FASE专辑丨耕地保育与产能提升

       粮食安全是国之大者，而耕地是粮食安全的命根子。然而，随着农业集约化和全球气候变化的影响，全球土壤正遭受酸化、盐碱化、板结等多重退化威胁，严重威胁粮食安全。这些退化往往源于肥料使用不当及土壤有机质补充不足，亟需创新更可持续的土壤管理方式，以增强土壤内在肥力，减少对外部投入的依赖，并增强对环境变化的抵御能力。鉴于土壤的区域性、复杂性和多组分等特点，需要综合运用系统思维和创新，理论、技术与实践相结合，以最大限度地减少土壤退化，协同土壤健康培育和作物产能提升。本期专辑介绍了过去5年内在实现这些目标方面取得的一些进展，并提出了研究和发展的建议，以便在国内和国际范围更好地实现农业绿色和可持续发展。近年来，中国耕地减少与退化现象突出。从2009年至2019年，耕地总面积从135百万公顷缩减至128百万公顷，10年间降幅达5.6%。同时，超过三分之二的农田质量为低至中等产田，主要受土壤压实、盐渍化和酸化等退化问题影响。因此，充分利用后备耕地资源、提高现有耕地质量及产能是有效保障我国粮食安全的核心举措。本期专辑共收录8篇文章，集中展示了土壤退化防控和耕地质量提升方面的研究成果，为耕地典型障碍因子消减、肥沃耕层构建、健康土壤培育及耕地可持续利用提供思路、技术与方法支撑。盐碱地是我国重要的后备耕地资源和中低产田，其改良利用与质量提升可以有效支撑产能提升，缓解粮食供需矛盾，对保障国家粮食安全具有重要意义。王光州等（https://doi.org/10.15302/J-FASE-2024551）系统梳理了盐碱地改良的主要原则和技术措施，包括淋洗、覆盖、阻断、离子平衡和土壤肥力提升等。该文还概述了我国在盐渍土利用方面的主要进展，介绍了不同地区的典型改良技术，介绍了盐碱条件下“以种适地”的相关研究进展，包括盐生植物种植、耐盐碱品种选育和功能微生物菌剂研发等。本文还分析了当前盐碱地高效利用所面临的难题与挑战，并对未来的发展方向进行了展望。土壤酸化，尤其是因过量施肥而加速的酸化过程，不仅会降低作物产量，还会增加重金属活性与环境风险，对生态系统产生不良影响，威胁全球粮食生产。王朋顺等（https://doi.org/10.15302/J-FASE-2024562）全面分析了土壤酸化的成因，介绍了土壤酸化速率的定量研究方法，并结合定量分析方法明确了化肥施用及其硝酸盐淋洗对土壤酸化的贡献，提出了养分优化，尤其是氮肥优化的策略，并探讨了这些策略在阻控土壤酸化方面的作用机制和实际效果。该研究还根据特定土壤pH值和酸化速率制定的差异化提出了精准管理的对策和建议。在集约化农业中，频繁机械操作会破坏土壤结构，其中的典型表现是土壤压实问题，导致土壤物理性质退化，进而影响根系发育与作物生长。龙梓健等（https://doi.org/10.15302/J-FASE-2024566）系统评述了土壤压实的成因及其对作物生长的负面影响，并提出了减缓压实的策略。其中，特别强调了生物耕作的作用，即利用作物根系进行自然耕作，形成生物孔隙以改善土壤质量和结构。连作障碍 (CCOs) 是集约化农业面临的严峻问题之一，它严重危害土壤健康，导致作物产量平均下降22%。王坤光等（https://doi.org/10.15302/J-FASE-2024543）通过meta分析，系统分析了CCOs的成因，涉及土壤理化性质的改变、植物自毒作用及微生物食物网稳定性下降等。该研究还量化分析了不同作物土传病原体的发生率，以及CCOs对作物生长和病害指数的具体影响。最后，本文系统探讨了缓解CCOs的综合调控措施，包括精准施肥、作物多样化种植、保护性耕作和生物防治等方法。佟玉欣等（https://doi.org/10.15302/J-FASE-2024567）使用数字土壤制图技术，揭示了黑土在全球的分布特征，为世界黑土资源及其农业生产提供了清晰视图。研究指出，黑土受土地集约化利用的影响，面临侵蚀、养分耗竭、污染和压实等退化风险，强调了黑土在维持农业生产力和生态稳定性方面的核心举措，为黑土地可持续利用提供了数据与技术支撑。构建耕地质量评价指标体系是保育耕地的重要前提。陈文广等（https://doi.org/10.15302/J-FASE-2023523）构建了一个多维度的耕地质量评估框架，涵盖适宜性、可持续性、抗性及生态压力等维度。该综合框架有助于全面认识我国各区域耕地质量的现状及农业可持续生产潜力。此外，该研究还强调了低产田至高产农田的具体提升策略，为优化土地利用及耕地质量可持续提升提供了重要方法支撑。健康土壤是支撑生态系统功能与服务、维系人类社会发展的基石。张俊伶等（https://doi.org/10.15302/J-FASE-2024561）就如何构建健康土壤提出了见解。他们通过类比人类健康，指出构建健康土壤系统需优化其动态与内在特性。中国的土壤健康评估表明土壤养分处于过剩水平，对生物和物理属性造成不良影响。基于这些分析，作者提出了农业生态系统土壤健康培育层次结构关系图。鉴于土壤退化对全球粮食安全的威胁，农民亟需制定并采取有效的再生与可持续措施以重塑土壤健康。David R. Montgomery（https://doi.org/10.15302/J-FASE-2023530）回顾了土壤退化的历史，概述了退化土壤的面积及成因，强调了农业活动与人类城市化进程对土壤退化的影响，进而提出了再生解决方案，如保护性农业、集约化轮牧及农林复合系统等，旨在扭转土壤退化趋势并促进土壤健康。该研究还强调了土壤安全对粮食安全的基石作用，明确指出土壤退化是未来数十年人类面临的关键挑战之一。
 

王光州

       中国农业大学资源与环境学院，国家农业绿色发展研究院副教授。主要研究方向包括植地上–地下生物互作，土壤健康等，相关研究成果发表在Nature Communications，Ecology Letters和Global Change Biology等学术期刊。现任中国土壤学会土壤健康工作组委员、中国植物营养与肥料学会根际营养专业委员会委员。担任New Phytologist，Journal of Ecology，Journal of Applied Ecology等期刊审稿人。

朱齐超

       中国农业大学资源与环境学院，国家农业绿色发展研究院副教授。主要研究方向为土壤酸化的危害效应、定量研究、模型研究及缓解措施等领域。此外，擅长物质流、区域评价及多目标优化等研究方法，从事区域农业绿色发展战略咨询研究。过去十年，在相关领域发表30多篇高水平论文。现为Frontiers of Agricultural Science and Engineering和《土壤学报》期刊青年编委、客座编辑。

张俊伶

       中国农业大学资源与环境学院，国家农业绿色发展研究院教授。于德国霍恩海姆大学获得博士学位。主要研究方向是土壤健康，尤其关注土壤微生物群落的生物多样性和功能。一直致力于研究地上与地下的相互作用，尤其是植物‒微生物相互作用如何影响养分流动、植物生产力和土壤肥力。此外，对丛枝菌根真菌对植物生长、生产力和品质，以及其他生态系统服务的影响方向也感兴趣。已在多种国际SCI索引期刊上发表了100多篇学术论文。

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