立,并且土壤科学正在成为地球科学议程合作伙伴。美国土壤科学协会在年加入美国地质协会(AGI),以进一步提高其在地质科学上作用,尤其是在K-教育活动中(Landa,年)。这积极促进了土壤科学参与地球科学计划,本文高级作者有幸担任美国地质协会执行委员成员、战略规划委员会和美国地质协会基金这方面代表。美国地质协会包含了个科学和专业协会,是代表超过万名地球科学家非营利性联合会。因此,美国地质协会是美国最大地球科学选区,不久之后土壤科学协会成为其中社会成员,地质时代两个问题都致力于土壤科学(AGI,年,年),且美国地质协会公布了其第二次环保意识系列报告以维持我们土壤与社会(Loynachan等,)。这些刊物突出显示了对其他地球科学学科来说土壤科学重要性,作为一个网关为大家提供进一步共同努力服务。美国地质协会积极开拓地质时代,以提高公众对地质科学认识,并通过这样做增强了对土壤科学服务。最后,美国地质协系统可持续性和环境质量功能。它是一个高度动态固/液围护结构。例如,在小球体/大气界面反应速率往往比热交换、气体交换速度大很多,同样在岩石圈/水气界面生物反应速率,如深湖泊和海洋中水循环。土壤科学是地球科学一个分支,为了更明确知道近地表环境功能、行为以及进程。它包括土壤质量、分布、范围、空间多样性和利用,还有土壤景观结构从微观到宏观上管理,但是也不仅仅限于这些(SUM-NER,年)。它还涉及到生态系统中可再生自然资源或着人类改造后土壤缓慢恢复。土图关于地球关键带与土壤圈示意图:土壤圈是地球表面一层很薄土壤,如一个复合土工膜跨过水与溶质以及能源、气体、固体与生物体,主动与大气、生物圈、水圈和岩石圈进行交换,去创造一个维持生命环境。土壤与水相互作用为生物与非生物之间创造了一个基础界面,因此它决定了地球系统与它关键带状态(图形未按比例绘制)(在Lin之后修饰,)。壤学认为那些近地表过程决定了土壤圈与演化、环境地球化学和生物体栖息地联系质量与功能。它为地球系统各个系统组合提供了帮助工具,以便了解时间和空间多样性成因与后果,和提供一个更加全面方法来实现生态系统有效动态过程。这门科学目前范围应该是多方面,分别作为农艺学、环境学、生态学以及作为一个生物和地球科学。这后来机遇对土壤科学来说,它不能很好被把握,而且地球科学社会人士通常对它了解不多。土壤科学是生物和地球科学合作伙伴,为土壤圈和关键带新增长潜力调查提供主要途径。水文土壤学是土壤科学和水文学交叉学科,涵盖多学科与多尺度,用来研究地球关键带土壤学和水文学互动过程(Lin,)。它也可以被视为土壤科学和地球科学一个分支学科,用来调查景观设置中成土过程与空间多样性通过土壤圈气体和液体流量。Lin等()最近对一个水文土壤学在生物和地球科学多尺度及其与对地球关键带综合性研究方面衔接中扮演角色提供了全面总结。他们认为水文土壤学有助于社会上重要环境、生态、地质、农业和自然资源各种各样问题理解。作为例子,包括水质和水量、土壤质量、景观形成、流域管理、养分循环、污染修复、废物处置、精准农业、气候变化、固碳和生态系统功能。、土壤科学发展历史和不断变化模式去追踪土壤科学在过去几个世纪进化历史是非常有趣,而且最近时间注意到在这门学科改变范式(Landa,年)。土壤学与地质、化学和生物学联系密切,但过去年来土壤学一直被认为是具有较强农业基础知识独立机构(Arnold,;Sumner,)。由于史无前例成功,土壤学具有为世界带来食品、饲料、纤维与燃料能力。基础土壤科学发展主要原因是在农业方面产品研究(SpositoandReginato,)。