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土壤質(zhì)量及其研究現(xiàn)狀
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什么是“土壤質(zhì)量”？
土壤質(zhì)量是土壤物理、土壤化學(xué)和土壤生物學(xué)性質(zhì)的綜合反映，迄今為止，國(guó)際土壤學(xué)界尚未形成評(píng)估土壤質(zhì)量的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。隨著時(shí)代的發(fā)展和認(rèn)識(shí)水平的提高，表征土壤質(zhì)量的指標(biāo)體系也在不斷變化。在環(huán)境土壤學(xué)出現(xiàn)之前，人們關(guān)注的是土壤的生產(chǎn)功能，一直以土壤肥力來(lái)評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量，直到20世紀(jì)末才提出了包括肥力質(zhì)量、環(huán)境質(zhì)量和健康質(zhì)量在內(nèi)的綜合土壤質(zhì)量概念，但仍未建立起對(duì)土壤質(zhì)量量化表征的方法和公認(rèn)的指標(biāo)及評(píng)價(jià)體系。土壤肥力質(zhì)量通常是指土壤提供植物養(yǎng)分和生產(chǎn)生物物質(zhì)的能力，可以通過(guò)土壤中各種植物營(yíng)養(yǎng)元素含量和土壤基本性質(zhì)確定。根據(jù)國(guó)際最新研究結(jié)果，土壤環(huán)境質(zhì)量定義為土壤調(diào)控溫室氣體和氮磷排放、保護(hù)大氣和水體安全的能力，土壤健康質(zhì)量定義為土壤容納、凈化污染物質(zhì)、保障清潔生產(chǎn)和提供人畜健康所需養(yǎng)分的能力。根據(jù)這樣的定義，土壤健康質(zhì)量也可以根據(jù)土壤中的元素含量和污染物含量及相關(guān)土壤性質(zhì)決定，但環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)很難表征和確定。現(xiàn)在大多數(shù)研究工作和文獻(xiàn)中所謂的土壤質(zhì)量一般都是用土壤肥力質(zhì)量再加上影響食物安全和人體健康的有關(guān)指標(biāo)來(lái)表征。應(yīng)該指出的是，土壤質(zhì)量的含義可以因管理和使用土壤目的的不同而不同，也會(huì)因認(rèn)識(shí)和研究的深入而變化，但在研究土壤質(zhì)量的動(dòng)態(tài)變化時(shí)，為便于比較，必須有相對(duì)穩(wěn)定的指標(biāo)和方法。
我國(guó)的土壤質(zhì)量調(diào)查
要利用好土壤資源，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，就要及時(shí)了解土壤質(zhì)量的變化情況。各種土壤測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，特別是信息技術(shù)的發(fā)展，日新月異，“3S”技術(shù)的應(yīng)用為土壤調(diào)查和土壤數(shù)字化、信息化提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。不少發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)或正在致力于建立本地區(qū)土壤質(zhì)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，如1989年起，加拿大農(nóng)業(yè)部國(guó)家基準(zhǔn)項(xiàng)目中就啟動(dòng)了監(jiān)測(cè)農(nóng)業(yè)土壤質(zhì)量狀況變化，特別是監(jiān)測(cè)由土地利用和管理措施引起變化的內(nèi)容。與西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)土壤資源的利用強(qiáng)度大，利用方式復(fù)雜，農(nóng)用化學(xué)品施用多，因此，土壤質(zhì)量演變更迅速，進(jìn)行土壤質(zhì)量的監(jiān)測(cè)也更為必要。
