“数字土壤”——21世纪土壤学面临的机遇与挑战

本文在“数字地球”概念的基础上率先提出了“数学土壤”的概念以及两者间相互依托的密切关系 .深入浅出地论述了发展“数学土壤”是社会的迫切需求 ,也是学科发展的必然趋势 ;阐明了发展中国“数字土壤”已具备的基本条件和急需解决的热点问题 ;简要地描述了“数字土壤”在解决人口与资源、环境以及自然灾害等全球性问题上应具有的作用 ,指出为迎接“数字地球”的挑战 ,2 1世纪土壤学应不失时机地发展“数字土壤” ,尤其重要的是发展中国的“数字土壤”     

环境土壤学——回顾与展望

环境土壤学是一门新兴的、土壤学和环境科学交叉融合的综合性学科,其研究重点从早期服务于农业安全生产发展至现在的土壤环境与健康,本文从土壤外源物质侵袭和土壤质量演变对土壤环境影响等方面回顾了环境土壤学发展历程。土壤污染物对土壤环境质量影响是以土壤元素背景值和环境现状调查为基础,以明确污染物形态,揭示土壤反应过程机制,评估污染效应,开展土壤环境修复工程为主线不断发展更新。土壤质量演变研究中碳、氮、硫、磷元素循环从土壤肥力和农业非点源污染的探讨拓展至土壤对全球气候变化的适应与响应;土壤退化研究则从对土壤生产力或功能丧失的研究发展至全球气候变化背景下农业发展可持续性及土壤生态功能的研究。环境土壤学在今后有四个重要发展趋势：提倡多学科交叉融合;评估全球气候变化对土壤元素循环的潜在影响;完善土壤健康评价框架中的土壤环境评价指标建立;学科发展服务于国家重大需求。     

土壤近地传感器研究进展

野外快速获取土壤各类理化参数的技术手段是土壤科学的重要研究方向,也是传统土壤理化测试分析向土壤野外实时监测方向发展的重要技术支撑。国际土壤科学联合会(IUSS)在2008年专门成立了土壤近地传感器技术(Proximal Soil Sensing,PSS)工作组,开展有关各类土壤近地传感器原理、技术、设备、应用等方面的学术交流。本文就目前国内外有关土壤近地传感器方面的研究工作按照其设备工作原理的不同进行了分类总结和说明,最后指出了当前土壤近地传感器技术发展存在的主要问题和发展趋势。     

固碳土壤学的核心科学问题与研究进展

土壤碳固定是当前有关陆地生态系统碳循环与全球变化的地球表层过程研究的重要优先领域。国际社会对全球农业温室气体减排的需求，驱动着土壤学对土壤固碳容量与潜力、固碳与减排的过程与机理的前沿探索，并越来越呈现为一个独特的土壤学新兴分支学科——固碳土壤学（SoilScience of C Sequestration）。本文围绕固碳土壤学的基本科学问题，回顾了最近10多年来，特别是最近5年来国内外关于土壤固碳研究的主要进展，讨论了固碳土壤学中的核心科学问题是土壤固碳容量与固碳作用的机理，论述了土壤物理保护、碳化学结合与碳化学转化稳定与固碳容量及稳定化的关系，提出了土壤-植物（作物）-微生物相互作用是当前固碳土壤学的前沿领域和深化方向，并结合国内对水稻土固碳的研究进展，提出了固碳土壤学的概念性框架，认为我国亟待加强固碳土壤学研究，深入探索我国农业经营管理特色下土壤固碳容量、过程、机理，丰富和发展农业土壤碳循环理论，并服务于全球变化生物学和国家碳管理。     

数字土壤制图技术研究进展与展望

土壤调查与制图是获取土壤信息的基本手段,在土壤科学发展中发挥了至关重要的作用,采用新方法开展数字土壤制图是土壤学科新兴的研究方向。本文全面回顾总结了近年来国内外数字土壤制图工作开展情况、方法的发展和应用,分析了当前在数字土壤制图研究中存在的主要问题,并且对数字土壤制图研究的发展趋势进行了展望,提出了今后一段时间我国开展这方面工作的建议,可以为数字土壤制图研究工作提供参考。     

