[科普中国]-土壤生态退化

土壤生态退化是指由于人类活动干扰及恶劣的自然环境调节作用或二者共同作用下造成的土壤生态系统结构破坏，调节功能衰退，土壤多样性减少，土壤生产率下降及土壤荒漠化、干旱化、板结化、酸化、盐碱化、养分亏缺与失衡等一系列的土壤生态环境恶化过程和现象。

简介土壤生态退化实质上是土壤生态系统遭受破坏或各亚系统之间不协调发展的产物，任一亚系统的破坏均可能导致土壤生态系统的退化，只有当土壤系统、环境系统和生物系统三者协调发展时，才可能建立良性循环的土壤生态系统。毋庸置疑，土壤退化和植被破坏若超过土壤生态系统的生态阂限，必然导致土壤生态退化，例如，严重的土壤污染及干旱区的植被破坏必然引起土壤生态系统的崩溃。同样，土壤生态退化也必然伴随着土壤退化和生物系统退化。但是，轻度的土壤退化若在生物系统的调节范围内，则不一定导致土壤生态退化。可见，土壤生态退化与土壤退化是两个密切相关但又不同的概念。土壤生态退化概念是将生物、土壤和环境退化紧密联系在一起的土壤生态学术语。

土壤生态退化的类型流水作用下的土壤侵蚀是土壤生态退化的最重要类型之一，主要表现为土壤养分肥力下降、土层浅薄、土壤碳库损失、土壤水库功能丧失、母岩和母质裸露、景观破碎以及植被生长困难等特点。Scherr（1999）认为，水蚀导致了最严重的土壤退化，随之而来的是风蚀、土壤养分耗竭和盐化。Oldeman（1993）等对全球尺度上退化土壤评价的研究结果表明，世界上84%和7%的土壤退化分别归因于侵蚀和肥力下降。土壤侵蚀是导致土壤生态系统退化的最主要自然驱动力。例如，中国仅因为水土流失所致的土壤退化面积就达356×104 km2，约占国土面积的37%。水蚀通过细沟间侵蚀（interrill erosion）、细沟侵蚀（rill erosion）和沟谷侵蚀（gully erosion）过程产生表土散失、物质位移和土体变形，其后果比风蚀更加严重，尤其是在丘陵和山地发育的地区以及降雨短而集中的干旱‘、半干旱地区。例如，新疆博河中下游两岸由于博河河床较宽，没有固定的河道，冬季丰水期及夏季洪水冲刷，河道经常改道冲刷两岸耕地，每年达2000 hm2，直接冲掉的土地每年为333～533 hm2，经常受洪水危害的面积每年在1333 hm2以上。

气候干燥和风蚀导致的土壤干旱化和荒漠化是干旱和半干旱地区最典型的土壤生态类型之一，主要表现为土壤干旱化和沙化严重、土壤水库丧失、有机质耗竭、养分肥力衰竭等。我国西北地区气候干燥，土壤水分蒸发强烈，地表物质疏松，土壤团粒结构差，植被覆盖率低，大风常吹蚀表土，导致风沙，引起土壤沙化搬移沙石，造成严重的风蚀现象。例如，新疆博乐市地处荒漠地区和阿拉山口风口区，气候条件恶劣，风沙加剧，风蚀面积约2万余亩。大风及风沙是最终导致土壤退化、沙化的原因之一。

土壤盐渍化是干旱和半干旱地区及滨海地区土壤退化的典型类型，主要表现为土壤盐碱化、土壤养分有效性降低、次生盐渍化等。我国20世纪80—90年代期间的开荒造田造成许多地区的水土不平衡，同时，由于不注重养地用地相结合，大水漫灌及不合理耕作制度等造成地下水位抬高，土壤次生盐渍化，严重影响了农作物的产量，有的甚至不能种植农作物而撂荒。

随着社会经济的快速发展，以持久性有机污染物质（POPs）和重金属污染为主要特征的土壤污染逐渐成为土壤生态退化的最主要类型，且正在威胁着食品安全和人类的生存与健康，制约着人类经济和社会的可持续发展。

土壤生态退化的驱动机制极端气候（如寒冷、高温、干旱、水灾等）、地质构造运动、土壤母岩和母质特性、山地灾害等组合作用导致了土壤自然环境的先天脆弱性。这些脆弱的土壤生态系统在森林采伐、过度放牧、陡坡耕作、土地垦殖、城市化过程、工业污染、化肥和农药施用等人类活动的干扰作用下，逐渐或迅速丧失土壤团粒结构、土壤养分库、土壤水库、有机碳库、土壤生物多样性甚至完全丧失土壤生产力。因此，土壤生态系统结构和功能的退化是自然环境的先天脆弱性和人类活动及其叠加作用的过程和产物。

