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另一个需要管控的土壤利用变化是南方稻田的快速丧失。稻田是中国重要和特色的农业资源,长江中下游、杭嘉湖地区和珠江三角洲地区的稻作文明历来是中国农业文明的代表,历史上支撑着国家粮食安全和税收。
与世界各地旱作农业文明相比,稻作文明数千年来不曾衰退。但是,这些地区快速的工业化和城镇化,蚕食了稻田。
浙江省素有“七山二水一分田”的之称,20 世纪80 年代稻田面积1.84Mhm2,目前尚存1.33 Mhm2。
江苏省常州市,2004年尚有稻田面积18.4 万hm2,至2014 年仅剩8 万hm2。
珠江三角洲的中山市,目前人口300 余万,但仅剩1.5 万hm2 稻田。即使是尚存的稻田,也在不断地被开挖成鱼塘蟹池,千百年来培育的肥沃稻田毁于一旦。
诚然,水产养殖的农民收益远远高于植稻,但是稻田作为特殊的生态系统的湿地环境功能和气候调节功能一去不复返。
如何评估这种土地利用的生态系统服务受损,如何认识这种土地利用转变的环境损益,尚未有科学回答,更还没有引起政府的重视和管控。
4.4 构建新型土壤管理技术体系,实现土地利用的多赢
管控土壤退化,实现土壤可持续利用,没有灵丹妙药。人为活动的驱动因素、对土壤的干扰特征、发生的土壤过程及其环境损益与生态系统效应因土壤退化类型而不同。
从土壤学意义上,保护性耕作和有机农业,是被证明可以保持和提升土壤质量,特别是生物学质量,但是单位生产力的制约和农业的多熟制限制了其不能全面推广。
通过生物工程、农林结合和资源协调利用的生态系统调适和构建资源适应性、气候变化适应性和环境安全型新农业可能是未来土壤可持续利用的发展方向。
所幸,从土壤自身来说,存在一种或若干种关键属性的土壤功能调节机制,可以减缓或抵御干扰的破坏,而增强土壤的可持续利用能力。至少,土壤有机质是一个调节土壤功能、抵御土壤退化而维持生态系统服务的关键属性。
通过土壤团聚体等有机碳与矿物质-微生物的相互作用调适,在长期的形成和发育中土壤有机质的积累造就土壤固定碳库,但这种碳固定不但不与生物利用抵触,反而可能促进生物活性,而不断提高土壤功能活性,而增强自身的可持续性。
通过合理的管理措施提高土壤有机质含量,不但是中国农业固碳减排的主要途径,还可以带来土壤更高的农业生产力、更高的肥料利用率以及保墒增墒、缓冲酸化和减缓污染损伤等良好生态系统服务。因此,提升土壤有机质水平可能是土壤可持续利用的关键途径之一。
自然土壤中,土壤有机质是生命活动残余物(residues)循环于土壤的产物。在产业化农业条件下,农业生物质废弃物循环于农田是提高土壤有机质的必由之路。
一方面,改造农牧分离的常规农业,重建农牧结合的新型农场结构,使秸秆经过饲养动物转化成为厩肥就地还田,可能是农业可持续发展的新方向。
另一方面,因为秸秆直接还田的困难,在农业区构建秸秆收集-热裂解炭化-生物质炭还田技术体系,秸秆等废弃物成为新的有机质重回农业循环。
已经证明,生物质炭还田具有固碳减排、污染物钝化、减肥减药和保墒增熵的多种生态系统服务效益,展现循环、低碳、安全等多赢的农业废弃物炭化产业化新方向,不但提供了有机培肥新途径,而且将废弃物处理、秸秆禁烧、土壤质量提升和农产品安全生产有机结合,可望再造新的绿色农业。
作为落实联合国倡议国际土壤年的实际行动,联合国环境署(UNEP)通过全球环境机制(GEF)启动实施“生物质炭土壤可持续治理”全球示范项目。中国农业部也在计划分步实施秸秆炭化还田,探索秸秆处理和土壤可持续利用的有机结合。这十分符合中国已颁布的《农业可持续发展规划2015-2020》的国家目标。
5 结语
当前,全球环境问题日益凸显,可持续发展挑战日益严峻。土壤作为人类最基本和最重要的自然资源,其可持续性将影响人类社会的福祉和永续生存。科学界有责任向社会和公众全面推介土壤的资源价值和生态服务收益。
可持续利用和管理土壤,应该更关注土壤的资源价值、土壤的生态系统服务和对全社会的收益。管控土壤退化,不仅是农业的基本任务,更是国家安全和持续发展的长远任务。
人类的智慧,不仅仅是如何利用土壤而获取收益,而且更应该是如何保障土壤的功能和服务,保障土壤对全社会、全人类的持续受益。
特别地,农业在保障农业生产和保障粮食安全的同时,着力于促进和提高土壤的质量和健康,为平衡和优化土壤的生态系统服务,实现人类对土壤的可持续利用。
今后的土壤可持续管理,需要构建面向农业-环境-生态协调发展的多赢和集成技术体系。这方面尚有许多科学技术问题亟待解决。
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