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原名：SoilscienceresearchprioritiesintheUnitedStates
译名：美国土壤科学研究重点
原文DOI：
https://doi.org/10.1016/j.geodrs.2022.e00526
发表期刊：GeodermaRegional
发表年份：2022年
通讯作者：CraigRasmussen
通讯作者单位：DepartmentofEnvironmentalScience,TheUniversityofArizona,UnitedStatesofAmerica
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亮点
①了解促进土壤保持和可持续性的土壤物理和生物地球化学过程之间的相互作用。
②量化土壤特性和生物地球化学循环的时空模式。
③开发有弹性和可持续的管理系统以应对气候变化。
④测量和建模以更好地了解土壤特性和功能。
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文章简介
美国农业部国家粮食和农业研究所(NIFA)和自然资源保护局、国家科学基金会(NSF)、能源部、环境保护署、国家环境健康科学研究所，以及食品和农业研究基金会、土壤健康研究所和美国土壤科学学会等非营利组织。研究重点分为i)土壤健康和可持续性等大类,ii)土壤特性和过程的时空模式，iii)气候变化，以及iv)土壤监测、测量和建模。这些研究重点交叉和重叠，并在这里组织，以最好地反映美国当前的研究资助结构。应该指出的是，目前，没有一项联邦计划将土壤研究作为其主要重点领域。主要联邦机构内缺乏重点项目领域可能降低了土壤研究的重要性。此外，与地球系统科学的其他领域一样，美国土壤科学界正在考虑到学术界持续缺乏多样性和包容性，正在积极寻求解决方案，以解决历史上在获取资源方面的不平等问题。
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土壤健康和可持续性
尽管人们担心土壤健康一词的隐喻性质以及在不同系统之间缺乏明确和一致的数字衡量标准，但土壤健康的概念在联邦、州和私人资助机构中几乎无处不在。虽然普遍应用于生产性农业，但土壤健康概念也已应用于污染土壤的管理和土壤修复。常见的土壤健康研究重点包括：
①发展对表征土壤功能的土壤物理和生物地球化学相互作用和过程的基本和应用理解;
②优化管理实践，以维持和加强养分、水和生物资源的供应和保留，同时限制风蚀和水蚀以及污染物径流等负面影响;
③了解土壤管理、土壤微生物组、人类健康和人与土壤相互作用之间的联系;
④开发用于测试和修复受污染土壤和沉积物的创新工具，并最大限度地减少污染物暴露途径，例如干扰和粉尘产生;
⑤了解养分、病原体和新出现的污染物或关注的化学品的通量、归宿和运输;
⑥将与土壤健康相关的基础科学和实践与社会、人类、经济和环境维度联系起来。
在所有这些研究重点中，研究人员必须定义区域、社会和土壤景观环境，并明确定义土壤健康对这种情况的意义。
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土壤性质和过程的时空格局
主要研究重点包括土壤调查驱动的活动以及土壤发生和地表过程的基础研究。这些优先事项包括：
①完成美国所有土地区域的初步土壤调查和土壤调查地理数据库，包括开发和实施数字土壤测绘工具;
②量化“动态土壤特性”的时空模式，或响应人类管理和自然干扰而迅速变化的土壤特性，并开发“动态土壤调查”以提供此信息;
③破译地球表面过程的土壤学记录，以了解生物地球化学循环、土壤景观演变和气候变化的陆地代理;
④了解人类作为土壤形成因素的影响以及我们对基本土壤过程的影响，例如矿物风化、生物地球化学循环和微生物动力学。
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土壤监控、测量和建模
美国联邦机构正在投资数百万美元用于传感技术的开发和模型开发。例如，NSF和NIFA合作赞助了一项名为“土壤中的信号”的研究计划(https://www.nsf.gov/pubs/2022/nsf22550/nsf22550.htm)。这些计划的优先事项包括：
①开发能够应对多变土壤条件的新型、持久且廉价的传感器;
②传感器创新，能够监测土壤基质中的生物和物理化学信号和相互作用;
③调整现有模型或开发新模型，利用现有和新的传感数据流对土壤功能进行建模;
④在传感器网络之间开发先进的无线通信并将人工智能纳入实时数据流分析;
⑤开发支持共享和安全收集土壤数据流所需的网络基础设施;
⑥通过将土壤数据与人类决策和福祉相结合，研究土壤与人类的相互作用;
⑦增强对土壤微生物动态的感知和理解，而不仅仅是遗传多样性的表征;
⑧开发能够更好地表示和整合土壤系统过程的先进计算地球系统模型，特别是能够更好地将当前土壤有机质动力学理论与可用测量值和先进数据流结合起来的土壤碳模型;
⑨开发稳健的结构，促进开放数据、本体和更好的交流，以促进土壤研究的可重复性和再现性。
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结论
美国土壤科学的主要挑战包括了解土壤生物地球化学循环、开发有弹性和可持续的管理系统以应对气候变化，以及测量和建模以了解土壤系统功能。美国的土壤研究重点围绕土壤健康和可持续性、土壤过程和特性的时空模式、气候变化、开发新的土壤监测和测量技术以及建模策略。
