土地是人类生存的基本保障，是人类与自然环境之间的基本联系，是粮食安全、经济安全与生态安全的物质基础。不论是系统保护修复土地生态系统，还是坚守耕地红线、维护国家粮食安全，都离不开科学高效的国土空间治理与土地资源利用。

目前，我国依据《全国重要生态系统保护和修复重大工程总体规划（2021—2035年）》，正在组织实施一批山水林田湖草生态保护修复工程。这些工程，个个都是数十亿甚至上百亿元的国家重量级保护修复实践项目，面对的治理对象常常是跨区域的自然生态系统。这些项目的顺利实施，离不开地球系统科学的支撑。

以2018年批准实施的乌梁素海流域山水林田湖草生态保护修复试点项目为例，该项目总投资50多亿元，核心目标是将乌梁素海水质从劣五类提升到四类，关键路径是山水林田草沙工矿城共治，既要治理引黄灌区的面源污染，也要治理工矿城区的点源污染。

乌梁素海“山水工程”系统，“源”是超千万亩的引黄灌溉工程农业生产区、巴彦淖尔市城乡生活区和工矿区，“流”是十条引黄干渠、十条退水干沟和一条总排干，“汇”是乌梁素海这一黄河流域最大的淡水湖，湖水面积近300平方公里。这是一个十分典型的、自然—社会耦合的、复杂的山水林田湖草沙工矿城系统，是由不同自然要素和经济社会要素组成的土地生态经济系统。

组织实施好乌梁素海“山水工程”，确保工程建设目标实现，是国土空间生态保护修复的重要职责。而面对这一复杂的自然—社会耦合系统，要搞好规划设计、监测预警、竣工验收、运营监管，都离不开高质量的科技支撑。甚至可以说，突破土地管理科学局限，以地球系统科学为指导，是解决整体保护、系统修复、综合治理区域自然生态系统中现存的种种问题的根本出路。

如果说实施“山水工程”需要地球系统科学的指导，那么坚守耕地红线、维护国家粮食安全，同样也离不开土地系统科学的技术保障。

据有关数据，全球可用于农作物生产的土地面积仅占陆地面积12%；我国人均耕地面积仅为世界平均水平的1/3，中低等耕地比例超过70%；土地过度利用、不当利用、粗放利用并存，土地资源整体处于亚健康状态，超过30%的土地质量退化。在土地资源禀赋难以改变的背景下，土地系统科学的基础研究、应用研究和工程技术模式创新是保障我国土地资源安全、高效可持续利用土地的唯一出路。

土地系统科学发展，基础是学科。我国迫切需要建立土地系统科学一级学科。2017年，包括20名院士在内的36名专家联名提出《关于加强土地科技创新的院士专家建议》，呼吁加快土地学科建设和高层次创新人才培养，实施国家土地科技学科建设计划。

2018年，第S44次香山科学会议聚焦“土地资源安全——从科学到政策”，与会院士和知名专家一致认为，土地研究是一门独立的学科，具有不可替代性。国家自然科学基金委在2020年的学科资助目录中，也单独设置“土地科学与自然资源管理”学科代码。

土地系统科学发展，关键在人才。我国土地系统科学高精尖人才的培养，虽然有一定规模，但与国际先进水平相比，起步晚、视野窄、队伍散。截至目前，虽然已经有100多所高校依托农业资源环境、公共管理、地理学、农业工程、环境工程等不同一级学科设置了与土地系统科学相关的专业或研究方向，通过授予农学、管理学、工学、理学等学位，培养了10余万名本、硕、博各层次人才，其中各类本科生6万余名、硕士研究生1万余名，博士研究生超过3千名，为保障国家经济建设和社会发展发挥了不可替代的作用。但是，“人口—土地—食物—生态”矛盾具有系统性、复杂性特征，传统条块、窄细化的人才培养，难以适应“耕地保护—粮食安全—生态安全”多重耦合嵌套目标的国土整治、生态保护修复和资源开发利用管理需求。据估计，我国对土地系统科学高端人才的需求每年预计将超过2000人。

创新性、系统性地培养高端创新人才，将从源头上提升土地科技创新能力。近年来，在自然资源部、教育部、科技部的推动下，中国土地学会、中国自然资源学会、中国地理学会、中国生态学会、中国农业工程学会，中国农业大学、南京农业大学、中国地质大学、中国矿业大学等国内数十所高校院系的专家教授对推动土地系统科学的学科建设做出了巨大努力，进行了充分研讨，凝聚起了前所未有的共识。中国农业大学率先设立了土地科学与技术一级学科，组建了独立的土地科学与技术学院。中国地质大学（北京）、长安大学也分别组建了独立的土地学院。

各国的科学家也深深忧虑人类活动对全球可持续发展的深刻影响，纷纷加入探索和破解土地系统科学问题的队伍。2005年发起的全球土地计划已经有来自60多个国家和地区的土地领域科研工作者参与其中。欧美国家高校设置相关院系，国际上土地系统科学学术组织日益增多，普遍关注全球性土地问题。全球土地计划联合主席彼得·凡布格教授表示：“当下，土地系统科学比以往任何时候都重要。”