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3 土壤可持续管理:管控日益严峻的土壤退化趋势
3.1 农业和人类利用对地球土壤覆被的改造和干扰
土壤是农业的基石,更是社会可持续发展的关键自然资源。纵观人类历史,人类与土壤的关系一直贯穿着农业发展与食物供应,影响着人类文明进程。地球环境-农业生产-人类生存的紧密关系凸显了土壤作为农业基石的基础地位。
土壤和水资源的利用深刻地改变了农业社会人类文明的发育、延续、衰退和重生。历史来看,全球农业相对是较近的人类文明革新,发生在距今10—12 世纪。人类完成首次农业革命,用了不到200 年的时间,这在人类历史长河中仅占0.3%的进程。
过去千年以来,从农业社会分化出了高度复杂的城镇文明。在这个进程中,通过人类智慧及其创造的技术的不断进步,高强度地利用了土壤和水资源从而维持了农业和牧业,尽管它们只是少数几个物种的生物生产。
不过,农业塑造和维持了人们的社会和生活,但也造成了对土壤和水资源的破坏。认识、评估和管理农业对土壤自然资产的损失和生态系统服务功能的受损,即对土壤、环境和气候的足迹是探索可持续农业的科学任务,也是人类社会可持续发展的要求。
各类生态系统覆盖着62%的地球陆地面积。直至目前,农业及其他人类活动已经遍及7 000 多万hm2的地球陆地,也就是说冰雪覆盖以外地球陆地面积的一多半已经为农业利用或与农业有一定关联的产业所利用。
耕作土壤而生产粮食的土壤面积已占地表面积的24%,加上饲养牲口的管理草地已经占了地表的40%,与目前的森林面积相比,相当于约占陆地面积的13%,而森林和草灌覆盖占陆地面积的37.5%。相比之下,城镇化占地已达全球陆地面积的1%。
与伴随农业发展的城镇化和工业化,固封了占全球1%陆地面积的土壤,同时也改变了地球土被的结构,改变了土壤与生态系统的依存关系,进一步加大了耕地的生产压力,集约化的土壤利用更强烈地改变了土壤的功能与生态系统服务。
3.2 全球土壤退化总体趋势
在人类活动和农业的强烈开发和强度利用下,世界范围内广泛发生着各种类型的土壤退化,最主要和普遍的是森林和湿地(包括泥炭地)土壤退化、土壤酸化、土壤盐碱化、土壤旱化、土壤薄层化和土壤紧实化以及土壤生物退化(例如连作障碍)等,不但改变甚至破坏了土壤的基本结构及物质基础,极大地削弱了土壤的碳氮水库和生物的自然资源库,而且使生态系统服务功能严重受损,全球土壤生产力和环境容量的可持续压力和风险与日俱增,关系到未来90 亿人口的地球是否能可持续发展。
现代农业技术的进步,高产农业的普及往往导致土壤的退化。迄今为止,农业耕垦造成了强烈的土壤侵蚀,全球已经丧失了约500 万hm2 的耕地。全球土壤退化面积约占利用面积的20%,即全球存在着1.5×107 hm2 的土壤面积已经处于不同程度的退化。
据最新估计,在全球退化土壤面积中,一半以上(57%)发生在农业土壤(约1/3 的退化面积分布在耕地和1/4左右的退化面积分布于草地)。相对地,植被覆盖面积远多于农业利用面积,但退化森林土壤只占全球退化面积的42%。
加上20 世纪以来快速的城市化对土壤的占用和固封,已经深刻地改变了地球土壤的覆被结构,严重削弱了全球土壤的价值和功能。
土壤退化制约了土壤的生态系统服务功能和价值。农业的投入物、农业的废弃物、农业的机械和灌溉等活动都对环境和生物系统造成了破坏。过量使用的化肥,尤其是氮肥,是农业面源污染和水体富营养化的主要来源。
在太湖地区,种植业和养殖业占营养盐面源污染曾高达60%(2010 年调查估计);农药和兽药的不合理及过量使用,使这些有机残留成为风险性化合物,迁移于人类的环境中,特别是抗生素等成为新型污染物残留于土壤并进入水体。农业机械耕作管理导致土壤紧实、封闭,土壤持水力及透水性、入渗能力降低,而农业灌溉导致了稻田大量甲烷的排放,等等。
未来几十年内,全球人口的急剧增加和日益严峻的气候变化,无疑将大大加剧土壤退化的威胁,导致生态系统服务严重衰退,进一步影响全球生物地球化学循环及气候变化,对全球社会可持续发展产生深刻影响。
毋容置疑,土壤保护和功能恢复不但是应对气候变化,而且是应对社会可持续发展风险的全球挑战,这是可持续土壤管理必须应对的严峻挑战。
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