土壤安全六大挑战如何应对

土壤安全六大挑战如何应对？

访中国科学院南京土壤研究所所长沈仁芳

1965年生，博士生导师，研究员。现任中国科学院南京土壤研究所所长/土壤与农业可持续发展国家重点实验室主任。1986年获浙江大学农学学士学位，1989年和1993年在中国科学院南京土壤研究所分别获理学硕士和博士学位，1994～1995年在世界著名的英国洛桑试验站做博士后研究，1998～2000年在日本农业环境技术研究所任日本科技厅特别研究员，2000～2002年在日本国立香川大学任日本学术振兴会特别研究员，2002年受聘中国科学院南京土壤研究所研究员．中科院“百人计划”“引进国外杰出人才”计划入选者。2010年获得“国家杰出青年基金”。

土壤安全是基于社会可持续发展为目标的一种土壤系统认知，关系到与粮食、纤维和淡水等相关的全球土壤资源利用与保育。土壤对粮食安全、水安全、能源可持续性、气候稳定性、生物多样性及生态系统服务等方面具有十分重要的作用。目前土壤安全面临哪些挑战？我国将如何应对土壤问题？

带着这些问题，近日《地球》记者采访了著名土壤专家——中国科学院南京土壤研究所所长沈仁芳。

土壤安全有多重要？

《地球》：请谈谈你对土壤安全的认识。

沈仁芳：土壤是地球表层系统最活跃的圈层，是人类赖以生存和发展的基石，是保障人类食物与生态环境安全的重要物质基础。当前，全球正面临着土水资源紧张、能源短缺、环境污染、气候变化、生物多样性锐减、生态系统服务功能退化等重大挑战，如何协调发挥土壤的生产功能、环境保护功能、生态工程建设支撑功能和全球变化缓解功能，成为国家土壤安全亟需解决的重要任务。

土壤安全对维持生物多样性、保护生态系统服务功能和环境可持续发展都有重要意义。在全球环境可持续发展体系下，土壤对粮食安全、水安全、能源可持续性、气候稳定性、生物多样性及生态系统服务供应等方面具有不可替代的重要作用。因此，对于土壤安全的认知必须基于土壤的功能和土壤可能受到的挑战。土壤的七大功能，包括：生物质生产；养分、物质和水的储存、过滤与转化；生物多样性；物质与人文环境；原材料来源；碳库；地质与文化遗产。土壤通过上述功能来应对六大全球挑战。

《地球》：你所说的六大全球挑战，分别是哪些？

沈仁芳：一是粮食安全。土壤的功能之一是产生生物质，为粮食生产提供物质基础和保障。据联合国预测，全球人口将从2005年的64亿多增至2050年的90亿，增加40%。由于人口膨胀、经济增长和城市化快速扩张，人类对食物数量和质量的需求将成倍增长，对耕地资源等造成越来越大的压力，全球性粮食危机日趋严峻。据预测，2050年中国人口将超过16.5亿，而维系粮食生产的耕地土壤却因工业化和城市化的加速发展，大量转变为非农用地，耕地土壤资源数量和质量同步下降，将会严重影响国家粮食安全。

我国土壤污染问题十分突出，最新调查显示，全国耕地土壤环境质量堪忧，耕地土壤中重度污染面积高达5000万亩，土壤污染呈现出流域性和区域化发展的态势，严重威胁到我国农产品安全甚至社会稳定发展。同时，我国农村大量耕地撂荒现象普遍，许多优质的商品粮基地被开发为城市建设用地。随着上述趋势的发展与扩张，若无有效的调整措施来保护土壤资源，改善土壤质量，保证耕地土壤资源数量，提高耕地土壤资源质量，可能会从根本上危及国家粮食安全。

二是水安全。水资源危机已被联合国和世界银行等国际机构列入威胁全球食物和农业发展的最大因素。据估计，至2025年世界上无法获得安全饮用水的人数将增至23亿，生活在水源紧张和经常缺水国家的人数将达30亿。而且水资源危机带来生态系统恶化和生物多样性破坏，也将严重威胁人类生存。中国是世界水资源最短缺的国家之一，水资源危机问题十分突出。

同时，随着我国城市化、工业化以及农业高度集约化的快速发展，水污染十分严重，生态保护用水需求不断增加，农业用水缺口越来越严重，威胁到我国粮食的生产和食物的保障。基于这一情景，为了保障中国水资源安全，需要建立土壤水分监测、水肥资源利用平台；深入研究我国区域耕地水资源演变与调控技术，农业生态系统水肥循环与生理需水规律，建立节水型农业技术体系，实现水土资源集约利用、耕地生产力稳定提升，保障我国土壤与农业可持续发展。

三是能源安全。当前世界能源消费以化石能源为主，随着经济社会快速发展，人类面临着化石能源日趋减少的挑战。人类在大规模开发和利用化石能源的同时，也带来了气候变暖和生态环境破坏等问题。尽管我国能源资源总量较为丰富，但是人均能源资源拥有量较低，加上耕地资源有限，严重制约了生物质能源的规模化发展。

生物质能源具有清洁、多用途特征，已成为未来持续能源的重要组成部分，据估算，我国可开发的生物质能源总量约7亿吨标准煤。生物质能源工程的基础是集约经营现有土地，大规模开发利用农、林后备土地，发展高效生物质生产。因此，可以充分利用边际土壤、荒地和后备土地资源，建立生物质能源基地，提供规模化的木质或植物油等能源资源。

