扎根土壤做研究 心系农业可持续——土壤与农业可持续发展国家重点实验室

土壤与农业可持续发展国家重点实验室（以下简称“实验室”）于2003年由科技部批准建设，2005年通过验收，其前身是中国科学院土壤圈物质循环重点实验室。原实验室建于1987年，同年通过验收，正式对外开放，是中国科学院第二批对外开放的实验室之一。2005年以来，实验室先后获得国家自然科学奖二等奖、国家科技进步奖二等奖等。2015年，实验室通过科技部组织的实验室评估，成绩良。

立足需求 建设队伍

实验室依托中国科学院南京土壤研究所，主要面向国家需求和国际土壤科学前沿，开展土壤学基础和应用基础研究，解决我国土壤资源合理利用与农业可持续发展中的核心基础科学和重大关键技术问题，发展现代土壤学新理论、新方法和新技术，发挥智库作用和科技支撑功能。

数字土壤与资源管理、土壤地力与定向培育、植物营养与高效施肥、土壤生物与界面过程、土壤利用与环境变化是实验室的五大研究方向。

数字土壤与资源管理研究方向是以复杂环境条件和高强度人为作用下土壤时空演变过程及其主要驱动因子定量解析为基础，研究土壤数据快速采集、更新及制图方法的研究方向。该研究方向通过整合土壤数据库、模型库、知识库及大数据分析方法来建立土壤资源信息服务平台，进而评估我国土壤资源潜力，为国家土壤资源管理提供科学数据支撑和决策支持。

中国稻田生态系统

土壤地力与定向培育研究方向主要针对耕地质量提升的国家需求。该研究方向主要研究土壤障碍消减和有机质积累机制、土壤结构形成和养分有效库容扩增机理、土壤地力与养分利用的协同增效原理等。研究通过研发土壤地力定向培育的共性和专项技术，建立土壤地力提升与养分增效理论和技术体系，为国家粮食安全保障体系建设提供科学依据。

植物营养与高效施肥研究方向是以提高养分利用率为目标，围绕土壤-根际-植物中的养分循环过程，研究土壤养分转化、根际养分活化、根系养分吸收和作物养分利用的机制，从而构建合理施肥、改良作物和土壤、改善环境等农田养分高效利用技术体系。

土壤生物与界面过程研究方向主要用于解决生物资源挖掘、关键界面过程、农业持续发展的重大基础问题。通过综合应用现代先进技术，系统研究土壤生物与荷电表面化学过程的相互作用机制，揭示土壤界面关键元素的热力学和动力学特征，阐明主要养分元素化学行为及其生物有效性的调控机制，从而发展土壤生物与界面过程新理论。

土壤利用与环境变化研究方向主要研究碳、氮、磷等元素在土壤、土-水、土-气界面的形态转化与交换过程，用以明确土壤元素循环对生态系统生产力、区域环境及全球气候变化的影响，为提高养分资源利用效率、区域环境治理能力和农业应对全球气候变化提供理论依据和技术支撑。

以五大研究方向为指引，实验室在江苏常熟、江西鹰潭、河南封丘建立了3个农业生态系统国家野外科学观测研究站，在江苏南京建设了土壤与环境分析测试中心。实验室为揭示我国高强度利用下土壤资源演变的时空分异规律，探明主要农田生态类型区土壤养分和水分的循环特征与高效利用机理、生物系统功能及其生态过程机制，明确农田生态系统各单元要素间的相互作用和调控的关键途径而不断奋斗，并致力于建设高水平土壤科学研究队伍，从而将实验室建设成为国际一流土壤学研究中心。

扎根土壤 心向农业

土壤乃农业之本，是支撑国家粮食安全与生态文明建设的重要战略资源。在当下，土壤的可持续发展和管理，更是实现“双碳”目标的重要一环。近期，实验室在我国高精度土壤信息网格研究、水-土界面微生物调控碳排放的研究等方面取得了突出进展。

