张作衡
党的十八大以来，我国生态文明建设从理论到实践都发生了历史性、转折性、全局性变化，美丽中国建设迈出重大步伐。2023年7月17日至18日全国生态环境保护大会在北京召开，习近平总书记用“四个重大转变”全面总结了新时代我国生态文明建设取得的举世瞩目的巨大成就，创造性提出了新征程推进生态文明建设需要处理好的“五个重大关系”，系统部署了全面推进美丽中国建设的“六项重大任务”，为进一步加强生态环境保护、推进生态文明建设提供了方向指引和根本遵循。
当前，我国生态环境保护结构性、根源性、趋势性压力尚未根本缓解，生态文明建设仍处于压力叠加、负重前行的关键期。强化科学理论与技术创新，加快建立现代化生态环境监测体系，是深学笃用习近平生态文明思想，全力推进美丽中国建设的重要举措。化学元素与人类生产、生活密切相关，对生态环境的影响十分显著。生态地球化学是研究化学元素及化合物在地球表层系统分布、分配特征及迁移转化规律，并对其生态环境效应与变化趋势进行评价和预测的一门新兴学科，可为生态环境保护与生态文明建设提供基础科技支撑。
1999年以来，在中国地质调查局统一部署下，中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所（以下简称物化探所）牵头开展了以耕地为主要对象的生态地球化学调查评价和研究，掌握了全国83%的耕地54种化学元素指标的含量水平和空间分布特征，形成了对我国土地地球化学质量的科学认知，提出了保护利用对策建议，编制发布了《国家土地地球化学质量报告（2022）》，相关成果已在土壤污染防治、耕地保护利用、国家粮食安全保障中发挥了重要作用。
今后5年是美丽中国建设的重要时期，物化探所将聚焦污染防治攻坚战对生态地球化学理论与方法技术的需求，立足专业优势，重点从建立多尺度土地质量地球化学监测网络、创新生态地球化学元素迁移循环理论与评价方法、发展大数据融合与挖掘技术等三方面着手，在土壤污染防治、耕地保护、土壤碳汇等生态环境保护领域展现新作为，为促进人与自然和谐共生、谱写新时代生态文明建设新篇章作出新贡献。
建立健全国家—区域—局部多尺度土地质量地球化学监测网络
构建针对不同尺度的土地质量地球化学监测网络，掌握全国土地生态环境总体状况及宏观变化规律，识别重点区域生态地球化学问题及其成因来源，揭示局部地区重金属污染等生态环境风险变化趋势及其主要控制因素，是支撑不同层级生态环境保护与土地资源管理决策的重要手段。
物化探所将加快构建国家—重点区域—局部地区多尺度土地质量地球化学监测网络，计划到2030年，国家尺度监测点总数达到4000个，平均监测密度每2500平方千米1个点；鄱阳湖平原、四川盆地等重点区域尺度监测点总数达到20000个，平均监测密度每100平方千米1个点；贵州威宁-赫章、湘江耒水流域等局部尺度监测点总数达到6000个，平均监测密度每平方千米1个点。形成完善的监测方法和技术标准，建立周期性监测与成果发布机制，支撑国家现代化生态环境监测体系建设。
物化探所将大力推动生态地球化学元素迁移循环理论发展与评价方法技术创新，研究化学元素在地球表层系统多介质间的分散、富集、迁移、循环规律和生态环境效应，揭示影响元素迁移循环过程的微观机理和驱动因素，预测未来变化趋势，为生态系统整体保护和协同治理提供理论依据。
一是研究地质高背景区土壤重金属成因来源与风险识别技术，建立免修复重金属超标耕地的风险筛选/管控指标、阈值和风险预测模型；研究不同成因土壤重金属富集和活化机理，研制耕地土壤重金属活化的阻控技术，因地因时制宜、分区分类施策，为寻求重金属超标耕地安全利用和生态保护修复的最佳解决方案提供理论依据和科学手段。
二是研究黑土地养分退化及耕地土壤盐渍化的驱动机制与主要控制因素，建立表征土壤退化的生态地球化学评价指标体系，构建多场景下土壤退化趋势预测与生态风险评估模型，为有效遏制黑土地退化与耕地盐碱化，切实加强黑土地保护，充分挖掘盐碱地综合利用潜力，稳步拓展农业生产空间，提高农业综合生产能力，确保为国家粮食安全提供科技支撑。
三是研究不同气候带、不同地理景观、不同土壤类型的土壤碳库特征及空间分布规律，估算土壤生态系统碳库储量；揭示土壤有机碳和无机碳成因来源与赋存状态，研究不同类型土壤固碳作用与源汇转换的驱动机制，构建土壤碳库动态变化预测模型，提升土壤生态系统碳汇能力，加快形成高效、绿色低碳的农业生产方式，为积极稳妥推进碳达峰碳中和提供科技支撑。
四是坚持“山水林田湖草沙生命共同体”理念，以地球系统科学理论为指导，研究建立涵盖自然地理、气候、物理、化学、生态等多要素的多尺度生态地球化学评价方法技术，为自然资源统筹管理和生态环境整体保护提供技术支撑。
发展基于人工智能的生态地球化学大数据融合与挖掘技术
我国已建立的区域化探数据库和土地质量地球化学调查数据库累积了近亿条岩石、土壤、沉积物等多种介质元素含量空间分布信息，若进一步与气候、土地利用、地形地貌、地质背景等基础数据时空匹配形成海量数据，可为从地球系统科学视野揭示不同生态系统多要素相互耦合作用过程提供信息支撑。
物化探所将发展多尺度、多属性数据同化、提取和自动融合技术，建成基于统一空间参照的多源异构数据有机融合的生态地球化学大数据库，开发基于随机森林、神经网络等人工智能机器学习的大数据分析、评价、模拟与预测技术，深度挖掘海量数据中蕴含的内在信息和规律，为生态系统整体保护和协同治理提供科学依据。
生态文明建设是关系中华民族永续发展的根本大计，全面推进美丽中国建设，是不断满足人民日益增长的优美生态环境需要的必然要求。物化探所将切实履行好职责使命，坚持基础性、公益性、战略性工作定位，厚植生态地球化学学科优势，持续提升科技创新能力，为加快推进人与自然和谐共生的现代化作出更大贡献。
（作者系中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所所长、党委副书记）
文字编辑：杨旋
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规划问道
