土壤退化

土壤退化，又稱土地退化，不同學者提出了多種不同的敘述。現在一般認為，土壤退化（soil degradation）是指在各種自然和人為因素影響下，導致土壤生產力、環境調控潛力和可持續發展能力下降甚至完全喪失的過程。簡言之，土壤（地）退化是指土壤數量減少和質量降低。數量減少表現為表土喪失、或整個土體毀壞、或被非農業佔用。質量降低表現為物理、化學、生物方面的質量下降。

土壤退化雖然是一個非常複雜的問題，但引起其退化的原因是自然因素和人為因素共同作用的結果。但一般所說的土壤退化更多地指人為因素引起的土壤質量降低的過程。

自然因素包括破壞性自然災害和異常的成土因素（如氣候、母質、地形等），它是引起土壤自然退化過程(侵蝕、沙化、鹽化、酸化等)的基礎原因。而人與自然相互作用的不和諧即人為因素是加劇土壤(地)退化的根本原因。

人為活動不僅僅直接導致天然土地的被佔用等，更危險的是人類盲目的開發利用土、水、氣、生物等農業資源(如砍伐森林、過渡放牧、不合理農業耕作等)，造成生態環境的惡性循環。例如人為因素引起的“溫室效應”，導致氣候變暖和由此產生的全球性變化，必將造成嚴重的土地退化。水資源的短缺也促進土壤退化。

土壤退化的本質是土壤(地)資源的數量減少和質量降低。

土壤資源在數量上是有限的，而不是無限的。隨著土壤退化的不斷加劇，土壤(地)數量逐漸減少。因此，要正確認識人與自然的關係，按照自然規律搞好生態環境建設、區域開發、興修水利、合理耕作、培肥土壤，以防止土壤質量的退化。

1971年聯合國糧農組織在《土壤退化》一書中，將土壤遏化分為十大類：即侵蝕、鹽鹼、有機廢料、傳染性生物、工業無機廢料、農藥、放射性、重金屬、肥料和洗滌劑。此外，後來又補充了旱澇障礙、土壤養分虧缺和耕地非農業佔用三類。

中國科學院南京土壤研究所借鑒了國外的分類，結合中國的實際，採用了二級分類。一級將中國土壤退化分為土壤侵蝕、土壤沙化、土壤鹽化、土壤污染、土壤性質惡化和耕地的非農業佔用等六大類，在這6級基礎上進一步進行了二級分類。

土壤退化是土壤物理、化學、生物學性質惡化導致肥力下降的總稱，因此可分為土壤物理退化、土壤化學退化、土壤生物退化，土壤荒漠化是土壤退化的終極形式。

土壤物理退化主要有土層變薄、土壤沙化或礫石化、土壤板結緊實等，前三者主要是由土壤侵蝕引起的，而土壤板結緊實主要是耕作栽培措施不當所致，特別是隨著農業機械化的提高，機械作業導致土壤壓板也越來越嚴重。

土壤侵蝕也稱水土流失，是指表層土壤或成土母質在水、風、重力等力量的作用下，發生各種形式的剝蝕、搬運和再堆積的現象。可見土壤侵蝕包括水力、風力、重力和凍融等類型。

水力侵蝕是指由於地表水的徑流，導致土壤隨水流走的現象，是最普遍、最廣泛、最嚴重的一種土壤侵蝕，所以一般將土壤侵蝕視為水土流失。氣候、地形、地貌等，降雨強度、降雨量、地形的坡度、地表覆蓋狀況等是影響土壤侵蝕的主要因素。

風力侵蝕是指風將表層土壤吹走的現象，一般當風速＞4~5米/秒時，就會產生風力侵蝕的現象，當風速達8米/秒時，風力侵蝕就很嚴重。風力侵蝕的結果往往導致表層土壤沙化或礫石化，最終成為沙漠。

重力侵蝕是指在重力的作用下，土體發生位置移動的現象，常常形成滑坡和泥石流等災難。凍融侵蝕是指由於結冰和融化，使土體鬆散，併發生位移的現象。

土壤化學退化包括土壤有效養分含量降低、養分不平衡、可溶性鹽份含量過高、土壤酸化鹼化等。長期單一的耕作種植制度，不僅過度消耗某些養分，造成土壤養分不平衡；而且有害有毒的物質增加，直接影響作物的生長。

過度依賴化學肥料，加上不合理的施用化學肥料，特別是單一地施用氮磷化肥，不僅不會提高作物產量，而且還會降低品質，還容易造成土壤養分不平衡，養分流失也會加劇，對水體等環境造成危害。

