(⊙_⊙)
每天一篇全球人文与地理
*地球知识局
NO.2249-土壤退化
作者：真果少年糕
制图：电击喷泉 / 校稿：朝乾 / 编辑：金枪鱼
作为“地球皮肤”，土壤是我们95%食物的源头。然而，就是这些默默奉献的土壤，如今却面临短缺的境地。
根据联合国新闻报道，全球每五秒钟就有一片足球场大小的土地受到侵蚀。照这个速度，到2050年前，全球超过90%的土壤都可能出现退化危机，进而导致粮食减产、清洁用水减少、生物多样性受威胁等一系列连锁反应。
水力，重力，风力，冻融等都会造成土壤侵蚀
其中水力侵蚀是常见且最主要的一种
（图：图虫创意）▼
对于仅占世界10%的耕地面积，但需承载世界约20%人口的我国来说，土壤“变累”、“变瘦”、“变薄”等退化问题也同样严峻。
既然土壤都是经历沧海桑田而来的，为什么还会退化呢？我国土壤健康现状怎样，我们又是如何应对的呢？
土越耕越返贫，地越种越不行
（图：壹图网）▼
在自然界的各个要素中，土壤可以说是最低调的一个了。虽然平日里总是静悄悄地，但土壤却有着影响全球气候变化的能力。
据统计，全球土壤中的碳含量是大气中碳含量3倍以上，比现存动植物所含碳总和的四倍还多，是名副其实的地球最大碳库。
作为土地最常见的碳库——化石能源
自人们发现这一遗产以来，已经完全离不开它
（图：shutterstock）▼
然而，在距今5亿-4.4亿年前的奥陶纪，广布地表的土壤还并不存在。
那时，地球表面出现海退，陆地面积增长，这给一些生活在岸边的绿藻（如今大部分陆生高等植物的祖先）提供了上陆的机会。
绿藻陆地化事件，从一个单细胞藻类进化出如今的大家族
（来源：Shifeng Cheng, 2020）▼
到距今约4亿年前的泥盆纪早期，真菌、地衣、苔藓逐渐走上风化壳，促使地表岩石风化并积累有机质，成为土壤形成和发育的原始开端。
石炭纪末到2.7亿年前二叠纪后，随着地壳运动加剧，浅水域和沼泽地消失，蕨类植物演变为裸子植物并逐渐成林。
植物通过逐步演变，占用更多的土地资源
（图：壹图网）▼
这一时期，随着自然条件的改变，土壤也进入到了多样化发展阶段。例如当时分布在我国西南地区的煤系和红色岩系，就是如今铁铝土和富铁土的祖先。
从1.35亿年至1.1万年前的中生代白垩纪到新生代第四纪，随着古地中海消失，喜马拉雅山等大型山系隆起，我国东南湿润、西北干旱的格局也在基本形成，土壤类型也变得更加复杂，并让我国成为包含12个土纲，61个土类和231个亚类的土壤大国。
中国幅员辽阔，地域差异明显
土壤类型极其丰富，可因地制宜用于不同途径▼
这些土壤与全球各地的土壤一起，形成具有一定连贯性的土壤圈。
土壤圈这一概念最早由马特森于1938年提出。之后这一概念便加入到大气圈、生物圈、水圈和岩石圈共同构成的自然圈层大家庭中，并在其中充当着物质循环、能量流动的重要纽带。
例如，对于岩石圈来说，土壤的存在能最大程度减少外营力，对岩石起到保护作用。
对生物圈来说，土壤也是重要的生存环境
是许多生物赖以生存和繁衍的家园
（图：壹图网）▼
不过，虽然土壤由岩石发展而来，但与岩石仍大有不同——
肥力是土壤与岩石的最大区别，是土壤本身最显著的标签，也是供应植物生长养分、水分、空气和热量的储蓄库。
土壤的原生肥力下降，现在种地不施肥不行
（图：Flickr）▼
当人类对土壤进行开发、改造、施肥、播种等操作后，会让本就拥有一定自然肥力的土壤再加上一层人工肥力，二者叠加后的有效肥力，就是衡量农作物产量和经济效益的重要指标。
然而，随着人口增长、城市化加剧，人们对土壤资源开发利用的强度逐渐增加，这就导致越来越多的土壤不仅肥力没有增强，反而出现“变瘦”、“变少”、“变累”等退化现象。在我国，土壤退化就不少。
