术的发展，特别是省委省政府高度重视设施农业发展，对设施农业实行财政补贴等措施，极大地推动了我省设施农业规模及装备水平的发展，设施农业进入快速发展阶段。至2013年，全省设施园艺面积已由2006年56万亩增加到147万亩，其中设施蔬菜面积约100万亩，占全省蔬菜种植总面积的10%，产量占蔬菜总产量的20%，2013年新增千亩以上规模的蔬果基地近50个。装备水平的发展主要表现为智能化、信息化、自动化、机械化设施的应用，如智能连栋温室、玻璃或PC板大棚等。LED人工光源、温室补光、风机水帘、太阳能加温、气体调节、水肥一体化自动滴灌、物联网、人工基质、无土栽培等装备与技术开始在我省设施农业上应用。

3.2.9.2水肥一体化技术应用现状与发展

水肥一体化技术是将肥料溶解于水中，随灌溉水输送到作物根区的一种施肥方式。水肥一体化技术实现水肥耦合，是提高水、肥利用效率的最有效技术形式之一。具有显著的节水、节肥、节药、省工、高产、高效以及减少对环境的污染等优点。近年来在全国大力推广水肥一体化技术，特别是我省设施农业大发展的背景下，我省水肥一体化技术越来越受到人们的重视，技术推广正处于从小面积示范到大面积应用的快速发展期。据福建省农业厅统计，2013年全省自动化水肥一体化面积达 220hm2，而简易水肥一体化面积已达7066hm2。我省水肥一体化主要在经济作物上应用，如蔬菜、花卉及果树、茶叶等。

4　主要研究成果

4.1土壤肥力研究

土壤肥力是土壤对水、肥、气热等因素的协调和供应能力的综合体现。30多年以来，通过开展全省耕地地力调查与评价，查清了全省耕地地力状况、障碍因素、矿质养分丰缺状况及其空间分布，建立了全省79个县（除福州的鼓楼、台江和仓山区以及厦门的思明、海沧和湖里区外）耕地土壤资源信息管理系统，完成各县（市、区）耕地地力调查与评价系列成果图（包括耕地地力等级分布图、耕地土壤主要限制因素分布图和耕地土壤主要养分丰缺分区图等）编制，为全省土壤培肥、地力建设、中低产田改良和测土配方施肥提供了详实、信息化的基础资料。

4.2土壤结构改良与利用

黄泥田是红壤性水稻土的通称，是我省主要稻田类型之一，广泛分布全省各地，以闽西北居多。但由于土壤存在以“瘠瘦”为主的多种障碍因素，致使土壤生产力不高。研究结果：初步明确黄泥田施用石灰对降低土壤酸度有一定的效果；初步明确不同稻草施用量对当季水稻产量的增产效果；利用黄泥田田壁种植多年生的豆科绿肥如爬地兰、矮胡枝子、葛藤，结果可看出就地建立有机肥库的可能性。

4.3科学施肥

（1）土壤养分状况系统研究法与平衡施肥：省农科院土肥所与加拿大钾磷研究所开展国际科研合作，引进“土壤养分状况系统研究法”和平衡施肥技术，对福建省主要旱作物种植地土壤养分肥力状况和平衡施肥技术进行了系统研究。先后对花生、甘薯、大豆、马铃薯、柑桔、琯溪蜜柚、香蕉和毛豆等作物的平衡施肥技术进行了大量的田间试验研究，明确了这些作物种植地土壤速效养分含量状况、养分吸附特性、施肥效应、主要养分限制因子和平衡施肥技术。针对目前平衡施肥研究仅考虑当季作物，忽略肥料后效的作用，较完整地提出轮作制施肥模型建立方法，使作物轮作制定量施肥在考虑肥料后效前提下达到优化和定量水平。（2）作物养分吸收机理模型和施肥与环境：2005年～2007年，省农科院土肥所与加拿大钾磷研究所继续开展科研合作，开展平衡施肥与农业环境保护研究 “菜园土壤施肥环境承载力与平衡施肥研究”。主要研究菜园土壤氮磷钾吸附-解吸特性和施肥对土壤渗漏水养分浓度的影响，叶菜类蔬菜平衡施肥技术等。对土壤养分等温吸附模型进行了改进，提出了一个新的等温吸附模型，实现对土壤铵、磷和钾吸附特性以统一模式处理；建立了描述叶菜一个种植周期的氮磷钾养分吸收机理稳态模型及其数值解的方法；提出了新的土壤氮磷钾解吸模型，研究了解吸特征值对叶菜产量的效应和土壤渗漏水养分浓度的影响；提出了“双速率转折点”概念评价土壤养分流失潜力。

