紅壤生態(tài)學

黃國勤,趙其國

(1. 江西農業(yè)大學生態(tài)科學研究中心, 南昌 330045; 2. 中國科學院南京土壤研究所, 南京 210008)

紅壤生態(tài)學

黃國勤1,*,趙其國2

(1. 江西農業(yè)大學生態(tài)科學研究中心, 南昌 330045; 2. 中國科學院南京土壤研究所, 南京 210008)

紅壤是一種重要類型的土壤，面積大、分布廣，條件優(yōu)越，開發(fā)利用潛力巨大。當前，紅壤退化嚴重、生態(tài)環(huán)境問題突出，亟待研究治理。建立紅壤生態(tài)學，將紅壤生態(tài)學的理論與技術運用到紅壤的生態(tài)治理、環(huán)境改善及其合理開發(fā)利用中，既是現(xiàn)實需要又是形勢所迫，勢在必行。紅壤生態(tài)學是由土壤學與生態(tài)學交叉、復合而形成的一門新興、邊緣農業(yè)應用科學，是土壤生態(tài)學的一個分支學科。紅壤生態(tài)學以紅壤為研究對象，探索紅壤生態(tài)系統(tǒng)中生物與生物、生物與環(huán)境、環(huán)境因子與環(huán)境因子之間的相互關系及其作用機理，深入揭示紅壤生態(tài)系統(tǒng)的結構、功能、演變規(guī)律及調控措施，最終目標是要實現(xiàn)紅壤資源的可持續(xù)利用和紅壤生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。紅壤生態(tài)學著重研究以下7個方面的內容：(1)紅壤生態(tài)系統(tǒng)的結構；(2)紅壤生態(tài)系統(tǒng)的功能；(3)紅壤生態(tài)系統(tǒng)的演變；(4)紅壤生態(tài)系統(tǒng)的退化；(5)紅壤生態(tài)系統(tǒng)的平衡；(6)紅壤生態(tài)系統(tǒng)的調控；(7)紅壤資源的開發(fā)利用。紅壤生態(tài)學具有以下幾個明顯的特征：交叉性與邊緣性、復合性與綜合性、實踐性與應用性、理論性與學術性、多樣性與復雜性、層次性與系統(tǒng)性，以及長期性與戰(zhàn)略性。今后，紅壤生態(tài)學將向著規(guī)范化、數(shù)字化、高效化、國際化方向發(fā)展。為促進紅壤生態(tài)學的又好又快發(fā)展，應采取以下戰(zhàn)略對策：一是培養(yǎng)專門人才；二是增加物質投入；三是建設研發(fā)平臺；四是加強交流合作；五是勇于開拓創(chuàng)新。

紅壤生態(tài)學；土壤生態(tài)學；土壤學；生態(tài)學；紅壤生態(tài)系統(tǒng)；可持續(xù)發(fā)展

1 紅壤生態(tài)學的提出

紅壤是我國重要的土壤資源，在我國農業(yè)及經濟社會可持續(xù)發(fā)展中占有重要地位和作用[1]。

我國紅壤帶位于長江以南的16個省、區(qū)境內，面積218萬km2，占全國土地總面積的近23%，其中紅壤類土壤的面積148萬km2，占全國土壤總面積的15.4%[2]。紅壤帶內的耕地面積占全國耕地總面積的36%，而生產出占全國產量1/2—2/3以上的糧食、油料、蠶繭、茶葉和肉類。耕地中的水田面積大，在江南區(qū)、華南區(qū)和西南區(qū)的水田面積分別占耕地面積的80%、70%和40%。紅壤帶生產的稻米占全國稻米產量的90%以上?？傮w上來看，我國紅壤具有面積大、條件好(地處熱帶、亞熱帶濕潤氣候區(qū))、產量高、潛力大的特點。

然而，新中國成立60多年來，由于對紅壤資源的“過度”開發(fā)利用，以及采用“不合理”的耕作栽培方式，我國紅壤已出現(xiàn)一系列的生態(tài)環(huán)境問題，如水土流失、肥力下降、土壤酸化、環(huán)境污染、生物多樣性衰退，等等[3]。

針對我國紅壤存在的上述生態(tài)環(huán)境問題，必須采取堅決措施予以治理。而要從根本上治理好這些問題，就必須要有一門新興學科——紅壤生態(tài)學，來承擔引領、指導紅壤資源的開發(fā)、利用和治理?；蛘哒f，要用紅壤生態(tài)學這一新興學科的基本原理來指導當前及今后我國紅壤資源的開發(fā)、利用和生態(tài)環(huán)境治理，以紅壤生態(tài)學理論為指導，推進我國紅壤資源的可持續(xù)發(fā)展。

