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中國土壤資源總量居世界前列，但人均耕地占有量還不足世界平均水平的1/2，且總體質量不高，中低產田占2/3。由于人多地少，我國土地資源開發比較徹底，可供開發的后備耕地資源十分有限。隨著城市化的高速發展和生態環境工程的實施，全國耕地面積將進一步減少。
要增加糧食產量以滿足日益增加的糧食需求，保障糧食安全，只能依靠單位面積產量的提高，土壤質量便成為生產力的決定因素。這樣耕地土壤資源的高強度利用就成為必然，大量農用化學品的投入就不可避免，加之快速發展的工業化和城鎮化進程，都對土壤質量變化帶來重要影響，特別是土壤污染日益加劇，食物質量安全受到威脅。與此同時，土壤資源的高強度利用又導致大量農用化學品流入環境，對生態環境帶來沖擊，農業面源污染已成為水體富營養化的主要因素之一。要保障糧食安全和生態環境安全，我們只有及時地掌握土壤質量的現狀和動態變化，才有可能對土壤進行精準管理，實現生產和環境的平衡，達到可持續利用的目的。
土壤質量及其研究現狀
什么是“土壤質量”？
土壤質量是土壤物理、土壤化學和土壤生物學性質的綜合反映，迄今為止，國際土壤學界尚未形成評估土壤質量的統一標準。隨著時代的發展和認識水平的提高，表征土壤質量的指標體系也在不斷變化。在環境土壤學出現之前，人們關注的是土壤的生產功能，一直以土壤肥力來評價土壤質量，直到20世紀末才提出了包括肥力質量、環境質量和健康質量在內的綜合土壤質量概念，但仍未建立起對土壤質量量化表征的方法和公認的指標及評價體系。土壤肥力質量通常是指土壤提供植物養分和生產生物物質的能力，可以通過土壤中各種植物營養元素含量和土壤基本性質確定。根據國際最新研究結果，土壤環境質量定義為土壤調控溫室氣體和氮磷排放、保護大氣和水體安全的能力，土壤健康質量定義為土壤容納、凈化污染物質、保障清潔生產和提供人畜健康所需養分的能力。根據這樣的定義，土壤健康質量也可以根據土壤中的元素含量和污染物含量及相關土壤性質決定，但環境質量指標很難表征和確定。現在大多數研究工作和文獻中所謂的土壤質量一般都是用土壤肥力質量再加上影響食物安全和人體健康的有關指標來表征。應該指出的是，土壤質量的含義可以因管理和使用土壤目的的不同而不同，也會因認識和研究的深入而變化，但在研究土壤質量的動態變化時，為便于比較，必須有相對穩定的指標和方法。
我國的土壤質量調查
要利用好土壤資源，實現農業的可持續發展，保護生態環境，就要及時了解土壤質量的變化情況。各種土壤測試技術的發展，特別是信息技術的發展，日新月異，“3S”技術的應用為土壤調查和土壤數字化、信息化提供了強有力的技術支撐。不少發達國家已經或正在致力于建立本地區土壤質量動態監測系統，如1989年起，加拿大農業部國家基準項目中就啟動了監測農業土壤質量狀況變化，特別是監測由土地利用和管理措施引起變化的內容。與西方發達國家相比，我國土壤資源的利用強度大，利用方式復雜，農用化學品施用多，因此，土壤質量演變更迅速，進行土壤質量的監測也更為必要。
1949年以來，我國曾進行過兩次土壤普查。第一次是20世紀50年代，規模及采集的數據都非常有限，資料也不完整；第二次是80年代初，規模宏大，涵蓋了全國所有耕地土壤，資料齊全，其數據獲得廣泛應用。由于歷史的原因，當時對土壤質量還沒有完整的認識，普查只關注土壤的基本屬性和肥力指標，未包括土壤的環境和健康指標。今天，距全國第二次土壤普查已過去了30多年。30多年來，農業生產方式由生產隊為基礎改為家庭聯產承包責任制，作物布局由過去的計劃種植變成以市場為導向的多元化種植，肥料從以有機肥為主轉變成以化肥為主，除草劑和農藥用量也成倍增加；30多年來，糧食生產總量從1978年的3048億公斤增至2014年的6071億公斤，化肥的投入量從1978年的800萬噸增至2014年的近6000萬噸，農藥用量也達30萬噸；30多年來，也是我國工業化和城市化發展最快的時期，大量的廢棄物和污染物排放到土壤中。30多年的劇烈變化，對土壤質量都產生了深刻影響，原有的土壤普查數據已不能代表今天的土壤質量現狀，迫切需要摸清土壤質量的變化情況，以便為土壤資源的可持續利用提供可靠依據。