1949年以來(lái)，我國(guó)曾進(jìn)行過(guò)兩次土壤普查。第一次是20世紀(jì)50年代，規(guī)模及采集的數(shù)據(jù)都非常有限，資料也不完整；第二次是80年代初，規(guī)模宏大，涵蓋了全國(guó)所有耕地土壤，資料齊全，其數(shù)據(jù)獲得廣泛應(yīng)用。由于歷史的原因，當(dāng)時(shí)對(duì)土壤質(zhì)量還沒有完整的認(rèn)識(shí)，普查只關(guān)注土壤的基本屬性和肥力指標(biāo)，未包括土壤的環(huán)境和健康指標(biāo)。今天，距全國(guó)第二次土壤普查已過(guò)去了30多年。30多年來(lái)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式由生產(chǎn)隊(duì)為基礎(chǔ)改為家庭聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制，作物布局由過(guò)去的計(jì)劃種植變成以市場(chǎng)為導(dǎo)向的多元化種植，肥料從以有機(jī)肥為主轉(zhuǎn)變成以化肥為主，除草劑和農(nóng)藥用量也成倍增加；30多年來(lái)，糧食生產(chǎn)總量從1978年的3048億公斤增至2014年的6071億公斤，化肥的投入量從1978年的800萬(wàn)噸增至2014年的近6000萬(wàn)噸，農(nóng)藥用量也達(dá)30萬(wàn)噸；30多年來(lái)，也是我國(guó)工業(yè)化和城市化發(fā)展最快的時(shí)期，大量的廢棄物和污染物排放到土壤中。30多年的劇烈變化，對(duì)土壤質(zhì)量都產(chǎn)生了深刻影響，原有的土壤普查數(shù)據(jù)已不能代表今天的土壤質(zhì)量現(xiàn)狀，迫切需要摸清土壤質(zhì)量的變化情況，以便為土壤資源的可持續(xù)利用提供可靠依據(jù)。
在第二次土壤普查后，農(nóng)業(yè)部、國(guó)土資源部和環(huán)保部都曾開展過(guò)較大規(guī)模的土壤資源調(diào)查，相繼實(shí)施了“測(cè)土配方施肥工程”、“全國(guó)性多目標(biāo)生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查”和“全國(guó)土壤污染調(diào)查”等重大專項(xiàng)，取得了系列的研究成果。但這些調(diào)查，從不同的目的出發(fā)，以各部門分頭設(shè)計(jì)為主，缺乏全鏈條的頂層設(shè)計(jì)。（1）沒有統(tǒng)一的土壤調(diào)查和監(jiān)測(cè)方法體系，也未形成像第二次土壤普查那樣的調(diào)查規(guī)模和詳盡的數(shù)據(jù)資料；（2）在同一土壤樣品中沒有完整的土壤質(zhì)量數(shù)據(jù)，因?yàn)楝F(xiàn)在的土壤質(zhì)量已包括了更加豐富的內(nèi)涵，不僅有土壤的肥力質(zhì)量，還要包括土壤的環(huán)境質(zhì)量和健康質(zhì)量；（3）現(xiàn)在的數(shù)據(jù)與第二次土壤普查數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù)缺少比對(duì)。因此，我國(guó)土壤質(zhì)量安全狀況的家底仍然不清，對(duì)土壤質(zhì)量演變過(guò)程、風(fēng)險(xiǎn)特征及其作用機(jī)制缺乏系統(tǒng)認(rèn)知，土壤安全保障與提升集成技術(shù)匱乏。圍繞國(guó)家土壤安全戰(zhàn)略需求，亟需跨部門、跨行業(yè)、跨區(qū)域的研發(fā)布局和協(xié)同創(chuàng)新，組織實(shí)施系統(tǒng)的土壤質(zhì)量調(diào)查計(jì)劃，建立詳盡的土壤數(shù)字檔案，提升我國(guó)土壤研究與利用水平，推動(dòng)土壤科技與經(jīng)濟(jì)社會(huì)的協(xié)調(diào)發(fā)展，為保障國(guó)家糧食安全生產(chǎn)和生態(tài)文明建設(shè)提供強(qiáng)大科技支撐。
我國(guó)的土壤質(zhì)量研究
除上述各部門的宏觀調(diào)查外，科技部也部署了土壤質(zhì)量研究項(xiàng)目，由中科院南京土壤所主持完成了“973”項(xiàng)目“土壤質(zhì)量演變規(guī)律與可持續(xù)利用”，該項(xiàng)目選擇了生產(chǎn) 90%以上糧食的水稻土、紅壤、潮土和黑土作為研究對(duì)象。選擇了具有代表性的太湖地區(qū)水稻土，從鄱陽(yáng)湖邊至武夷山的條帶區(qū)紅壤，河南、河北-北京、山東的十字交叉區(qū)的潮土以及南北條帶分布的黑土為研究案例區(qū)。研究中考察了10個(gè)?。ㄊ校?0余個(gè)縣市，按統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)程在案例地區(qū)采集土壤樣品6109個(gè)，其中華南紅壤區(qū)和太湖水稻土區(qū)的樣點(diǎn)數(shù)分別為856和1603個(gè)，華北潮土和東北黑土區(qū)分別為1775和404個(gè)。