2 建立紅壤生態(tài)學的必要性、重要性和可行性

2.1 必要性：生態(tài)問題突出，亟待研究治理

如上所述，由于歷史和現(xiàn)實、主觀與客觀等多方面的原因，我國紅壤已出現(xiàn)嚴重的生態(tài)退化問題，突出表現(xiàn)在紅壤水土流失嚴重、土壤養(yǎng)分貧瘠化、土壤酸化、土壤污染，以及土壤生物退化等。從紅壤地區(qū)經濟社會可持續(xù)發(fā)展考慮，從維護我國生態(tài)安全、推進生態(tài)文明和建設“美麗中國”的戰(zhàn)略著想，必須對我國紅壤面臨的問題予以重視和有效治理。而要有效治理我國紅壤生態(tài)退化問題，就必須建立紅壤生態(tài)學這門新興學科，用紅壤生態(tài)學的理論指導我國紅壤生態(tài)退化問題的治理。從這一意義上來說，盡快建立紅壤生態(tài)學，并盡早完善紅壤生態(tài)學的理論與技術體系，對于我國紅壤的生態(tài)治理既必要又迫切。

2.2 重要性：資源開發(fā)利用，需要理論指導

紅壤是我國重要的土壤資源，面積大、分布廣，光、熱、水資源豐富，開發(fā)利用潛力巨大。新中國成立以來，我國在紅壤資源開發(fā)利用方面取得了成就是有目共睹的，也可以說，紅壤資源的開發(fā)利用為我國農業(yè)及經濟社會的發(fā)展作出了不可替代的歷史性貢獻。

然而，我國在紅壤資源的開發(fā)利用過程中，由于“不當”的生產行為和“不良”的技術措施，也不可避免地帶來了一系列生態(tài)環(huán)境問題。由于“工業(yè)化”、“城市化”、“城鎮(zhèn)化”的快速推進，廣西已造成嚴重的生態(tài)破壞。如城市擴建、老城區(qū)改造、新城區(qū)建設、工業(yè)園區(qū)建設、房地產開發(fā)、修橋筑路、礦山開采等，對耕地、山體、水體、植被、生物等造成嚴重破壞和危害，并由此引發(fā)水土流失、環(huán)境污染、自然災害和生物多樣化喪失等多種生態(tài)環(huán)境問題。建國以來，湖南省衡陽市植被遭受了多次嚴重破壞，第一次是1958 年“大躍進”時期，僅油茶被毀6 666 hm2，1961 年覆蓋率由1957 年的31.72% 降到23.00%；第二次1966 年至1975 年“文化大革命”期間境內林木蓄積量減少了1162.35 萬m3，減少89%；第三次是70 年代末至80 年代初，由于田地實行承包，一些農民目光短淺，盲目開荒種地，使大面積森林被砍伐；近年來，開山采礦、采石及基礎建設規(guī)模迅速擴大，大部分地區(qū)不重視生態(tài)環(huán)境保護、缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，對坡地植被造成嚴重破壞，加上剝離表土處理不當，造成嚴重水土流失，也是該地區(qū)生態(tài)退化的重要原因之一。由于森林遭受破壞，導致水土流失日益加劇，水土流失又誘發(fā)土壤肥力下降、河川庫塘淤塞、干旱洪澇增多和生物多樣性銳減等一系列生態(tài)退化問題。此外，農戶對耕地重施化肥、農藥，偏施氮肥，忽視土雜肥、有機肥和鉀肥，致使紅壤地力下降、物種單一、生態(tài)系統(tǒng)自我調節(jié)功能下降[4]?？梢哉f，如沒有正確的理論作指導，不按客觀規(guī)律辦事，不按紅壤發(fā)展演變規(guī)律去開發(fā)、去利用，我國紅壤地區(qū)生態(tài)退化問題仍將進一步發(fā)生發(fā)展，且有愈演愈烈之趨勢。

為了抑制這種“不良”趨勢的繼續(xù)和蔓延，必須建立紅壤生態(tài)學這一新興學科，用紅壤生態(tài)學理論指導我國紅壤資源的開發(fā)利用。

2.3 可行性：基礎扎實，時機成熟

1985年12月，在中國科學院的領導下，中國科學院紅壤生態(tài)實驗站于江西省鷹潭市余江縣劉家站正式建立[5]，標志著我國紅壤生態(tài)學研究進入一個新的發(fā)展階段。

該站組織全國各有關單位和學科進行紅壤生態(tài)系統(tǒng)的結構、功能和生產率試驗，探索紅壤與環(huán)境間物質循環(huán)和能量轉換的特點，并設有紅壤生態(tài)、農田生態(tài)、林果生態(tài)、水體生態(tài)和復合生態(tài)等5個研究方向。

