[科普中國(guó)]-土壤生態(tài)退化

土壤生態(tài)退化是指由于人類活動(dòng)干擾及惡劣的自然環(huán)境調(diào)節(jié)作用或二者共同作用下造成的土壤生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)破壞，調(diào)節(jié)功能衰退，土壤多樣性減少，土壤生產(chǎn)率下降及土壤荒漠化、干旱化、板結(jié)化、酸化、鹽堿化、養(yǎng)分虧缺與失衡等一系列的土壤生態(tài)環(huán)境惡化過程和現(xiàn)象。

簡(jiǎn)介土壤生態(tài)退化實(shí)質(zhì)上是土壤生態(tài)系統(tǒng)遭受破壞或各亞系統(tǒng)之間不協(xié)調(diào)發(fā)展的產(chǎn)物，任一亞系統(tǒng)的破壞均可能導(dǎo)致土壤生態(tài)系統(tǒng)的退化，只有當(dāng)土壤系統(tǒng)、環(huán)境系統(tǒng)和生物系統(tǒng)三者協(xié)調(diào)發(fā)展時(shí)，才可能建立良性循環(huán)的土壤生態(tài)系統(tǒng)。毋庸置疑，土壤退化和植被破壞若超過土壤生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)閡限，必然導(dǎo)致土壤生態(tài)退化，例如，嚴(yán)重的土壤污染及干旱區(qū)的植被破壞必然引起土壤生態(tài)系統(tǒng)的崩潰。同樣，土壤生態(tài)退化也必然伴隨著土壤退化和生物系統(tǒng)退化。但是，輕度的土壤退化若在生物系統(tǒng)的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，則不一定導(dǎo)致土壤生態(tài)退化?？梢?，土壤生態(tài)退化與土壤退化是兩個(gè)密切相關(guān)但又不同的概念。土壤生態(tài)退化概念是將生物、土壤和環(huán)境退化緊密聯(lián)系在一起的土壤生態(tài)學(xué)術(shù)語(yǔ)。

土壤生態(tài)退化的類型流水作用下的土壤侵蝕是土壤生態(tài)退化的最重要類型之一，主要表現(xiàn)為土壤養(yǎng)分肥力下降、土層淺薄、土壤碳庫(kù)損失、土壤水庫(kù)功能喪失、母巖和母質(zhì)裸露、景觀破碎以及植被生長(zhǎng)困難等特點(diǎn)。Scherr（1999）認(rèn)為，水蝕導(dǎo)致了最嚴(yán)重的土壤退化，隨之而來的是風(fēng)蝕、土壤養(yǎng)分耗竭和鹽化。Oldeman（1993）等對(duì)全球尺度上退化土壤評(píng)價(jià)的研究結(jié)果表明，世界上84%和7%的土壤退化分別歸因于侵蝕和肥力下降。土壤侵蝕是導(dǎo)致土壤生態(tài)系統(tǒng)退化的最主要自然驅(qū)動(dòng)力。例如，中國(guó)僅因?yàn)樗亮魇碌耐寥劳嘶娣e就達(dá)356×104 km2，約占國(guó)土面積的37%。水蝕通過細(xì)溝間侵蝕（interrill erosion）、細(xì)溝侵蝕（rill erosion）和溝谷侵蝕（gully erosion）過程產(chǎn)生表土散失、物質(zhì)位移和土體變形，其后果比風(fēng)蝕更加嚴(yán)重，尤其是在丘陵和山地發(fā)育的地區(qū)以及降雨短而集中的干旱‘、半干旱地區(qū)。例如，新疆博河中下游兩岸由于博河河床較寬，沒有固定的河道，冬季豐水期及夏季洪水沖刷，河道經(jīng)常改道沖刷兩岸耕地，每年達(dá)2000 hm2，直接沖掉的土地每年為333～533 hm2，經(jīng)常受洪水危害的面積每年在1333 hm2以上。

氣候干燥和風(fēng)蝕導(dǎo)致的土壤干旱化和荒漠化是干旱和半干旱地區(qū)最典型的土壤生態(tài)類型之一，主要表現(xiàn)為土壤干旱化和沙化嚴(yán)重、土壤水庫(kù)喪失、有機(jī)質(zhì)耗竭、養(yǎng)分肥力衰竭等。我國(guó)西北地區(qū)氣候干燥，土壤水分蒸發(fā)強(qiáng)烈，地表物質(zhì)疏松，土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)差，植被覆蓋率低，大風(fēng)常吹蝕表土，導(dǎo)致風(fēng)沙，引起土壤沙化搬移沙石，造成嚴(yán)重的風(fēng)蝕現(xiàn)象。例如，新疆博樂市地處荒漠地區(qū)和阿拉山口風(fēng)口區(qū)，氣候條件惡劣，風(fēng)沙加劇，風(fēng)蝕面積約2萬余畝。大風(fēng)及風(fēng)沙是最終導(dǎo)致土壤退化、沙化的原因之一。