在總采樣點(diǎn)中，1/5的樣點(diǎn)除采有耕層外，還采集了表下層土樣、分析微生物土樣和分析有機(jī)農(nóng)藥殘留土樣，大約1/20的樣點(diǎn)采集了土壤剖面樣品。分析了土壤物理、化學(xué)、生物等指標(biāo)共24項(xiàng)，包括植物、水等樣品，新得分析數(shù)據(jù)約20萬(wàn)個(gè)。在野外調(diào)查和分析的基礎(chǔ)上，研究了四大區(qū)土壤肥力質(zhì)量及指標(biāo)的空間分布和時(shí)空演變、土壤健康質(zhì)量的空間分異特征，以此揭示中國(guó)土壤質(zhì)量狀況及肥力質(zhì)量演變格局。“土壤質(zhì)量演變規(guī)律與可持續(xù)利用”項(xiàng)目的開展有力推動(dòng)了全國(guó)土壤學(xué)界關(guān)于土壤質(zhì)量的研究工作。
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我國(guó)土壤質(zhì)量的變化特點(diǎn)
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由于各部門進(jìn)行的宏觀調(diào)查數(shù)據(jù)沒有公開，同時(shí)這些數(shù)據(jù)的采集地點(diǎn)很難和第二次土壤普查進(jìn)行比對(duì)，這為分析了解土壤質(zhì)量變化帶來(lái)了困難。因此本文仍以“973”項(xiàng)目“土壤質(zhì)量演變規(guī)律與可持續(xù)利用”的數(shù)據(jù)為依據(jù)，分析第二次土壤普查后20年的幾個(gè)主要土壤質(zhì)量指標(biāo)的變化。而土壤污染面積的多少，一方面取決于土壤污染程度，另一方面也與所采用的標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)。因?yàn)楫?dāng)時(shí)新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)尚未出臺(tái)，土壤污染物的臨界值由當(dāng)時(shí)的研究確定，因而估計(jì)土壤污染的面積會(huì)明顯低于后來(lái)環(huán)保部的調(diào)查結(jié)果。
土壤肥力演變
有機(jī)質(zhì)
黑土區(qū)全國(guó)第二次土壤普查時(shí)（1980 - 1982年），表層（0 - 20 cm）土壤平均有機(jī)質(zhì)為59.22 g/kg，項(xiàng)目采樣分析（2000 - 2002年）的結(jié)果為52.82 g/kg，降低了6.40 g/kg，但底層土壤（20 - 40 cm）變化不大。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，87.82%以上面積的土壤有機(jī)質(zhì)都出現(xiàn)不同程度的下降，其中降低20 g/kg以上的超過(guò)40%，降低10 g/kg以上的超過(guò)55%，而僅有13%的土壤有機(jī)質(zhì)略有增加。從空間變化看，南部地區(qū)有機(jī)質(zhì)主要降低在10 g/kg以內(nèi)，北部地區(qū)減低幅度超過(guò)20 g/kg。這種大面積降低，一方面是氣候變暖、黑土開墾后短期內(nèi)的必然結(jié)果，同時(shí)也與該地區(qū)存在的緩坡侵蝕以及不重視有機(jī)肥施用有關(guān)。
潮土區(qū)在20年中土壤有機(jī)質(zhì)含量有增加的趨勢(shì)。全國(guó)第二次土壤普查時(shí)，土壤有機(jī)質(zhì)含量的均值為10.03 g/kg，“973”項(xiàng)目采樣分析結(jié)果表明，土壤有機(jī)質(zhì)含量已提至13.34 g/kg。對(duì)潮土區(qū)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，占潮土區(qū)土地總面積89.46%的土壤有機(jī)質(zhì)都出現(xiàn)不同程度的上升，其中增加3 g/kg以上的超過(guò)50%，而僅有10.54%的土壤有機(jī)質(zhì)略有減少，說(shuō)明潮土區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)含量不斷增加。
從水稻土區(qū)兩個(gè)時(shí)期含量變化來(lái)看，有機(jī)質(zhì)下降的面積非常少，其比例小于8%，其余面積都有不同程度的增加，其中又以上升5-10 g/kg的分布面積最大，說(shuō)明有機(jī)質(zhì)呈現(xiàn)積累的過(guò)程。
