导? 读

理解和表征土壤的时空变化是土壤学的基本任务，也是评估和合理发挥土壤功能的重要前提。土壤的时空变化与气候环境变迁、岩石圈风化、地表物质迁移、生物地球化学循环等圈层变化过程相耦合。围绕土壤时空变化研究的新近进展，本文综述并展望了土壤形成和演变过程、土壤形态学、土壤调查、土壤分类、数字土壤制图与土壤退化的发展态势。未来土壤时空变化研究的关键科学问题主要包括：地球表层系统中土壤与环境要素之间的多过程耦合机理与模拟、多尺度土壤-环境关系与模拟、多元土壤信息的融合机理与数据同化。未来重点研究领域将涉及到关键带科学驱动的土壤形成和演变研究、多尺度数字土壤制图与时空变化预测、基于多传感器的土壤综合观测原理与技术、完整和详尽的国家和全球土壤资源清单及共享机制、区域土壤资源退化机理及其功能恢复。

文/张甘霖1，2，3?，史 舟4，朱阿兴5，王秋兵6，吴克宁7，史志华8，赵永存1，赵玉国1，2，潘贤章1，刘 峰1，宋效东1（1. 土壤与农业可持续发展国家重点实验室（中国科学院南京土壤研究所）；2. 中国科学院大学资源与环境学院；3. 中国科学院流域地理学重点实验室（中国科学院南京地理与湖泊研究所）；4. 浙江大学环境与资源学院；5. 南京师范大学地理科学学院；6. 沈阳农业大学土地与环境学院；7. 中国地质大学（北京）土地科学技术学院；8. 华中农业大学资源与环境学院）

来源：土壤学报（2020年第5期）

土壤是地球表层系统的重要组成部分，在全球陆地分布中构成了完整的圈层。地表系统中的其他圈层（岩石圈、生物圈、水圈、大气圈）相互作用的连接界面就是土壤圈，因此土壤的空间分布和演化与其他圈层系统密切相关。19 世纪中叶土壤学起源之初提出的土壤形成因素学说，即土壤是气候、生物、地形、母质相互作用的产物，可以看作是对这种圈层之间耦合关系的一种简单描述。事实上，土壤的时空变化与气候环境变迁、岩石圈风化、地表物质迁移、生物地球化学循环等圈层变化过程相耦合，并经历上述环境因子的变迁和日益强化的人类活动。因此，土壤时空变化研究必然从这些相关过程出发，反之也可以通过土壤的记录来解译这些环境的变化。

土壤是行星地球活的皮肤，是维系生命的载体，以其生产、支持、缓冲等功能为地球生命提供服务[1]。人类社会已经认识到，科学合理地维持土壤功能对人类自身的生存和可持续发展至关重要。在全球可持续发展目标（Sustainable Development Goals，SDGs）中，有多个目标与土壤密切相关，土壤资源的合理利用和管理是全球可持续发展解决方案中的重要环节[2][3]。土壤功能的发挥取决于土壤自身的属性，而土壤的属性又随空间和时间而变化。因此，理解和表征土壤的时空变化是土壤学的基本任务，也是评估和合理发挥土壤功能的重要前提。土壤信息的获取、存储、表达、传输与分析是贯穿土壤时空变化研究的核心，这些信息的有效利用能为粮食安全、生态文明建设、乡村振兴、精准扶贫等国计民生提供重要的决策支持。

1 土壤时空变化研究的内涵

土壤的时空分布是土壤形成、演化、发展的综合体现，是五大成土因素（气候、生物、母质、地形和时间）和人为作用长期综合作用的结果。地表系统中土壤与地理环境相互作用关系的研究正是土壤深时空变化研究的主题。土壤的任何变化都有其时空维度，本文所指的土壤时空变化研究主要是土体尺度以上的变化。以经典土壤地理学为学科表现形式的土壤时空变化研究包含了土壤的发生和演变、土壤分类与分布、土壤调查与制图、土壤区划和土壤资源评价等诸多方面[4]。土壤的时空分异规律的研究能够有效地服务于土壤资源的可持续利用和管理。

土壤发生学是研究土壤形成和演变的土壤学学科分支。经典的土壤发生学研究对土壤发生层的性状、物理属性、化学属性、矿物学属性进行对比，将土壤形成因素与土壤形态和性质联系起来，推测土壤过去可能的发生过程。基于土壤时间序列的方法可以揭示具有不同时间尺度响应特征的土壤性质的演变。人为活动的加剧已经对土壤过程产生深刻的影响，就现代土壤的利用和不当使用的规模和强度而言，对于土壤与人类的关系还有很多问题亟需阐明。