在第二次土壤普查后，農業部、國土資源部和環保部都曾開展過較大規模的土壤資源調查，相繼實施了“測土配方施肥工程”、“全國性多目標生態地球化學調查”和“全國土壤污染調查”等重大專項，取得了系列的研究成果。但這些調查，從不同的目的出發，以各部門分頭設計為主，缺乏全鏈條的頂層設計。（1）沒有統一的土壤調查和監測方法體系，也未形成像第二次土壤普查那樣的調查規模和詳盡的數據資料；（2）在同一土壤樣品中沒有完整的土壤質量數據，因為現在的土壤質量已包括了更加豐富的內涵，不僅有土壤的肥力質量，還要包括土壤的環境質量和健康質量；（3）現在的數據與第二次土壤普查數據和其他數據缺少比對。因此，我國土壤質量安全狀況的家底仍然不清，對土壤質量演變過程、風險特征及其作用機制缺乏系統認知，土壤安全保障與提升集成技術匱乏。圍繞國家土壤安全戰略需求，亟需跨部門、跨行業、跨區域的研發布局和協同創新，組織實施系統的土壤質量調查計劃，建立詳盡的土壤數字檔案，提升我國土壤研究與利用水平，推動土壤科技與經濟社會的協調發展，為保障國家糧食安全生產和生態文明建設提供強大科技支撐。
我國的土壤質量研究
除上述各部門的宏觀調查外，科技部也部署了土壤質量研究項目，由中科院南京土壤所主持完成了“973”項目“土壤質量演變規律與可持續利用”，該項目選擇了生產90%以上糧食的水稻土、紅壤、潮土和黑土作為研究對象。選擇了具有代表性的太湖地區水稻土，從鄱陽湖邊至武夷山的條帶區紅壤，河南、河北-北京、山東的十字交叉區的潮土以及南北條帶分布的黑土為研究案例區。研究中考察了10個省（市）60余個縣市，按統一的技術規程在案例地區采集土壤樣品6109個，其中華南紅壤區和太湖水稻土區的樣點數分別為856和1603個，華北潮土和東北黑土區分別為1775和404個。在總采樣點中，1/5的樣點除采有耕層外，還采集了表下層土樣、分析微生物土樣和分析有機農藥殘留土樣，大約1/20的樣點采集了土壤剖面樣品。分析了土壤物理、化學、生物等指標共24項，包括植物、水等樣品，新得分析數據約20萬個。在野外調查和分析的基礎上，研究了四大區土壤肥力質量及指標的空間分布和時空演變、土壤健康質量的空間分異特征，以此揭示中國土壤質量狀況及肥力質量演變格局。“土壤質量演變規律與可持續利用”項目的開展有力推動了全國土壤學界關于土壤質量的研究工作。
我國土壤質量的變化特點
由于各部門進行的宏觀調查數據沒有公開，同時這些數據的采集地點很難和第二次土壤普查進行比對，這為分析了解土壤質量變化帶來了困難。因此本文仍以“973”項目“土壤質量演變規律與可持續利用”的數據為依據，分析第二次土壤普查后20年的幾個主要土壤質量指標的變化。而土壤污染面積的多少，一方面取決于土壤污染程度，另一方面也與所采用的標準有關。因為當時新的國家標準尚未出臺，土壤污染物的臨界值由當時的研究確定，因而估計土壤污染的面積會明顯低于后來環保部的調查結果。
土壤肥力演變
有機質
黑土區全國第二次土壤普查時（1980-1982年），表層（0-20 cm）土壤平均有機質為59.22 g/kg，項目采樣分析（2000-2002年）的結果為52.82 g/kg，降低了6.40 g/kg，但底層土壤（20-40 cm）變化不大。統計結果表明，87.82%以上面積的土壤有機質都出現不同程度的下降，其中降低20 g/kg以上的超過40%，降低10 g/kg以上的超過55%，而僅有13%的土壤有機質略有增加。從空間變化看，南部地區有機質主要降低在10 g/kg以內，北部地區減低幅度超過20 g/kg。這種大面積降低，一方面是氣候變暖、黑土開墾后短期內的必然結果，同時也與該地區存在的緩坡侵蝕以及不重視有機肥施用有關。