种地就用金坷垃，一袋更顶两袋撒
（图：wiki）▼
在土壤中，承担将肥力传输给植物重任的，往往是最上部的腐殖质层和有机层。而易发生退化的，也是这部分土壤。
土壤退化是指在自然因素和人为因素影响下，土壤质量发生暂时性和永久性下降，一般可划分为物理、化学和生物三种。
水土流失是极为常见的物理退化形式之一
（图：壹图网）▼
这当中，物理退化和化学退化表现最为直观。例如土层变薄、土壤沙化、土壤板结等都是土壤物理退化的典型案例；土壤盐碱化、土壤酸化以及养分丧失，则是土壤化学退化的表现。
土壤不只是农业，畜牧业的根本
更是人类在地球生存的基础条件之一
（越啃越秃越没得啃 图：图虫创意）▼
我国东北的黑土地，就是土壤退化的代表之一。
作为世界三大黑土带之一，东北黑土区约占全球黑土区总面积的12%，主要分布在呼伦贝尔草原、大小兴安岭、三江平原、松嫩平原和长白山地区，面积约109万平方千米，主要包含黑土、黑钙土、暗棕壤、棕壤、白浆土和草甸土六种土壤类型。
东北土壤类型大致分布示意▼
数万年的地质活动和腐殖质积累，让这里形成了平均厚度60—80厘米左右的黑土层。虽然与黄土高原上几百米厚的黄土层相比微不足道，但黑土中蕴含的有机质含量却是黄土的近10倍。优渥的黑土，让广阔的东北大地成为名副其实的大粮仓。
土地肥到家，捏把泥土冒油花
一两黑土二两油，插根筷子也发芽
（图：图虫创意）▼
2015年，东北黑土区粮食产量达11973.5万吨，占全国粮食总产量的19%，商品粮年产量更是达到全国的三分之一。然而，就是这样高肥力的适耕性土壤，却也面临退化危机。
东北黑土区是我国重要的商品粮基地
每年的产量可占全国粮食产量的近五分之一
（图：图虫创意）▼
据《东北黑土地白皮书（2020）》报告称，由于坡耕地开垦和土壤侵蚀，一些地区的黑土层每年“变瘦”0.7-1厘米。要知道，形成1厘米厚的腐殖质，一般需要经历200-400年的时间。近一米厚的黑土，需要经历数万年腐殖质的积累才能形成。
这么宝贵的黑土地，也被人类用成了消耗品 ▼
除了缓慢“变瘦”，近年来黑土也常常一夜间“瘦成闪电”，盗采便是罪魁祸首。
例如黑龙江五常市，曾因优质大米而广为人知，如今却常因盗采黑土事件频上热门。盗采者们开着挖掘机肆无忌惮地挖着黑土，他们将采挖出的“垡子土”在储存场晾干、过滤、碾碎后卖到大城市中用来种植花草，且已形成产业链。
尤其是近年来大行其道的“森系装潢”
黑土已经成了许多室内植物的常规选项
（图：壹图网）▼
相比于东北黑土的退化，黄土高原上的土壤退化也十分严重。水力和风力侵蚀，是黄土“变薄”的主要退化形式。据2019年水土流失动态监测结果显示，我国水土流失总面积达271.08万平方千米，几乎占全国陆地面积的近三分之一。这当中，黄土高原地区坡耕地水土流失面积约占七成。
天老地黄车难行，多见层山少见人
（图：壹图网）▼
虽然自然因子在土壤侵蚀中占了一大部分，但人为因子无疑是加速侵蚀的另一重要原因。土壤侵蚀带来的不只是对原有土壤自然生产力的破坏，也导致“越垦越穷、越穷越垦”的经济恶性循环。
另外，由于土壤侵蚀造成的泥沙淤积等异位影响，也会造成地上悬河、河道淤塞等威胁流域生态安全情况的发生。
除此以外，越发频繁的极端天气，河道断流
也在加剧水土健康状况的劣化（图：壹图网）▼
如今，我国仍是世界上土地退化最严重的国家之一。如何缓解人地矛盾，遏制土壤退化，一直以来都是影响国家生态安全和粮食安全的重要话题。只有土壤健康了，过滤出的水、生产出的作物，加工后的食品才能让人放心。