紅壤區(qū)（鷹潭地區(qū)）20年來(lái)有61.9%的區(qū)域土壤有機(jī)質(zhì)含量是增加的，主要分布在東鄉(xiāng)縣西北部、貴溪市和鉛山縣，有機(jī)質(zhì)含量下降的地區(qū)主要分布在進(jìn)賢和余江兩縣以及東鄉(xiāng)縣東南部，下降區(qū)域占鷹潭地區(qū)總面積的38.1%，其中降幅在10 g/kg的面積比例最大，為26.1%。顯然研究區(qū)農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)總體上有增加的趨勢(shì)。
由于高度集約化利用和長(zhǎng)期處于低投入水平，第二次土壤普查時(shí)，我國(guó)農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)含量普遍較低。較低的土壤有機(jī)質(zhì)含量為土壤有機(jī)質(zhì)含量的增加提供了較大的空間。化肥替代有機(jī)肥時(shí)，人們普遍擔(dān)心長(zhǎng)期單純施用化肥將導(dǎo)致土壤生產(chǎn)力下降。但從該研究結(jié)果看，合理、平衡施用化肥，不僅不會(huì)導(dǎo)致土壤生產(chǎn)力的下降，而且由于作物高產(chǎn)，還可提高土壤有機(jī)質(zhì)。另一方面，如果化肥配合有機(jī)肥，或秸稈還田，則土壤有機(jī)質(zhì)的增加幅度更大。因此，從增加土壤碳固定、提高土壤基礎(chǔ)肥力和保護(hù)環(huán)境出發(fā)，應(yīng)該提倡化肥和有機(jī)肥的配合施用。作物產(chǎn)量提高，殘留于土壤中的根系增加，這是土壤有機(jī)質(zhì)的重要來(lái)源。此外，在作物生長(zhǎng)過(guò)程中分泌出大量的有機(jī)物質(zhì)，根系生長(zhǎng)過(guò)程中表皮細(xì)胞的脫落和根的死亡都提供有機(jī)物質(zhì)，它們通過(guò)腐殖化作用轉(zhuǎn)化成為土壤有機(jī)質(zhì)。
土壤速效磷
黑土區(qū)與全國(guó)第二次土壤普查數(shù)據(jù)相比，土壤速效磷平均增加9.82 mg/kg，各縣區(qū)土壤速效磷含量都有不同程度的增加。由于這6個(gè)縣屬于作物高產(chǎn)區(qū)，土壤速效磷含量的增加與連年大量施用磷肥有密切關(guān)系。土壤速效磷這一變化是過(guò)去 20年該地區(qū)重視磷肥施用的結(jié)果。
潮土區(qū)的統(tǒng)計(jì)分析表明，20年間土壤速效磷全面增加，由全國(guó)二次土壤普查時(shí)的5.06 g/kg，增加到現(xiàn)在的21.80 g/kg，總體平均增加了16.74 g/ kg。其中北部（北京）比南部（河北、山東）增長(zhǎng)更快。潮土區(qū)土壤速效磷含量增加的區(qū)域占總面積的98.9%，其中，增加了15 mg/kg的土地面積超過(guò) 50%。這與現(xiàn)今農(nóng)戶的農(nóng)田管理措施相關(guān)，潮土區(qū)施用磷肥非常普遍。
水稻土太湖地區(qū)土壤速效磷含量變化±10 mg/kg的面積占90%，而速效磷下降面積比上升的面積大。速效磷虧缺較多的區(qū)域在浙江安吉、臨安、湖州和上海松江、浦東等地。速效磷積累區(qū)域在以太湖為中心的西北、東南方向上，也包括上海南匯、奉賢等地。該地區(qū)速效磷變化的一個(gè)顯著特點(diǎn)是整個(gè)區(qū)域地力更加均勻了，也就是含量最高和最低的面積都減少了。
紅壤區(qū)的鷹潭地區(qū)土壤速效磷含量也呈增加趨勢(shì)，除進(jìn)賢縣西北部速效磷含量略有降低外，進(jìn)賢縣東南部、余江、東鄉(xiāng)、貴溪和鉛山土壤速效磷含量均呈增加趨勢(shì)。速效磷增加的地區(qū)占鷹潭地區(qū)總面積的91.8%，而降低的地區(qū)僅占8.2%。
土壤速效鉀
與全國(guó)第二次土壤普查數(shù)據(jù)相比，黑土區(qū)土壤速效鉀含量都出現(xiàn)不同程度的降低，平均降低 40 mg/kg，約占總量的20%。速效鉀逐年下降除受土壤和氣候等自然因素影響外，人為管理措施是其降低的重要因素。改革開放以來(lái)，該地區(qū)連年施用氮磷肥，而有機(jī)肥和鉀肥施用很少，因而造成速效鉀含量不斷降低?？梢?，今后黑土區(qū)應(yīng)特別注意增施鉀肥。
