【学术】全球变化下的土

【学术】全球变化下的土壤及其功能与生态系统

文章出处:网络整理作者:李立

由于人类直接或间接的干扰,如土地利用变化、土壤管理和土地退化,使得土壤在全球变化压力下变得愈加脆弱。土壤在生态系统服务供应中发挥着至关重要的作用,土壤所提供的各种生态系统服务之间的相互协同或抵消作用是土壤生态系统服务功能研究的主要内容。

作者单位:南京农业大学农业资源与生态环境研究所

1 全球变化下的土壤

当前,地球处于“人类纪”,由于人类的繁衍及其经济的发展,一半以上的地球表面受到人为活动的强烈干扰和改变,包括农业的耕种、草原的放牧、城镇化土地占用、森林砍伐、工程建设、土壤污染等,这些干扰主要发生在大气到地下水的近地表系统特别是地表的薄层土壤,改变着地球的生物地球化学循环和地球生命的生境及生态协调。

土壤侵蚀、生境破碎化、化学物质活化、物种消亡、温室气体浓度升高、气候变化改变了土壤水碳养分循环,从而改变了地球生物地球化学过程,对生态系统以及全球气候变化产生反馈作用。

为满足未来几十年全球人口的快速增长对食物、纤维和能源的需求,植物和土壤的生产力必须不断提高,这将进一步给土壤带来压力。

人类需求的增加将导致越来越多的自然土地转变为粗放型管理土地和集约利用的农用地,同时还体现为对已有土地的高强度人为管理,例如增加养分和水的投入、增加收获次数等。

土地覆盖和利用的变化,如森林和自然草地开垦为牧场或农田,将移除生物量、改变植被、干扰土壤,软化水,进而导致土壤碳和养分的损失、土壤结构的改变以及地上、地下部生物多样性的变化。

已有研究估计,人类已经至少改变了地球50%的无冰雪覆盖的陆地。森林砍伐已经导致了全球25%的土壤有机碳排放到大气中,而1950—2000 年,中国东北和青藏高原等地区有1.3 万km2 的湿地开垦为农田,最终导致了近5.5Pg 二氧化碳当量的土壤有机碳的损失。

在农田生产过程中,一些良好的集约化管理措施可以在保障产量的同时避免过多的土地开垦,例如,Burney 等估计1961—2010 年农田的集约化生产减免了约590 Pg 二氧化碳的排放。

然而,农业措施的过度使用将大大增加环境风险,例如,农作物收获后,土壤中仍残留了50%—60%的养分,后季的继续施用将可能导致营养元素进入水体中成为水体富营养化的主要污染源。

在处理全球食物生产和供应的农业问题时,往往忽视土壤将如何适应这种需求。全球食物生产量还需要增加50%,土壤的农业耕作等将不断强化,地球上的土壤将日益处于风险和威胁之中。

在高强度农业开发下,世界上一些地区每年剥去土壤达50 t˙hm-2 以上,净水,超过自然土壤形成速率100 多倍。

土壤在可持续集约化利用中占据中心位置,在全球环境保护和可持续发展中扮演着非常重要的角色。2015 年是世界土壤年,科学界将迎来新一轮的机遇以探索人类干预下的全球变化对土壤的影响。

同时,2015年各国政府也将在联合国气候变化框架公约下探讨新的有法律效应的气候变化协议,而土壤碳氮循环是陆地温室气体排放与清除的关键。而在2015 年,锅炉软水,各国政府将在“千年发展目标”下形成并通过各自的新的可持续发展规划,土壤将在支撑生态系统服务的供应并促进可持续发展中发挥重要的作用。

西安迪奥环保科技有限公司

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