潮土區在20年中土壤有機質含量有增加的趨勢。全國第二次土壤普查時，土壤有機質含量的均值為10.03 g/kg，“973”項目采樣分析結果表明，土壤有機質含量已提至13.34 g/kg。對潮土區統計發現，占潮土區土地總面積89.46%的土壤有機質都出現不同程度的上升，其中增加3 g/kg以上的超過50%，而僅有10.54%的土壤有機質略有減少，說明潮土區土壤有機質含量不斷增加。
從水稻土區兩個時期含量變化來看，有機質下降的面積非常少，其比例小于8%，其余面積都有不同程度的增加，其中又以上升5-10 g/kg的分布面積最大，說明有機質呈現積累的過程。
紅壤區（鷹潭地區）20年來有61.9%的區域土壤有機質含量是增加的，主要分布在東鄉縣西北部、貴溪市和鉛山縣，有機質含量下降的地區主要分布在進賢和余江兩縣以及東鄉縣東南部，下降區域占鷹潭地區總面積的38.1%，其中降幅在10 g/kg的面積比例最大，為26.1%。顯然研究區農田土壤有機質總體上有增加的趨勢。
由于高度集約化利用和長期處于低投入水平，第二次土壤普查時，我國農田土壤有機質含量普遍較低。較低的土壤有機質含量為土壤有機質含量的增加提供了較大的空間。化肥替代有機肥時，人們普遍擔心長期單純施用化肥將導致土壤生產力下降。但從該研究結果看，合理、平衡施用化肥，不僅不會導致土壤生產力的下降，而且由于作物高產，還可提高土壤有機質。另一方面，如果化肥配合有機肥，或秸稈還田，則土壤有機質的增加幅度更大。因此，從增加土壤碳固定、提高土壤基礎肥力和保護環境出發，應該提倡化肥和有機肥的配合施用。作物產量提高，殘留于土壤中的根系增加，這是土壤有機質的重要來源。此外，在作物生長過程中分泌出大量的有機物質，根系生長過程中表皮細胞的脫落和根的死亡都提供有機物質，它們通過腐殖化作用轉化成為土壤有機質。
土壤速效磷
黑土區與全國第二次土壤普查數據相比，土壤速效磷平均增加9.82 mg/kg，各縣區土壤速效磷含量都有不同程度的增加。由于這6個縣屬于作物高產區，土壤速效磷含量的增加與連年大量施用磷肥有密切關系。土壤速效磷這一變化是過去20年該地區重視磷肥施用的結果。
潮土區的統計分析表明，20年間土壤速效磷全面增加，由全國二次土壤普查時的5.06 g/kg，增加到現在的21.80 g/kg，總體平均增加了16.74 g/kg。其中北部（北京）比南部（河北、山東）增長更快。潮土區土壤速效磷含量增加的區域占總面積的98.9%，其中，增加了15 mg/kg的土地面積超過50%。這與現今農戶的農田管理措施相關，潮土區施用磷肥非常普遍。
水稻土太湖地區土壤速效磷含量變化±10 mg/kg的面積占90%，而速效磷下降面積比上升的面積大。速效磷虧缺較多的區域在浙江安吉、臨安、湖州和上海松江、浦東等地。速效磷積累區域在以太湖為中心的西北、東南方向上，也包括上海南匯、奉賢等地。該地區速效磷變化的一個顯著特點是整個區域地力更加均勻了，也就是含量最高和最低的面積都減少了。
紅壤區的鷹潭地區土壤速效磷含量也呈增加趨勢，除進賢縣西北部速效磷含量略有降低外，進賢縣東南部、余江、東鄉、貴溪和鉛山土壤速效磷含量均呈增加趨勢。速效磷增加的地區占鷹潭地區總面積的91.8%，而降低的地區僅占8.2%。
土壤速效鉀
與全國第二次土壤普查數據相比，黑土區土壤速效鉀含量都出現不同程度的降低，平均降低40 mg/kg，約占總量的20%。速效鉀逐年下降除受土壤和氣候等自然因素影響外，人為管理措施是其降低的重要因素。改革開放以來，該地區連年施用氮磷肥，而有機肥和鉀肥施用很少，因而造成速效鉀含量不斷降低。可見，今后黑土區應特別注意增施鉀肥。