因地制宜，遏制土壤退化土壤的形成需要经历漫长地质大循环和生物小循环的作用，破坏容易，修复难。土壤健康的维护也并非一两年就能看出成效，而是需要长期坚持的过程。因此，要修复退化的土壤，并非易事。
在东北，除了对采挖后的黑土地进行填埋修复外，研究人员还致力于科学分析农田生态系统，采用少耕、免耕、秸秆覆盖免耕等保护性耕作技术，降低黑土地侵蚀，保护土壤肥力。
2001 年，中科院东北地理与农业生态研究所在吉林省德惠市米沙子乡建立了东北首个全量秸秆覆盖还田的保护性耕作试验基地，之后又在黑龙江、辽宁等地推广并引进免耕播种机提高土壤恢复进程。
秸秆还田既能解决废弃秸秆无处推放，焚烧污染空气等问题
还能改良土壤结构，培肥地力，提高作物产量
（图：图虫创意）▼
在黄土高原，针对坡面侵蚀和沟道侵蚀两种主要形式，上世纪50年代起，国家陆续开展植树造林、植被自然恢复、修建梯田等增加植被覆盖度的措施，来防治坡面侵蚀；通过修建淤地坝、开展治沟造地工程和小流域治理等方式，拦截沟谷泥沙，用淤地造田来治理沟道侵蚀。
这些技术方针的落实，无疑对黄土高原地区的水土保持发挥了重要作用。
在山岭地带很常见的梯田
就是为了减少侵蚀和地表径流而改进出的一种田地模式
（图：壹图网）▼
2000年到2015年的15年间，黄土高原植被指数增长率远高于全国平均水平。而平均土壤侵蚀却从每公顷47.37吨下降到18.77吨，年减少土壤侵蚀量更是达到了34.4亿吨，成功让黄土高原“由黄转绿”，让黄河部分流段“由浑转清”。
就连以雄浑黄浊著称的壶口瀑布，也有过“清纯”的时候
（图：壹图网）▼
随着水土保持技术的愈发成熟，近年来人们将黄土高原上山水林田湖草的治理与乡村振兴工程建设相结合，在黄土高原上兴起了一波又一波乡村生态游热潮，带火了很多村庄。
除了运用传统方式从已有土壤出发解决问题，人们还反向思维，欲摆脱土壤束缚。
于是，无土栽培应运而生。这种利用营养液或是固体基质加营养液来代替土壤种植作物的新方式，也是未来精耕农业发展的一大趋向。
和传统农业对较低的空间利用率相比
无土栽培除了可以利用垂直空间外，对土壤也没有负担
（图：shutterstock）▼
我国于1937年加入无土栽培研究队伍。在经历试验研究、生产应用阶段后，如今已进入到大规模产业化阶段。不光为普通民众带来优质口感，甚至能让宇航员们在太空中，也能收获种植乐趣和吸收丰富营养。
在太空，要是不想天天吃流食或者预制菜
就得学种菜（图：twitter）▼
“万物土中生”。正是各类土壤的出现，才有了东北粒大饱满的水稻，青藏高原上绿油油的青稞，陕西个大味甜的洛川苹果等地理标志性农作物的诞生。
在当今复杂的全球趋势下，更应注重土壤健康，以确保经济社会的稳定发展。“民以食为天，食以土为本”。若世界失去土壤，经济繁盛和文化繁荣都将不复存在。
土壤是地球的皮肤，万物生长繁荣依托于此
皮之不存，毛将焉附？（图：壹图网）▼
参考文献：
1.《2019年中国无土栽培行业概览》
2.《自然地理学》伍光和等 编著
3.《东北黑土地白皮书（2020）》
4.《寂静的土壤》龚子同 陈鸿昭 张甘霖 著
5.黄慧琼.(2021).遏止全球土壤退化刻不容缓. 生态经济(02),5-8.
6.https://www.cas.cn/cm/202107/t20210712_4798122.shtml
7.李然嫣.(2017).我国东北黑土区耕地利用与保护对策研究(硕士学位论文,中国农业科学院).
8.李宗善,杨磊,王国梁,侯建,信忠保,刘国华 & 傅伯杰.(2019).黄土高原水土流失治理现状、问题及对策. 生态学报(20),7398-7409.
*本文内容为作者提供，不代表地球知识局立场
封面：shutterstock
END