長期施用生理酸性化學肥料會導致土壤酸化，相反，長期施用生理鹼性肥料會提高土壤鹼度。保護地長期大量施用肥料，還會導致土壤鹽份增加，產生鹽類濃度障礙。不合理灌溉也會提高地下水位，引起土壤次生鹽漬化。

土壤生物退化主要指土壤微生物多樣性減少、有害生物增加、生物過程紊亂等。不同於土壤生物污染是由於人為地引入外來物種或基因，土壤生物退化主要是由於不科學的農業耕作措施，如單一的耕作制度、過度依賴化學肥料、大量施用農藥等，導致土壤生物數量減少，群落結構改變，有害生物數量增加，而有益生物數量減少。

當前，因各種不合理的人類活動所引起的土壤和土地退化問題，已嚴重威脅著世界農業發展的可持續性。據統計，全球土壤退化面積達1965萬km2。就地區分佈來看，地處熱帶亞熱帶地區的亞洲、非洲土壤退化尤為突出，約300萬km2的嚴重退化土壤中有120萬km2分佈在非洲、110萬km2分佈於亞洲；就土壤退化類型來看，土壤侵蝕退化佔總退化面積的84%，是造成土壤退化的最主要原因之一；就退化等級來看，土壤退化以中度、嚴重和極嚴重退化為主，輕度退化僅佔總退化面積的38%。

全球土壤退化評價(Global Asses smentof Soil Degradation)研究結果顯示，土壤侵蝕是最重要的土壤退化形式，全球退化土壤中水蝕影響佔56%，風蝕佔28%；至於水蝕的動因，43%是由於森林的破壞、29%是由於過度放牧、24%是由於不合理的農業管理，而風蝕的動因，60%是由於過度放牧、16%是由於不合理的農業管理、16%是由於自然植被的過度開發、8%是由於森林破壞；全球受土壤化學退化（包括土壤養分衰減、鹽鹼化、酸化、污染等）影響的總面積達240萬km2，其主要原因是農業的不合理利用(56%)和森林的破壞(28%)；全球物理退化的土壤總面積約83萬km2，主要集中於溫帶地區，可能絕大部分與農業機械的壓實有關。

首先，中國水土流失狀況相當嚴重，在部分地區有進一步加重的趨勢。據統計資，1996年中國水土流失面積已達183萬km2，占國土總面積的19%。僅南方紅黃壤地區土壤侵蝕面積就達6153萬km2，占該區土地總面積的1/4。同時，對長江流域13個重點流失縣水土流失面積調查結果表明，在過去的30年中，其土壤侵蝕面積以平均每年1.2%～2.5%的速率增加，水土流失形勢不容樂觀。

其次，從土壤肥力狀況來看，中國耕地的有機質含量一般較低，水田土壤大多在1%～3%，而旱地土壤有機質含量較水田低，＜1%的就佔31.2%；中國大部分耕地土壤全氮都在0.2%以下，其中山東、河北、河南、山西、新疆等5省（區）嚴重缺氮面積占其耕地總面積的一半以上；缺磷土壤面積為67.3萬km2，其中有20多個省（區）有一半以上耕地嚴重缺磷；缺鉀土壤面積比例較小，約有18.5萬km2，但在南方缺鉀較為普遍，其中海南、廣東、廣西、江西等省（區）有75%以上的耕地缺鉀，而且近年來，全國各地農田養分平衡中，鉀素均虧缺，因而，無論在南方還是北方，農田土壤速效鉀含量均有普遍下降的趨勢；缺乏中量元素的耕地佔63.3%。對全國土壤綜合肥力狀況的評價尚未見報道，就東部紅壤丘陵區而言，選擇土壤有機質、全氮、全磷、速效磷、全鉀、速效鉀、pH值、CEC、物理性粘粒含量、粉/粘比、表層土壤厚度等11項土壤肥力指標進行土壤肥力綜合評價的結果表明，其大部分土壤均不同程度遭受肥力退化的影響，處於中、下等水平，高、中、低肥力等級的土壤的面積分別占該區總面積的25.9%、40.8%和33.3%，在廣東丘陵山區、廣西百色地區、江西吉泰盆地以及福建南部等地區肥力退化已十分嚴重。

此外，其它形式的土壤退化問題也十分嚴重。以南方紅壤區為例，約20萬km2的土壤由於酸化問題而影響其生產潛力的發揮；化肥、農藥施用量逐年上升，地下水污染不斷加劇，在部分沿海地區其地下水硝態氮含量已遠遠高於WHO建議的最高允許濃度10mg/l；同時，在一些礦區附近和復墾地及沿海地區土壤重金屬污染也相當嚴重。

自1971年FAO提出土壤退化問題並出版“土壤退化”專著以來，土壤退化問題日益受到人們的關注。第一次與土地退化有關的全球性會議——聯合國土地荒漠化(desertification)會議於1977在肯亞內羅畢召開。