潮土區土壤速效鉀含量變化統計結果表明，20年間潮土區土壤速效鉀的變化空間差異很大，有的區域增加（北京通州、山東陵縣），有的區域減少（河北曲周），這與人們的施肥管理有關；有的地區發展果蔬等，鉀肥成為產量和品質的限制性因素，因此普遍施鉀肥，土壤鉀素提高很快。潮土區的土壤速效鉀含量增加的區域占總面積的75.86%，降低的區域面積為24.14%，速效鉀含量降低的原因是該地區含鉀豐富而不需要施鉀肥。
水稻土區土壤速效鉀含量變化范圍在±25 mg/kg之內的面積占83%，是變化部分的主體。從面積來看，土壤速效鉀下降的部分超過50%，下降是主要的趨勢。從空間上來看，下降幅度最大的在江蘇溧陽，浙江桐鄉、平湖、海鹽，上海南匯、金山部分地區。速效鉀增加的部分主要分布在環湖地區、江蘇鎮江和丹陽、上海奉賢、青浦、松江以及浙江余杭、德清等地。這些結果說明，盡管太湖地區施肥量較高，但鉀肥的施用仍然不足，使土壤鉀素虧缺。
20年間紅壤區的興國縣土壤速效鉀含量的變化以下降為主，下降的面積占總面積的67.2%，其中速效鉀含量降幅在0-50 mg/kg的面積最大，占62.6%，有32.8%的地區的土壤速效鉀含量增加，增幅在0-50 mg/kg的地區占32%。鷹潭地區20年來土壤速效鉀含量的變化則以增加為主，有71.6%的地區土壤速效鉀含量呈增加趨勢，其中6.8%的地區增加幅度在100 mg/kg以上，僅28.4%的地區土壤速效鉀含量是降低的，主要分布在進賢縣中部和鉛山縣北部地區。紅壤本身鉀含量很低，再加上表面的正電荷特性，對鉀的固持能力較弱，要提高土壤生產力，就須增加鉀肥投入。由于植物吸收的鉀多集中于秸稈，因此秸稈還田是補鉀的有效措施。
土壤健康質量變化
污染物空間分異
從近期環保部發布的土壤污染調查結果看，我國土壤的點位超標率已達16.1%以上，耕地土壤點位超標率已達19.4%，雖然點位超標不能代表面積超標，但污染面積遠超當時“973”項目的數據已是不爭的事實，盡管10年后的污染面積增加是原因之一，但最主要的還是標準不同所致。以鎘為例，“973”項目確定的大田土壤在pH值<6.00、pH值=6.00-7.50、pH值>7.50時相應的標準是0.6、0.8、1.2 mg/kg，只有菜園土才定為0.4 mg/kg，而現行土壤標準則是pH值<7.50時為0.3 mg/kg，pH值>7.50時為0.6 mg/kg，兩者相差較大。如果以現行國家標準評價英國土壤，其超標面積將超過20%-45%。可見標準對確定污染面積大小的影響是巨大的。
以當時“973”項目確定的指標看，研究區域內土壤健康質量總體良好，只是局部地區出現了不同類型和程度的污染。黑土區97.9%面積的土壤屬于清潔區，2.1%面積的屬于警戒范圍，重金屬含量都接近或略高于土壤背景值，尚未受到重金屬（鋅、銅、鉛、鉻、鎘、硒、汞、鎳、錳）和農藥（六六六、DDT）的污染或污染程度很低，黑土區是綠色食品生產的理想基地。潮土區清潔和尚清潔的土壤占98.7%，1.3%的面積屬于警戒范圍。其中部分地區出現鎘的重金屬污染，僅占1.4%，目前尚未受到其他重金屬污染，也基本沒有農藥（六六六、DDT）的污染。水稻土區清潔和尚清潔土壤占95.7%，輕度污染占3.8%，而中度和嚴重污染占0.4%。其中局部地區出現的汞、銅重金屬污染分別占水稻土面積的9.4%和0.06%，部分土壤有DDT輕度污染。紅壤健康質量總體良好，只有很少的局部地區和礦區出現不同類型和程度的重金屬污染。
土壤pH值的演變
之所以要研究土壤pH值的變化，是因為土壤的酸堿度對土壤污染物，尤其是重金屬活性的影響巨大。土壤酸化將大大增加土壤污染的風險，值得格外關注。水稻土區從等級變化來看，20世紀80年代到2000年，原本中性土壤面積大大減少，呈現酸化的達58.5萬公頃，占全區面積的16.2%。從變化幅度來看，整個區域的中性土壤面積減少了42.5%，水稻土區pH值全面下降，下降的面積占總面積的91.6%。
