BLOG #16

关于在全球农业中防止土壤退化和恢复土壤质量的必要性以及生物刺激剂可以发挥的作用，有很多讨论。考虑到土壤的关键状态及其对生命的重要性，我们认为就这一主题发表一系列的文章会很有意思。   

2016年，美国国家科学技术委员会环境、自然资源和可持续发展委员会的生态系统小组委员会编写了一份报告，提出了 "美国土壤的状况和未来"。虽然这份报告是针对特定地区的，但由于世界各地的地区都面临着同样的威胁和挑战，因此有很多东西可以收集起来。这篇博文将探讨该报告中的一些内容，它将为有趣的后续文章奠定基础，我们可以更具体地了解各种生物刺激剂及其为保护和改善土壤带来的机会。

"在自然条件下，一英寸的表土可能需要500年或更长时间才能形成。"¹

土壤退化

美国和每个地区一样，都有多年来因当地气候和水文、生物活动、地形和其他成土因素而形成的土壤类型。而每一种土壤类型在应对管理措施时的退化或再生方式也各不相同。土壤必须得到保护，避免退化；否则，重要的生态系统服务就会受到危害。除其他事项外，土壤退化会减少可用于粮食生产、碳封存和水效率的土壤。根据该报告，退化的土壤 "有时可以通过改进管理方法或土壤改良剂（如有机物）来缓解物理或化学限制，"同时也指出，"退化的土壤可能需要数百年甚至数千年的时间才能自然恢复。"²

土壤损失

通过风蚀和水蚀造成的土壤流失可能是极端的。土壤是有生命的，有一个微生物群落。健康和功能性土壤所需的微生物群因地点和用途而异。用另一个地方的土壤代替失去的土壤，不足以恢复其功能。

在美国，估计每年每英亩的侵蚀率为4.6吨^。3土壤形成率本身不能抵消目前因侵蚀而造成的土壤损失率。要量化土壤形成率并不容易，因为它们是高度可变的。报告表明，平均土壤形成率接近每年每英亩0.5吨。^4,5这说明，仅仅依靠自然土壤形成来补偿农业中的高土壤流失率是不可能的。

土壤的可变性

有12个 "土壤等级"，每个等级都具有支配其生态系统服务和对管理实践反应的特征。土壤提供的生态系统服务因土地使用而异，但对保护未来免受负面影响的管理策略存在共同需求。报告指出，虽然耕地（耕地、牧场、牧地和全国大部分林地）的主要目标是提供食物和纤维，但 "最重要的挑战是尽量减少负面影响，如土壤侵蚀和有机物的损失，以及因不适当地使用化肥和农药等农业投入而导致的意外的场内和场外环境风险。"

图1- 美国的土壤秩序。资料来源。美国农业部NRCS

软土是一种通常在草原植被下形成的土壤，含有大量的有机物，储存了大量的碳和其他植物生长所需的营养物质。它们是全球产量最高的土壤之一⁶，约占美国土地面积的22%，但不到全球土地面积的7%^7。

图2 - 全球土壤订单。资料来源。美国农业部NRCS

威胁与挑战

在农业领域，我们经常把土壤的活力与作物生产联系在一起，而本篇文章所依据的报告则更广泛地考察了土壤不仅在保障粮食生产方面的作用，而且还包括水质和可用性、生态生物多样性以及缓解气候变化。有三个类别被确定为关键威胁。

• 土地使用和土地覆盖的变化。土地利用的变化是由人口增长和流动、城市足迹的增加、对水和土地需求的变化、公众和消费者偏好的变化以及土地管理者的经济压力所驱动的。伴随着这些变化的土地管理方式的改变，会导致水文功能的退化、污染、盐碱化和土壤的压实。养分和碳水平以及微生物和无脊椎动物群落也会受到影响。
• 不可持续的土地管理做法。由于不良的土地管理方式导致的土壤退化是一个重要的人为威胁。不可持续的做法影响了所有土壤用途和类型的土壤生态系统服务--许多是农业土壤特有的。土壤生物群参与所有主要的养分和生物地球化学循环，包括碳、氮和磷循环，因此影响到植物的营养状况、大气中气体的流动、碳封存和水质。^10,11,12适当的生物量管理对生物群落的生存很重要。此外，不良的生物量管理会对土壤结构、碳和保水产生不利影响。
• 气候和环境变化。气候和环境变化对土壤的过程、功能和流失，包括碳封存的潜力产生了重大影响。更高的土壤温度和土壤湿度的变化可能导致更多的碳和温室气体通过土壤有机物质的腐烂而释放^。风和雨造成的侵蚀也可能增加。入侵物种分布的变化可能会影响土壤的pH值和结构、生物多样性、湿度、保水能力和营养循环^。

为应对这些威胁和挑战所确定的机会是什么？正如你所期望的那样--研究、技术、土地管理和社会科学。现在是将生物刺激物带到这一讨论的前沿的绝佳时机。你可以在这里阅读整个报告：https://obamawhitehouse.archives.gov/sites/default/files/microsites/ostp/ssiwg_framework_december_2016.pdf