（1）自然环境的先天脆弱性是土壤生态退化的潜在原因

极端气候条件、地质地貌过程、频繁的山地灾害、破碎的地质构造及土壤母岩和母质等导致的自然环境的先天脆弱性是土壤生态退化的潜在原因。

极端气候条件导致的自然环境的先天脆弱性是土壤生态退化的最重要的潜在因素之一。高寒（高纬度、高海拔和寒冷）地区的低温导致了相对较低的生物多样性，也限制了植物的生长发育、生物元素循环及土壤的发育和形成，从而导致了土壤生态环境的脆弱性。例如，亚高山和高山地区，由于母岩的生物风化和化学风化速率较缓慢，因而成土过程和植物群落演替相当缓慢，自然成土过程中形成1cm厚的土壤大约需要1000年的时间，一旦土壤生态系统的结构和功能遭受破坏，土壤生态系统恢复就相当困难，甚至出现难以逆转的退化。

极端干旱是极端气候条件的一种典型类型，也是导致干旱和半干旱地区自然生态环境脆弱及土壤生态退化的最重要的潜在因素之一。受水分限制，生物（植物、动物和微生物）多样性的分布受到限制，表现为相对较低的生物多样性和较低的生产力，生物元素循环和土壤发育受到限制，一旦自然植被受到破坏，土壤蒸发量大于降水量，土壤就容易受到风蚀和水蚀危害，从而导致土壤养分库下降、土壤水库丧失、干旱化和荒漠化加剧、土壤物理结构受到破坏、土壤生物多样性丧失等土壤生态退化现象。例如，我国西北的干旱和半干旱地区以及金沙江干热河谷和岷江干旱河谷等就是受极端干旱胁迫形成的脆弱土壤生态系统。

地质地貌过程及频繁的山地灾害（如火山爆发、地震、滑坡和泥石流等自然灾害）是复杂地形地貌条件下形成脆弱生态环境的重要自然驱动力，脆弱的土壤生态系统在人为活动的干扰下极易发生不可逆转的退化。例如，受青藏高原隆升的影响，横断山区的地质构造运动强烈，地震活动频繁，致使崩塌、滑坡和泥石流等山地灾害严重，不仅导致大面积的森林植被破坏，而且阻碍了植被群落的演替及土壤发育与形成，表现为土层浅薄，土体结构简单，土壤生态系统的结构和功能较差，一旦受到森林采伐、垦殖和陡坡耕作等人类活动的干扰，极易发生变化甚至发生不可逆转的生态退化。

（2）人类活动干扰是土壤生态退化的根本原因

自然驱动力是土壤生态退化的潜在原因，人类活动干扰则是世界范围内土壤生态系统结构和功能退化的根本原因。根据世界人为诱导土壤退化图，导致土壤退化的人为因素分为五类：森林破坏、过渡放牧、农业活动、植被的过度开发以及工业活动和生物工业活动。Daily（1997）对造成土壤生态退化的人类活动的统计表明，过度开发土壤资源（含直接破坏和环境污染等）占35%，毁林占30%，农业活动占28%，过度开发森林资源占7%，生物工业占1%。由于人口对资源需求的增长远远超过土地的供给能力，所以土壤退化进程仍然在快速发展，估计每年土壤退化面积将以500（～700）×10 4hm2的速度增加。

（3）人口稠密、生产方式落后和贫困是土壤生态退化的内在原因

人口稠密、生产方式落后和贫困是土壤生态退化的内在原因和社会驱动力。据估计，世界上水土流失最严重的地区在发展中国家，90%以上的贫困人口在水土流失严重的地区。这种因为贫困与土壤生态退化之间的矛盾正在成为区域经济和社会可持续发展的瓶颈，是土壤生态退化的重要社会驱动力。

（4）全球气候变化正在成为土壤干旱化、荒漠化和水土流失加剧的重要驱动机制。

以大气CO2浓度升高和全球变暖的气候变化正在改变全球范围内的水热分布格局，可能加剧干旱和半干旱地区的干旱化以及增加强降雨发生的频率，从而加剧土壤干旱化、荒漠化和水土流失。同时，气候变化可能改变地球表面的植被和生物多样性格局，引起陆地表面的植被覆被变化，间接改变土壤生态系统的结构和功能。

此外，城市化过程、工业“三废”和生活“三废”排放等正在直接或间接改变土壤生态系统的结构和功能，当超过土壤生态系统的自净化能力时，土壤生态系统的结构和功能便退化或丧失1。

土壤生态退化的后果土壤生态退化对我国生态环境和国民经济造成巨大影响。其直接后果如下：①陆地生态系统的平衡和稳定遭到破坏，土壤生产力和肥力降低。②破坏自然景观及人类生存环境，诱发区域乃至全球的土被破坏、水系萎缩、森林衰亡和气候变化。③水土流失严重，自然灾害频繁，特大洪水危害加剧，对水库构成重大威胁。④化肥使用量不断增加，而化肥的报酬率和利用率递减，环境污染加剧；农业投入产出比增大，农业生产成本上升。⑤人地矛盾突出，生存环境恶化，食品安全和人类健康受到严重威胁2。

本词条内容贡献者为:

吴俊文 - 博士 - 厦门大学