至今，中國科學院紅壤生態(tài)實驗站成立已近30年，在紅壤生態(tài)研究方面取得豐碩成果。出版了《紅壤生態(tài)系統(tǒng)研究》(第1—6集)[6- 10]、《中國紅壤退化機制與防治》[3]、《中國東部紅壤地區(qū)土壤退化的時空變化、機理及調控》[11]、《紅壤物質循環(huán)及其調控》[1]、《紅壤質量演變與調控》[12]、《紅壤退化阻控與生態(tài)修復》[13]等多部研究著作，發(fā)表論文數(shù)百篇。由趙其國、張?zhí)伊值韧瓿傻摹凹t壤退化機制與防治”研究成果，獲得2004年度國家科技進步獎二等獎[14]。

2010年，國家科技部批準立項組建“國家紅壤改良工程技術研究中心”；2011年12月，國家紅壤改良工程技術研究中心暨主題項目“紅壤耕地次生障礙修復技術研究與集成示范”正式啟動，這標志著我國在紅壤生態(tài)研究方面又邁出了新的一步。

可以說，我國在紅壤生態(tài)學研究領域已進行了長期的卓有成效的研究，取得的學術成果及實際成效是顯著的，進一步將已取得的成果進步總結、提煉、提升，并使之理論化、系統(tǒng)化，在此基礎上建立紅壤生態(tài)學這一新興學科的時機已經成熟。

3 紅壤生態(tài)學的性質、研究對象與目標

紅壤生態(tài)學是一門新興的農業(yè)應用科學，是由土壤學、生態(tài)學復合而成的綜合性交叉學科，是土壤生態(tài)學的一個分支學科。

土壤學是以地球表面能夠生長綠色植物的疏松層為對象，研究其中的物質運動規(guī)律及其與環(huán)境間關系的科學，是農業(yè)科學的基礎學科之一，其目的在于為合理利用土壤資源、消除土壤低產因素、防止土壤退化和提高土壤肥力水平等提供理論依據和科學方法[15]。

生態(tài)學是研究生物與環(huán)境之間相互關系及其作用機理的科學。由于人口的快速增長和人類活動干擾對環(huán)境與資源造成的極大壓力，人類迫切需要掌握生態(tài)學理論來調整人與自然、資源以及環(huán)境的關系，協(xié)調社會經濟發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的關系，促進可持續(xù)發(fā)展。因此，生態(tài)學的最終目的是實現(xiàn)人與自然的協(xié)調發(fā)展、和諧發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展[16]。

土壤生態(tài)學是土壤學、生態(tài)學、地理學以及環(huán)境科學相互交叉的一門具有廣泛研究領域的年輕學科，以土壤生物為中心，研究土壤生物之間、土壤生物與土壤非生命環(huán)境間的相互作用，研究的主要內容包括土壤生態(tài)系統(tǒng)的結構、功能和人類活動對土壤生態(tài)系統(tǒng)的影響過程等[17]。土壤生態(tài)學的目標是實現(xiàn)土壤資源的可持續(xù)利用和土壤生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

根據研究的土壤類型(如紅壤、褐土、黑鈣土、荒漠土、高山草甸土等)的不同，可將土壤生態(tài)學分為紅壤生態(tài)學、褐土生態(tài)學、黑鈣土生態(tài)學、荒漠土生態(tài)學、高山草甸土生態(tài)學，等等。顯然，紅壤生態(tài)學是其分支學科之一。由于我國紅壤面積大、分布廣、條件優(yōu)越、地位突出，特別是紅壤資源的開發(fā)利用潛力大，因而，紅壤生態(tài)學的重要性則是不言而喻的。

紅壤生態(tài)學，是以紅壤為研究對象，探索紅壤生態(tài)系統(tǒng)中生物與生物、生物與環(huán)境、環(huán)境因子與環(huán)境因子之間的相互關系及其作用機理，深入揭示紅壤生態(tài)系統(tǒng)的結構、功能、演變規(guī)律及調控措施，最終目標是要實現(xiàn)紅壤資源的可持續(xù)利用和紅壤生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

從研究對象與目標來看，紅壤生態(tài)學與土壤學、生態(tài)學、土壤生態(tài)學有相似之處，但明顯不同(表1)。

表1 土壤學、生態(tài)學、土壤生態(tài)學、紅壤生態(tài)學的研究對象與目標比較

4 紅壤生態(tài)學的研究內容

根據目前國內外對紅壤生態(tài)研究的狀況，可以認為紅壤生態(tài)學的主要研究內容[18- 19]。

4.1 紅壤生態(tài)系統(tǒng)的結構

研究由紅壤環(huán)境與紅壤生物組成的紅壤生態(tài)系統(tǒng)的物種結構、時空結構、營養(yǎng)結構[20]。(1)物種結構：組成紅壤生態(tài)系統(tǒng)的物種包括各種土壤生物(土壤動物和微生物)，如細菌、真菌、原生動物、線蟲、螨、昆蟲、線蚓、蚯蚓等，紅壤生態(tài)學就是要研究土壤生物的種類、分布特征及其多樣性變化規(guī)律等；(2)時空結構：包括時間結構(如紅壤生物與環(huán)境因子的晝夜變化、月變化、季節(jié)變化、年變化和世紀變化等)、水平結構(景觀變化、區(qū)域變化)、垂直結構(立體結構、三維結構)等；(3)營養(yǎng)結構：研究紅壤生態(tài)系統(tǒng)中生產者、消費者和分解者的種類、數(shù)量、功能及三者比例，紅壤生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈、食物網的組成及結構，等等。