聯合國環境署(UNEP)又分別於1990年和1992年資助了Oldeman等開展全球土壤退化評價(GLASOD)、編製全球土壤退化圖和乾旱土地的土地退化（即荒漠化）評估的項目計劃。

1993年FAO等又召開國際土壤退化會議，決定開展熱帶亞熱帶地區國家級土壤退化和SOTER（土壤和地體數字化資料庫）試點研究。

在1994年墨西哥第15屆國際土壤學大會上，土壤退化，尤其是熱帶亞熱帶的土壤退化問題倍受與會者的重視，不少科學家指出，今後20年熱帶亞熱帶將有1/3耕地淪為荒地，117個國家糧食將大幅度減產，呼籲加強土壤退化及土地退化恢復重建研究，並在土壤退化的概念、退化動態資料庫、退化指標及評價模型與地理信息系統、退化的遙感與定位動態監測和模擬建模及預測、土壤復退性能研究、退化系統恢復重建的專家決策系統等研究方面有了新的發展。

國際水土保持學會也於1997在加拿大多倫多組織召開了以流域為基礎的生態系統管理的全球挑戰國際研討會，從生態系統、流域的角度探討土壤侵蝕等土壤退化等問題。而且，國際土壤聯合會於1996年和1999年分別在土耳其和泰國舉行了直接以土地退化為主題的第一屆和第二屆國際土地退化會議，並在第一屆會議上決定成立了土壤退化研究工作組專門研究土壤退化，在第二屆會議上則對土壤退化問題更為重視，並有學者倡議將土壤退化研究提高到退化科學的高度來認識，並決定於2001年在巴西召開第三屆國際土壤退化會議。同時，在亞洲，由UNDP和FAO支持的“亞洲濕潤熱帶土壤保持網(ASOCON)”和“亞洲問題土壤網”也在亞太土地退化評估與控制方面開展了大量的卓有成效的研究工作。總的說來，國際上土壤退化研究在以下方面取得了重要進展：

①從土壤退化的內在動因和外部影響因子（包括自然和社會經濟因素）的綜合角度，研究土壤退化的評價指標及分級標準與評價方法體系；

②從土壤的物理、化學和生物學過程及其相互作用入手，研究土壤退化的過程與本質及機理；

③從歷史的角度出發，結合定位動態監測，研究各類土壤退化的演變過程及發展趨向和速率，並對其進行模擬和預測；

④側重人類活動（特別是土地利用方式和土壤經營管理措施）對土壤退化和土壤質量影響的研究，並將土壤退化的理論研究與退化土壤的治理和開發相結合，進行土地更新技術和土壤生態功能保護的試驗示範和推廣；

⑤注重傳統技術（野外調查、田間試驗、盆栽試驗、實驗室分析測試、定位觀測試驗等）與高新技術（遙感、地理信息系統、地面定位系統、模擬模擬、專家系統等）的結合；

⑥從社會經濟學角度研究土壤退化對土壤質量及其生產力的影響。

中國土壤學研究工作在過去幾十年主要集中在土壤發生、分類和製圖（特別是土壤資源清查）；土壤基本物理、化學和生物學性質（特別是土壤肥力性狀）；土壤資源開發利用與改良（特別是土壤培肥，鹽漬土和紅壤的改良等）等方面。90年代以來，中國科學院南京土壤研究所結合承擔國家“八五”科技攻關專題“南方紅壤退化機制及防治措施研究”和國家自然科學基金重點項目“中國東部紅壤地區土壤退化的時空變化、機理及調控對策的研究”任務，將宏觀調研與田間定位動態觀測和實驗室模擬試驗相結合，將遙感、地理信息系統等高新技術與傳統技術相結合，將自然與社會經濟因素相結合，將時間演變與空間分佈研究相結合，將退化機理與調控對策研究相結合，對南方紅壤丘陵區土壤退化的基本過程、作用機理及調控對策進行了有益的探索，並在以下方面取得了重要進展：

①初步定義了土壤退化的概念，闡明了紅壤退化的基本過程、機制、特點。

②在土壤侵蝕方面，利用遙感資料和地理信息系統技術編製了東部紅壤區1∶400萬90年代土壤侵蝕圖與疊加類型圖及典型地區70、80、90年代疊加土壤侵蝕圖，並在土壤侵蝕圖、土地利用圖、土壤母質圖等基礎上，編製了1∶400萬土壤侵蝕退化分區概圖；對南方主要類型土壤可蝕性K值進行了田間測定，並利用全國第二次土壤普查數據和校正的Wischmeier方程，計算中國南方主要類型土壤可蝕性K，編製了相關圖件。