在过去三十年,我们目睹了土壤科学在环境和生态上重点主要转变,(例如Wild,;Yaalon,;Miller,;Gardner,;Bouma,;Warkentin,;Wilding,;MermutandEswaran,,;Sparks,)。土壤对一个民族建立和成长是一个长期“资本”。它是生态系统基本组成部分。在重点变化已造成对土壤、空气和水质人为负面影响。为了更好地处理这些新研究机会、争取资金并吸引学生问题,行业一直存在着推动力为土壤科学去寻求更高认同、知名度并向外推广。此外,在全球性科学和推广方案中,它受到地方土壤科学家(表中)与其他领先生物和物理科学家热情支持。从历史上看,土壤科学演变经历一个迂回曲折道路,从当初作为地质学最基础学科,到开始应用于农业和环境保护准则,至现在发展成为用于地球关键带域调查生物—地质科学。如此终止了土壤学发展道路上循环般曲折命运,而且一路走来,土壤科学变得更加完善、应用更广泛、综合性更强、分析能力和定量性更高。在美国,土壤科学迈向地球科学模式已经作为政府部门基础研究支持并且委托美国土壤科学协会(SSSA)、国家研究理事会(NRC)、国家科学基金会(NSF)开启活动与报道,这方面最重要就是文件,例如:水文科学上机遇(NRC,年)、在基础土壤科学研究上机遇“(Sposito和Reginato,年)、一个农业议程‘土壤与水质’(NRC,)、在美国流域上新战略(NRC,)和在地球科学基础研究机遇(NRC,)。国家科学基金会委托进行报告(NRC,)提供了动力去重组地球科学国家科学基金会分部,去更有效融入土壤科学到地质科学基础研究计划中去。以上多有,土壤科学家是这些报告创始者或是国家研究理事会研究委员会成员。它通过这种参与,如衍生产品对土壤科学产生影响方面感受。虽然还有许多有待完成,但运动过程已经成立,并且土壤科学正在成为地球科学议程合作伙伴。美国土壤科学协会在年加入美国地质协会(AGI),以进一步提高其在地质科学上作用,尤其是在K-教育活动中(Landa,年)。这积极促进了土壤科学参与地球科学计划,本文高级作者有幸担任美国地质协会执行委员成员、战略规划委员会和美国地质协会基金这方面代表。美国地质协会包含了个科学和专业协会,是代表超过万名地球科学家非营利性联合会。因此,美国地质协会是美国最大地球科学选区,不久之后土壤科学协会成为其中社会成员,地质时代两个问题都致力于土壤科学(AGI,年,年),且美国地质协会公布了其第二次环保意识系列报告以维持我们土壤与社会(Loynachan等,)。这些刊物突出显示了对其他地球科学学科来说土壤科学重要性,作为一个网关为大家提供进一步共同努力服务。美国地质协会积极开拓地质时代,以提高公众对地质科学认识,并通过这样做增强了对土壤科学服务。最后,美国地质协分析观察力度不足。传统统计方法往往忽视现代土壤科学家知道土壤空间域,并且随机取样策略是不合适(WildingandDrees,;NielsenandWendroth,)。土壤建模过程和空间分布格局仍然是一个挑战,但显然在未来区域研究中起着关键作用。在上述所有方法中,有力地面实况调查和验证模型是一个先决条件。就地和远程并发观测计划是最关键,制定使用数据两种最佳方法去增加对设置临界区和与固体和流体涉及地球之间相互作用和交流理解。这种努力对解决水和生物地球化学循环之间连接是必不可少;植被、土壤圈和地质循环过程,理解地球这些部分长久生命力对生命是如此重要。水文土壤学为教育地球科学多个服务对象如土壤科学原则和功能提供了一个充满希望机会。