4.2 紅壤生態(tài)系統(tǒng)的功能

一是研究紅壤生物與紅壤環(huán)境的互作功能；二是研究紅壤生物在有機質分解、養(yǎng)分循環(huán)利用、生物擾動、土壤病蟲害控制等方面的功能及機理；三是研究紅壤生態(tài)系統(tǒng)的能量流動、物質循環(huán)、價值增值和信息傳遞的功能與過程。

4.3 紅壤生態(tài)系統(tǒng)的演變

任何生態(tài)系統(tǒng)都在不斷的發(fā)展變化之中，紅壤生態(tài)系統(tǒng)也不例外。自然狀態(tài)條件下，紅壤生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展變化相對緩慢，而在人為干擾，特別是在開墾和農業(yè)耕作條件下，紅壤生態(tài)系統(tǒng)的生物組成、肥力水平，以及整個系統(tǒng)的結構與功能等都將產生巨大變化。為使紅壤生態(tài)系統(tǒng)朝著符合人們需要的方向發(fā)展，必須深入研究其演變、發(fā)展規(guī)律，探索“定向演變”的方法與途徑，這正是紅壤生態(tài)學研究的重要內容與目的之一。

4.4 紅壤生態(tài)系統(tǒng)的退化

由于歷史和現(xiàn)實等多方面的原因，我國各地的紅壤存在著嚴重的退化問題，突出表現(xiàn)在：一是由土壤侵蝕引起的水土流失；二是土壤酸化；三是紅壤肥力減退；四是紅壤遭受嚴重污染，特別是重金屬污染，對紅壤地區(qū)農產品安全構成威脅；五是紅壤質量下降，生態(tài)功能衰減，等等。紅壤生態(tài)學要在全面、深入、系統(tǒng)地研究紅壤生態(tài)系統(tǒng)退化的類型、危害、原因及機制的基礎上，研發(fā)防治技術和措施，以在最短時間內使退化紅壤生態(tài)系統(tǒng)得到恢復與重建[21]。

4.5 紅壤生態(tài)系統(tǒng)的平衡

維護紅壤生態(tài)平衡，是保持紅壤生態(tài)系統(tǒng)結構、功能“正常運轉”的根本保障。當前，影響紅壤生態(tài)平衡的因素很多，既有自然因素，更有人為原因。要保持紅壤生態(tài)平衡，不僅要增強人類“應對”自然風險、“防御”自然災害的能力，更要規(guī)范人們開發(fā)、利用紅壤資源的行為和措施，要在“順應自然、保護環(huán)境”的前提下，科學、合理、適度地開發(fā)紅壤資源、利用紅壤資源，做到紅壤資源的開發(fā)、利用與保護相結合，走可持續(xù)發(fā)展之路。

4.6 紅壤生態(tài)系統(tǒng)的調控

紅壤生態(tài)學要在上述研究的基礎上，進一步研究紅壤生態(tài)系統(tǒng)的調節(jié)和控制。要通過大面積調查與長期試驗研究，研發(fā)具有廣泛適應性、實用性的調控技術和措施，為紅壤地區(qū)農業(yè)高產高效和經濟社會可持續(xù)發(fā)展提供保證。已有研究表明，紅壤生態(tài)系統(tǒng)的調控方法有3種：一是生物調控，包括合理利用土地、選擇適宜的作物種植制度、施用有機肥和種植綠肥等；二是物理調控，包括平整土地、修筑梯田、耕翻曬垡，以及灌溉和排水等；三是化學調控，包括施用化肥、農藥，施用石灰、石膏，以及土壤改良劑等。

4.7 紅壤資源的開發(fā)利用

紅壤生態(tài)學是一門應用科學，建立紅壤生態(tài)學學科、開展紅壤生態(tài)學研究的最終目的，就是為了科學、合理、高效地開發(fā)利用紅壤資源，為提升紅壤地區(qū)的農業(yè)生產力、促進紅壤地區(qū)經濟社會的全面、協(xié)調、健康和可持續(xù)發(fā)展提供科學依據和技術模式。

