土壤貧瘠化的研究進(jìn)展與趨勢

黎雅楠

(1.陜西省土地工程建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司， 陜西 西安 710075； 2.陜西地建土地工程技術(shù)研究院有限責(zé)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(xué)和生物學(xué)性質(zhì)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(diào)、相互促進(jìn)的結(jié)果，是脆弱生態(tài)環(huán)境的重要表現(xiàn)。土壤有機(jī)質(zhì)含量下降、土壤營養(yǎng)元素虧缺和非均衡化、土壤結(jié)構(gòu)破壞、土壤侵蝕、表土層變薄、土壤板結(jié)、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(dǎo)致明顯的退化結(jié)果，隱性貧瘠則是有些退化過程已經(jīng)開始或進(jìn)行了較長時間，但尚未導(dǎo)致明顯的退化結(jié)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(yīng)能力下降，并可能由此導(dǎo)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(yīng)，從而引起作物生長不良并導(dǎo)致嚴(yán)重減產(chǎn)，由此造成經(jīng)濟(jì)損失，并威脅糧食安全[1]。目前，尚未形成公認(rèn)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(jié)合實(shí)際開展該領(lǐng)域的研究工作，對保障糧食安全、促進(jìn)農(nóng)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(jī)質(zhì)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(jī)質(zhì)含量大多在1%～3%，30%的旱地土壤有機(jī)質(zhì)含量低于1%[3]。絕大多數(shù)耕地全氮含量低于0.2%，嚴(yán)重缺氮的省份有山東、河北、河南、山西、新疆等；缺磷或嚴(yán)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(nóng)田養(yǎng)分平衡中鉀素虧缺普遍出現(xiàn)，農(nóng)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(jì)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(nèi)普遍發(fā)生，南方地區(qū)尤為嚴(yán)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(yán)重制約了土壤生產(chǎn)潛力的發(fā)揮[7]。化肥大量投入使用會導(dǎo)致土地板結(jié)、土壤酸化、生物質(zhì)量退化以及水體面源污染和環(huán)境溫室效應(yīng)加劇等極為嚴(yán)重的生態(tài)災(zāi)難，而且土壤中中微量元素貧瘠導(dǎo)致的人體亞健康問題也越來越嚴(yán)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(jī)質(zhì)、全氮、有效磷含量嚴(yán)重缺乏。在耕種過程中存在長期低投入、高產(chǎn)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(dǎo)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(dǎo)致。人為原因主要是不合理利用，或者過度農(nóng)墾導(dǎo)致土壤肥力流失，如我國東北地區(qū)初墾的黑土，有機(jī)質(zhì)含量在7%～10%，但開墾不到100年土壤有機(jī)質(zhì)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(chǎn)量，曾開展灌溉而未考慮排水條件，結(jié)果引起嚴(yán)重的次生鹽漬化。南方地區(qū)森林被砍伐后，土壤有機(jī)質(zhì)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(nóng)業(yè)農(nóng)村和生態(tài)環(huán)境保護(hù)等部門?！吨腥A人民共和國土地管理法》明確提出了耕地保護(hù)的目標(biāo)，確保耕地質(zhì)量不降低。生態(tài)環(huán)境部和農(nóng)業(yè)農(nóng)村部2017年9月發(fā)布的《農(nóng)用地土壤環(huán)境管理辦法(試行)》，為保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(jìn)行評價分析，提出土壤貧瘠化治理措施：1) 改土培肥，增強(qiáng)土壤抗逆性；2) 以小流域?yàn)榛締卧矘湓炝郑G化荒山；3) 推行合理間套耕作制度；4) 加強(qiáng)農(nóng)田水利基本建設(shè)。徐仁扣等[7]對我國農(nóng)田土壤酸化現(xiàn)狀和土壤酸化的主要危害進(jìn)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(jī)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(xué)改良劑?；诖罅垦芯拷Y(jié)果表明，土壤貧瘠化的治理主要采取增施有機(jī)肥、合理減施化肥、適時休耕、推廣秸稈還田以及采用有機(jī)、無機(jī)復(fù)合改良技術(shù)等阻控土壤酸化，改良農(nóng)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(biāo)，結(jié)合土壤肥力情況以及已有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，將測土配方施肥、化學(xué)土壤調(diào)理劑、保肥性材料、消毒劑、生物有機(jī)肥等材料和技術(shù)進(jìn)行綜合集成，形成高效、綠色的綜合性肥力提升技術(shù)體系并推廣應(yīng)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(xué)、農(nóng)學(xué)、生態(tài)學(xué)、環(huán)境科學(xué)以及社會科學(xué)。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(biāo)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(jìn)展，但仍需開展富有成效的科學(xué)研究，今后應(yīng)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(fù)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(qiáng)研究：

一是探明我國土壤貧瘠化現(xiàn)狀，加強(qiáng)監(jiān)測及預(yù)測預(yù)警?，F(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(yīng)常常是被動和分散的。土壤貧瘠化通常是多因素造成的結(jié)果，且貧瘠化類型多、成因復(fù)雜，因此需要統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，多部門協(xié)同合作，深入開展土壤貧瘠化現(xiàn)狀調(diào)查，建立綜合監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，對重點(diǎn)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(jìn)行監(jiān)測，為退化土地的防治提供現(xiàn)實(shí)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(zhuǎn)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(jī)理缺乏認(rèn)知、對其危害性認(rèn)識不足，對發(fā)生機(jī)理了解不夠，針對土內(nèi)緊實(shí)化與壓板、土內(nèi)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(yīng)(化感)等采取預(yù)防為主、防治結(jié)合的策略解決隱性土壤貧瘠化問題。

三是構(gòu)建土壤貧瘠化評價、改良、利用的綜合技術(shù)體系。目前，尚無統(tǒng)一的土壤貧瘠化相關(guān)國際國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)加強(qiáng)對土壤貧瘠化評價指標(biāo)體系的研究，建立全面的評價指標(biāo)體系，有利于土地退化防治及土地整治利用。