4.4绿肥研究

紫云英是我省最主要的绿肥作物，但目前鲜草平均亩产估计只有1500斤左右，而种子亩产还不到20斤，远比邻省低。我省各地的冬闲田只要能排除积水都可播种紫云英，而且在采用优良品种和贯彻合理排灌，增施P、K肥，防治病虫害，花期放养蜜蜂，细收细打等增产技术措施下，一般亩产鲜叶可达5000～6000斤以上，而种子亩产可达50～60斤以上。紫云英高产栽培技术研究经验：（1）选用高产优良品种；（2）开好排水沟进行合理排灌；（3）增施磷、钾肥和硼、钼微肥；（4）适时播种，合理密植；（5）防治病虫害；（6）留种田后期放养蜜蜂；（7）适期收种，细收细打。

4.5农产品产地环境管理与调控技术研究

（1）农产品产地环境安全与修复研究。研究了土壤重金属向主要农作物的转移规律、毒害效应；提出了以作物对重金属毒害的敏感性和富集能力相结合的土壤重金属安全临界值的估算方法；建立了基于作物特点的区域农产品产地土壤重金属安全种植区划指标；建立了国内首个省级农业土壤重金属环境质量基准体系，制定的《福建省农业土壤重金属污染分类标准》已于2008年颁布实施；开展了重金属污染土壤修复长期定位研究等。（2）茶园产地环境安全评价与调控研究。研究了铁观音茶园土壤营养元素和污染元素和有机污染物及其在土壤—茶叶系统中的转移规律，并对茶园产地环境状况进行评价，探索茶园土壤地球化学性质与优质茶叶的关系，研发茶园污染物来源、茶叶安全生产和茶园生态系统立体污染防治术，保障茶产品安全、人类健康和促进茶产业发展。

4.6规模化畜禽养殖废弃物的无害化处理和肥料化利用

集约化、规模化畜禽养殖业的发展极大促进了我省畜牧业的发展，伴随着畜牧业的发展，畜禽粪便的环境污染问题日益严重，并已成为“畜产公害”而引起广泛关注。目前，集约化养殖场的有机废弃物约30%左右得到初步处理和利用，70%直接向环境中排放。解决畜禽粪便的排放和环境污染问题，已成为关系到人类的生存和发展以及21世纪中国生态农业发展的大问题，治理以畜禽养殖为主的农村面源污染是福建省环保工作的重心。

4.7水土流失治理技术及模式推广

（1）水土流失治理技术。福建省从筛选和引进水土保持乡土植物品种入手，按地区分片，选育适合本地区生长的树草种，通过试验摸清选育植物品种的生物学特性，各植物品种的适应性和栽培方法。在侵蚀劣地的治理方面也开展了大量的研究，对植被生长过程中的地带性规律和植被演替规律进行了分析，提出了人工植被群落的发育过程必须与土壤肥力恢复程度相适应，即在先锋群落配置中要注意草被层的生长，避免造成“空中绿化”，而人工群落的配置以引进种与乡土树种结合，进行多层次混交为宜，应着眼于建立地带性森林生态系统。（2）水土流失综合治理模式。在长期的治理实践中，水土保持部门坚持地带性和植被演替规律，把治理与农村土地利用结构调整和脱贫致富有机结合起来，注重水土保持措施和其它农业措施的有机结合，积极总结和推广了水土保持生态修复模式、“草、灌、乔结合，草、灌先行，以草促树”的侵蚀劣地治理模式、“把水土流失区改造成为经济作物区”开发性治理模式和“果—草—牧（渔）—菌—沼”生态模式、崩岗综合治理模式等。这些模式得到水利部的肯定，并在我国南方得到推广应用。