然而,如果土壤学知识上教育持续被侵蚀和/或不强调,它效益将是有限。如果没有土壤科学家在未来土壤学独特分支学科中学术训练,土壤地貌关系和土壤空间多样性知识将失去更多理论模型。这里危险性是指没有足够理论和逻辑,将这些努力进行巩固。可视化模型服务可以为沟通生物—地球科学学科和广大公众知识提供很好机会。例如,阐明土壤中水流情况,使用染料示踪剂比描述性模型视觉效果更有效。说明土壤结构属性可以使用宏观显示、微观显示或电子显微镜(例如,成分区划、粘土/有机土、土壤结构、孔隙度非均性、根系分布格局和微生物生境)(见图、),而它们提供远优于试图简单地描述这些现象,或用纯数学表示知识转移。了解土壤结构,可跨尺度利用土壤中物理、化学和生物学行为,包括水流、化学品和胶体运动、有毒和致病生物生活环境,微生物活动和根系生长。同样,它也更容易和更有效提供可视化土壤架构,来解释如何去影响土壤功能。用于教学或研究工作,尤其是在介绍各级指令时土壤微形态或其他原位可视化方法使用太少(例如,K—和本科生)。这种情况不太可能在不久将来有所改善,因为使用土壤显微镜作为研究和教学一种工具不被广泛实行,所以可能会失去生物—地球科学将来。在许多小学和中学教育系统中越来越强调地球科学教育,并因此教育我们公民未来地球处于危险之中。这是不幸,因为这不仅可能会危及选择地球科学具体领域学生数量,而且会为了未来职业追求,处于一个公众不知情结果下。AGI和其他专业社团正在通过出版地球科学教育材料、立法听证会、儿童书籍、电视连续剧、小学和初中学校教师在地球科学发展教育来大力解决地球科学周计划,并基于材料充分利用网络(Landa,)。这是所有专业土壤科学家都要解决一个未来挑战,而这有助于确保纪律可行性。、闭幕词了解地球近地表性质、过程和功能是维持全球生态环境必不可少。生物—地球科学提供工具去集成地球系统组件,了解空间和时间变异原因和后果,并采取更全面办法来影响生态系统动态过程。然而,科学家作为贡献社会作用发生了改变。科学家在公共和私营部门研究和发展都有所下降。科学处于公众监督下,并且我们任务和贡献,都需经过审查。研究必须有公众支持社会效益产生,而常用基础研究在缺乏明显相关性下受到挑战。土壤科学作为生物—地球学一体部分,与地球科学其他学科共享同一个机遇和挑战。世界历史上曾经被记录科学、技术和制度结构正经历着最大变化。作为一个学科与专业、土壤科学有巨大潜力,但一定要清楚将自己定位为生物—地球学科学合作学科并充分利用这些新发展。要成为生物—地球学学科领头羊,土壤科学必须拓宽了其权限,变得更广义,利用先进工具,提升沟通技巧、深化基础知识并有效地与连接其他生物—地球学学学科。在世纪,生物—地球科学和土壤科学有着一个共同目标。该目标是:(一)扩大传统交叉学科以外界别(二)重点扩大在近地表关键区域包括粮食安全、食品安全、生态系统管理、生物圈可持续发展,、境保护和城市环境健康(三)对地球系统基本知识更加系统化、跨学科、动态和面向过程强化(四)建立自然灾害和资源退化早期预警系统(五)发展联合研究和教育合作关系以吸引公共和私人支持。土壤科学是在这一目标中主要贡献者并且有机会为生物—地球科学目标成功作出贡献。地质学科目前比较强调水圈以及其他部分和地球系统之间连接。水文土壤学正在成为一个重点集中在水圈和土壤圈之间界面,强调土壤景观系统在原位中流动和运输过程上变化,包括土壤科学和水文科学独特分支学科。我们认为水文土壤学是在这个激动人心跨学科多尺度集成时代及时补充,应该是现代地球科学特点。