潮土區(qū)土壤速效鉀含量變化統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，20年間潮土區(qū)土壤速效鉀的變化空間差異很大，有的區(qū)域增加（北京通州、山東陵縣），有的區(qū)域減少（河北曲周），這與人們的施肥管理有關(guān)；有的地區(qū)發(fā)展果蔬等，鉀肥成為產(chǎn)量和品質(zhì)的限制性因素，因此普遍施鉀肥，土壤鉀素提高很快。潮土區(qū)的土壤速效鉀含量增加的區(qū)域占總面積的 75.86%，降低的區(qū)域面積為24.14%，速效鉀含量降低的原因是該地區(qū)含鉀豐富而不需要施鉀肥。
水稻土區(qū)土壤速效鉀含量變化范圍在± 25 mg/kg之內(nèi)的面積占83%，是變化部分的主體。從面積來(lái)看，土壤速效鉀下降的部分超過(guò)50%，下降是主要的趨勢(shì)。從空間上來(lái)看，下降幅度最大的在江蘇溧陽(yáng)，浙江桐鄉(xiāng)、平湖、海鹽，上海南匯、金山部分地區(qū)。速效鉀增加的部分主要分布在環(huán)湖地區(qū)、江蘇鎮(zhèn)江和丹陽(yáng)、上海奉賢、青浦、松江以及浙江余杭、德清等地。這些結(jié)果說(shuō)明，盡管太湖地區(qū)施肥量較高，但鉀肥的施用仍然不足，使土壤鉀素虧缺。
20年間紅壤區(qū)的興國(guó)縣土壤速效鉀含量的變化以下降為主，下降的面積占總面積的67.2%，其中速效鉀含量降幅在0-50 mg/kg的面積最大，占62.6%，有32.8%的地區(qū)的土壤速效鉀含量增加，增幅在0-50 mg/kg的地區(qū)占32%。鷹潭地區(qū)20年來(lái)土壤速效鉀含量的變化則以增加為主，有 71.6%的地區(qū)土壤速效鉀含量呈增加趨勢(shì)，其中6.8%的地區(qū)增加幅度在100 mg/kg以上，僅28.4%的地區(qū)土壤速效鉀含量是降低的，主要分布在進(jìn)賢縣中部和鉛山縣北部地區(qū)。紅壤本身鉀含量很低，再加上表面的正電荷特性，對(duì)鉀的固持能力較弱，要提高土壤生產(chǎn)力，就須增加鉀肥投入。由于植物吸收的鉀多集中于秸稈，因此秸稈還田是補(bǔ)鉀的有效措施。
土壤健康質(zhì)量變化
污染物空間分異
從近期環(huán)保部發(fā)布的土壤污染調(diào)查結(jié)果看，我國(guó)土壤的點(diǎn)位超標(biāo)率已達(dá)16.1%以上，耕地土壤點(diǎn)位超標(biāo)率已達(dá)19.4%，雖然點(diǎn)位超標(biāo)不能代表面積超標(biāo)，但污染面積遠(yuǎn)超當(dāng)時(shí)“973”項(xiàng)目的數(shù)據(jù)已是不爭(zhēng)的事實(shí)，盡管10年后的污染面積增加是原因之一，但最主要的還是標(biāo)準(zhǔn)不同所致。以鎘為例，“973”項(xiàng)目確定的大田土壤在pH值 < 6.00、 pH值 = 6.00 - 7.50、pH值 > 7.50時(shí)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)是0.6、0.8、1.2 mg/kg，只有菜園土才定為 0.4 mg/kg，而現(xiàn)行土壤標(biāo)準(zhǔn)則是pH值<7.50時(shí)為0.3 mg/kg，pH值>7.50時(shí)為0.6 mg/kg，兩者相差較大。如果以現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)英國(guó)土壤，其超標(biāo)面積將超過(guò)20% - 45%?？梢姌?biāo)準(zhǔn)對(duì)確定污染面積大小的影響是巨大的。
以當(dāng)時(shí)“973”項(xiàng)目確定的指標(biāo)看，研究區(qū)域內(nèi)土壤健康質(zhì)量總體良好，只是局部地區(qū)出現(xiàn)了不同類型和程度的污染。黑土區(qū) 97.9%面積的土壤屬于清潔區(qū)，2.1%面積的屬于警戒范圍，重金屬含量都接近或略高于土壤背景值，尚未受到重金屬（鋅、銅、鉛、鉻、鎘、硒、汞、鎳、錳）和農(nóng)藥（六六六、DDT）的污染或污染程度很低，黑土區(qū)是綠色食品生產(chǎn)的理想基地。潮土區(qū)清潔和尚清潔的土壤占98.7%，1.3%的面積屬于警戒范圍。其中部分地區(qū)出現(xiàn)鎘的重金屬污染，僅占 1.4%，目前尚未受到其他重金屬污染，也基本沒有農(nóng)藥（六六六、DDT）的污染。水稻土區(qū)清潔和尚清潔土壤占95.7%，輕度污染占3.8%，而中度和嚴(yán)重污染占0.4%。其中局部地區(qū)出現(xiàn)的汞、銅重金屬污染分別占水稻土面積的 9.4%和0.06%，部分土壤有DDT輕度污染。紅壤健康質(zhì)量總體良好，只有很少的局部地區(qū)和礦區(qū)出現(xiàn)不同類型和程度的重金屬污染。
土壤pH值的演變
