土壤貧瘠化的研究進展與趨勢

黎雅楠

(1.陜西省土地工程建設集團有限責任公司， 陜西 西安 710075； 2.陜西地建土地工程技術研究院有限責任公司， 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實驗室， 陜西 西安 710075)

土壤貧瘠化是土地退化的一種重要類型，是土壤環境以及土壤物理、化學和生物學性質變劣的綜合表征，是土壤本身各種屬性或生態環境因子不能相互協調、相互促進的結果，是脆弱生態環境的重要表現。土壤有機質含量下降、土壤營養元素虧缺和非均衡化、土壤結構破壞、土壤侵蝕、表土層變薄、土壤板結、土壤酸化及堿化和沙化等都是土壤貧瘠化的表現。土壤貧瘠化可分為顯性貧瘠和隱性貧瘠類型，顯性貧瘠可導致明顯的退化結果，隱性貧瘠則是有些退化過程已經開始或進行了較長時間，但尚未導致明顯的退化結果。土壤貧瘠化意味著土壤自身養分的容量及儲存量減少、對作物的供應能力下降，并可能由此導致保水保肥能力下降，作物得不到正常的養分和水分供應，從而引起作物生長不良并導致嚴重減產，由此造成經濟損失，并威脅糧食安全[1]。目前，尚未形成公認或者統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狀，分析其成因及發展趨勢，結合實際開展該領域的研究工作，對保障糧食安全、促進農業可持續發展都具有重要意義。

1 我國土壤貧瘠化狀況

我國耕地平均肥力水平較低，有機質含量低于0.7%的耕地占全國耕地總面積的10%左右[2]。水田土壤有機質含量大多在1%～3%，30%的旱地土壤有機質含量低于1%[3]。絕大多數耕地全氮含量低于0.2%，嚴重缺氮的省份有山東、河北、河南、山西、新疆等；缺磷或嚴重缺磷的省份有20多個；缺鉀土壤面積比例相對較小，其中，海南、廣東、廣西、江西等南方地區缺鉀較為普遍，但近年來全國各地農田養分平衡中鉀素虧缺普遍出現，農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，西北干旱地區超過80%的土壤缺鋅和錳，南方和西南地區有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普遍發生，南方地區尤為嚴重，我國酸性土壤主要分布于南方熱帶和亞熱帶地區，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，嚴重制約了土壤生產潛力的發揮[7]。化肥大量投入使用會導致土地板結、土壤酸化、生物質量退化以及水體面源污染和環境溫室效應加劇等極為嚴重的生態災難，而且土壤中中微量元素貧瘠導致的人體亞健康問題也越來越嚴重。

2 土壤貧瘠化成因及發展趨勢

第二次全國土壤普查數據顯示，我國大部分耕地有機質、全氮、有效磷含量嚴重缺乏。在耕種過程中存在長期低投入、高產出、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境造成，另一方面是人類對耕地的不合理利用導致。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致。人為原因主要是不合理利用，或者過度農墾導致土壤肥力流失，如我國東北地區初墾的黑土，有機質含量在7%～10%，但開墾不到100年土壤有機質已下降到3%～4%，有的甚至僅2%左右。黃淮海地區的耕地中尚有大面積旱澇鹽堿地未曾改良，過去為了提高產量，曾開展灌溉而未考慮排水條件，結果引起嚴重的次生鹽漬化。南方地區森林被砍伐后，土壤有機質含量由5%～8%下降到1%～2%，土壤肥力明顯減退[8]。土壤貧瘠化現象在全國各地均有出現，且至今耕地土壤養分仍有較大一部分處于虧缺和不平衡狀況，制約我國農業生產發展，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業農村和生態環境保護等部門。《中華人民共和國土地管理法》明確提出了耕地保護的目標，確保耕地質量不降低。生態環境部和農業農村部2017年9月發布的《農用地土壤環境管理辦法(試行)》，為保障農業生產環境安全提供了重要制度保障和依據。

楊奇勇等[9]基于GIS對土壤養分貧瘠化及其障礙因子進行評價分析，提出土壤貧瘠化治理措施：1) 改土培肥，增強土壤抗逆性；2) 以小流域為基本單元植樹造林，綠化荒山；3) 推行合理間套耕作制度；4) 加強農田水利基本建設。徐仁扣等[7]對我國農田土壤酸化現狀和土壤酸化的主要危害進行分析，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) 增施有機肥，降低土壤pH，穩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改良劑。基于大量研究結果表明，土壤貧瘠化的治理主要采取增施有機肥、合理減施化肥、適時休耕、推廣秸稈還田以及采用有機、無機復合改良技術等阻控土壤酸化，改良農田土壤，遏制土壤的持續貧瘠化，將土壤酸度維持穩定，提高土壤肥力。基于提高化肥利用率、改善土壤環境的目標，結合土壤肥力情況以及已有技術標準，將測土配方施肥、化學土壤調理劑、保肥性材料、消毒劑、生物有機肥等材料和技術進行綜合集成，形成高效、綠色的綜合性肥力提升技術體系并推廣應用。

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、農學、生態學、環境科學以及社會科學。迄今為止，土壤貧瘠化的研究多集中于特定區域或特定土壤類型的特定土壤貧瘠化指標的變化研究，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展，但仍需開展富有成效的科學研究，今后應從更廣和更深的層次上系統綜合地開展土壤貧瘠化的綜合評價與生態系統的重建和恢復研究，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研究：

一是探明我國土壤貧瘠化現狀，加強監測及預測預警。現階段土壤貧瘠化研究和監管各自為政，土壤貧瘠化的詳情不明，解決土壤貧瘠化問題的體制、政策和治理響應常常是被動和分散的。土壤貧瘠化通常是多因素造成的結果，且貧瘠化類型多、成因復雜，因此需要統籌協調，多部門協同合作，深入開展土壤貧瘠化現狀調查，建立綜合監測網絡，對重點區域和在不同尺度水平上的土壤貧瘠化類型、范圍及貧瘠程度進行監測，為退化土地的防治提供現實依據。

二是重視土壤貧瘠化的隱性問題，遏制隱性向顯性的轉變。目前，對土壤貧瘠化隱性退化還缺乏足夠的重視，對其發生機理缺乏認知、對其危害性認識不足，對發生機理了解不夠，針對土內緊實化與壓板、土內干燥化、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(化感)等采取預防為主、防治結合的策略解決隱性土壤貧瘠化問題。

三是構建土壤貧瘠化評價、改良、利用的綜合技術體系。目前，尚無統一的土壤貧瘠化相關國際國內標準，應加強對土壤貧瘠化評價指標體系的研究，建立全面的評價指標體系，有利于土地退化防治及土地整治利用。