5 紅壤生態(tài)學的特征

5.1 交叉性與邊緣性

如上所述，紅壤生態(tài)學是由土壤學與生態(tài)學交叉形成的一門新興的邊緣學科，是土壤生態(tài)學的一個分支學科。因此，紅壤生態(tài)學具有交叉性與邊緣性。

5.2 復合性與綜合性

紅壤生態(tài)學是由“紅壤學”與“生態(tài)學”復合而成的綜合性農業(yè)應用學科。盡管目前國內外尚無“紅壤學”這一名詞，但“紅壤學”作為“土壤學”的一個分支或一個組成部分是客觀存在的，是實實在在的。顯然，從這個意義理解，紅壤生態(tài)學就具有復合性與綜合性。

5.3 實踐性與應用性

紅壤生態(tài)學是一門實踐性與應用性很強的學科，研究紅壤生態(tài)學、發(fā)展紅壤生態(tài)學的目的，就是要為紅壤資源的開發(fā)利用、為提升紅壤地區(qū)農業(yè)生產力和生態(tài)經濟效益提供理論依據、現(xiàn)實模式和技術體系，并最終實現(xiàn)紅壤地區(qū)的糧食安全、食品安全、農業(yè)安全及生態(tài)安全，實現(xiàn)該地區(qū)農業(yè)及經濟社會的可持續(xù)發(fā)展。

5.4 理論性與學術性

既然紅壤生態(tài)學是一門學科，就必然具有理論性和學術性。紅壤生態(tài)學要從理論上、學術上分析紅壤生物與紅壤環(huán)境之間相互作用的規(guī)律及機制，闡明紅壤生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展演變的過程、規(guī)律及未來變化趨勢，揭示紅壤生態(tài)平衡的影響因素及調控途徑，并提出退化紅壤生態(tài)系統(tǒng)恢復、重建的戰(zhàn)略措施與可行方案。紅壤生態(tài)學的理論性與學術性，不僅為紅壤生態(tài)學本身的發(fā)展明確了目標、指明了方向，而且對推動土壤生態(tài)學、農業(yè)生態(tài)學等相關學科的發(fā)展具有積極作用。

5.5 多樣性與復雜性

紅壤生態(tài)學具有多樣性與復雜性，這是因為：(1)紅壤類型的多樣性。根據紅壤成土條件、附加成土過程、屬性及利用特點，可將紅壤劃分為紅壤、黃紅壤、棕紅壤、山原紅壤、紅壤性土等5個亞類。廣西紅壤可分為赤紅壤、紅壤、黃棕壤、紫色土等幾種[22]；江西紅壤包括紅壤、黃壤、黃棕壤、紫色土、褐色幼年土等多種類型；福建省大田縣紅壤土類面積15.376萬hm2，占該縣土地總面積67.03%，有6個亞類，19個土屬，紅壤的6個亞類為：紅壤、粗骨性紅壤、黃紅壤、暗紅壤、水化紅壤、紅土。(2)紅壤分布的廣泛性和生態(tài)類型的復雜性。世界紅壤主要分布于非洲、亞洲、大洋洲及南美洲、北美洲的低緯度地區(qū)，大致以南北緯30°為限，常見于熱帶雨林區(qū)。歐洲特別是在地中海東岸和巴爾干半島地區(qū)也有類似于紅壤的土壤存在。東亞地區(qū)北起長江沿岸，南抵南海諸島、南洋群島，東迄臺灣，西至云貴高原及橫斷山脈的范圍為紅壤的重要分布地帶。中國紅壤主要分布于長江以南的低山丘陵區(qū)，包括：江西、湖南兩省的大部分，滇南、湖北的東南部，廣東、福建北部及貴州、四川、浙江、安徽、江蘇等的一部分，以及西藏南部等地。(3)研究方法的多樣性。研究紅壤，要綜合運用野外與現(xiàn)場調查法、實驗室分析法、模擬實驗法、數(shù)學模型與計算機模擬法、生態(tài)網絡與綜合分析法等各種定性與定量方法，在紅壤生態(tài)學研究過程中，還應始終體現(xiàn)層次觀、整體觀、系統(tǒng)觀、綜合觀、進化觀等方法論。2011年美國的大陸尺度生態(tài)網絡計劃終于啟動了，它將全面監(jiān)測整個美國的環(huán)境變化，從根本上改變傳統(tǒng)的小規(guī)模、地域性研究方式，形成陸地領域的群體合作。研究人員宣稱，生態(tài)領域的大數(shù)據時代已經來臨，生態(tài)觀測將迎來“數(shù)據洪流”。覆蓋美國的60個地區(qū)將同步建立起來。一旦在2016年這個臺站網絡完成后，一切順利的話，將有15000個傳感器用于收集超過500個類型的數(shù)據，包括溫度、降水、氣壓、風速和風向、濕度、日照、如臭氧等的空氣污染物濃度、土壤和溪流中各種營養(yǎng)的總量，以及地區(qū)的植被和微生物狀態(tài)[23]。

