我國土壤退化現(xiàn)狀

在我們這一代人的記憶中，小學(xué)語文課本上有這樣的一段話，至今仍難以忘記：“我國幅員遼闊，地大物博，不但有美麗的草原，還有浩瀚的大海、廣闊的平原、連綿的群山、現(xiàn)代化的都市……”幼年時(shí)的家國自豪感，久久地隨著這一段文字烙印在我們的心中。

　　然而，隨著一個(gè)30多年前所未有的時(shí)代變革，如今已過而立之年的我們，卻對這段話產(chǎn)生了不一樣的解讀：我們的土地幅員遼闊、地大物博，然而我們13億人口的衣食住行都在這960萬平方公里上(中國人均耕地面積只有0.21公頃，約為世界平均水平的一半)。更加岌岌可危的是，我國40%以上農(nóng)業(yè)土壤出現(xiàn)了嚴(yán)重的退化和地力減退。

　　自20世紀(jì)80年代以來，我國人均卡路里攝入量從2163千卡增長到3036千卡，比世界平均水平快得多。在此期間，我國人口增長了31%，糧食產(chǎn)量從1980年的2937公斤/公頃增加到2016年的6029公斤/公頃，增長了105%(相比之下，世界平均增長了73%)。中國在僅占全球13.4%的土地水平下，生產(chǎn)了20%的糧食，養(yǎng)活了18%的世界人口。

　　然而，如此高的生產(chǎn)率是要付出代價(jià)的。這一增長只有通過大量和不斷增加的化肥使用才能實(shí)現(xiàn)：中國農(nóng)民平均每年每公頃使用305公斤氮肥，是全球平均水平的四倍多。這反過來又導(dǎo)致了土壤退化，造成目前中國遭受了世界上最嚴(yán)重的土壤退化：超過40%的土地被侵蝕。而其中退化土壤，大多數(shù)發(fā)生在中國中部山區(qū)，黃土高原是最重要的地區(qū)。

　　土壤退化有廣泛的后果，其中一個(gè)直接后果是：農(nóng)業(yè)用地的減少和土地生產(chǎn)力的降低。富含有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分的表層土壤流失，會降低土壤的肥力和持水能力。同時(shí)也包括導(dǎo)致土壤鹽漬化、土壤酸化和沙漠化。這些過程往往發(fā)生在北部和西部人口較少的地區(qū)。由于這些地區(qū)的肥沃土壤本身就很少，因此，土壤持續(xù)退化對糧食產(chǎn)量和牲畜生產(chǎn)也有重大影響。

　　我國人均土地面積已經(jīng)很小，而由于管理不善導(dǎo)致耕地減少、土地退化，這對土地生產(chǎn)力、人民生活和環(huán)境條件有著重大影響。據(jù)估計(jì)，土地退化導(dǎo)致的年直接經(jīng)濟(jì)成本達(dá)到5400億元人民幣，而間接成本大約是這一數(shù)字的兩倍。

　　一、土壤退化可以分為三種主要類型

　　01  土壤鹽漬化

　　根據(jù)定義，鹽漬土含有非常高的可溶性鹽濃度，能夠影響植物生長。但是，當(dāng)高濃度的鈉積累在根區(qū)并開始干擾植物生長時(shí)，鹽分就成了一個(gè)問題。過多的鹽分會阻止植物根系吸收土壤中的水分，從而對植物造成壓力。蒸騰流中過量的鹽分會破壞蒸騰葉片的細(xì)胞，進(jìn)而影響植物的生長。

　　在早期，溶解的鹽類通過影響土壤有機(jī)物的新陳代謝而降低土壤生產(chǎn)力，但在長期，它們會破壞了生活在土壤中的植被和其他有機(jī)物，基本上把可耕地變成貧瘠的土地，甚至沙漠化土地。

　　02  土壤酸化

　　土壤pH值是衡量植物生長的重要指標(biāo)。

　　植物一般生長在弱酸性(pH值低于7)或中性(pH值為7)土壤中。當(dāng)pH值降低時(shí)，土壤會對病蟲害變得敏感，從而降低植物的生長速度。強(qiáng)酸性條件也會導(dǎo)致有毒物質(zhì)泄漏到附近的水體中。此外，土壤酸化有助于增加某些重金屬如Cd(鎘)在糧食作物中的累積。