③在肥力退化機理方面，建立了南方紅壤區土壤肥力資料庫，初步提出了肥力退化評價指標體系，進行了土壤肥力退化評價的嘗試，並繪製了紅壤退化評價有關圖件；將養分平衡與土壤養分退化研究相結合總結了中國南方農田養分平衡10年變化規律及其與土壤肥力退化的關係，認為土壤侵蝕、酸化養分淋失等造成的養分赤字循環及養分的不平衡是土壤養分退化的根本原因；應用遙感手段及歷史資料，編製了0～20cm及0～100cm土層的土壤有機碳密度圖，探討了紅壤有機碳庫的消長與轉化及腐殖質組成性質的變化規律；提出了磷素固定是紅壤磷素退化的主要原因，磷素有效性衰減的實質是磷素的雙核化和向固相的擴散，解決了紅壤磷素退化的實質問題。

④在土壤酸化方面，研究了紅壤的酸化特點，根據土壤的酸緩衝性能，建立了土壤酸敏感性分級標準，進行了紅壤酸敏感性分級和分區，首次繪製了有關地區土壤酸敏感性分區概圖；採用MAGIC模型，並進行校正對中國紅壤酸化進行預測，揭示紅壤酸度的時空變化規律；並在作物耐鋁快速評估方面取得了重要進展。

⑤在土壤污染方面，利用多參數對重金屬的土壤污染進行了綜合評估，建立了綜合污染指數(CPI)值的計算方法，對不同地區的污染狀況進行了評估，繪製了重金屬污染概圖；應用農藥在土壤中的吸附係數(Kd)和半衰期(t1/2)及基質遷移模式，闡明了土壤農藥污染的機理；在重金屬污染對土壤肥力的影響方面的研究結果表明，重金屬污染可降低土壤對鉀的保持能力，促進鉀的淋失；而對氮和磷而言，主要是降低與其催化降解和循環相關的酶的活性。

⑥紅壤退化防治方面，提出了區域治理調控對策，“頂林—腰果—谷農—塘魚”等立體種養模式等，並對一些開發模式進行示範和評價。

然而，中國幅員遼闊，自然和社會經濟條件複雜多樣，地區間差異明顯。各類型區在農業和農村發展過程中均不同程度地面臨著各種資源環境退化問題，有些問題是全區共存的，有些則是特定類型區所特有的。過去的工作僅集中於江南紅壤丘陵區，而對其它地區觸及較少。而且，在研究工作中，也往往偏重於單項指標及單個過程的研究。土壤退化綜合評價指標體系的研究基本處於空白，對退化過程的相互作用研究不夠。同時，在合理選擇鹼性物質改良劑種類、提高經濟效益以及長期施用改良劑對土壤物理、化學，特別是生物學性質的影響等方面還有許多問題有待進一步研究，對耐酸（鋁）作物品種的選擇研究也亟待加強。此外，對其它土壤退化問題，如集約化農業和鄉鎮企業及礦產開發引起的土壤及水體污染、土壤生物多樣性衰減等問題，尚未開展系統研究。

土壤污染和土壤退化的防治必須以防為主，治為輔，綜合治理。防治土壤退化是一個系統工程，除了科學施肥與灌溉、合理耕作栽培，尤其是推廣應用糧草輪作、水旱輪作、保護性耕作，重點在防治土壤水蝕和土壤風蝕。

水土流失是綜合因素作用的結果，所以必須綜合治理，建立健全的法律，提高全民意識；全面規劃，統籌安排；恢復植被與發展經濟相結合。中國目前推廣的小流域綜合治理技術，有效地阻止了局部地區的水土流失，並使當地農民脫貧至富。具體說來，治理水土流失的方法有生物措施和工程措施兩種。生物措施包括植樹造林、種草護坡、覆蓋地表、等高種植、免耕、少耕、間作套種等耕作技術，其目的都在於減少雨滴對地面的直接打擊，提高地表的滲水能力，從而減少地表徑流量，避免土壤侵蝕。

修築梯田是最常用而有效的防治水土流失的工程措施，規模不一的層層攔洪壩也起到攔洪蓄水，存留肥沃表土的目的。二者應該有機結合起來，工程措施是基礎，但只有通過生物措施才能永久地治理水土流失。

防治土壤沙漠化應遵循因地制宜的原則，宜林的種樹，宜草的放牧，宜耕的種植作物。充分利用降雨，推廣抗旱保墒和節水灌溉技術。建立防護林帶（網），降低風速，改善小氣候。中國建設多年的三北防護林在阻止土壤沙漠化上起了非常重要的作用，國家和個人應該繼續努力，持之以恆，阻止和延緩土壤沙漠化。