5.6 層次性與系統(tǒng)性

紅壤生態(tài)學的研究對象主要是紅壤生態(tài)系統(tǒng)，組成紅壤生態(tài)系統(tǒng)的生物與環(huán)境具有層次性和系統(tǒng)性的特點，顯然研究這一對象的學科——紅壤生態(tài)學具有層次性與系統(tǒng)性的特征。紅壤生態(tài)學的層次性和系統(tǒng)性特征，要求在進行紅壤生態(tài)系統(tǒng)研究時，既要分層次、亞層次、亞亞層次逐一進行研究，還要分系統(tǒng)、亞系統(tǒng)、亞亞系統(tǒng)逐個進行研究。這樣，才能把各層次研究清楚，才能把整個系統(tǒng)研究透。

5.7 長期性與戰(zhàn)略性

生態(tài)學實質是研究人類社會生存的科學，是解決人類社會生存環(huán)境面臨的問題，推進人類社會實現(xiàn)長遠可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略性學科。因此，生態(tài)學的視野具有長期性、戰(zhàn)略性。同樣，紅壤生態(tài)學實質就是解決紅壤地區(qū)人口、資源與環(huán)境協(xié)調發(fā)展的科學，紅壤生態(tài)學研究的出發(fā)點和落腳點就是推進紅壤地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展，其研究成果具有長期性、戰(zhàn)略性和可持續(xù)性的特點。

6 紅壤生態(tài)學的發(fā)展趨勢與戰(zhàn)略對策

6.1 發(fā)展趨勢

紅壤生態(tài)學是一門新興的農業(yè)應用科學。隨著紅壤資源的深度開發(fā)利用，以及紅壤生態(tài)問題的日益顯現(xiàn)，大力發(fā)展紅壤生態(tài)學，推進紅壤生態(tài)學的快速發(fā)展是必然趨勢。

可以預料，今后我國紅壤生態(tài)學的發(fā)展將出現(xiàn)以下幾個明顯趨勢：一是學科規(guī)模由小到大。目前，我國紅壤生態(tài)學的發(fā)展還剛剛起步，學科規(guī)模尚比較小。今后，隨著各地對紅壤生態(tài)學的重視及對紅壤生態(tài)學發(fā)展的推動，紅壤生態(tài)學的規(guī)模將逐漸變大。二是科技人員由少到多。當前從事紅壤生態(tài)學的科技人員總體偏少，隨著紅壤生態(tài)學的發(fā)展，從事該領域研究的人員將逐步增加。三是研究范圍由淺到深。學科的發(fā)展總是由研究表面、淺層、簡單問題，逐步向研究深層次的“高、精、尖”問題的方向邁進，紅壤生態(tài)學也不例外。今后，紅壤生態(tài)學將重點研究關系紅壤生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的深層次的若干重大戰(zhàn)略問題，如全球氣候變化對紅壤生態(tài)系統(tǒng)的影響、機理及應對方案，紅壤生態(tài)系統(tǒng)的節(jié)能減排效應及優(yōu)化模式，等等。四是研究方法由定性到定量。當前，紅壤生態(tài)學的研究雖有一定數(shù)量和規(guī)模的定量化方法，但仍有相當研究是以定性為主。從學科發(fā)展及成熟的標志來看，以定量化研究方法為主，將是紅壤生態(tài)學未來發(fā)展的重要方向。

具體來說，紅壤生態(tài)學將向著以下幾個方向發(fā)展：

(1)規(guī)范化

如果說現(xiàn)在紅壤生態(tài)學的學科結構、體系還是初步的、不成熟的、不規(guī)范的，那么，今后隨著研究的深入與學科的發(fā)展，紅壤生態(tài)學的學科結構與組成必將更加規(guī)范，研究的內容與體系必將更加完善[24]。

(2)數(shù)字化

進入21世紀，“數(shù)字化”已成為當今科學技術發(fā)展的必然趨勢，紅壤生態(tài)學也必將朝著“數(shù)字化”方向發(fā)展。

紅壤生態(tài)學的“數(shù)字化”，即“數(shù)字紅壤”——就是將紅壤信息、紅壤生態(tài)信息全部“數(shù)字化”，這是將紅壤生態(tài)學融合到現(xiàn)代地學和信息科學的必然趨勢，是我國國情所必需，也是我國農業(yè)、國土和環(huán)保部門的迫切要求。今后，“數(shù)字紅壤”將在精準農業(yè)、地理空間數(shù)據管理、土壤養(yǎng)分綜合分析評價與模擬預測、地圖制圖、生態(tài)環(huán)境演變與預測等理論與實踐中得到充分應用。