之所以要研究土壤pH值的變化，是因?yàn)橥寥赖乃釅A度對(duì)土壤污染物，尤其是重金屬活性的影響巨大。土壤酸化將大大增加土壤污染的風(fēng)險(xiǎn)，值得格外關(guān)注。水稻土區(qū)從等級(jí)變化來(lái)看，20世紀(jì)80年代到2000年，原本中性土壤面積大大減少，呈現(xiàn)酸化的達(dá)58.5萬(wàn)公頃，占全區(qū)面積的 16.2%。從變化幅度來(lái)看，整個(gè)區(qū)域的中性土壤面積減少了42.5%，水稻土區(qū)pH值全面下降，下降的面積占總面積的91.6%。
紅壤區(qū)近20年來(lái)絕大部分地區(qū)的土壤pH值下降。鷹潭地區(qū)土壤pH值下降的區(qū)域主要分布在進(jìn)賢縣北部、東鄉(xiāng)縣、貴溪中部和鉛山北部，pH值下降的地區(qū)占鷹潭地區(qū)總面積的63.5%，pH升高的地區(qū)占36.5%。從分布面積比例來(lái)看，20年來(lái)興國(guó)縣土壤酸化比鷹潭地區(qū)嚴(yán)重。
黑土區(qū)土壤pH值降低了0.33個(gè)單位，潮土區(qū)土壤pH值也從8.9降至8.0。因此，從全國(guó)來(lái)看，耕地土壤酸化已成為普遍現(xiàn)象，必須引起高度重視。
大氣酸沉降和施肥不當(dāng)是造成我國(guó)土壤大面積酸化的主要原因。如果這種趨勢(shì)繼續(xù)下去，對(duì)本來(lái)pH值就不高的土壤來(lái)說(shuō)，不僅會(huì)導(dǎo)致土壤肥力退化，對(duì)作物生長(zhǎng)帶來(lái)不利影響，而且還會(huì)引起土壤污染物的活化而增加生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。
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土壤資源的可持續(xù)利用
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要實(shí)現(xiàn)土壤資源的可持續(xù)利用，首要的是確保耕地?cái)?shù)量不減或少減，在我國(guó)現(xiàn)有條件下，擴(kuò)大耕地面積的空間已經(jīng)很小。因此資源可持續(xù)利用的重點(diǎn)無(wú)疑將集中于保護(hù)現(xiàn)有耕地，提高土壤質(zhì)量，防止退化和污染，減少環(huán)境帶來(lái)的負(fù)面影響方面。
摸清家底，建立土壤數(shù)字檔案
要實(shí)現(xiàn)土壤資源的可持續(xù)利用，就要摸清土壤家底，根據(jù)土壤性質(zhì)和肥力高低及污染情況，因地制宜，采用合適的利用措施，保障作物生產(chǎn)和環(huán)境安全。每隔一個(gè)時(shí)期（如20或30年）就要進(jìn)行一次土壤普查，建立可靠的數(shù)字檔案，在兩次土壤普查間隔之間，可選擇典型土壤類型，進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。土壤調(diào)查要根據(jù)野外調(diào)查與樣品采集規(guī)范，綜合考慮主要土壤類型、主要利用方式等因素，確定土壤樣品采集密度，以GPS定位進(jìn)行樣品采集。樣品分析測(cè)試項(xiàng)目要包括土壤肥力質(zhì)量通用最小數(shù)據(jù)集（如表層厚度、pH值、有機(jī)質(zhì)、粘粒、有效磷、速效鉀、容重、CEC等）和土壤健康質(zhì)量最小數(shù)據(jù)集（重金屬：Cr、Cd、Cu、Pb、Zn、 Hg、As；有機(jī)污染物：有機(jī)氯、PAH等）。要研發(fā)基于土壤功能的質(zhì)量評(píng)估指標(biāo)體系及預(yù)警模型，提出基于肥力、健康和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的土壤安全基準(zhǔn)與標(biāo)準(zhǔn)。編制土壤屬性和土壤環(huán)境容量（單因子）數(shù)字化圖，開發(fā)多尺度、多源土壤信息大數(shù)據(jù)的集成與信息化管理技術(shù)；建立國(guó)家和區(qū)域土壤檔案、質(zhì)量監(jiān)測(cè)平臺(tái)與預(yù)警體系，建設(shè)多位一體的土壤信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。
改造中低產(chǎn)田，提升土壤生產(chǎn)功能