5　学科发展趋势

5.1国家和区域经济社会发展需求是土壤学科发展的战略导向

不断变化的可持续发展需求极大地推动了土壤学的发展。如不断增长的人口对粮食供应的需求成为农业土壤学尤其是土壤肥力和生产力研究的持续动力；全社会对食品安全和生态环境质量的高度关注推动了土壤环境研究领域的快速发展；全球气候变化及其相关国际公约，使土壤碳循环与固碳土壤学成为国际土壤学的前沿领域。科学研究的全球合作和重大国际科学研究计划，也推动了土壤科学的全球对比与网络化，如形成了国际有机质研究网络和全球土壤变化与长期试验网络的跨区域和国家综合研究，并正在推进国际土壤分类系统和数字土壤制图的全球合作研究。

5.2 知识创新和技术研发是土壤学科的核心任务

各种技术在土壤学研究中的应用，促进了土壤学不断进行各种创新。同时，随着研究手段的改进，技术研发也是随时进行。知识创新和技术研发是土壤学科的核心任务。

土壤科学正在向农业和环境问题的结合研究发展，（有机）碳—氮—磷的土壤和生态系统循环再度成为土壤学研究重点和热点。环境污染和全球变化下生态系统C-N耦合、P的活化及其在土壤—植物—水体系统转移与富营养化形成机理成为土壤学解决农业和环境问题的焦点；土壤中痕量元素的生物有效性与环境效应研究朝着食物安全和生物修复方向不断深化；土壤环境污染表征、界面过程与生物效应研究成为新热点，土壤环境污染修复技术向通过化学-生物联合方法降低重金属对作物的生物有效性以及提高富集植物的生物提取效率两个方向发展。上述动态说明，当前土壤学研究在不断创新，并不断地推进农业和环境技术体系与产业发展进步。

5.3多学科交叉与集成研究是现代土壤学的发展趋势

近年来， 土壤学研究新方向和分支学科的发展得益于土壤学分支学科之间以及与其他基础科学的渗透与融合。例如，生物学参与的土壤物质和过程的研究，衍生出土壤生物物理研究分支学科；微生物学、微形态学、土壤颗粒与土壤结构的交叉研究派生出土壤微生境和微生态研究方向；突飞猛进的生物学特别是分子生物学技术的进步，与土壤学的交叉发展了分子土壤学、土壤蛋白组学研究；化学结构、化学计量与土壤颗粒基本物质分子组成的交叉和综合形成了分子模拟方向；数学、地统计学和土壤学的交叉形成了土壤计量学；数字技术、信息技术的发展使得土壤信息系统研究和数字土壤研究成为现实， 改变了传统土壤学分析的模糊和定性的形象。特别是在土壤的环境研究上，土壤学与生态毒理、环境毒理、化学毒理、风险管理学等学科的交叉融合奠定了土壤环境与健康风险的研究领域方向。而临界带土壤的研究，则是整合了微生物学、水文学、生态学、环境科学、地球化学、地质学、大气科学的知识和技术，在考虑土壤过程、功能及服务上与地球系统科学接轨，使得土壤学在解决地球各圈层交互作用以及诸如农业与面源污染、土壤与全球变化、跨界面和跨流域环境污染与控制等问题的能力大为提高。

