5期 张甘霖等:土壤时空变化研究的进展与未来 China; 6. College of Land and Environment, Shenyang Agricultural University, Shenyang 110161, China; 7. School of land Science an Technology, China Universiry of Geosciences, Beijing 100083, China; 8. College of Resources and Environment, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China) Abstract: Soils evolve in space and time and soil changes are coupled with the changes in climate and environment, rock weathering and biogeochemical cycling. a better understanding and accurate quantification of soil spatio temporal variation not only act as a basic research task of soil science but also are prerequisite for scientifically evaluating and reasonably maintaining soil functions. The main objective of this study was to review the recent studies on spatio-temporal soil variation. Dozens of latest elated publications were reviewed, of which the topics included soil formation and evolution, soil morphology, soil survey, soil digital soil mapping and soil degradation. It is anticipated that coupling processes between soil and environment within the framework of earth surface system, precise modeling of the soil-landscape, and the data fusion and assimilation of multisource soil information. Based on the analysis, future priority areas of soils in space and time studies may include the soil formation and evolution driven by Critical Zone processes, digital soil mapping at various scales, the principle and technology for soil information acquisition based on multi-sensors, a complete and detailed national even global soil inventory and its sharing platform, and the processes of regional soil resource degradation and the recovery of soil functio Key words: Soil geography; Pedogenesis, Soil morphology; Soil survey; Soil mapping; Soil spectral 土壤是地球表层系统的重要组成部分,在全球息的获取、存储、表达、传输与分析是贯穿土壤时 陆地分布中构成了完整的圈层。地表系统中的其他空变化研究的核心,这些信息的有效利用能为粮食 圈层(岩石圈、生物圈、水圈、大气圈)相互作用安全、生态文明建设、乡村振兴、精准扶贫等国计 的连接界面就是土壤圈,因此土壤的空间分布和演民生提供重要的决策支持。 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、 土壤时空变化研究的内涵 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, 土壤的时空分布是土壤形成、演化、发展的综合 土壤的时空变化与气候环境变迁、岩石圈风化、地体现,是五大成土因素(气候、生物、母质、地形和 表物质迁移、生物地球化学循环等圈层变化过程相时间)和人为作用长期综合作用的结果。地表系统中 耦合,并经历上述环境因子的变迁和日益强化的人土壤与地理环境相互作用关系的研究正是土壤深时 类活动。因此,土壤时空变化研究必然从这些相关空变化研究的主题。土壤的任何变化都有其时空维 过程出发,反之也可以通过土壤的记录来解译这些度,本文所指的土壤时空变化研究主要是土体尺度以 环境的变化。 上的变化。以经典土壤地理学为学科表现形式的土壤 土壤是行星地球活的皮肤,是维系生命的载体, 时空变化研究包含了土壤的发生和演变、土壤分类与 以其生产、支持、缓冲等功能为地球生命提供服务。分布、土壤调查与制图、土壤区划和土壤资源评价等 人类社会已经认识到,科学合理地维持土壤功能对诸多方面。土壤的时空分异规律的研究能够有效地 人类自身的生存和可持续发展至关重要。在全球可服务于土壤资源的可持续利用和管理。 持续发展目标( Sustainable Development Goals 土壤发生学是研究土壤形成和演变的土壤学学 sDGs)中,有多个目标与土壤密切相关,土壤资源科分支。经典的土壤发生学研究对土壤发生层的性 的合理利用和管理是全球可持续发展解决方案中的状、物理属性、化学属性、矿物学属性进行对比,将 重要环节土壤功能的发挥取决于土壤自身的属土壤形成因素与土壤形态和性质联系起来,推测土壤 性,而土壤的属性又随空间和时间而变化。因此,过去可能的发生过程。基于土壤时间序列的方法可以 理解和表征土壤的时空变化是土壤学的基本任务,揭示具有不同时间尺度响应特征的土壤性质的演变。 也是评估和合理发挥土壤功能的重要前提。土壤信人为活动的加剧已经对土壤过程产生深刻的影响 http://pedologica.issas.ac.cn5 期 张甘霖等：土壤时空变化研究的进展与未来 1061 http://pedologica.issas.ac.cn China; 6. College of Land and Environment, Shenyang Agricultural University, Shenyang 110161, China; 7. School of Land Science and Technology, China University of Geosciences, Beijing 100083, China; 8. College of Resources and Environment, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China) Abstract: Soils evolve in space and time and soil changes are coupled with the changes in climate and environment, rock weathering and biogeochemical cycling. A better understanding and accurate quantification of soil spatio-temporal variation not only act as a basic research task of soil science but also are prerequisite for scientifically evaluating and reasonably maintaining soil functions. The main objective of this study was to review the recent studies on spatio-temporal soil variation. Dozens of latest related publications were reviewed, of which the topics included soil formation and evolution, soil morphology, soil survey, soil classification, digital soil mapping and soil degradation. It is anticipated that main scientific issues may include the simulation of coupling processes between soil and environment within the framework of earth surface system, precise modeling of the soil-landscape, and the data fusion and assimilation of multisource soil information. Based on the analysis, future priority areas of soils in space and time studies may include the soil formation and evolution driven by Critical Zone processes, digital soil mapping at various scales, the principle and technology for soil information acquisition based on multi-sensors, a complete and detailed national even global soil inventory and its sharing platform, and the processes of regional soil resource degradation and the recovery of soil functions. Key words: Soil geography; Pedogenesis; Soil morphology; Soil survey; Soil mapping; Soil spectral 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