土壤鹽漬化是干旱和半干旱地區(qū)及濱海地區(qū)土壤退化的典型類型，主要表現(xiàn)為土壤鹽堿化、土壤養(yǎng)分有效性降低、次生鹽漬化等。我國(guó)20世紀(jì)80—90年代期間的開荒造田造成許多地區(qū)的水土不平衡，同時(shí)，由于不注重養(yǎng)地用地相結(jié)合，大水漫灌及不合理耕作制度等造成地下水位抬高，土壤次生鹽漬化，嚴(yán)重影響了農(nóng)作物的產(chǎn)量，有的甚至不能種植農(nóng)作物而撂荒。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，以持久性有機(jī)污染物質(zhì)（POPs）和重金屬污染為主要特征的土壤污染逐漸成為土壤生態(tài)退化的最主要類型，且正在威脅著食品安全和人類的生存與健康，制約著人類經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

土壤生態(tài)退化的驅(qū)動(dòng)機(jī)制極端氣候（如寒冷、高溫、干旱、水災(zāi)等）、地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、土壤母巖和母質(zhì)特性、山地災(zāi)害等組合作用導(dǎo)致了土壤自然環(huán)境的先天脆弱性。這些脆弱的土壤生態(tài)系統(tǒng)在森林采伐、過度放牧、陡坡耕作、土地墾殖、城市化過程、工業(yè)污染、化肥和農(nóng)藥施用等人類活動(dòng)的干擾作用下，逐漸或迅速喪失土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)、土壤養(yǎng)分庫(kù)、土壤水庫(kù)、有機(jī)碳庫(kù)、土壤生物多樣性甚至完全喪失土壤生產(chǎn)力。因此，土壤生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的退化是自然環(huán)境的先天脆弱性和人類活動(dòng)及其疊加作用的過程和產(chǎn)物。

（1）自然環(huán)境的先天脆弱性是土壤生態(tài)退化的潛在原因

極端氣候條件、地質(zhì)地貌過程、頻繁的山地災(zāi)害、破碎的地質(zhì)構(gòu)造及土壤母巖和母質(zhì)等導(dǎo)致的自然環(huán)境的先天脆弱性是土壤生態(tài)退化的潛在原因。

極端氣候條件導(dǎo)致的自然環(huán)境的先天脆弱性是土壤生態(tài)退化的最重要的潛在因素之一。高寒（高緯度、高海拔和寒冷）地區(qū)的低溫導(dǎo)致了相對(duì)較低的生物多樣性，也限制了植物的生長(zhǎng)發(fā)育、生物元素循環(huán)及土壤的發(fā)育和形成，從而導(dǎo)致了土壤生態(tài)環(huán)境的脆弱性。例如，亞高山和高山地區(qū)，由于母巖的生物風(fēng)化和化學(xué)風(fēng)化速率較緩慢，因而成土過程和植物群落演替相當(dāng)緩慢，自然成土過程中形成1cm厚的土壤大約需要1000年的時(shí)間，一旦土壤生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能遭受破壞，土壤生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)就相當(dāng)困難，甚至出現(xiàn)難以逆轉(zhuǎn)的退化。

極端干旱是極端氣候條件的一種典型類型，也是導(dǎo)致干旱和半干旱地區(qū)自然生態(tài)環(huán)境脆弱及土壤生態(tài)退化的最重要的潛在因素之一。受水分限制，生物（植物、動(dòng)物和微生物）多樣性的分布受到限制，表現(xiàn)為相對(duì)較低的生物多樣性和較低的生產(chǎn)力，生物元素循環(huán)和土壤發(fā)育受到限制，一旦自然植被受到破壞，土壤蒸發(fā)量大于降水量，土壤就容易受到風(fēng)蝕和水蝕危害，從而導(dǎo)致土壤養(yǎng)分庫(kù)下降、土壤水庫(kù)喪失、干旱化和荒漠化加劇、土壤物理結(jié)構(gòu)受到破壞、土壤生物多樣性喪失等土壤生態(tài)退化現(xiàn)象。例如，我國(guó)西北的干旱和半干旱地區(qū)以及金沙江干熱河谷和岷江干旱河谷等就是受極端干旱脅迫形成的脆弱土壤生態(tài)系統(tǒng)。

