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3.3 中国土壤退化特点及其风险问题
包括草地畜牧业和耕地在内的中国农业利用土壤面积已经占到陆地国土的一半以上,除了沙漠以外,几乎全部的陆地已经利用。与全球土壤利用结构相比,中国森林土壤和湿地土壤与农田面积的比例是2﹕1,全球森林和草被覆盖土壤面积与农田面积的比例为3﹕1;中国城镇化建成区土壤占用国土面积的比例高达3.6%,而全球平均仅1%。
显然,中国土壤利用结构削弱了土壤的生态系统功能及其对国家的生态服务,特别是农业活动覆盖了广大的生态脆弱区,因而导致了严重而普遍的土壤退化,构成了十分严峻的生态安全和环境安全态势(表2)。这种土壤利用结构的突出特点应该在中国生态文明的区域推进中予以充分考虑。
中国快速发展的城镇化还诱发了对土壤利用的更深层次改变。高度集中的动物养殖业成为依托和服务于城镇的集中产业,脱离了与农田的养分循环耦合关系;
与此同时,污染的河流和湖泊不再是水产业的主要来源,代之以越来越多的人工池塘养殖,肥沃的稻田被改造为鱼池蟹塘,稻田日益丧失环境净化、气候调控的功能;
一年数季生产、一亩数吨产量的蔬菜大棚,亩施化肥和有机肥数吨—数十吨,使土壤不再能自然休养生息,盐碱化、酸化、硝酸盐、重金属、农药和激素残留大量积累于土壤,土壤连作障碍频生,土壤生物活性顿失,是农业高投入和高产出情况下损害土壤功能与可持续性的极端事例。
同时,农业种植越来越高强度和集约化,为维持农田高生产力,环境足迹日益高攀,环境损益日增。
例如,中国农田土地利用的碳足迹由1993 年的2.53 t CO2-e˙hm-2 递增到2007 年的3.15 t CO2-e˙hm-2。
1992—2011 年的20年间,中国氮肥使用量由17.56 Mt 增加到23.81 Mt,氮肥的偏生产力降低到每千克氮肥不到20 kg 收获产量, 氮肥引起的温室气体排放占农田碳足迹的60%—90%,导致全国农田氮肥温室气体排放高达181Mt CO2-e(平均2 t CO2-e˙hm-2),巨大的氮肥施用引起的氮素活化及其对全球环境的负面影响已经成为中国农业的诟病。
当前,地球已经踏入人类活动强烈改变地球和生命的人类纪,全球环境系统处于强烈的变化中,这些普遍和深刻的变化主要表现为地球人口巨大且快速增长,暖干化为特征的全球气候变化、生物多样性的丧失、氮磷活化与水体富营养化、水资源短缺、海洋酸化、环境污染、臭氧层变薄、过度渔业及森林砍伐。
这些问题多数与全球土壤利用导致的变化密切关联,且可能通过交互作用进一步驱动更大空间更长尺度的变化(图2)。例如,农田的重金属污染,在削弱农田生产力的同时,抑制土壤生物活性,降低土壤生物多样性,且可能严重削弱土壤的碳化功能,进而影响气候变化。
不当的土壤开发导致的土壤退化,将严重削弱生态系统服务,进而削弱了对人类社会的支撑能力,影响人类的福祉。如中国西南岩溶地区,土壤侵蚀退化导致广泛的石漠化,那里分布着全国最多的贫困人口。
因此,面对十分严峻的土壤退化及其潜在的生态和环境安全风险,国家层面的可持续土壤管理应运而生。其宗旨就是管理和处置土壤变化,保证某种土地利用避免过度削弱土壤的功能,避免环境效益严重亏损,避免与其他生态系统服务和人类收益相冲突。
因此,管控土壤退化(engineering soilchanges)成为时下可持续土壤利用和管理的核心任务。
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