土壤貧瘠化的研究進展與趨勢

黎雅楠

(1.陜西省土地工程建設集團有限責任公司， 陜西 西安 710075； 2.陜西地建土地工程技術研究院有限責任公司， 陜西 西安 710075； 3.自然資源部 退化及未利用土地整治工程重點實驗室， 陜西 西安 710075)

土壤貧瘠化是土地退化的一種重要類型，是土壤環(huán)境以及土壤物理、化學和生物學性質變劣的綜合表征，是土壤本身各種屬性或生態(tài)環(huán)境因子不能相互協(xié)調、相互促進的結果，是脆弱生態(tài)環(huán)境的重要表現(xiàn)。土壤有機質含量下降、土壤營養(yǎng)元素虧缺和非均衡化、土壤結構破壞、土壤侵蝕、表土層變薄、土壤板結、土壤酸化及堿化和沙化等都是土壤貧瘠化的表現(xiàn)。土壤貧瘠化可分為顯性貧瘠和隱性貧瘠類型，顯性貧瘠可導致明顯的退化結果，隱性貧瘠則是有些退化過程已經(jīng)開始或進行了較長時間，但尚未導致明顯的退化結果。土壤貧瘠化意味著土壤自身養(yǎng)分的容量及儲存量減少、對作物的供應能力下降，并可能由此導致保水保肥能力下降，作物得不到正常的養(yǎng)分和水分供應，從而引起作物生長不良并導致嚴重減產，由此造成經(jīng)濟損失，并威脅糧食安全[1]。目前，尚未形成公認或者統(tǒng)一的土壤貧瘠化定量化評價體系，因此，及時了解我國土壤貧瘠化現(xiàn)狀，分析其成因及發(fā)展趨勢，結合實際開展該領域的研究工作，對保障糧食安全、促進農業(yè)可持續(xù)發(fā)展都具有重要意義。

1 我國土壤貧瘠化狀況

我國耕地平均肥力水平較低，有機質含量低于0.7%的耕地占全國耕地總面積的10%左右[2]。水田土壤有機質含量大多在1%～3%，30%的旱地土壤有機質含量低于1%[3]。絕大多數(shù)耕地全氮含量低于0.2%，嚴重缺氮的省份有山東、河北、河南、山西、新疆等；缺磷或嚴重缺磷的省份有20多個；缺鉀土壤面積比例相對較小，其中，海南、廣東、廣西、江西等南方地區(qū)缺鉀較為普遍，但近年來全國各地農田養(yǎng)分平衡中鉀素虧缺普遍出現(xiàn)，農田土壤速效鉀含量呈下降趨勢[4]。

我國化肥投入量自20世紀60年代以來增長了20倍，單位面積化肥施用量位于全球最高水平[5]。隨著大量化肥逐年投入施用造成土壤中微量元素普遍匱缺，全國缺乏中量元素的耕地占6成以上；微量元素匱乏的耕地也普遍存在，其中，西北干旱地區(qū)超過80%的土壤缺鋅和錳，南方和西南地區(qū)有90%的土壤缺硼和鉬，華北平原和黃土高原有80%的土壤缺鋅和鉬[6]。

土壤酸化在全國范圍內普遍發(fā)生，南方地區(qū)尤為嚴重，我國酸性土壤主要分布于南方熱帶和亞熱帶地區(qū)，隨著近年來大氣酸沉降不斷加劇和化肥的過量施用，這一區(qū)域土壤酸化速度顯著加快，土壤酸化和肥力退化問題突出，嚴重制約了土壤生產潛力的發(fā)揮[7]。化肥大量投入使用會導致土地板結、土壤酸化、生物質量退化以及水體面源污染和環(huán)境溫室效應加劇等極為嚴重的生態(tài)災難，而且土壤中中微量元素貧瘠導致的人體亞健康問題也越來越嚴重。

2 土壤貧瘠化成因及發(fā)展趨勢

第二次全國土壤普查數(shù)據(jù)顯示，我國大部分耕地有機質、全氮、有效磷含量嚴重缺乏。在耕種過程中存在長期低投入、高產出、施肥不均衡、管理不善等問題。土壤貧瘠化一方面是由于本身所處地域氣候及地形環(huán)境造成，另一方面是人類對耕地的不合理利用導致。土壤貧瘠主要原因是土壤肥力不高，自然原因是土壤中水分不足、養(yǎng)分缺乏、空氣少，如沙漠土缺少水分、南方酸性土黏重、缺少空氣等，這可能是氣候和地形導致。人為原因主要是不合理利用，或者過度農墾導致土壤肥力流失，如我國東北地區(qū)初墾的黑土，有機質含量在7%～10%，但開墾不到100年土壤有機質已下降到3%～4%，有的甚至僅2%左右。黃淮海地區(qū)的耕地中尚有大面積旱澇鹽堿地未曾改良，過去為了提高產量，曾開展灌溉而未考慮排水條件，結果引起嚴重的次生鹽漬化。南方地區(qū)森林被砍伐后，土壤有機質含量由5%～8%下降到1%～2%，土壤肥力明顯減退[8]。土壤貧瘠化現(xiàn)象在全國各地均有出現(xiàn)，且至今耕地土壤養(yǎng)分仍有較大一部分處于虧缺和不平衡狀況，制約我國農業(yè)生產發(fā)展，從而可能影響糧食安全。