为21世纪土壤科学的创新发展作出新的贡献——参加第17届国际土壤学大会综述

今年8月14～21日，在泰国曼谷召开了第17届国际土壤学大会，这是在21世纪首次举行的全球性的土壤科学学术盛会。在14日的开幕式上，泰国皇家王室M C Sirindhorn公主亲莅会场致开幕词，并为大会展览厅揭幕。曼谷市市长、泰国土地发展部部长、本届国际土壤学会主席及秘书长等人在     

小流域尺度土壤可蚀性(K值)的变异及不同采样密度对其估值精度的影响

以观音寺小流域为例,通过高密度采样,利用EPIC模型中土壤可蚀性K值计算公式计算了可蚀性K值,并运用逆距离加权插值方法生成了研究区的K值分布图。经典统计学方法分析表明,在小流域尺度下土壤可蚀性K值存在很强的空间变异性,其变异系数达39.94%。因此,定量监测、评价流域水土流失时,K值的这种空间变异性不能忽略。对不同采样密度下K值空间估值精度的评价表明,当采样点数目均匀地减少一半时,即4个/km2的样点密度下,K值估计误差仍然可以控制在25%以内。     

新世纪土壤科学的现实与面临的挑战--从第17届世界土壤科学大会看土壤学的发展

受中国国际科学技术合作协会的资助,笔者于2002年8月参加了在泰国首都曼谷召开的第17届世界土壤科学大会。会议期间,除参加了一天的大会报告外,重点参加了土壤肥力与植物营养、土壤与环境及土壤改良等方面的学术活动。     

坡度和坡向对低山茶园土壤有机质空间变异的影响

通过空间叠置分析,探讨了坡度、坡向对低山茶园土壤有机质空间变异的影响.结果表明:①蒙顶山茶园土壤有机质空间分布与坡度变化基本一致,在15°～35°的坡度区域,土壤有机质含量较高;②坡向对土壤有机质空间变异的影响不如坡度明显,但在110°～180°范围影响较大;③坡度、坡向对土壤有机质空间变异的影响几乎相对独立,但沟谷附近交互影响较显著.     

土壤修复-新兴的土壤科学分支学科

本文在回顾国内外土壤修复研究与发展概况的基础上,首次提出土壤修复是一门新兴的土壤科学分支学科,全面系统地论述了我国土壤修复学科的研究任务和战略定位,并针对新形势下所面临的挑战与机遇,探讨了近期土壤修复学科研究的重要方向与科学问题。     

土壤流失量及其参数实测的新方法

本文介绍的新方法，由八个实测项目和措施组成，具有简便，直观和省钱的特点。经南北方各地的实测结果表明，它有着为常规法远所不及的适应性和实用性，又有与常规法同等的准确性。这使它能够获得为建立流失量监测模型或修正，ＵＳＬＥ因子算式所需的大量实测数据，作为实以，省顷级土壤年流失量遥感监测的。的方法的实测学表明，植被或作物的有无，严重着流失量的大小，特别是红壤区。     

广义线性地统计模型在典型亚热带丘陵区数字土壤制图中的应用

数字土壤制图(DSM)在当前的应用越来越广泛,其方法主要包括环境相关模型、空间自相关模型,以及这些模型的混合模型。理论上,混合模型相对单一模型具有明显的优势。广义线性地统计模型(GLGM)也是一种混合模型,相对于最常用的混合模型——回归克里格(RK),又具有能加入随机效应来解决土壤变异的非平稳性等优势。然而,GLGM因计算繁琐等缺点,在国内外应用较少。本文以广西南宁高峰林场内一小面积(3.03km2)丘陵为研究区,以14个地形因子为预测变量,使用GLMM及其与普通克里格(OK)相结合的模型(GLGM),对土壤有机碳(SOC)、pH、黏粒和阳离子交换量(CEC)的空间分布进行预测,并与常用的多元线性回归(MLR)、地理加权回归(GWR)、回归森林(RF)、普通克里格(OK)、RK和广义可加模型(GAM)进行比较。结果表明：GLMM在预测黏粒上准确度较高;GLMM和GLGM在预测CEC上准确度中等;GLMM和GLGM在预测SOC和pH上准确度较低。综合线性回归模型的调整决定系数、块金效应和全局莫兰指数,本文认为,当土壤属性与环境变量具有较低的线性回归调整决定系数(即小于5%)、土壤属性具有较弱的空间自相关性(即块金效应大于71%)和较强的局部空间变异(即全局莫兰指数小于0.09)时,GLMM和GLGM具有较高的适用性,例如本文中的黏粒。反之,GLMM和GLGM的适用性不好,例如本文中的SOC和pH。鉴于土壤空间变异的高度异质性和多尺度性,本文认为GLMM和GLGM具有较好的应用前景。但是,在未来的研究中还需要进一步研究如何提高GLMM和GLGM的模拟效率。     