5.4新技术新方法的应用以及长期定位实验成为土壤学发展的重要手段

当前国际土壤科学的快速发展，很大程度上依赖于基础理论学科新方法和新技术的应用。 如土壤物质形态和性质研究技术方面， 同位素生物地球化学法元素识别技术、稳定性同位素等用于土壤-植物系统中生命元素循环、迁移和去向研究的标记和示踪；同步光谱显微镜技术和同步辐射技术成为土壤界面过程研究的新技术，可探讨微米和亚微米空间化学特征、颗粒物质及其对表面和亚表面水质量及土壤微环境中的影响、亚微米尺度下微生物群落信息、黏土矿物和有机质的相互作用机制以及土壤物理化学生物界面交互作用等研究，为深入揭示土壤中复杂生物地球化学过程提供了可能。新的遥感遥测与制图技术应用于研究土壤调查和土壤-作物系统动态变化的监测与制图，红外发射光谱法、发射性反射光谱法和光栅分类法等技术不断提高土壤监测的准确性；应用地球物理学、水文土壤学和矿物学方法，预测区域复杂盐碱土景观的尺度变化行为；采用静态、同步、静态同步和循环方式采样方法研究土壤时空演变和数字制图。临界带系统的定位观测和长期试验成为认识全球变化背景下土壤数量和质量动态变化的重要途径。土壤过程-生物过程-生态系统过程的系统而连续观测成为目前的发展趋势， 从农田肥料试验走向生态系统试验，从单一试验研究走向整合和网络研究，从土壤过程走向生态系统过程， 在全球对比上分析全球土壤变化的特点。

6　福建省土壤学学科发展的战略任务及对策

6.1发展思路

瞄准当前土壤学前沿发展方向，针对粮食安全、质量安全及生态安全等社会发展战略需求，立足于土壤学科的基础理论研究，以应用研究为重要突破口，重点解决农业发展中的核心基础科学和重大关键技术问题。应用现代土壤学新理论、新技术和新方法，为我省土壤资源合理利用、农业可持续发展和生态环境建设等提供决策依据和技术支撑。

6.2研究重点

6.2.1土壤地力与定向培育

6.2.1.1研究目标

（1）揭示土壤原生障碍的形成过程和次生障碍的产生机制，提出土壤障碍因素的消减技术途径。（2）明确高强度种植条件下土壤有机质的形成过程和积累机制，提出有效提升土壤有机碳的技术和方法。（3）解析土壤有机质、团聚体与水分养分库容之间的关系，提出土壤水养库容扩增机理。（4）解剖中低产土壤地力特征，评估土壤地力培育的潜力，构建典型区域土壤地力提升的理论体系和定向培育的技术方案。

6.2.1.2研究内容

（1）土壤障碍因子消减机理∶土壤酸化过程、驱动因素、阻控机制与修复；土壤次生盐渍过程、驱动因素和防抑机制。（2）土壤有机质累积机制∶土壤有机质特征和形成过程；土壤有机碳固持机制和递增规律；土壤新旧有机质的对接关系及其提升途径；土壤有机碳转化过程及其与土壤肥力的关系。（3）土壤结构形成机制与功能∶土壤结构和团聚体形成过程；土体构型特征与水养源汇容量的关系；土壤有效养分库容与有机质含量/组成的关联关系；土壤水养源汇容量和缓冲能力拓展机理与扩增途径。（d）土壤地力定向培育技术∶中低产田基础地力分布特征与提升潜力；中低产田限制土壤有机质、水养源汇容量和生物活性提升的关键因素；中高产土壤有机质下降的阻控机制；土壤地力定向培育的综合理论体系和技术方案。

6.2.2碳氮循环与固存机制

6.2.2.1研究目标

（1）阐明南方稻田土壤有机碳空间变异特征、增碳速率和固碳潜力。（2）揭示稻田中CH4/N2O排放的生物、物理控制机制。（3）农田土壤碳源/汇动态模拟及其碳汇价值与碳交易研究。

6.2.2.2研究内容

（1）研究不同碳库组分的区域空间分异特征，量化区域空间尺度上各有机碳组分与土壤总有机碳之间的关系。（2）研究氮肥、硝化抑制剂、冬季水分栽培模式和秸秆管理与稻田CH4和N2O排放规律。（3）研究生物炭还田模式对土壤碳库和温室气体排放的影响，研究生物炭最佳生产技术、技术标准和农田固碳减排效应。（4）研究大气二氧化碳浓度升高情形下稻田土壤有机质的转化过程和保持机制，以及增汇潜力。（5）采用涡度相关法，在大田中连续监测水稻/小麦轮作生态系统碳交换，通过5年以上的监测数据，研究案例稻田生态系统的碳交换速率和季节交换量。