3 土壤貧瘠化治理措施

土壤貧瘠化管理部門主要有農業(yè)農村和生態(tài)環(huán)境保護等部門。《中華人民共和國土地管理法》明確提出了耕地保護的目標，確保耕地質量不降低。生態(tài)環(huán)境部和農業(yè)農村部2017年9月發(fā)布的《農用地土壤環(huán)境管理辦法(試行)》，為保障農業(yè)生產環(huán)境安全提供了重要制度保障和依據(jù)。

楊奇勇等[9]基于GIS對土壤養(yǎng)分貧瘠化及其障礙因子進行評價分析，提出土壤貧瘠化治理措施：1) 改土培肥，增強土壤抗逆性；2) 以小流域為基本單元植樹造林，綠化荒山；3) 推行合理間套耕作制度；4) 加強農田水利基本建設。徐仁扣等[7]對我國農田土壤酸化現(xiàn)狀和土壤酸化的主要危害進行分析，提出土壤酸化治理措施：1) 控制二氧化硫、氧化亞氮等污染物的排放；2) 施用生理堿性肥料代替化肥；3) 增施有機肥，降低土壤pH，穩(wěn)定或提高土壤酸堿緩沖能力，降低交換性酸及鋁含量，緩解土壤酸化；4) 施用碳酸鈣類肥料或化學改良劑。基于大量研究結果表明，土壤貧瘠化的治理主要采取增施有機肥、合理減施化肥、適時休耕、推廣秸稈還田以及采用有機、無機復合改良技術等阻控土壤酸化，改良農田土壤，遏制土壤的持續(xù)貧瘠化，將土壤酸度維持穩(wěn)定，提高土壤肥力。基于提高化肥利用率、改善土壤環(huán)境的目標，結合土壤肥力情況以及已有技術標準，將測土配方施肥、化學土壤調理劑、保肥性材料、消毒劑、生物有機肥等材料和技術進行綜合集成，形成高效、綠色的綜合性肥力提升技術體系并推廣應用。

4 土壤貧瘠化的研究方向

土壤貧瘠化是一個在時間上具有動態(tài)性、空間上具有差異性的綜合非線性土壤變差的過程[10]。土壤貧瘠化涉及土壤學、農學、生態(tài)學、環(huán)境科學以及社會科學。迄今為止，土壤貧瘠化的研究多集中于特定區(qū)域或特定土壤類型的特定土壤貧瘠化指標的變化研究，不同土壤貧瘠化類型綜合變化趨勢等方面的研究大多處于探索階段。土壤貧瘠化研究雖然在某些方面取得了較大進展，但仍需開展富有成效的科學研究，今后應從更廣和更深的層次上系統(tǒng)綜合地開展土壤貧瘠化的綜合評價與生態(tài)系統(tǒng)的重建和恢復研究，并逐步向全域土地退化方向拓展。土壤貧瘠化可從以下幾個方面加強研究：

一是探明我國土壤貧瘠化現(xiàn)狀，加強監(jiān)測及預測預警。現(xiàn)階段土壤貧瘠化研究和監(jiān)管各自為政，土壤貧瘠化的詳情不明，解決土壤貧瘠化問題的體制、政策和治理響應常常是被動和分散的。土壤貧瘠化通常是多因素造成的結果，且貧瘠化類型多、成因復雜，因此需要統(tǒng)籌協(xié)調，多部門協(xié)同合作，深入開展土壤貧瘠化現(xiàn)狀調查，建立綜合監(jiān)測網(wǎng)絡，對重點區(qū)域和在不同尺度水平上的土壤貧瘠化類型、范圍及貧瘠程度進行監(jiān)測，為退化土地的防治提供現(xiàn)實依據(jù)。

二是重視土壤貧瘠化的隱性問題，遏制隱性向顯性的轉變。目前，對土壤貧瘠化隱性退化還缺乏足夠的重視，對其發(fā)生機理缺乏認知、對其危害性認識不足，對發(fā)生機理了解不夠，針對土內緊實化與壓板、土內干燥化、土壤酸化、缺素(中微量)、鹽基飽和度(BS)(鈣)下降、生物勢下降、連作障礙與果樹忌地效應(化感)等采取預防為主、防治結合的策略解決隱性土壤貧瘠化問題。

三是構建土壤貧瘠化評價、改良、利用的綜合技術體系。目前，尚無統(tǒng)一的土壤貧瘠化相關國際國內標準，應加強對土壤貧瘠化評價指標體系的研究，建立全面的評價指標體系，有利于土地退化防治及土地整治利用。