地質(zhì)地貌過程及頻繁的山地災(zāi)害（如火山爆發(fā)、地震、滑坡和泥石流等自然災(zāi)害）是復(fù)雜地形地貌條件下形成脆弱生態(tài)環(huán)境的重要自然驅(qū)動(dòng)力，脆弱的土壤生態(tài)系統(tǒng)在人為活動(dòng)的干擾下極易發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的退化。例如，受青藏高原隆升的影響，橫斷山區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，地震活動(dòng)頻繁，致使崩塌、滑坡和泥石流等山地災(zāi)害嚴(yán)重，不僅導(dǎo)致大面積的森林植被破壞，而且阻礙了植被群落的演替及土壤發(fā)育與形成，表現(xiàn)為土層淺薄，土體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，土壤生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能較差，一旦受到森林采伐、墾殖和陡坡耕作等人類活動(dòng)的干擾，極易發(fā)生變化甚至發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的生態(tài)退化。

（2）人類活動(dòng)干擾是土壤生態(tài)退化的根本原因

自然驅(qū)動(dòng)力是土壤生態(tài)退化的潛在原因，人類活動(dòng)干擾則是世界范圍內(nèi)土壤生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能退化的根本原因。根據(jù)世界人為誘導(dǎo)土壤退化圖，導(dǎo)致土壤退化的人為因素分為五類：森林破壞、過渡放牧、農(nóng)業(yè)活動(dòng)、植被的過度開發(fā)以及工業(yè)活動(dòng)和生物工業(yè)活動(dòng)。Daily（1997）對(duì)造成土壤生態(tài)退化的人類活動(dòng)的統(tǒng)計(jì)表明，過度開發(fā)土壤資源（含直接破壞和環(huán)境污染等）占35%，毀林占30%，農(nóng)業(yè)活動(dòng)占28%，過度開發(fā)森林資源占7%，生物工業(yè)占1%。由于人口對(duì)資源需求的增長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過土地的供給能力，所以土壤退化進(jìn)程仍然在快速發(fā)展，估計(jì)每年土壤退化面積將以500（～700）×10 4hm2的速度增加。

（3）人口稠密、生產(chǎn)方式落后和貧困是土壤生態(tài)退化的內(nèi)在原因

人口稠密、生產(chǎn)方式落后和貧困是土壤生態(tài)退化的內(nèi)在原因和社會(huì)驅(qū)動(dòng)力。據(jù)估計(jì)，世界上水土流失最嚴(yán)重的地區(qū)在發(fā)展中國(guó)家，90%以上的貧困人口在水土流失嚴(yán)重的地區(qū)。這種因?yàn)樨毨c土壤生態(tài)退化之間的矛盾正在成為區(qū)域經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸，是土壤生態(tài)退化的重要社會(huì)驅(qū)動(dòng)力。

（4）全球氣候變化正在成為土壤干旱化、荒漠化和水土流失加劇的重要驅(qū)動(dòng)機(jī)制。

以大氣CO2濃度升高和全球變暖的氣候變化正在改變?nèi)蚍秶鷥?nèi)的水熱分布格局，可能加劇干旱和半干旱地區(qū)的干旱化以及增加強(qiáng)降雨發(fā)生的頻率，從而加劇土壤干旱化、荒漠化和水土流失。同時(shí)，氣候變化可能改變地球表面的植被和生物多樣性格局，引起陸地表面的植被覆被變化，間接改變土壤生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。

此外，城市化過程、工業(yè)“三廢”和生活“三廢”排放等正在直接或間接改變土壤生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，當(dāng)超過土壤生態(tài)系統(tǒng)的自凈化能力時(shí)，土壤生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能便退化或喪失1。

土壤生態(tài)退化的后果土壤生態(tài)退化對(duì)我國(guó)生態(tài)環(huán)境和國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成巨大影響。其直接后果如下：①陸地生態(tài)系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定遭到破壞，土壤生產(chǎn)力和肥力降低。②破壞自然景觀及人類生存環(huán)境，誘發(fā)區(qū)域乃至全球的土被破壞、水系萎縮、森林衰亡和氣候變化。③水土流失嚴(yán)重，自然災(zāi)害頻繁，特大洪水危害加劇，對(duì)水庫(kù)構(gòu)成重大威脅。④化肥使用量不斷增加，而化肥的報(bào)酬率和利用率遞減，環(huán)境污染加??；農(nóng)業(yè)投入產(chǎn)出比增大，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本上升。⑤人地矛盾突出，生存環(huán)境惡化，食品安全和人類健康受到嚴(yán)重威脅2。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

吳俊文 - 博士 - 廈門大學(xué)