6.2.3氮磷行为与环境效应

6.2.3.1主要目标

（1）进一步明确农田生态系统氮磷迁移转化规律与降解机制，为典型地区氮磷污染控制提供技术模式。（2）明确区域尺度氮磷的环境通量与农学、生态、环境综合效应。（3）农田土壤可溶性有机氮行为过程、化学本质和生态功能研究。（4）农田土壤氮磷富集、迁移、生态风险及水环境安全研究为资源高效利用与污染控制政策的制定提供理论依据。

6.2.3.2研究内容

（1）区域尺度氮磷循环的农学与生态环境效应评估。（2）典型流域氮磷环境通量及污染控制原理与技术。（3）农田生态系统氮磷迁移转化规律及过程模拟。（4）绿肥及有机固废物农用后农田土壤可溶性有机氮的动态变化、迁移特征、环境风险及其与水资源安全之间的关系。（5）在农田土壤氮磷富集程度评价及其迁移与环境风险建模的基础上，借助GIS与模型集成技术，揭示农田土壤氮磷富集作用、生态风险与水环境安全之间的关系。

6.2.4土壤污染与修复

6.2.4.1主要目标

瞄准土壤—作物污染过程与农产品质量、区域环境质量演变与标准、土—水系统污染物迁移转化及其调控、土壤—生物毒理与生态安全、土壤污染控制与修复理论及技术前沿问题，开展制定土壤质量基准和保护标准体系、建立区域土壤生态风险、健康风险和环境风险评估方法体系、特色作物产地环境安全的预警系统，发展环境土壤学和修复土壤学，研发与示范具有当地特色的新型重金属污染土壤修复技术，为改善海峡西岸土壤环境质量、确保农产品质量安全、保障生态安全和人体健康以及区域可持续发展提供决策依据和关键技术。

6.2.4.2研究方向：

（1）土壤污染过程与生态效应；（2）污染土壤修复的新原理与新技术；（3）土壤污染监测与风险评估；（4）土壤圈污染物循环与土壤质量演变。

6.2.5植物营养与高效施肥

6.2.5.1研究目标

（1）明确肥际-根际过程中决定养分有效性的关键因素与影响机制，构建养分高效施肥技术体系，研制功能与专用肥料。（2）揭示植物养分高效利用与适应逆境胁迫的机制，阐明部分逆境胁迫因素与植物养分吸收利用之间的关系。

6.2.5.2研究内容

（1）根—土—肥界面养分迁移转化过程。（2）植物养分高效利用与逆境适应机制。（3）功能和专用肥料研制。（4）高效施肥技术体系。

6.2.6土壤生物与功能调控

6.2.6.1研究目标

（1）系统认知我国主要土壤中生物的组成与分布格局，阐明土壤生物之间、微生物—植物之间的相互作用机理，发展土壤生物系统功能调控理论。（2）发展土壤生物系统调控技术体系、开发促进生物功能的关键技术产品，为提升生态系统生产力、稳定性提供保障。

6.2.6.2研究内容

（1）研究我国主要土壤类型生物的组成、多样性、空间分布格局及时间演替规律；研究自然变异与人为干扰下土壤生物时空分布的关键因子及驱动机制；建立土壤基因库，绘制土壤生物分布图。（2）土壤微生物之间、微生物与微动物、微生物与植物之间的信号传递、物质交换、群体感应效应；在环境变化下土壤微生物、微动物、植物之间的分子响应机制。（3）土壤养分转化功能微生物群落组成、功能表达及代谢网络构建；在不同农业措施、环境污染及气候变化下，关键功能微生物与土壤生态功能的响应及耦合机制。（4）发展土壤生物系统调控技术体系，内源调控土著微生物、外源施用有益菌剂，开发促进生物功能的关键技术产品，为提升生态系统生产力、稳定性提供技术保障。

6.2.7 数字土壤与资源管理

6.2.7.1研究目标

（1）揭示高强度利用条件下我国重要土壤的演变过程，通过定量模拟预测其未来发展趋势。（2）发展土壤信息获取的技术和方法，建设土壤数字化新技术平台， 实现土壤信息快速获取与表征。（3）建立数字土壤分类和数字土壤制图理论与方法，构建我省土壤资源与信息清单，为我国土壤资源管理提供决策支持。