紅壤區近20年來絕大部分地區的土壤pH值下降。鷹潭地區土壤pH值下降的區域主要分布在進賢縣北部、東鄉縣、貴溪中部和鉛山北部，pH值下降的地區占鷹潭地區總面積的63.5%，pH升高的地區占36.5%。從分布面積比例來看，20年來興國縣土壤酸化比鷹潭地區嚴重。
黑土區土壤pH值降低了0.33個單位，潮土區土壤pH值也從8.9降至8.0。因此，從全國來看，耕地土壤酸化已成為普遍現象，必須引起高度重視。
大氣酸沉降和施肥不當是造成我國土壤大面積酸化的主要原因。如果這種趨勢繼續下去，對本來pH值就不高的土壤來說，不僅會導致土壤肥力退化，對作物生長帶來不利影響，而且還會引起土壤污染物的活化而增加生態環境風險。
土壤資源的可持續利用
要實現土壤資源的可持續利用，首要的是確保耕地數量不減或少減，在我國現有條件下，擴大耕地面積的空間已經很小。因此資源可持續利用的重點無疑將集中于保護現有耕地，提高土壤質量，防止退化和污染，減少環境帶來的負面影響方面。
摸清家底，建立土壤數字檔案
要實現土壤資源的可持續利用，就要摸清土壤家底，根據土壤性質和肥力高低及污染情況，因地制宜，采用合適的利用措施，保障作物生產和環境安全。每隔一個時期（如20或30年）就要進行一次土壤普查，建立可靠的數字檔案，在兩次土壤普查間隔之間，可選擇典型土壤類型，進行動態監測，及時發現問題。土壤調查要根據野外調查與樣品采集規范，綜合考慮主要土壤類型、主要利用方式等因素，確定土壤樣品采集密度，以GPS定位進行樣品采集。樣品分析測試項目要包括土壤肥力質量通用最小數據集（如表層厚度、pH值、有機質、粘粒、有效磷、速效鉀、容重、CEC等）和土壤健康質量最小數據集（重金屬：Cr、Cd、Cu、Pb、Zn、Hg、As；有機污染物：有機氯、PAH等）。要研發基于土壤功能的質量評估指標體系及預警模型，提出基于肥力、健康和生態風險的土壤安全基準與標準。編制土壤屬性和土壤環境容量（單因子）數字化圖，開發多尺度、多源土壤信息大數據的集成與信息化管理技術；建立國家和區域土壤檔案、質量監測平臺與預警體系，建設多位一體的土壤信息服務網絡。
改造中低產田，提升土壤生產功能
我國耕地中2/3是中低產田，這也意味著這些土壤有更大的地力提升空間。在農產品主產區，如東北平原、黃淮海平原、長江流域、華南等區域，要針對主要糧油作物、設施蔬菜的安全生產，重點研究土壤生產功能關鍵要素消長規律與肥沃土層構建的長效機制，消除酸化、次生鹽堿化、養分非均衡化、生物功能退化等土壤障礙，開展不同區域優質高產土壤保育技術體系與模式示范，不同區域退化耕地治理技術體系與模式示范。要大力推廣秸稈還田，增加土壤有機質，提高土壤肥力和緩沖能力，提升耕地土壤質量。由于氣候等自然環境條件和社會經濟發展水平、人類干預強度與利用管理措施等人為因素的差異，我國不同地區耕地資源在自然質量形成和人類活動驅動下呈現出鮮明的區域性特點。在以干旱、半干旱為主要氣候特征的西北地區，水土流失和各種應力作用下的土壤侵蝕作用是土壤退化的主導過程。東北黑土資源面臨的主要問題是水土流失和土壤肥力衰退。東南沿海經濟發達地區，土壤資源所面臨的核心問題是耕地資源的大規模非農占用和日趨嚴重的土壤污染。西南地區土壤酸化問題突出，且為多山地區，土層淺薄，水土流失以及泥石流、山體滑坡為主要形式的重力侵蝕對土壤資源影響巨大。中部的耕地資源集中在華北平原與黃淮海地區，土壤相對貧瘠，由于大量利用地下水灌溉，地下水嚴重虧缺，將嚴重影響該地區耕地資源的可持續利用。針對這些問題，必須加強耕地資源保護的宏觀戰略研究，制定長遠的管理利用規劃，確保耕地永續利用。
嚴格管理，防止土壤退化和污染