(3)高效化

紅壤生態(tài)學的“數(shù)字化”，必將帶來紅壤生態(tài)研究成果在實踐推廣應用上的“高效化”。如測土配方施肥是一個關系農民增收、農業(yè)增效和國計民生并確保糧食安全的戰(zhàn)略性措施。近年來，在我國南方紅壤地區(qū)，利用現(xiàn)代地學和信息科學技術知識開展紅壤養(yǎng)分狀況、養(yǎng)分管理和施肥技術方面的研究，在充分了解“數(shù)字紅壤”發(fā)展的理論基礎、技術原則和應用狀況上，結合測土配方施肥的具體情況，從養(yǎng)分管理和施肥技術入手，研究發(fā)展和推廣應用適合測土配方施肥工作的“數(shù)字紅壤”技術體系，極大地促進了紅壤地區(qū)農業(yè)發(fā)展和農民增收，對建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型農業(yè)，以及推動高效農業(yè)的發(fā)展均發(fā)揮著重要作用。

(4)國際化

當今的世界，是開放的世界?？萍紘H化、產業(yè)國際化已不可逆轉。紅壤生態(tài)學一旦建立，就必然要走向國際化。新中國成立以來，我國先后多次召開以“紅壤”為主題的國際會議，促進了紅壤科學技術的交流與發(fā)展。今后，為推進紅壤生態(tài)學的又好又快發(fā)展，必須進一步加強紅壤科學技術，特別是紅壤生態(tài)科學技術的國際交流與合作，最廣泛地吸收國際上在紅壤領域取得的最新成果，并將國際上最新紅壤研究成果應用于我國的紅壤生態(tài)學研究及生產實踐。只有這樣，我國紅壤生態(tài)學才能立得住、站得穩(wěn)、看得見。

6.2 戰(zhàn)略對策

6.2.1 培養(yǎng)專門人才

人才是科技事業(yè)發(fā)展的關鍵。紅壤生態(tài)學要發(fā)展，就必然要高度重視培養(yǎng)專業(yè)人才。在高校，要通過各種途徑培養(yǎng)從事紅壤生態(tài)學的師資及博士、碩士研究生；在科研院所，要大力引進、培養(yǎng)專心從事紅壤生態(tài)學的科技人員；在企業(yè)、在行政管理部門，也要重視定向培養(yǎng)紅壤生態(tài)學的專門人才，發(fā)揮其在紅壤生態(tài)學領域研究、開發(fā)、管理的才能，讓紅壤生態(tài)學成果盡快轉化為生產力。

6.2.2 增加物質投入

發(fā)展紅壤生態(tài)學，必須要有相應的人力、物力、財力投入，尤其是在確保人力資源投入的前提下，要通過增加物力、財力，改善紅壤生態(tài)學的研發(fā)條件，特別是要為從事紅壤生態(tài)學教學、科研、開發(fā)、成果轉化的科技人員創(chuàng)造“干事、創(chuàng)業(yè)、出成果”的條件，這樣才有利于紅壤生態(tài)學的發(fā)展。

6.2.3 建設研發(fā)平臺

平臺建設是學術研究、科技發(fā)展的重要條件，對推動學科發(fā)展至關重要。在紅壤生態(tài)學平臺建設方面，我國先后建立(或正在建立)的“國家級”研發(fā)平臺有：中國農業(yè)科學院祁陽紅壤實驗站(1960年建立，1983年更名為中國農業(yè)科學院衡陽紅壤實驗站)、中國科學院紅壤生態(tài)實驗站(1985年建立)、國家紅壤改良工程技術研究中心(2010年批準組建)、紅壤丘陵生態(tài)系統(tǒng)定位觀測研究站(國家林業(yè)局陸地生態(tài)系統(tǒng)定位研究網絡中長期發(fā)展規(guī)劃，建設期限為2014—2027年)[25]。除國家級平臺之外，紅壤地區(qū)各省還建有若干個省級研發(fā)平臺。今后，為推進紅壤生態(tài)學的快速發(fā)展，必須對現(xiàn)有研發(fā)平臺進一步充實、提高、完善，充分發(fā)揮其應有作用，決不能讓其成為“花架子”、“門面”或“擺設”，真正做到既有其“名”，更有其“實”，名符其實。在此基礎上，為適應紅壤生態(tài)學發(fā)展的需要，還可根據實際情況，在進行嚴格認證的基礎上，組建新的研發(fā)平臺。

6.2.4 加強交流合作

要使紅壤生態(tài)學得到較快發(fā)展，必須加強國內、國際的交流與合作。可以設想，在2—3a或3—5a之內，召開至少1次紅壤生態(tài)學國際學術交流會、2次國內學術研討會，這對提升紅壤生態(tài)學研究的學術水平、吸收和借鑒國際上最新研究成果必有裨益。在加強學術交流的基礎上，還應重視開展合作研究。不僅要重視國內教學、科研單位間的合作，更要重視與世界上發(fā)達國家間的合作。只有這樣，才能使我國紅壤生態(tài)學的科研水平達到甚至超過世界先進水平。