　　一項(xiàng)全國性的土壤調(diào)查，研究對比了從1980年到2000年糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物的表層土pH數(shù)據(jù)。這兩種作物，尤其是經(jīng)濟(jì)作物，自20世紀(jì)80年代以來迅速蔓延。其中經(jīng)濟(jì)作物(如溫室蔬菜)使用了了非常高的肥料投入。研究結(jié)果表明，所有表層土壤均出現(xiàn)明顯的酸化，平均pH值下降0.13～0.8。

　　在同一土壤組中，經(jīng)濟(jì)作物(pH值下降0.3至0.8)的酸化比糧食作物(下降0.13至0.76)更嚴(yán)重。在一些地區(qū)，在過去的20年里，pH值下降了高達(dá)0.8。一些高投入的經(jīng)濟(jì)作物土壤，pH值最低達(dá)到5.07。相比之下，在自然條件下，至少需要100年才能達(dá)到這種酸化水平。酸化使某些地區(qū)的作物產(chǎn)量減少了30-50%。

　　中國農(nóng)業(yè)大學(xué)張福鎖院士表示，“在南方，化肥的大量使用已經(jīng)使一些地方的pH值降低到3或4。在這種酸性條件下，玉米、煙草和茶葉都將不能種植。如果土壤退化持續(xù)下去，從長遠(yuǎn)來看，一些地區(qū)的土壤pH值會降到3以下，并警告說，在這種程度的酸化條件下，作物將完全無法生長”。

　　03  沙漠化

　　據(jù)國家林業(yè)局介紹，“土地沙漠化是我國生態(tài)建設(shè)面臨的最嚴(yán)重威脅”。中國現(xiàn)在有2.61億公頃的土壤被歸類為正在沙漠化的土壤。這相當(dāng)于中國大陸的27.2%，分布在18個(gè)省、自治區(qū)、直轄市的528個(gè)縣，直接影響人口約4億。

　　沙漠化的過程是由自然和人為因素共同造成的。自然原因包括風(fēng)蝕、水蝕和凍融侵蝕。沙漠化主要分布在新疆、內(nèi)蒙古、新疆、甘肅、青海等省區(qū)，占中國沙漠化土地總面積的95.48%。

　　根據(jù)1983年至2012年間新疆、內(nèi)蒙古、甘肅和寧夏回族沙漠地區(qū)氣候變化和人類活動(dòng)的影響研究，結(jié)果表明，“牲畜數(shù)量、耕地面積、道路建設(shè)和年平均氣溫與荒漠化面積的變化呈顯著正相關(guān)，分別占荒漠化面積的30.8%、21.9%、4.1%和14.6%”。畜牧業(yè)對各地區(qū)的荒漠化都有極大影響，禁牧是生態(tài)恢復(fù)的一種有效途徑。而另一方面，植樹造林卻產(chǎn)生了不同結(jié)果的影響。在甘肅、寧夏回族自治區(qū)，植樹造林是生態(tài)恢復(fù)的一種有效途徑。然而，在內(nèi)蒙古和新疆，植樹卻造成了該地區(qū)沙漠化程度增加。事實(shí)上，在干旱地區(qū)植樹，有時(shí)會導(dǎo)致更嚴(yán)重的沙漠化。

　　此外，沙漠化一直是農(nóng)牧民面臨的各種問題的根源，最終導(dǎo)致當(dāng)?shù)厝嗣竦呢毨Ш腿藗儾豢沙掷m(xù)地利用環(huán)境，試圖維持其原有的貧困生活水平，這種惡性循環(huán)進(jìn)一步降低了環(huán)境的等級。在內(nèi)蒙古察右后旗和化德縣，9萬多人被迫放棄家園，遷往更適宜居住的地區(qū)。在寧夏回族自治區(qū)西海固地區(qū)，水土流失和風(fēng)蝕的綜合危害已使環(huán)境惡化，近幾年已搬遷20萬人。