我國(guó)耕地中2/3是中低產(chǎn)田，這也意味著這些土壤有更大的地力提升空間。在農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)，如東北平原、黃淮海平原、長(zhǎng)江流域、華南等區(qū)域，要針對(duì)主要糧油作物、設(shè)施蔬菜的安全生產(chǎn)，重點(diǎn)研究土壤生產(chǎn)功能關(guān)鍵要素消長(zhǎng)規(guī)律與肥沃土層構(gòu)建的長(zhǎng)效機(jī)制，消除酸化、次生鹽堿化、養(yǎng)分非均衡化、生物功能退化等土壤障礙，開展不同區(qū)域優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)土壤保育技術(shù)體系與模式示范，不同區(qū)域退化耕地治理技術(shù)體系與模式示范。要大力推廣秸稈還田，增加土壤有機(jī)質(zhì)，提高土壤肥力和緩沖能力，提升耕地土壤質(zhì)量。由于氣候等自然環(huán)境條件和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、人類干預(yù)強(qiáng)度與利用管理措施等人為因素的差異，我國(guó)不同地區(qū)耕地資源在自然質(zhì)量形成和人類活動(dòng)驅(qū)動(dòng)下呈現(xiàn)出鮮明的區(qū)域性特點(diǎn)。在以干旱、半干旱為主要?dú)夂蛱卣鞯奈鞅钡貐^(qū)，水土流失和各種應(yīng)力作用下的土壤侵蝕作用是土壤退化的主導(dǎo)過(guò)程。東北黑土資源面臨的主要問(wèn)題是水土流失和土壤肥力衰退。東南沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，土壤資源所面臨的核心問(wèn)題是耕地資源的大規(guī)模非農(nóng)占用和日趨嚴(yán)重的土壤污染。西南地區(qū)土壤酸化問(wèn)題突出，且為多山地區(qū)，土層淺薄，水土流失以及泥石流、山體滑坡為主要形式的重力侵蝕對(duì)土壤資源影響巨大。中部的耕地資源集中在華北平原與黃淮海地區(qū)，土壤相對(duì)貧瘠，由于大量利用地下水灌溉，地下水嚴(yán)重虧缺，將嚴(yán)重影響該地區(qū)耕地資源的可持續(xù)利用。針對(duì)這些問(wèn)題，必須加強(qiáng)耕地資源保護(hù)的宏觀戰(zhàn)略研究，制定長(zhǎng)遠(yuǎn)的管理利用規(guī)劃，確保耕地永續(xù)利用。
嚴(yán)格管理，防止土壤退化和污染
我國(guó)是土壤資源約束型國(guó)家，必須確保單位面積土壤的生產(chǎn)能力。土壤的高強(qiáng)度利用和粗放管理以及工業(yè)化、城市化快速發(fā)展造成的污染物排放等，都容易導(dǎo)致土壤退化和污染。我國(guó)大部分土壤有機(jī)質(zhì)含量偏低，缺乏磷、鉀、中量和微量元素的耕地也分別占耕地的59%、30%、70%和50%。另外，土壤酸化、次生鹽漬化和污染等問(wèn)題日益嚴(yán)重，土壤酸化面積占耕地面積的40%以上；水土流失面積約360多萬(wàn)平方公里；每年土壤次生鹽漬化達(dá)17萬(wàn)畝。土壤污染情況已十分突出，環(huán)保部最新調(diào)查顯示，全國(guó)耕地土壤總的點(diǎn)位超標(biāo)率為19.4%。而土壤一旦退化或污染，治理和修復(fù)便十分困難。因此，在土壤退化和污染防治方面，必須堅(jiān)持以防為主的原則。在施肥方面，要因土施肥，平衡施肥，避免土壤養(yǎng)分的非均衡化和土壤酸化，在以養(yǎng)殖廢棄物作為肥料時(shí)，更要制定有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)，防止污染物在土壤中積累，對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)品的安全和品質(zhì)構(gòu)成威脅。要嚴(yán)格按照國(guó)家功能區(qū)規(guī)劃，合理利用土壤，提高農(nóng)田土壤固碳速率和潛力，抑制生態(tài)脆弱區(qū)土壤生態(tài)功能的喪失和生物多樣性減少，建立生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制，推廣利用生態(tài)脆弱區(qū)土壤侵蝕控制、水庫(kù)容量提升等技術(shù)，創(chuàng)建生態(tài)脆弱區(qū)土壤生態(tài)功能的綜合提升技術(shù)模式及示范，防止過(guò)度利用和不當(dāng)管理而引起土壤退化。
污染土壤的修復(fù)與安全利用