水文土壤学在推进土壤科学前沿生物和地球科学上起着独特作用。致谢感谢Drs.EdwardR.LandaandRandyB.Brown对本文帮助和评论。系统可持续性和环境质量功能。它是一高度动态固/液围护结构。例如,在小球体/大气界面反应速率往往比热交换、气体交换速度大很多,同样在岩石圈/水气界面生物反应速率,如深湖泊和海洋中水循环。土壤科学是地球科学一个分支,为了更明确知道近地表环境功能、行为以及进程。它包括土壤质量、分布、范围、空间多样性和利用,还有土壤景观结构从微观到宏观上管理,但是也不仅仅限于这些(SUM-NER,年)。它还涉及到生态系统中可再生自然资源或着人类改造后土壤缓慢恢复。土图关于地球关键带与土壤圈示意图:土壤圈是地球表面一层很薄土壤,如一个复合土工膜跨过水与溶质以及能源、气体、固体与生物体,主动与大气、生物圈、水圈和岩石圈进行交换,去创造一个维持生命环境。土壤与水相互作用为生物与非生物之间创造了一个基础界面,因此它决定了地球系统与它关键带状态(图形未按比例绘制)(在Lin之后修饰,)。壤学认为那些近地表过程决定了土壤圈推进土壤科学朝着前沿地球科学发展文献作者:LarryP.Wildinga,HenryLinb杂志:Geoderma,,-摘要土壤科学发展远景、方向和土壤科学形象正在发生变化。从历史上看,土壤科学演变经历一个迂回曲折道路,从当初作为地质学最基础学科,到开始应用于农业和环境保护准则,至现在发展成为用于地球关键带区域调查生物—地质科学。如此终止了土壤学发展道路上循环般曲折命运,而且一路走来,土壤科学变得更加完善、应用更广泛、综合性更强、分析能力和定量性更高。尽管本文中描述了土壤科学面临挑战,但是现在对于土壤科学来说却是一个黄金时期去更加紧密地将其专业知识与其他生物和地理科学更加紧密融合。这将不仅可以显著增加获取校外资金和公众支持机会而且可以获得土壤科学进步。因此,土壤科学需要大力成为更具互动性科学和拓展延伸它所扮演角色,从而超越传统农业。空间土壤多样性与景观动态变化专业知识对于这项投资成功来说是根本性关键。土壤学作为土壤科学一个独特分支学科,所作出贡献可与地球科学相当,包括,例如:澄清地道域可变性、表层风化过程、地球系统动力学和渗流区流向与运输过程。伴随着生物地球科学盛况,水文土壤学是在这个多学科、跨学科时代及时增加学科,系统方法用于发展科学综合性优先级以及应用在地球科学上。相比于其他生物和地理科学,水文土壤学今年三月份在处理全球性地球科学优先次序方面有一个利基。土壤科学家支持改变模式并且青睐于与生物和地理科学社会更密切联系。在这方面,水文土壤学发挥独特作用。关键词:关键带区域;地球科学;土壤圈;水文土壤学;土壤学;土壤结构;土壤功能、简介土壤是位于地球陆地表层提供生命支持宝贵、多样和脆弱自然资源。虽然它众所周知作用是提供养分和水分来维持农业生产和生态系统,土壤资源也同样有一些基本功能,如废物处置、地下水补给、影响气候和作为工程建筑、制造业原材料。通常来说,这种具有生物活性、结构多孔介质就是所谓土壤圈,具有调解土层中大部分生物地球物理和化学之间相互作用,还有地表水和地下水平衡问题,更甚参与大气层调节。例如:有机碳可以通过土壤返还给大气层,大气中约含量二氧化碳来自土壤层中生物氧化反应,其中包含了从大气中吸收两倍多碳和比所有植被高达三倍碳(NRC,;Drees等,;拉尔,年,年)。土壤同时对水文循环也有重大影响。大多数人使用水来自地下水、溪流与湖泊,不管其来源途径,水质量和数量在很大程度上是由它通过土壤性质来决定。