　　二、土壤退化的間接后果

　　健康土壤是一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)的支柱。土壤退化具有廣泛的后果，不僅農(nóng)村居民感受到這種后果，而且影響到國民經(jīng)濟(jì)。

　　01  降低糧食產(chǎn)量

　　盡管過去幾年，我國的糧食產(chǎn)量有了顯著的提高，但農(nóng)業(yè)總產(chǎn)量卻減少了。根據(jù)2016年發(fā)布的一份報(bào)告，中國小麥產(chǎn)量可能在12年內(nèi)首次出現(xiàn)下降。

　　此外，除了土壤退化外，一些肥沃的農(nóng)業(yè)用地被轉(zhuǎn)為城市用地(如公園、道路、住宅和工業(yè)綜合體)。城市化導(dǎo)致土壤物理和生物特性的不可修復(fù)性破壞，在糧食供應(yīng)緊急情況下，這些城市用地，不可能快速地轉(zhuǎn)為作物生產(chǎn)用地。

　　科研工作者通過對我國1980-2008年糧食產(chǎn)量變化趨勢的研究，發(fā)現(xiàn)全國主要糧食產(chǎn)區(qū)均呈現(xiàn)產(chǎn)量停滯的特點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn)，53.9%的縣級城市水稻產(chǎn)量出現(xiàn)明顯的停滯，其次是玉米產(chǎn)量占42.4%，小麥產(chǎn)量占42%。另一項(xiàng)研究結(jié)果表明，在侵蝕作用下，黑土的生產(chǎn)力水平每厘米下降1%左右。從長遠(yuǎn)來看，中國東北黑土的侵蝕可能嚴(yán)重影響該地區(qū)的糧食生產(chǎn)。

　　如果中國繼續(xù)遭受同樣的土壤侵蝕，在未來50年內(nèi)，將有相當(dāng)于塞浦路斯或波多黎各國土面積大小的耕地將消失，導(dǎo)致糧食產(chǎn)量下降40%。同樣，中國目前對產(chǎn)量的關(guān)注，可能會對農(nóng)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生嚴(yán)重影響�！叭绻�我們不提高耕地質(zhì)量，而僅僅依靠增加投資和改進(jìn)技術(shù)，那么即便是超級稻、超級小麥或者其他優(yōu)質(zhì)作物，都不能幫助我們保證農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

　　02  對草地的破壞導(dǎo)致畜牧業(yè)生產(chǎn)的減少

　　草地退化是植被越來越稀疏、越來越矮小、草密度越來越低的過程。草地生產(chǎn)力按草地每公頃年干物質(zhì)產(chǎn)量分級：(1)高產(chǎn)：每公頃每年干物質(zhì)產(chǎn)量>2000公斤；(2)穩(wěn)產(chǎn)：每公頃每年干物質(zhì)產(chǎn)量1000-2000公斤；(3)低產(chǎn)：每公頃每年干物質(zhì)產(chǎn)量<1000公斤。不幸的是，中國的大部分草原產(chǎn)量都很低。上世紀(jì)90年代末，我國低產(chǎn)區(qū)占草地總面積的三分之二，而高產(chǎn)區(qū)僅占草地總面積的10%多一點(diǎn)。不幸的是，自那以后，情況一直在惡化。

　　河北省西北部(壩上高原)的固原牧區(qū)，固原牧區(qū)從20世紀(jì)50年代的高產(chǎn)區(qū)發(fā)展到21世紀(jì)末的低產(chǎn)區(qū)，可能是我國其它許多地區(qū)的標(biāo)志。20世紀(jì)50年代，固原牧區(qū)牧草年產(chǎn)量達(dá)到250-300公斤，牧草覆蓋率達(dá)90%，草高50-100厘米。但是到21世紀(jì)末，牧草覆蓋率僅為40%左右，草高為20-40cm，而干草產(chǎn)量已降至50-100公斤。