我國(guó)污染耕地約有1.5億畝，中、重度污染耕地高達(dá)5000萬(wàn)畝，不僅直接影響食物安全，也對(duì)生態(tài)環(huán)境安全帶來(lái)威脅。要特別關(guān)注土壤污染的重點(diǎn)區(qū)域，如礦區(qū)和地質(zhì)背景值高的區(qū)域、污灌區(qū)、油田、污染企業(yè)排放區(qū)、垃圾堆放區(qū)，以及設(shè)施農(nóng)業(yè)種植區(qū)和城市周邊地區(qū)等，更要關(guān)注土壤酸化時(shí)所帶來(lái)的污染加劇問(wèn)題。此外，由于土壤環(huán)境安全日趨惡化，土壤污染呈現(xiàn)出流域性和區(qū)域化發(fā)展的態(tài)勢(shì)，要防范大面積的土壤污染出現(xiàn)。土壤污染不僅導(dǎo)致土壤生產(chǎn)功能退化，影響到我國(guó)的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，也帶來(lái)凈化功能、緩沖功能和生態(tài)功能退化，從而影響生態(tài)環(huán)境質(zhì)量安全和人體健康。要加強(qiáng)土壤污染特征、演變趨勢(shì)的研究，對(duì)污染土壤進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，根據(jù)污染類型和相應(yīng)的修復(fù)原理，開發(fā)物理、化學(xué)、生物和聯(lián)合修復(fù)的技術(shù)及產(chǎn)品。同時(shí)對(duì)污染不太嚴(yán)重的土壤，要根據(jù)不同植物對(duì)污染物和食物安全性的敏感度差異，采用邊利用邊修復(fù)的方法，構(gòu)建污染土壤修復(fù)與安全利用集成技術(shù)模式，并編制相應(yīng)的技術(shù)規(guī)程與指南，在不同區(qū)域開展土壤修復(fù)工程示范與推廣。
合理施用肥料和農(nóng)藥，減少環(huán)境沖擊
我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家在土地利用和管理方面面臨的問(wèn)題和任務(wù)不同，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家糧食供應(yīng)充足，在土壤資源利用方面并不以實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)為目標(biāo)，其采取耕地休閑和減少農(nóng)用化學(xué)品用量等措施以達(dá)到最佳經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境效益，減少環(huán)境污染；而對(duì)于耕地資源相對(duì)匱乏和環(huán)境污染日益嚴(yán)重的我國(guó)，既必須依靠土壤資源高強(qiáng)度的利用，農(nóng)業(yè)高度集約化生產(chǎn)和農(nóng)用化學(xué)品的大量投入來(lái)實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品總量的增長(zhǎng)，養(yǎng)活世界 1/5多的人口，同時(shí)又必須有效地防止高強(qiáng)度利用過(guò)程中的土壤環(huán)境污染與生態(tài)退化問(wèn)題。肥料和農(nóng)藥的問(wèn)題在于突破制約養(yǎng)分高效利用的科技瓶頸，最大限度地提高利用率。要研究改性肥料養(yǎng)分的釋放、轉(zhuǎn)化特征與作物高效利用機(jī)理；土壤-植物體系營(yíng)養(yǎng)元素間的協(xié)同增效作用與機(jī)理；環(huán)境要素與養(yǎng)分的協(xié)同促效作用及機(jī)制；新型環(huán)保農(nóng)藥研發(fā)和應(yīng)用；農(nóng)藥降解規(guī)律和環(huán)境變化關(guān)系等。物質(zhì)的利用效率隨著投入量提高而下降，損失率隨著投入量提高而增加是客觀自然規(guī)律。要研究高產(chǎn)水平下的資源高效利用問(wèn)題，明確環(huán)境友好的臨界農(nóng)用化學(xué)品投入量和土壤利用強(qiáng)度指標(biāo)，協(xié)調(diào)環(huán)境-資源-農(nóng)產(chǎn)品-健康之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)由資源消耗型向資源高效型和環(huán)境友好型的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的最優(yōu)平衡。
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原文發(fā)表于《中國(guó)科學(xué)院院刊》2015年第4期，略有修訂。
作者：周健民（中科院南京分院院長(zhǎng)、中科院南京土壤所研究員）
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