一项新研究首次描绘出全球土壤健康的复杂图景和其对未来粮食生产的影响

导  读

研究人员指出，一系列简单的保护措施已经在世界范围内的农田实践，他们对全球土壤健康的首次综合评估刚刚发表在《环境研究学报》（Environmental Research Letters）。

链接：https://www.anthropocenemagazine.org/2020/09/global-soils-are-in-decline-but-simple-conservation-measures-could-preserve-them-for-thousands-of-years/?sf130694701=1

编译人员：牛家欢

我们的粮食体系存在两种未来：其一，大量土壤在未来一二百年退化；或者，在未来千百万年内，土壤能持续地支持粮食生产并固定空气中的二氧化碳。

这两种极端状况的区别是什么？研究人员指出，一系列简单的保护措施已经在世界范围内的农田实践，他们对全球土壤健康的首次综合评估刚刚发表在《环境研究学报》（Environmental Research Letters）。

研究人员利用分布于38个国家255个站点的土壤调查数据（inventory），分析不同地区表层土壤（土壤表层0-30cm部分，为作物提供养分）需要多长的时间会退化到无法利用的状态。这取决于复杂的环境因素，例如：气候因素、土壤类型，以及地形因素。但是重要的是，我们是要采用传统耕作方式，还是覆盖种植、免耕农业这类土壤保护措施来维持表层土壤？

这项全球调查研究显示，世界上1/3的传统耕作土地维持粮食生产的时间不到200年，其中16%维持不到100年。在这种土地利用类型中共有90%的表层土壤正逐渐稀薄（thinning），这说明土壤正面临土壤养分流失大于其获得的部分，即处于一个稳定的恶化状态。

我们现已利用世界上36%的可耕作土地，其中传统耕作是最广泛的利用类型。因此，这展现出一个地球土壤严重退化的糟糕前景。同时这个问题并不限于存在粮食问题的贫穷国家，世界上一些最富有的国家，包括：美国、澳大利亚、中国，在未来一百年内会面临的土壤逐渐稀薄以致无法耕作的状况。

但分析结果显示，实行保护措施的土壤会存在明显的不同，例如免耕农业（保证表层土壤完整）、等高耕作（减少坡地的水土流失）、覆盖种植（在作物之间种植低矮的植被用来保护和稳定土壤）等。研究人员根据计算得到，土壤预期寿命在这些环境中存在巨大差异：近乎一半会维持约5000年，另外40%会维持近10000年。

对比传统耕作方式，可持续管理的土壤会积累超过两倍的物质，并随时间使重要的表层土壤加厚。

鼓舞人心的是，是这些久经考验的土壤保护措施会被广泛推广，并让地球上更多的土壤得到保护和并加厚。研究人员尤其强调了覆盖作物带来的效益。他们指出，根据土壤数据库显示覆盖种植的土壤维持时间不会少于100年。

对比传统耕作，免耕农田土壤维持时间明显增长，而传统耕作（耙地、松土）方式会更容易出现土壤疏松和水分流失问题。同时，等高耕作土壤在未来100年退化的概率也比传统耕作（less）少30%。此外，梯田耕作（一种土壤侵蚀控制措施）会将逆坡耕作转变为水平方向的阶梯状土地，比顺坡耕降低23倍在未来内100年破坏的概率。研究人员相信在地球上更大范围内实行这些措施，我们可以让表层土壤在未来延续千年。

这些研究结果为我们提供了比现今广泛流传的—地球土壤仅仅能维持60年的粮食收获更值得期待的前景，同时这一数据在研究人员的分析中并未发现科学支撑。

但是这不意味着我们清楚了：这个研究预测了100年到200年后最坏的情景，表层土壤支离破碎，子孙后代和对他们的粮食安全的恐怖预测。更不要提，生态系统和健康土壤之间的重要联系，保存和提高水质量中的角色，以及在全球变暖情境下固定二氧化碳能力。

考虑到未来子孙后代的粮食安全，我们需要抓紧利用已了解并经过检验的工具来减少侵蚀，并主动地在更大范围内恢复土壤。这不再是简单的生态位保护活动，研究人员警告说：“土壤是珍贵的资源，我们无法承受在人类这一代失去那么多。”

参考文献：

Evans et. al. “Soil lifespans and how they can be extended by land use and management change.” Environmental Research Letters. 2020.