在大多数国家,土壤科学领域主要作为农业产品研究开发副产品。在美国,他得到机构承认和支持,如国家科学院和国家科学基金会在此已经明显不限制,因为这一切过于频繁,土壤科学被认为是农业科学,直到最近,它功能、作用与其对生物—地理科学基本贡献在地球科学界还没有得到充分认可。在水文、有机/矿物胶体组成特性与表面反应、外来物质运输与输出、废弃物生物修复以及土壤排毒作用产生新推动力下,土地利用生物多样性、自然灾害、温室气体通量、地球化学特征和行星探索带来影响使土壤科学在地球科学议程中于资金方面获得了多机构和跨学科财团支持机会。美国国家研究委员会最近有一份题为“在地球科学基础研究机会(NRC,)”报告,确定土壤科学家在与其他生物和地理科学家,开展现称为关键带近地表环境综合性基础研究中扮演几个独特角色。这项研究范围将涉及C—周期(土壤碳封存)、水文、微生物定量分析和矿物质相互作用、陆地—海洋界面动力学、对地球历史记录进行编码并在生物技术和纳米指标中作为新工具。该报告还进一步明确了土壤科学家会获得为地球生物学、地球和行星系统、自然地球科学实验室做贡献机会,并通过各种合作伙伴关系进行教育(K—教育,现场培训,博士后/公休时期)且充分利用每次教育活动。本文目是为了突出土壤学在地球科学中重要性,其中简要介绍了土壤科学朝着生物和地球科学方向发展,并阐明水文土壤学在地质科学中所获得机遇。、概念和定义关键带(图)是地球表面一部分,它包括大气、生物圈、土壤圈和岩石圈接口(NRC,)。关键带是包络着土壤、岩石、空气和水薄弱地带,其中还有包括冠层植被、河流、湖泊与浅海陆地表层。它穿过土壤圈,从不饱区和渗流区到地下水饱和区。这些介面相互作用决定了几乎所有维持生命资源可用性。土壤圈本身主要作用是回收利用碳、氮和其他化学物质到大气圈、水圈和岩石圈,以及储存水资源和处理固体和液体废物。地球表面处理学科、化学、生物学提供了综合性和系统性方法来处理关键带水文地貌上相互作用问题。长时间以后,土壤生物功能和风化机制已经从非生物无机过程被分割开来。土壤中有机和无机成分是密切相关,正因为如此需要地球科学人士进一步关注。关键带概念为跨学科基础性研究,如:为对土壤岩石、空气、水和地球表面生物资源研究提供一个自然框架。土壤圈是位于地球表面一个很薄半渗透膜,为固体和流体交流(大气圈、水圈、生物圈和岩石圈)提供了一个界面,如图所示。在地质术语表上土壤圈定义是“土壤圈是土壤形成发生过程中形成地球外壳或者土层”(Jackson,年)解释了地球表面组成部分之间质子通量和能量传递(NRC,)。这就是俗称全球土壤覆盖。它维持生物生产力,作为物质结构基础如有机物/矿产风化反应堆;作为建筑材料,提供回收生活用水和废旧产品生物修复,富含有机物介质让其具有决定生态系统可持续性和环境质量功能。它是一个高度动态固/液围护结构。例如,在小球体/大气界面反应速率往往比热交换、气体交换速度大很多,同样在岩石圈/水气界面生物反应速率,如深湖泊和海洋中水循环。土壤科学是地球科学一个分支,为了更明确知道近地表环境功能、行为以及进程。它包括土壤质量、分布、范围、空间多样性和利用,还有土壤景观结构从微观到宏观上管理,但是也不仅仅限于这些(SUM-NER,年)。它还涉及到生态系统中可再生自然资源或着人类改造后土壤缓慢恢复。土图关于地球关键带与土壤圈示意图:土壤圈是地球表面一层很薄土壤,如一个复合土工膜跨过水与溶质以及能源、气体、固体与生物体,主动与大气、生物圈、水圈和岩石圈进行交换,去创造一个维持生命环境。