我國是土壤資源約束型國家，必須確保單位面積土壤的生產能力。土壤的高強度利用和粗放管理以及工業化、城市化快速發展造成的污染物排放等，都容易導致土壤退化和污染。我國大部分土壤有機質含量偏低，缺乏磷、鉀、中量和微量元素的耕地也分別占耕地的59%、30%、70%和50%。另外，土壤酸化、次生鹽漬化和污染等問題日益嚴重，土壤酸化面積占耕地面積的40%以上；水土流失面積約360多萬平方公里；每年土壤次生鹽漬化達17萬畝。土壤污染情況已十分突出，環保部最新調查顯示，全國耕地土壤總的點位超標率為19.4%。而土壤一旦退化或污染，治理和修復便十分困難。因此，在土壤退化和污染防治方面，必須堅持以防為主的原則。在施肥方面，要因土施肥，平衡施肥，避免土壤養分的非均衡化和土壤酸化，在以養殖廢棄物作為肥料時，更要制定有機肥標準，防止污染物在土壤中積累，對農作物產品的安全和品質構成威脅。要嚴格按照國家功能區規劃，合理利用土壤，提高農田土壤固碳速率和潛力，抑制生態脆弱區土壤生態功能的喪失和生物多樣性減少，建立生態補償機制，推廣利用生態脆弱區土壤侵蝕控制、水庫容量提升等技術，創建生態脆弱區土壤生態功能的綜合提升技術模式及示范，防止過度利用和不當管理而引起土壤退化。
污染土壤的修復與安全利用
我國污染耕地約有1.5億畝，中、重度污染耕地高達5000萬畝，不僅直接影響食物安全，也對生態環境安全帶來威脅。要特別關注土壤污染的重點區域，如礦區和地質背景值高的區域、污灌區、油田、污染企業排放區、垃圾堆放區，以及設施農業種植區和城市周邊地區等，更要關注土壤酸化時所帶來的污染加劇問題。此外，由于土壤環境安全日趨惡化，土壤污染呈現出流域性和區域化發展的態勢，要防范大面積的土壤污染出現。土壤污染不僅導致土壤生產功能退化，影響到我國的農產品質量，也帶來凈化功能、緩沖功能和生態功能退化，從而影響生態環境質量安全和人體健康。要加強土壤污染特征、演變趨勢的研究，對污染土壤進行風險評估，根據污染類型和相應的修復原理，開發物理、化學、生物和聯合修復的技術及產品。同時對污染不太嚴重的土壤，要根據不同植物對污染物和食物安全性的敏感度差異，采用邊利用邊修復的方法，構建污染土壤修復與安全利用集成技術模式，并編制相應的技術規程與指南，在不同區域開展土壤修復工程示范與推廣。
合理施用肥料和農藥，減少環境沖擊
我國與發達國家在土地利用和管理方面面臨的問題和任務不同，歐美等發達國家糧食供應充足，在土壤資源利用方面并不以實現作物高產為目標，其采取耕地休閑和減少農用化學品用量等措施以達到最佳經濟和生態環境效益，減少環境污染；而對于耕地資源相對匱乏和環境污染日益嚴重的我國，既必須依靠土壤資源高強度的利用，農業高度集約化生產和農用化學品的大量投入來實現農產品總量的增長，養活世界1/5多的人口，同時又必須有效地防止高強度利用過程中的土壤環境污染與生態退化問題。肥料和農藥的問題在于突破制約養分高效利用的科技瓶頸，最大限度地提高利用率。要研究改性肥料養分的釋放、轉化特征與作物高效利用機理；土壤-植物體系營養元素間的協同增效作用與機理；環境要素與養分的協同促效作用及機制；新型環保農藥研發和應用；農藥降解規律和環境變化關系等。物質的利用效率隨著投入量提高而下降，損失率隨著投入量提高而增加是客觀自然規律。要研究高產水平下的資源高效利用問題，明確環境友好的臨界農用化學品投入量和土壤利用強度指標，協調環境-資源-農產品-健康之間的關系，實現農業由資源消耗型向資源高效型和環境友好型的轉變，實現農業持續發展與生態環境保護的最優平衡。
作者簡介：周健民，中科院南京分院院長、中科院南京土壤所研究員。
中國鄉村發現網轉自：《中國科學院院刊》2015年第4期，略有修訂
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