Global mapping of volumetric water retention at 100, 330 and 15 000 cm suction using the WoSIS database

Present global maps of soil water retention (SWR) are mostly derived from pedotransfer functions (PTFs) applied to maps of other basic soil properties. As an alternative, ‘point-based’ mapping of soil water content can improve global soil data availability and quality. We developed point-based global maps with estimated uncertainty of the volumetric SWR at 100, 330 and 15 000 cm suction using measured SWR data extracted from the WoSIS Soil Profile Database together with data estimated by a random forest PTF (PTF-RF). The point data was combined with around 200 environmental covariates describing vegetation, terrain morphology, climate, geology, and hydrology using DSM. In total, we used 7292, 33 192 and 42 016 SWR point observations at 100, 330 and 15 000 cm, respectively, and complemented the dataset with 436 108 estimated values at each suction. Tenfold cross-validation yielded a Root Mean Square Error (RMSE) of 6.380, 7.112 and 6.485 10⁻²cm³cm⁻³, and a Model Efficiency Coefficient (MEC) of 0.430, 0.386, and 0.471, respectively, for 100, 330 and 15 000 cm. The results were also compared to three published global maps of SWR to evaluate differences between point-based and map-based mapping approaches. Point-based mapping performed better than the three map-based mapping approaches for 330 and 15 000 cm, while for 100 cm results were similar, possibly due to the limited number of SWR observations for 100 cm. Major sources or uncertainty identified included the geographical clustering of the data and the limitation of the covariates to represent the naturally high variation of SWR.     

发展与创新现代土壤科学

本文针对国际土壤学发展趋向 ,在总结半个世纪以来我国土壤学发展的理论与实践的基础上 ,对我国现代土壤学的理论基础、研究核心、重要内容、根本任务、重要动力及战略目标进行了论述 ,最后提出了现代土壤科学发展的理论框架。     

现代土壤学与农业持续发展

现代土壤学研究的总方向应是,“研究土壤圈物质组成、性质和物质循环、能量转化及其对人类生存环境,特别是农业持续发展的影响”,这是当前自然科学发展及资源环境形势影响下,对土壤学研究提出的新趋向。今后土壤学必须为人类享有充足的食物和清洁的环境作出贡献。土壤肥力是建立持续农业的重要物质基础,通过调节肥力退化与重建过程,不断培育持续高产的土壤肥力是建立持续农业的根本措施。必须注意调节Ｎ、Ｐ、Ｋ施肥比例与平衡     

THE ORIGIN AND DEVELOPMENT OF CLAY-WITH-FLINTS AND ASSOCIATED SOIL HORIZONS ON THE SOUTH DOWNS

Clay-with-flints rests on remnants of the exhumed sub-Eocene surface, which is shown to be an important geomorphological feature of the West Sussex Downs. Mineralogical and other soil profile studies indicate that the deposit has developed by the action of cryoturbation and soil-forming processes on a thin cover of Reading Beds clay left on the sub-Eocene surface during the southward recession of a small Eocene escarpment. Two horizons corresponding to Clay-with-flints sensu stricto of Loveday (1962) are recognized. The basal horizon is composed partly of insoluble Chalk residue, but mainly of clay moved down from overlying horizons into the spaces left on dissolution of the Chalk at the junction of the Chalk with the base of the Clay-with-flints. The upper horizon is composed of material from weathered remnants of Reading Beds clay, thoroughly mixed by cryoturbation with flints, other insoluble Chalk residue and clay from former basal horizons. The surface horizons of the soils often include additions of loess.     

设施土壤次生盐渍化及其对土壤性质的影响

设施土壤次生盐渍化是我国设施农业生产中的一个重要限制因子。本文根据近年来的相关研究进展,综述了设施土壤次生盐渍化的基本特征、形成原因及其影响因素,并阐述了设施土壤次生盐渍化对土壤理化性质以及土壤微生物状况的影响。     

大明山区土壤特点及其开发利用

本文报道了广西主要水源中心之一—大明山土壤垂直分布的特点及各土类的理化性状,并对该地区的开发利用提出意见。