土壤与水相互作用为生物与非生物之间创造了一个基础界面,因此它决定了地球系统与它关键带状态(图形未按比例绘制)(在Lin之后修饰,)。壤学认为那些近地表过程决定了土壤圈与演化、环境地球化学和生物体栖息地联系质量与功能。它为地球系统各个系统组合提供了帮助工具,以便了解时间和空间多样性成因与后果,和提供一个更加全面方法来实现生态系统有效动态过程。这门科学目前范围应该是多方面,分别作为农艺学、环境学、生态学以及作为一个生物和地球科学。这后来机遇对土壤科学来说,它不能很好被把握,而且地球科学社会人士通常对它了解不多。土壤科学是生物和地球科学合作伙伴,为土壤圈和关键带新增长潜力调查提供主要途径。水文土壤学是土壤科学和水文学交叉学科,涵盖多学科与多尺度,用来研究地球关键带土壤学和水文学互动过程(Lin,)。它也可以被视为土壤科学和地球科学一个分支学科,用来调查景观设置中成土过程与空间多样性通过土壤圈气体和液体流量。Lin等()最近对一个水文土壤学在生物和地球科学多尺度及其与对地球关键带综合性研究方面衔接中扮演角色提供了全面总结。他们认为水文土壤学有助于社会上重要环境、生态、地质、农业和自然资源各种各样问题理解。作为例子,包括水质和水量、土壤质量、景观形成、流域管理、养分循环、污染修复、废物处置、精准农业、气候变化、固碳和生态系统功能。、土壤科学发展历史和不断变化模式去追踪土壤科学在过去几个世纪进化历史是非常有趣,而且最近时间注意到在这门学科改变范式(Landa,年)。土壤学与地质、化学和生物学联系密切,但过去年来土壤学一直被认为是具有较强农业基础知识独立机构(Arnold,;Sumner,)。由于史无前例成功,土壤学具有为世界带来食品、饲料、纤维与燃料能力。基础土壤科学发展主要原因是在农业方面产品研究(SpositoandReginato,)。在过去三十年,我们目睹了土壤科学在环境和生态上重点主要转变,(例如Wild,;Yaalon,;Miller,;Gardner,;Bouma,;Warkentin,;Wilding,;MermutandEswaran,,;Sparks,)。土壤对一个民族建立和成长是一个长期“资本”。它是生态系统基本组成部分。在重点变化已造成对土壤、空气和水质人为负面影响。为了更好地处理这些新研究机会、争取资金并吸引学生问题,行业一直存在着推动力为土壤科学去寻求更高认同、知名度并向外推广。此外,在全球性科学和推广方案中,它受到地方土壤科学家(表中)与其他领先生物和物理科学家热情支持。从历史上看,土壤科学演变经历一个迂回曲折道路,从当初作为地质学最基础学科,到开始应用于农业和环境保护准则,至现在发展成为用于地球关键带域调查生物—地质科学。如此终止了土壤学发展道路上循环般曲折命运,而且一路走来,土壤科学变得更加完善、应用更广泛、综合性更强、分析能力和定量性更高。在美国,土壤科学迈向地球科学模式已经作为政府部门基础研究支持并且委托美国土壤科学协会(SSSA)、国家研究理事会(NRC)、国家科学 1推进土壤科学朝着前沿的地球科学发展文献作者:LarryP.Wildinga,HenryLinb杂志:Geoderma,2006,257-274摘要土壤科学的发展远景、方向和土壤科学的形象正在发生变化。
从历史上看,土壤科学的演变经历一个迂回曲折的道路,从当初作为地质学最基础的学科,到开始应用于农业和环境保护的准则,至现在发展成为用于地球关键带区域调查的生物—地质科学。
如此终止了土壤学发展道路上的循环般的曲折命运,而且一路走来,土壤科学变得更加完善、应用更广泛、综合性更强、分析能力和定