土壤是人类生存和发展的基础，多个联合国可持续发展目标（SDGs）与土壤资源利用和管理直接相关。然而，全球和我国现有土壤信息大多源于历史土壤调查，较为粗略、陈旧，不能满足应对粮食安全、水资源紧缺、土地退化和气候变化等全球和区域性问题的需要。对大面积复杂地区土壤变异进行精细准确推测是土壤科学的一大挑战，这类地区调查样本往往数量较为有限且分布稀疏，然而土壤与成土环境之间的关系却非常复杂。中国疆域辽阔，土壤景观复杂多样，人为活动强烈，建立高精度土壤数字网格在科学前沿突破上具有重要意义，在应用上有广泛的前景，因此在全球具有典型和示范意义。

实验室基于近年“我国土系调查与《中国土系志》编制项目”获得的5000多个代表性土壤剖面样点，采用预测性土壤制图范式，利用地理信息与遥感技术对成土环境条件进行精细刻画和空间分析，研发自适应深度函数拟合方法，集成先进的集合式机器学习方法，搭建高性能并行计算环境，生成了我国系列土壤属性90m分辨率三维栅格分布图，并估算了不确定性的空间分布。

在水-土界面微生物调控碳排放的研究中，实验室得出结论，水-土界面微生物（周丛生物）在稻田碳转化和碳排放过程中起着重要作用。此外，在对稻田生态系统进行碳循环模拟和预测时，应充分考虑界面微生物的作用。未来，通过人为调控界面微生物（如优化其物种组成和代谢活性）有望定向改变水-土界面碳循环过程。该研究为增加稻田生态系统的碳汇，实现“碳达峰”和“碳中和”提供了新思路。

勇挑重担 奋力攻坚

2021年，实验室有5名研究员入选“2020中国高被引学者”。实验室主持的国家重点研发计划项目“旱作区土壤培肥与丰产增效耕作技术”和“河套平原盐碱地生态治理关键技术研究与集成示范”项目先后获得通过。

“旱作区土壤培肥与丰产增效耕作技术”项目是“粮食丰产增效科技创新”重大专项首批启动项目，专项经费6800万元，执行期限为2016年1月至2021年6月。该项目由中国科学院南京土壤研究所牵头组织，中国农业大学、中国农业科学院作物科学研究所、中化化肥有限公司等24家单位共同承担。

“河套平原盐碱地生态治理关键技术研究与集成示范”项目隶属“典型脆弱生态修复与保护研究”专项，项目经费2200万元，执行期限为2016年7月至2021年6月。该项目由中国科学院南京土壤研究所牵头承担，中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心、中国科学院地理科学与资源研究所、中国农业科学院农业资源与农业区划研究所、内蒙古农业大学、宁夏大学、清华大学、中国林业科学研究院、中国农业机械化科学研究院等20家单位共同承担。

2021年10月，国家“十三五”科技创新成就展在北京展览馆举行。展览以“创新驱动发展，迈向科技强国”为主题，体现“创新是引领发展的第一动力”，全面展示“十三五”以来建设创新型国家所取得的重大成就，彰显科技创新在我国经济社会发展中的重要支撑引领作用。

实验室主持的科技部基础性工作专项重点项目“我国土系调查与《中国土系志》编制”成果入选此次展出，主要展示《中国土系志》系列丛书（30卷）和典型土壤整段剖面标本等丰富资料。该成果的展出意味着，在全国26家高校和科研单位400多人的共同努力下，我国土系调查历经十余年，建立了基于定量标准的土系4351个。《中国土系志》是新时期我国土壤分类的标志性成果。

在“黑土粮仓”科技会战开展实施之际，实验室研究员和相关研究生组成联合攻关突击队，于2021年10月，先后赴黑龙江省海伦市和吉林省公主岭市，开展深耕轮作与秸秆还田培肥技术科研实验基地建设，为助力“黑土粮仓”科技会战打下了坚实的基础。

扎根土壤，心系农业。实验室广大科研人员用实际行动谱写了土壤学研究的华章。