　　類似的過程也發(fā)生在耕地上。西部地區(qū)貧瘠的農(nóng)業(yè)用地和人們的貧困程度之間存在著聯(lián)系：盡管我國北部和西部土地面積是東部地區(qū)的1.76倍，而人口密度僅為東部地區(qū)的43%，但是北部和西部的糧食產(chǎn)量僅為東部地區(qū)的50%，人均消費(fèi)和儲蓄量僅為33%，學(xué)校的密度只有49%，診所的密度只有8%，而這些學(xué)校和診所的質(zhì)量都很差，嚴(yán)重影響人們的生活水平。

　　03  對生態(tài)系統(tǒng)的影響

　　土地退化已導(dǎo)致可利用的草原和林地減少，并且由于自然棲息地的喪失、脆弱或者與自然環(huán)境的隔離，使環(huán)境中的生物多樣性水平降低。此外，它還改變了動(dòng)物種群和群落的結(jié)構(gòu)，降低了物種的生產(chǎn)力和活力(其中包括通過降低出生率/存活率和抗蟲/抗病能力)，逐漸將它們推向滅絕的邊緣。

　　例如，20世紀(jì)50年代，內(nèi)蒙古自治區(qū)草原上生活著500多萬只蒙古瞪羚，但其現(xiàn)在的殘存數(shù)量不足30萬只；此外，豹子、野牛和野駱駝幾乎滅絕；灰土撥鼠、狐貍和狼的數(shù)量顯著下降。

　　04  土壤退化引起的沙塵暴

　　由于“過度放牧、過度耕作、過度用水或氣候變化”，中國超過四分之一的總面積被土地退化或沙漠化所影響。中國北部，尤其是內(nèi)蒙古，沙塵暴頻繁，每年大約20天。尤其是在春天。沙塵暴不僅破壞環(huán)境質(zhì)量，而且對健康也有負(fù)面影響。許多研究表明，粉塵事件與呼吸和心血管住院治療之間有著顯著的相關(guān)性。此外，科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)，塵埃云可能是流感、非典、手足口病等疾病的傳播者。

　　05  洪水和滑坡

　　黃河在中國被稱為黃河，為1.55億人(約占中國人口的12%)供水，灌溉面積730萬公頃(約占中國農(nóng)田的15%)。超過4億人生活在黃河流域，而黃河對他們的生存至關(guān)重要。然而，黃河也是世界上最具破壞性的荒野河流之一。自從公元前602年開始保存記錄以來，這條河已經(jīng)改變了26次航道，發(fā)生了1500次洪水，造成數(shù)百萬人死亡。這些災(zāi)害的根源是土壤侵蝕產(chǎn)生的大量泥沙。每年有高達(dá)15億噸泥沙被沖入黃河。此外，降雨和地震雖然被認(rèn)為是誘發(fā)滑坡的主要因素。然而，人類活動(dòng)，包括建筑、砍伐樹木和耕作，也導(dǎo)致了山坡的不穩(wěn)定性，這已經(jīng)成為中國發(fā)生滑坡的主要原因。

　　06  水壩的淤泥堆積

　　自1950年以來，中國建造了世界上一半以上的大型水庫，主要用于水力發(fā)電。當(dāng)河流中的泥沙到達(dá)水庫時(shí)，它會下沉并沉淀在大壩后面。河流攜帶的泥沙越多，泥沙堆積得越快。隨著水庫底部泥沙堆積，大壩慢慢失去了蓄水能力和原有功能，特別是發(fā)電能力。除了填滿水庫外，大量的泥沙也破壞了大壩的結(jié)構(gòu)和組成部分。水輪機(jī)葉片尖端被水和泥沙沖蝕和開裂，大大降低了葉片的腐蝕性，通常需要昂貴修繕。不幸的是，目前還沒有安全和經(jīng)濟(jì)的方法來清除水壩中的泥沙。

　　據(jù)報(bào)道，美國水壩的平均存儲容量損失率約為每年0.2%。在世界范圍內(nèi)，由于水庫沉積造成的年平均蓄水損失率估計(jì)在總蓄水量的0.5%到1%之間。然而，中國的主要的水庫正以每年2.3%的速度失去其容量，比美國的平均速度快10倍以上。