直面土壤安全六大挑戰訪中國科學院南京土壤研究所長沈仁芳

本刊記者 藍穎春

土壤安全是基于社會可持續發展為目標的一種土壤系統認知，關系到與糧食、纖維和淡水等相關的全球土壤資源利用與保育。土壤對糧食安全、水安全、能源可持續性、氣候穩定性、生物多樣性及生態系統服務等方面具有十分重要的作用。土壤安全面臨哪些挑戰？我國將如何應對土壤問題？為此《地球》雜志采訪了中國科學院南京土壤研究所長沈仁芳。

土壤安全有多重要？

《地球》：請談談你對土壤安全的認識．

沈仁芳：土壤是地球表層系統最活躍的圈層，是人類賴以生存和發展的基石，是保障人類食物與生態環境安全的重要物質基礎。當前，全球正面臨著土水資源緊張、能源短缺、環境污染、氣候變化、生物多樣性銳減、生態系統服務功能退化等重大挑戰，如何協調發揮土壤的生產功能、環境保護功能、生態工程建設支撐功能和全球變化緩解功能，成為國家土壤安全亟需解決的重要任務。

土壤安全對維持生物多樣性、保護生態系統服務功能和環境可持續發展都有重要意義。在全球環境可持續發展體系下，土壤對糧食安全、水安全、能源可持續性、氣候穩定性、生物多樣性及生態系統服務供應等方面具有不可替代的重要作用。因此，對于土壤安全的認知必須基于土壤的功能和土壤可能受到的挑戰。土壤的七大功能，包括：生物質生產；養分、物質和水的儲存、過濾與轉化；生物多樣性；物質與人文環境；原材料來源；碳庫；地質與文化遺產。土壤通過上述功能來應對六大全球挑戰。

《地球》：你所說的六大全球挑戰，分別是哪些？

沈仁芳：一是糧食安全。土壤的功能之一是產生生物質，為糧食生產提供物質基礎和保障。據聯合國預測，全球人口將從2005年的64億多增至2050年的90億，增加40%。由于人口膨脹、經濟增長和城市化快速擴張，人類對食物數量和質量的需求將成倍增長，對耕地資源等造成越來越大的壓力，全球性糧食危機日趨嚴峻。據預測，2050年中國人口將超過16.5億，而維系糧食生產的耕地土壤卻因工業化和城市化的加速發展，大量轉變為非農用地，耕地土壤資源數量和質量同步下降，將會嚴重影響國家糧食安全。

我國土壤污染問題十分突出，最新調查顯示，全國耕地土壤環境質量堪憂，耕地土壤中重度污染面積高達5000萬畝，土壤污染呈現出流域性和區域化發展的態勢，嚴重威脅到我國農產品安全甚至社會穩定發展。同時，我國農村大量耕地撂荒現象普遍，許多優質的商品糧基地被開發為城市建設用地。隨著上述趨勢的發展與擴張，若無有效的調整措施來保護土壤資源，改善土壤質量，保證耕地土壤資源數量，提高耕地土壤資源質量，可能會從根本上危及國家糧食安全。

二是水安全。水資源危機已被聯合國和世界銀行等國際機構列入威脅全球食物和農業發展的最大因素。據估計，至2025年世界上無法獲得安全飲用水的人數將增至23億，生活在水源緊張和經常缺水國家的人數將達30億。而且水資源危機帶來生態系統惡化和生物多樣性破壞，也將嚴重威脅人類生存。中國是世界水資源最短缺的國家之一，水資源危機問題十分突出。

同時，隨著我國城市化、工業化以及農業高度集約化的快速發展，水污染十分嚴重，生態保護用水需求不斷增加，農業用水缺口越來越嚴重，威脅到我國糧食的生產和食物的保障。基于這一情景，為了保障中國水資源安全，需要建立土壤水分監測、水肥資源利用平臺；深入研究我國區域耕地水資源演變與調控技術，農業生態系統水肥循環與生理需水規律，建立節水型農業技術體系，實現水土資源集約利用、耕地生產力穩定提升，保障我國土壤與農業可持續發展。

三是能源安全。當前世界能源消費以化石能源為主，隨著經濟社會快速發展，人類面臨著化石能源日趨減少的挑戰。人類在大規模開發和利用化石能源的同時，也帶來了氣候變暖和生態環境破壞等問題。盡管我國能源資源總量較為豐富，但是人均能源資源擁有量較低，加上耕地資源有限，嚴重制約了生物質能源的規模化發展。

生物質能源具有清潔、多用途特征，已成為未來持續能源的重要組成部分，據估算，我國可開發的生物質能源總量約7億噸標準煤。生物質能源工程的基礎是集約經營現有土地，大規模開發利用農、林后備土地，發展高效生物質生產。因此，可以充分利用邊際土壤、荒地和后備土地資源，建立生物質能源基地，提供規模化的木質或植物油等能源資源。

四是氣候變化減緩。近年來，全球氣候變化成為國際社會的核心議題之一。全球氣候變化的潛在原因是化石能源使用增加和土地利用改變。土壤與全球變化密切相關，土壤過程通過釋放或吸收溫室氣體以及其他氣體直接或間接地影響氣候變化。全球土壤碳存儲量大，土壤碳的釋放將對全球變暖產生重要影響。反之，土壤固碳能力對減緩大氣中溫室氣體增加具有重要潛力。可見，合理的管理措施可以影響土壤固碳潛力，緩解氣候變化，而且對農業生產力和全球糧食安全產生積極的影響。

