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2.2 土壤生态系统服务的多样性与普遍价值
土壤更是地球上各种生态系统的自然基础,是各种生态系统存在、维持和演进的自然条件和生物屏障。土壤的过程及功能直接驱动或间接调节着地球上各类生态系统对于人类的服务。
地球上土壤通过其发育的特定空间结构(团聚体、土层、土壤剖面以及不同土壤组合形成的土壤景观),表现出支撑生物量生产,固存和转化养分、水分和污染物,保护生境、庇护生物和维持生物多样性,保持自然和文化景观以及人类遗产,产出天然矿物和有机材料,维持和稳定碳库(还包括水和氮等库)等6 大功能。
这些土壤功能支撑了水分和养分涵养与蓄持,污染物钝化与废弃物降解,酸度、温度和热量的缓冲调节,碳的积累与固定以及生物多样性的保持等生态系统服务。
但是,土壤的自然禀赋还在于,地球上不同族群、不同区域或不同世代的人类可以直接或间接地享受到这些土壤的生态系统服务的其中一种或几种受益。
例如,在田间尺度上,土壤主要表现为对作物生产的作用,体现农业利用价值,而直接服务于农民和农业;但在流域和区域尺度上,土壤还表现为对水、污染物和生物的作用和对风景的作用,体现环境、景观和文化价值,保障了区域内不同族群提供得到生态系统的健康和享受服务;进一步在全球尺度上,土壤又主要表现为对碳库的固持和对气候变化的调节与控制,是对地球上所以族群的全人类、甚至不同利益集团的公共服务,即上升到全球土壤的普遍价值(图1)。
这些不同的服务不是孤立或者可以割裂的,在不同的时间和空间是偶联或交集的。短期的或局地的土壤质量提升,往往有利于增进生态系统服务的长期和全局受益。例如,施用有机肥作为培育土壤肥力而增产的农田措施,提高农业生产能力且增加农民收益的同时,增加了土壤碳库,减少N2O 等温室气体排放,促进了土壤生物丰度[23-24];反过来说,某些为了全局和公共利益的举措,在得到生态系统公共服务的同时,也提供了对当地农民和当前世代人类的生态系统直接服务。
例如,秸秆改田间焚烧为炭化还田,消除了空气污染,减少了排放,但用于农田后大幅度提高了土壤肥力,且增进土壤生物健康,减少对生产资源的消耗,减少土壤的直接温室气体排放,减肥减药增碳增收,无疑有利于提高农民收入及其生活福祉。
反之,土壤管理可直接服务于全人类的生存及其福祉。亦即通过农业管理、环境管理、流域管理和产业及国际合作与协调,实现不同尺度的受益和服务的平衡,最终为全人类福祉服务(图1)。
2.3 土壤利用可持续性:提升生态系统的整体服务和
全局受益正是通过上述不同属性和不同时空的生态系统功能和服务,土壤不但发挥了其自然资产价值(例如碳氮水的储库和矿物材料供应),体现出经济价值(土壤肥力与作物产量),凸显了其生态价值(生物多样性和气候变化减缓),以及某种程度上的文化价值。
因此,保持良好生态系统服务的土壤功能及其变化,已成为土壤学和地学研究服务于社会可持续发展的新热点。一个好的土壤,既具有丰富的养分和水分而保障生物量生产,同时又具有调节气候、养育生物多样性以及人类良好的自然享受。
从生态系统服务的角度,土壤的可持续性利用,应该是持续而平衡地提供各种生态系统功能和服务的能力及对全社会的福祉,这无论是时间尺度上还是空间尺度上(图1)。
应该清楚地认识到,许多土地利用,在获得短期的收益的同时,造成了对全球环境的负向反馈。
例如,热带泥炭沼泽排水,开垦种植生物能作物(种植棕榈制取棕榈油),获得了良好的经济效益,但是成为土壤有机质分解而释放CO2 的巨大排放源,在全球意义上可能得不偿失。
因此,作为良好的土壤管理,不但是维持现有的生态系统服务和土壤价值,而且应该是增进和提升总体土壤生态系统服务和价值的行为。
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