四是气候变化减缓。近年来，全球气候变化成为国际社会的核心议题之一。全球气候变化的潜在原因是化石能源使用增加和土地利用改变。土壤与全球变化密切相关，土壤过程通过释放或吸收温室气体以及其他气体直接或间接地影响气候变化。全球土壤碳存储量大，土壤碳的释放将对全球变暖产生重要影响。反之，土壤固碳能力对减缓大气中温室气体增加具有重要潜力。可见，合理的管理措施可以影响土壤固碳潜力，缓解气候变化，而且对农业生产力和全球粮食安全产生积极的影响。

另一方面，全球变化通过降雨、温度和养分沉降等变化影响土壤过程，进而影响生态系统的生产力及其稳定性。因此，有必要建立基于全球变化和人类活动影响的土壤生物地球化学循环模型，预测不同气候变化条件下土壤的可能反馈，发展土壤固碳减排增汇技术等。

五是生物多样性保护。土壤是物种最大基因库和多样性的栖息地，并且这些生物积极参与影响土壤形成的过程和功能。土壤生物群落对土壤生态功能，如养分运转、有机质分解、土壤结构维持、温室气体产生、污染物净化与调节发挥着重要作用。据统计，在氮素固定、有机废弃物处理、土壤形成、化学污染修复及农业害虫的生物防治等方面，全球农业土壤生物每年创造的总价值超过千亿美元。正是由于土壤生物在陆地生态系统中的重要性，有关土壤生物多样性的研究得到了广泛重视。

六是生态系统服务。人类活动在不断改变生态系统组成、结构和功能过程，进而削弱了生态系统服务能力。生态系统服务取决于一定时间和空间上的生态系统结构和过程，人类从生态系统获得利益的大小与生态系统的时空尺度有着密切关系。

因此，明确生态系统服务的时空特征，对景观和区域生态保护和土地管理规划具有重要意义。土壤生态系统服务是指满足人们日常生活中文化与追求的基本必需品，包括支持、供给、调节和文化服务。土壤的支撑服务是为植物输送营养物质和基因库提供支持，其调节服务是为土壤主要元素和水文循环以及废物处置提供调控作用。

我国土壤安全问题日趋严峻

《地球》：在你看来，我国在保障土壤安全方面有哪些不足？

沈仁芳：近30年来，随着工业化、城市化、农业高度集约化快速发展以及全球变化的影响，我国的土壤安全问题日趋严峻，严重威胁到国家粮食安全、人居环境安全、生态安全甚至社会和谐发展。当前我国土壤的价值被低估，对土壤安全的认识十分不足，对土壤安全的评估也没有一套完整的体系。我国土壤资源与管理方面也存在问题，主要表现在以下四个方面：

资源数量有限。我国是土壤资源严重缺乏的国家，耕地资源紧张、后备耕地资源严重不足。我国耕地总面积已不足18.3亿亩，人均耕地面积不足世界平均水平的45%，耕地面积仍呈逐年减少态势，严重威胁到保障国家粮食安全问题。“耕地红线”如何保护、“粮食安全”如何保障已经成为当前我国亟需解决的重大问题。

土壤质量不高。目前，我国有2/3耕地属于中低产田，农田土壤地力偏低难以满足高产稳产作物对养分的持续需求。据调查，我国土壤缺乏磷、钾、中量元素和微量元素的耕地分别占总耕地的59%、30%、70%和50%，并有扩大趋势。

退化现象严重。尤其是土壤污染十分突出，全国污染耕地约有1.5亿亩，中重度污染耕地高达5000万亩，全国工业企业搬迁遗留的严重污染场地超过50万家，矿区、油田以及饮用水源地区土壤环境安全日趋恶化，土壤污染呈现出流域性和区域化发展的态势；土壤酸化面积占耕地面积的40%以上；水土流失面积达360多万平方公里，每年流失的土壤至少在50亿吨以上；我国具有农业利用潜力的盐碱地面积近2亿亩，每年土壤次生盐渍化面积达17万亩，等等。

管理技术落后与政策法律缺失。尽管我国在土壤退化阻控和障碍消减方面研发了相应的施肥、水分、农艺、生物、耕作等管理技术体系，但由于不合理的耕作管理措施，导致我国养分资源的严重浪费，降低了土壤质量，对生态环境也造成威胁。尤其在土壤修复与保育技术体系方面，管理技术与政策法律十分不足。而且至今尚未出台和建立较为完整的土壤保护与管理政策及相应的法律法规。建议尽快把土壤安全纳入基本国策，科学制定土壤安全战略具有十分重大的现实作用和深远的历史意义。

《地球》：你认为我国土壤安全当前需要解决的任务有哪些？

沈仁芳：我国土壤安全战略应以建立和完善土壤价值评估体系为基础，以完善土壤保护的政策法规和科技标准为前提，以加强土壤安全的科技支撑为手段，以解决重点土壤问题为突破口。目前我国土壤安全的重点任务包括以下几项：加强我国土壤价值的评估研究。以保证土壤资源安全与可持续为目标，全面构建土壤价值评估的指标体系、方法技术以及框架路线图。

完善国家土壤质量监测网络，开展土壤例行监测，提升土壤质量动态监控能力；建立国家土壤质量信息共享平台，实现土壤质量动态信息发布；建立国家、省、市三级突发土壤事件应急预案。

构建和完善适合我国国情的土壤安全政策、法律及管理体系，建立土壤安全预警的有效机制和技术支撑体系。

加强土壤安全问题的形成机制研究，寻求解决土壤问题、实现土壤保护的有效途径和工程对策，不断改善重点地区和重要农产品产地土壤质量，确保土壤安全和土壤资源的可持续利用。

编制并启动土壤安全教育行动计划，加大土壤安全的宣传力度，拓宽土壤安全的宣传教育渠道，提高公众的土壤安全保护意识。

【本刊记者 蓝颖春】

【摘自《地球》杂志2015年10月号】