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土地是人類生存的基本保障，是人類與自然環境之間的基本聯系，是糧食安全、經濟安全與生態安全的物質基礎。不論是系統保護修復土地生態系統，還是堅守耕地紅線、維護國家糧食安全，都離不開科學高效的國土空間治理與土地資源利用。
目前，我國依據《全國重要生態系統保護和修復重大工程總體規劃（2021—2035年）》，正在組織實施一批山水林田湖草生態保護修復工程。這些工程，個個都是數十億甚至上百億元的國家重量級保護修復實踐項目，面對的治理對象常常是跨區域的自然生態系統。這些項目的順利實施，離不開地球系統科學的支撐。
以2018年批準實施的烏梁素海流域山水林田湖草生態保護修復試點項目為例，該項目總投資50多億元，核心目標是將烏梁素海水質從劣五類提升到四類，關鍵路徑是山水林田草沙工礦城共治，既要治理引黃灌區的面源污染，也要治理工礦城區的點源污染。
烏梁素海“山水工程”系統，“源”是超千萬畝的引黃灌溉工程農業生產區、巴彥淖爾市城鄉生活區和工礦區，“流”是十條引黃干渠、十條退水干溝和一條總排干，“匯”是烏梁素海這一黃河流域最大的淡水湖，湖水面積近300平方公里。這是一個十分典型的、自然—社會耦合的、復雜的山水林田湖草沙工礦城系統，是由不同自然要素和經濟社會要素組成的土地生態經濟系統。
組織實施好烏梁素海“山水工程”，確保工程建設目標實現，是國土空間生態保護修復的重要職責。而面對這一復雜的自然—社會耦合系統，要搞好規劃設計、監測預警、竣工驗收、運營監管，都離不開高質量的科技支撐。甚至可以說，突破土地管理科學局限，以地球系統科學為指導，是解決整體保護、系統修復、綜合治理區域自然生態系統中現存的種種問題的根本出路。
如果說實施“山水工程”需要地球系統科學的指導，那么堅守耕地紅線、維護國家糧食安全，同樣也離不開土地系統科學的技術保障。
據有關數據，全球可用于農作物生產的土地面積僅占陸地面積12%；我國人均耕地面積僅為世界平均水平的1/3，中低等耕地比例超過70%；土地過度利用、不當利用、粗放利用并存，土地資源整體處于亞健康狀態，超過30%的土地質量退化。在土地資源稟賦難以改變的背景下，土地系統科學的基礎研究、應用研究和工程技術模式創新是保障我國土地資源安全、高效可持續利用土地的唯一出路。
土地系統科學發展，基礎是學科。我國迫切需要建立土地系統科學一級學科。2017年，包括20名院士在內的36名專家聯名提出《關于加強土地科技創新的院士專家建議》，呼吁加快土地學科建設和高層次創新人才培養，實施國家土地科技學科建設計劃。
2018年，第S44次香山科學會議聚焦“土地資源安全——從科學到政策”，與會院士和知名專家一致認為，土地研究是一門獨立的學科，具有不可替代性。國家自然科學基金委在2020年的學科資助目錄中，也單獨設置“土地科學與自然資源管理”學科代碼。
土地系統科學發展，關鍵在人才。我國土地系統科學高精尖人才的培養，雖然有一定規模，但與國際先進水平相比，起步晚、視野窄、隊伍散。截至目前，雖然已經有100多所高校依托農業資源環境、公共管理、地理學、農業工程、環境工程等不同一級學科設置了與土地系統科學相關的專業或研究方向，通過授予農學、管理學、工學、理學等學位，培養了10余萬名本、碩、博各層次人才，其中各類本科生6萬余名、碩士研究生1萬余名，博士研究生超過3千名，為保障國家經濟建設和社會發展發揮了不可替代的作用。但是，“人口—土地—食物—生態”矛盾具有系統性、復雜性特征，傳統條塊、窄細化的人才培養，難以適應“耕地保護—糧食安全—生態安全”多重耦合嵌套目標的國土整治、生態保護修復和資源開發利用管理需求。據估計，我國對土地系統科學高端人才的需求每年預計將超過2000人。
創新性、系統性地培養高端創新人才，將從源頭上提升土地科技創新能力。近年來，在自然資源部、教育部、科技部的推動下，中國土地學會、中國自然資源學會、中國地理學會、中國生態學會、中國農業工程學會，中國農業大學、南京農業大學、中國地質大學、中國礦業大學等國內數十所高校院系的專家教授對推動土地系統科學的學科建設做出了巨大努力，進行了充分研討，凝聚起了前所未有的共識。中國農業大學率先設立了土地科學與技術一級學科，組建了獨立的土地科學與技術學院。中國地質大學（北京）、長安大學也分別組建了獨立的土地學院。
各國的科學家也深深憂慮人類活動對全球可持續發展的深刻影響，紛紛加入探索和破解土地系統科學問題的隊伍。2005年發起的全球土地計劃已經有來自60多個國家和地區的土地領域科研工作者參與其中。歐美國家高校設置相關院系，國際上土地系統科學學術組織日益增多，普遍關注全球性土地問題。全球土地計劃聯合主席彼得·凡布格教授表示：“當下，土地系統科學比以往任何時候都重要。”