6.2.7.2研究内容

（1）土壤演变与模拟。以人为土壤、主要农业土壤和热带地区等我国重要土壤类型为对象，研究不同时间尺度内和人为影响强度下土壤的演化规律，并实现定量模拟。（2）土壤属性快速获取与表征。以遥感和近地传感为主要支撑，建立快速获取土壤信息的技术和方法；基于土壤环境关系和地理信息系统技术建立高效的数字土壤制图理论和方法。（3）建立我国土壤资源清单。建立基于定量标准的我省土壤基层分类体系，并以此为核心构建我省土壤资源清单。

6.2.8土壤侵蚀与水土保持

6.2.8.1研究目标

（1）摸清福建省主要侵蚀类型红壤侵蚀动力学机制及其过程；（2）在省级范围内开展多尺度土壤侵蚀预报；（3）水土流失与水土保持环境综合效应。

6.2.8.2研究内容

（1）研究红壤坡地降雨、径流的侵蚀与输沙的过程和机制，侵蚀形态发生演变过程数值模拟，崩岗、滑坡、泥石流等重力侵蚀发生临界条件与动力学机制；（2）研究坡面水沙运移预报模型、流域分布式产流输沙预报模型、区域土壤侵蚀预测和评价模型；（3）研究水土流失与水土保持生态环境效应评价模型、水土流失危害定量评价方法，水土保持环境效应与经济损益测算技术，水土保持与区域经济社会发展互动关系评价体系。

6.3福建省本学科发展的保障措施

首先，构建科学有效的组织管理体系。制订土壤学科总体发展路线，明确各方责权和人员、资源、成果、知识产权等归属，实现开放共享、持续发展。

第二，建立以任务为牵引的人员聘用机制。建立以任务为牵引的人员聘用方式，增强对国内外优秀人才的吸引力和凝聚力，造就协同创新的领军人才与团队。

第三，健全寓教于研的拔尖创新人才培养模式。以农业资源与环境相关学科科学研究和实践创新为主导，通过学科交叉与融合、产学研紧密合作等途径，推动人才培养机制改革，以高水平科学研究支撑高质量人才培养。

第四，形成以创新质量和贡献为导向的评价机制。改变单纯以论文、获奖为主的考核评价方式，注重原始创新和解决区域重大需求的实效，建立综合评价机制和退出机制，鼓励竞争，动态发展。

第五，完善项目化的科研组织模式。完善项目化的科研组织模式，充分发挥协同创新的人才、学科和资源优势，在协同创新中不断发现和解决重大问题，形成可持续发展、充满活力和各具特色的科研组织模式。

第六，优化以学科交叉融合为导向的资源配置方式。充分利用和盘活现有资源，集中优质资源重点支持，发挥优势和特色学科的汇聚作用，构建有利于亚热带特色作物生态环境保护与整治平台协同创新的基础条件，形成长效机制。

6.4研究对策

6.4.1政策引导

建立健全耕地资源保护法，保护有限的耕地资源；增施有机肥料，加强耕地保育工作；加强土壤肥料基础性研究工作，为土壤培肥科学施肥提供理论依据；研制新型化肥，改进施肥技术，提高化肥利用率；实行养分资源综合管理战略，促进养分循环利用；大力推广土肥技术，合理建设管理耕地；因地制宜，合理规划布局，发挥区域产业优势，合理利用耕地；加强土肥技术推广服务体系建设，稳定和发展土肥技术推广队伍。

6.4.2财政扶持

建议政府增加在发展新型肥料、开展长期土壤肥力监测和预警、加强土壤生物肥力的研究与建设、加大有机肥料资源高效与安全利用问题的研究等方面的经费投入力度，进一步推动土壤肥料技术的发展。

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课题组成员：

1、王果，福建农林大学资源与环境学院院长、教授；

2、罗涛，福建省农科院土肥所所长、研究员；

3、林时迟，福建省农田建设与土壤肥料技术总站站长、推广研究员；

4、黄毅斌，福建省农科院生态所所长、研究员；

5、陈松林，福建师范大学地理科学学院副院长、教授。