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导 读
推进土壤可持续管理研究,探索可持续土壤管理途径,对于中国社会经济的可持续发展具有至关重要的意义。
2015 年是联合国第378 届大会批准设立的首次国际土壤年,也是期待中达成气候变化国际新机制的关键一年,更是世界各国根据联合国千年发展目标规划各自可持续发展蓝图的关键性一年。
联合国环境署和粮农组织召集了全球35 位权威科学家专门评估世界土壤资源态势,将以专门的咨询报告提交联合国。该报告梳理了国际社会关注的大趋势特征,提出了土壤学应对全球土壤变化的科学挑战,呼吁全球关注土壤的可持续管理。
中国人口众多、资源短缺、环境污染、生态退化,在环境与人类可持续发展上面临巨大挑战。尽管随着技术进步和投入的不断增加,农业产量不断提高,食物生产和供应得到基本保障,但是土壤退化、生物多样性降低、土壤污染及水资源短缺, 加上气候变化的影响等,威胁着中国农业的可持续性。
当前, 基于生态系统服务的资源环境管理已经成为中国生态文明建设的重要科学基础和国家战略需求。因此,土壤的可持续性及其管理不但是保障农业可持续性,而且是支撑中国生态文明建设的重要科学问题及长远战略任务。
结合笔者参与的世界土壤资源态势报告的工作,本文主要阐述土壤可持续管理的科学基础,讨论世界和中国土壤资源变化,并由此提出中国可持续土壤(资源)管理的战略对策和途径,期望为深入推进中国生态文明建设和农业可持续发展提供参考。
1 土壤可持续管理:维持土壤的自然资源价值
1.1 土壤是人类最重要和宝贵的自然资源
在长期的地球地质演化中,通过岩石风化形成了土壤,从沙漠到冰原冻土,从蛇纹岩迹地到数百米厚的黄土高原,不同厚度和不同结构的土壤覆盖了地球表面,其丰富的生命物质、活跃的生物地球化学过程和极大的生物多样性使土壤成为区别于岩石圈、大气圈、水圈和生物圈的地球特殊圈层——地球土壤圈,提供了地球生命和生态系统发育的重要物质基础和支撑条件。全球土壤保持着与地球上人类活动有关的巨大的碳氮水和生物库。
其中,在土壤孔隙中保持的土壤水(soil moisture)估计达16.5×103 亿吨(占地球总水量的0.001%,约占地球淡水资源的0.05%)。
通过全球观测系统观察,随着近20 年来气候变化导致的土壤干旱化,最近土壤水明显减少,但仍占全部淡水资源的0.02%。
全球土壤碳库十分巨大,占陆地生态系统碳库的3/4,其中,以土壤中碳酸盐新生体存在于土壤剖面的无机碳库高达2×104 亿吨,以各种有机质的土壤有机碳库达到1.5×104 亿吨以上。
尤其是占陆地面积不到5%的北极和高海拔地区泥炭土,有机碳密度高达1 450 t C˙hm-2[7],储存总有机碳库约5 500 亿吨。在化学工业以前,维持植物生长的营养全部来自土壤元素的循环,土壤中保持的(有机态)氮素约1 400 亿吨。
全球土壤表土(0—30 cm)深度保持的总氮库达650 亿吨,其中,微生物体氮素估计达26 亿吨[8]。土壤有机氮资源储库差不多是全球氮肥总消费量(每年约1.08 亿吨)的25 倍。
1.2 土壤是地球最后的生物资源库
除了碳氮水资源外,土壤还是地球上最后一个还未充分认知的生物物种资源库,蕴藏着地球上最大的生物多样性。全球土壤微生物生物量约占有机碳的1%,达到146 亿吨生物量碳[10],在0—100 cm 土壤体,土壤微生物碳总计可达236 亿吨。
可以认为,地球上最多的生物栖居于土壤,从生物体个数来说,1 g土的微生物数量达到10 亿个水平,甚至可能多于地球上总人口,而从生物种群水平来说,全球土壤动物和微生物种群总数可能超过8 万个,多于动物种和植物种。
因此,土壤生物多样性是最后有待认识的土壤自然资产。尽管土壤微生物是地球上生物的多数派(the unseen majority),但巨大的土壤生物库还是看不到、摸不清,而对于土壤微生物参与过程的认识还很浅薄。
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