另一方面，全球變化通過降雨、溫度和養分沉降等變化影響土壤過程，進而影響生態系統的生產力及其穩定性。因此，有必要建立基于全球變化和人類活動影響的土壤生物地球化學循環模型，預測不同氣候變化條件下土壤的可能反饋，發展土壤固碳減排增匯技術等。

五是生物多樣性保護。土壤是物種最大基因庫和多樣性的棲息地，并且這些生物積極參與影響土壤形成的過程和功能。土壤生物群落對土壤生態功能，如養分運轉、有機質分解、土壤結構維持、溫室氣體產生、污染物凈化與調節發揮著重要作用。據統計，在氮素固定、有機廢棄物處理、土壤形成、化學污染修復及農業害蟲的生物防治等方面，全球農業土壤生物每年創造的總價值超過千億美元。正是由于土壤生物在陸地生態系統中的重要性，有關土壤生物多樣性的研究得到了廣泛重視。

六是生態系統服務。人類活動在不斷改變生態系統組成、結構和功能過程，進而削弱了生態系統服務能力。生態系統服務取決于一定時間和空間上的生態系統結構和過程，人類從生態系統獲得利益的大小與生態系統的時空尺度有著密切關系。

因此，明確生態系統服務的時空特征，對景觀和區域生態保護和土地管理規劃具有重要意義。土壤生態系統服務是指滿足人們日常生活中文化與追求的基本必需品，包括支持、供給、調節和文化服務。土壤的支撐服務是為植物輸送營養物質和基因庫提供支持，其調節服務是為土壤主要元素和水文循環以及廢物處置提供調控作用。

我國土壤安全問題日趨嚴峻

《地球》：在你看來，我國在保障土壤安全方面有哪些不足？

沈仁芳：近30年來，隨著工業化、城市化、農業高度集約化快速發展以及全球變化的影響，我國的土壤安全問題日趨嚴峻，嚴重威脅到國家糧食安全、人居環境安全、生態安全甚至社會和諧發展。當前我國土壤的價值被低估，對土壤安全的認識十分不足，對土壤安全的評估也沒有一套完整的體系。我國土壤資源與管理方面也存在問題，主要表現在以下四個方面：

資源數量有限。我國是土壤資源嚴重缺乏的國家，耕地資源緊張、后備耕地資源嚴重不足。我國耕地總面積已不足18.3億畝，人均耕地面積不足世界平均水平的45%，耕地面積仍呈逐年減少態勢，嚴重威脅到保障國家糧食安全問題。“耕地紅線”如何保護、“糧食安全”如何保障已經成為當前我國亟需解決的重大問題。

土壤質量不高。目前，我國有2/3耕地屬于中低產田，農田土壤地力偏低難以滿足高產穩產作物對養分的持續需求。據調查，我國土壤缺乏磷、鉀、中量元素和微量元素的耕地分別占總耕地的59%、30%、70%和50%，并有擴大趨勢。

退化現象嚴重。尤其是土壤污染十分突出，全國污染耕地約有1.5億畝，中重度污染耕地高達5000萬畝，全國工業企業搬遷遺留的嚴重污染場地超過50萬家，礦區、油田以及飲用水源地區土壤環境安全日趨惡化，土壤污染呈現出流域性和區域化發展的態勢；土壤酸化面積占耕地面積的40%以上；水土流失面積達360多萬平方公里，每年流失的土壤至少在50億噸以上；我國具有農業利用潛力的鹽堿地面積近2億畝，每年土壤次生鹽漬化面積達17萬畝，等等。

管理技術落后與政策法律缺失。盡管我國在土壤退化阻控和障礙消減方面研發了相應的施肥、水分、農藝、生物、耕作等管理技術體系，但由于不合理的耕作管理措施，導致我國養分資源的嚴重浪費，降低了土壤質量，對生態環境也造成威脅。尤其在土壤修復與保育技術體系方面，管理技術與政策法律十分不足。而且至今尚未出臺和建立較為完整的土壤保護與管理政策及相應的法律法規。建議盡快把土壤安全納入基本國策，科學制定土壤安全戰略具有十分重大的現實作用和深遠的歷史意義。

《地球》：你認為我國土壤安全當前需要解決的任務有哪些？

沈仁芳：我國土壤安全戰略應以建立和完善土壤價值評估體系為基礎，以完善土壤保護的政策法規和科技標準為前提，以加強土壤安全的科技支撐為手段，以解決重點土壤問題為突破口。目前我國土壤安全的重點任務包括以下幾項：加強我國土壤價值的評估研究。以保證土壤資源安全與可持續為目標，全面構建土壤價值評估的指標體系、方法技術以及框架路線圖。

完善國家土壤質量監測網絡，開展土壤例行監測，提升土壤質量動態監控能力；建立國家土壤質量信息共享平臺，實現土壤質量動態信息發布；建立國家、省、市三級突發土壤事件應急預案。

構建和完善適合我國國情的土壤安全政策、法律及管理體系，建立土壤安全預警的有效機制和技術支撐體系。

加強土壤安全問題的形成機制研究，尋求解決土壤問題、實現土壤保護的有效途徑和工程對策，不斷改善重點地區和重要農產品產地土壤質量，確保土壤安全和土壤資源的可持續利用。

編制并啟動土壤安全教育行動計劃，加大土壤安全的宣傳力度，拓寬土壤安全的宣傳教育渠道，提高公眾的土壤安全保護意識。