發(fā)布時間：2021-06-16 01:32

　　理解和表征土壤的時空變化是土壤學的基本任務,也是評估和合理發(fā)揮土壤功能的重要前提。土壤的時空變化與氣候環(huán)境變遷、巖石圈風化、地表物質遷移、生物地球化學循環(huán)等圈層變化過程相耦合。圍繞土壤時空變化研究的新近進展,本文綜述并展望了土壤形成和演變過程、土壤形態(tài)學、土壤調查、土壤分類、數(shù)字土壤制圖與土壤退化的發(fā)展態(tài)勢。未來土壤時空變化研究的關鍵科學問題主要包括:地球表層系統(tǒng)中土壤與環(huán)境要素之間的多過程耦合機理與模擬、多尺度土壤-環(huán)境關系與模擬、多元土壤信息的融合機理與數(shù)據(jù)同化。未來重點研究領域將涉及到關鍵帶科學引領的土壤形成和演變研究、多尺度數(shù)字土壤制圖與時空變化預測、基于多傳感器的土壤綜合觀測原理與技術、完整和詳盡的國家和全球土壤資源清單及共享平臺建設、區(qū)域土壤資源退化機理及其功能恢復。 

【文章來源】：土壤學報. 2020,57(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：11 頁

【部分圖文】：

土壤形成演化過程耦合地表系統(tǒng)要素之間的物質遷移與轉化

1064土壤學報57卷http://pedologica.issas.ac.cn圖2現(xiàn)代土壤調查數(shù)據(jù)獲取平臺特征Fig.2Thecharacteristicsofdataacquisitionformodernsoilsurvey等方法直接進行光譜曲線的轉換[29-31]；二是從預測樣本中挑選有代表性的子集，從而提高模型對預測樣本的預測精度[32-33]；三是通過導數(shù)等預處理來提高野外光譜預測精度[34]。土壤近地傳感是利用田間傳感器獲取土壤近地面或土體內(nèi)信息的一種科學技術[35]。自20世紀20年代以來，傳感技術不斷進步，自20世紀60年代出現(xiàn)了最早的土壤光譜輻射能研究，以及X射線熒光光譜技術的應用（X-rayfluorescencespectroscopy，XRF），20世紀70年代出現(xiàn)了鹽堿土電磁感應技術（Electromagneticinduction，EMI）[36-37]。近年來可見-近紅外光譜（Vis-NIR）發(fā)展迅速，2006年，Brown等開始建立全球土壤光譜庫，此后各國也陸續(xù)開展了國家尺度的土壤光譜庫建設工作[38-39]。此外，探地雷達和地震儀在土壤調查中能夠更有效地獲取到表下層土壤的特征信息，已逐步成為現(xiàn)代土壤調查的重要手段之一[40]�？傊�，以技術進步為標志的現(xiàn)代土壤信息獲取為土壤時空變化研究提供了極其有力的工具，無疑為業(yè)已發(fā)端的土壤信息學奠定了技術基矗2.4土壤分類：不斷精細并與數(shù)值融合土壤分類是科學認識和區(qū)分土壤類型的實踐，也是建立土壤屬性與功能之間聯(lián)系的橋梁。隨著科學的進步，土壤分類也在迅速發(fā)展。目前國際上土壤分類仍然是以土壤形態(tài)學為基礎的診斷分類，如美國土壤系統(tǒng)分類（ST）和國際土壤分類參比基礎（WRB）[4]。我國近代土壤分類始于20世紀30年代，先后經(jīng)歷了馬伯特分類、土壤地理發(fā)生分類和土壤系統(tǒng)分類三個時期。土壤發(fā)生分類在我國土壤科學發(fā)展和生產(chǎn)應用方面發(fā)揮了?

5期張甘霖等：土壤時空變化研究的進展與未來1065http://pedologica.issas.ac.cn空間中的土壤漸變特征提供了新的技術支持。2.5數(shù)字土壤制圖：土壤制圖新范式數(shù)字土壤制圖是利用環(huán)境協(xié)同變量預測目標土壤信息的預測性制圖范式（圖3），它避免了傳統(tǒng)制圖的不足，能為土地利用和管理提供準確的土壤信息產(chǎn)品。預測性土壤制圖近20年來發(fā)展異常迅速，相關研究主要集中在采樣設計、環(huán)境協(xié)同變量獲取和預測模型開發(fā)三個方面[49-50]。采樣方法研究的主要目的是揭示不同背景下采樣的效率和對制圖精度的貢獻，無論是基于概率理論的采樣方法，或是基于樣點空間自相關的采樣方法，還是基于環(huán)境因子輔助的采樣方法，都有不同程度的適用條件[51]。基于概率理論的采樣設計在空間相關性較強的地區(qū)會生成一定數(shù)量的冗余點，在其他地區(qū)卻有可能生成極少數(shù)的樣點；環(huán)境因子輔助的采樣方法旨在選擇可以代表環(huán)境因子參數(shù)空間的樣點來捕捉土壤的空間變異特征，以提高采樣效率[52-54]。圖3數(shù)字土壤制圖基本范式Fig.3Paradigmofdigitalsoilmapping能表征土壤環(huán)境空間變化的地理變量統(tǒng)稱為“環(huán)境協(xié)同變量”，通常包括影響土壤形成的母質、氣候、地形地貌、植被等因子[55-56]。不同因子作用的空間尺度特征是不同的，因而對制圖精度的影響各異。開發(fā)新的非傳統(tǒng)成土因素變量近期有新的進展，如使用地表動態(tài)反饋來表達土壤的時空變異特征，在平原地區(qū)取得了很好的效果[57-61]。數(shù)字土壤制圖方法（模型）的發(fā)展具有決定性的意義。不同的空間預測模型包括數(shù)理統(tǒng)計方法、地統(tǒng)計方法、模糊邏輯方法、專家知識方法，還包括遺傳算法、多元自適應回歸樣條法等，在不同的樣區(qū)都能實現(xiàn)一定程度上的預測精度[51，62]。作為地表上

【參考文獻】：
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本文編號：3232100