6.2.5 勇于開拓創(chuàng)新

科研的本質是創(chuàng)新。紅壤生態(tài)學的發(fā)展，離不開創(chuàng)新。當前，我國紅壤生態(tài)學應重點開展如下創(chuàng)新性研究：(1)我國紅壤生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性的現(xiàn)狀及保護途徑；(2)紅壤動物-微生物相互作用提高土壤-作物系統(tǒng)養(yǎng)分生態(tài)效率的機理及利用；(3)紅壤生物在紅壤質量演變、紅壤污染物監(jiān)測指示和廢棄物資源化中的作用研究；(4)紅壤生態(tài)系統(tǒng)與全球生態(tài)系統(tǒng)物質循環(huán)的耦合途徑及其機理研究；(5)紅壤生態(tài)系統(tǒng)的結構、功能及演變對全球變化的響應與應對策略；(6)我國不同類型區(qū)紅壤資源開發(fā)利用的優(yōu)化模式及綜合效益評價；(7)紅壤生態(tài)學學科體系創(chuàng)新與學科建設研究。

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Initial exploration of red soil ecology

HUANG Guoqin1,*, ZHAO Qiguo2

1ResearchCenteronEcologicalSciences,JiangxiAgriculturalUniversity,Nanchang330045,China2InstituteofSoilScience,ChineseAcademyofSciences,Nanjing210008,China

Red soil is an important, widely distributed soil type covering a large area in China. Red soil is highly fertile, with great potential for exploitation, and plays an important role in China′s sustainable agricultural, economic and social development. Red soil is found in 16 provinces to the south of the Yangtze River, an area of 2,180,000 km2, accounting for nearly 23% of the total land area of the country, while the area of red soil is 1,480,000 km2and accounts for 15.4% of the total soil area of the country. Red soil degradation is a serious ecological and environmental problem that requires urgent research and governance. Establishment of red soil ecology, red soil ecological theory and technology is necessary for improved ecological management, environmental improvement and rational development and use of red soil. For practical reasons, it is imperative that research proceeds rapidly in this area. Red soil ecology is a branch of soil ecology, a cross between soil science and ecology, and constitutes the formation of a complex new branch of applied agricultural science. Ecological studies using red soil are required to explore the relationships between soil organisms and microorganisms, biological and environmental factors, and edaphic factors of red soil. In-depth studies are required to determine the role of these factors in the structure and function of the red soil ecosystem and to aid in the development of sustainable control measures. The ultimate goal is to achieve sustainable use of red soil resources and sustainable development of the red soil ecosystems. Red soil ecology focuses on the following seven areas, including 1) red soil ecosystem structure, 2) red soil ecosystem features, 3) evolution of the red soil ecosystem, 4) degradation of red soil ecosystems, 5) red soil ecosystem regulation, 6) red soil ecology and 7) the development and use of red soil resources. Red soil ecology is an applied science. The ultimate aim of the establishment of red soil ecology and red soil ecological studies is the scientific, rational and efficient development and use of red soil resources. Red soil ecological studies aim to enhance agricultural productivity in the red soil region and provide a scientific and technical basis for promoting comprehensive economic and socially sustainable development of red soil. Red soil ecology has several distinct features: it is 1) overlapping and marginal, 2) complex and comprehensive, 3) both practical and applied, 4) theoretical and academic, 5) diverse and complex, 6) hierarchical and systematic, and 7) long-term and strategic. In the future, red soil ecology will develop towards standardization, digitization, efficiency and an international direction. Several obvious trends in red soil ecology will occur in the future: 1) multidisciplinary approaches will be applied, 2) more scientific and technical personnel will be working in this area, 3) studies will be more in-depth and 4) research methods will move from the qualitative to the quantitative. The move to quantitative research methods will be an important direction for the future development of red soil ecology and will be an important indicator of maturity in this field. To promote sound and rapid development of red soil ecology, we should take the following strategic measures: 1) train specialized personnel, 2) increase material inputs, 3) build research and development platforms, 4) strengthen exchanges and cooperation, 5) encourage researchers to blaze new trails.

red soil ecology; soil ecology; pedology; ecology; red soil ecosystem; sustainable development

國家自然科學基金重點資助項目(U1033004)

2014- 05- 09;

2014- 08- 11

10.5846/stxb201405100944

*通訊作者Corresponding author.E-mail: hgqjxnc@sina.com

黃國勤,趙其國.紅壤生態(tài)學.生態(tài)學報,2014,34(18):5173- 5181.

Huang G Q, Zhao Q G.Initial exploration of red soil ecology.Acta Ecologica Sinica,2014,34(18):5173- 5181.