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通过土壤碳管理实现粮食安全与生态效益的双赢

已有 478 次阅读 2020-5-19 20:19 |系统分类:观点评述

徐英德

随着全世界新冠肺炎疫情的快速蔓延,粮食安全的话题又一次回归到了大众视野。人类是一个命运共同体,任何一个地方遭受灾难,都有可能造成其他地方的粮食恐慌。从19世纪60年代开始至今,广大发展中国家陆续开展并完成了以推广高产粮食品种、增加化肥用量、加强灌溉、使用农药和农业机械等为代表的“绿色革命”。这推动了全球粮食产量的迅猛增长,大规模的消除了饥饿现象。我国也通过这些“现代”农业措施,成功的用世界7%的耕地养活了约占世界20%的人口。但纵观全世界,人类在享受这些“智慧”所带来的丰收与富足时,我们也应清醒的认识到:(1)世界人口总数已从上世纪60年代的30亿增长到76亿;(2)大气二氧化碳浓度从316 ppm增长到415 ppm左右;(2)全球温度平均每十年升高0.12°C;(4)土壤普遍的遭受有机质耗竭、侵蚀、盐碱化、养分失衡等退化问题;(5)淡水枯竭、污染、富营养化问题严重;(6)土壤、植物和动物等众多生态资源面临灭绝的风险。世界著名土壤学家Rattan Lal预测,到2050年,世界粮食产量必须再增加10亿吨,才可以满足不断增长的人口需求。然而,站在新的历史节点上,当前受到人类严重摧残的土壤资源还有能力一直维持它的生产力吗?在保障粮食产量的前提下,又该怎样兼顾生态环境的改善及提升?

以作物生产为核心的传统农业思想严重阻碍了人们对土壤这种不可再生资源的重视。在过去的几十年,大部分的农业生产活动一味的从土壤中进行索取,而使其满目疮痍。如果再不采取有效的措施“亡羊补牢”,那么退化的土壤必然会狠狠的对人类进行反击!我们应该清醒的认识到,土壤同海洋、河流一样作为地球的皮肤,应该被视为宝贵的生态资源、环境资源,而绝非仅仅是“粮食资源”。但与其他生态系统比,农业土壤又显得尤为脆弱,只有它在年复一年的被人类扰动与摄取。因此,保证粮食安全与提高环境兼容能力的共同前提就是培育健康的土壤。同时,人类一定要转变思想,将过去以追求作物产量为核心的农业生产思想转变为以土壤保育为核心的农业生产思想。土壤是一切生命的本源,这种思想的转变有利于我们抓住问题的实质与主要矛盾,也有利于综合权衡农业生产在提高粮食产量与减缓全球气候变化中的作用。

地球的一切生命可以称之为“碳基生命”,碳原子之间相互作用构成了地球生命物质的“链”,为其他元素的赋存构建了坚实的根基。同样,碳也是土壤中最基本的组成元素,是土壤有机质的核心。碳的独特性在于它作为土壤颗粒的骨架与节点,构建起了涵盖有机分子、矿物、养分、水分等多介质、多层级、具有高度异质性与复杂性的土壤王国;同时,它也是土壤动物和微生物的能量来源;还是维持土壤肥力的基础,对养分的释放与保存起到了核心作用。虽然碳并不是植物所需的土壤养分元素,但鉴于碳的特殊地位,我们在今后综合考虑土壤保障作物生长的能力或养分水平时,有必要将传统思维中的“氮磷钾”转变为“碳氮磷钾”,且碳要放在首位。

此外,碳并不只在土壤内部发挥作用,土壤碳周转作为全球生态系统碳循环的关键一环,其分解与固定深刻影响着全球气候变化!据估算,全球土壤所包含的有机碳量约为1500 Pg左右,无机碳量约为950 Pg左右,这是一个非常庞大的数字。换言之,土壤总含碳量是大气含碳量的3.3倍。所以可以预知,土壤碳含量的轻微波动都会显著的影响大气二氧化碳浓度,进而影响全球气候变化。基于当前已经存在且愈演愈烈的温室效应,非常迫切的需要寻找潜在的碳汇来截获、容纳大气中的二氧化碳。综合权衡各方面利弊,探寻有效措施将土壤从大气的“碳源”转变为“碳汇”,无论对于土壤肥力、作物生产力的提升,还是在抵消人为温室气体排放方面均符合人与自然和谐发展的理念及各方的关切。尤其是在贫瘠和已退化的土壤中,其固碳潜力十分可观。

综上,我们应该尽快建立起“土壤碳管理”这一模式框架,将其纳入到土地资源管理、土壤改良、土壤修复等领域中,并将其作为农业土壤质量提升的关键问题。当前,研究土壤碳循环过程及机理的学者越来越多,这足以说明土壤固碳问题的重要性及严峻性。但研究问题是为了解决问题,所以尽快的从理论走到实践,将“土壤碳循环研究”转变为切实可行的“土壤碳管理方案”十分必要。

粮食的增产并不一定要以破坏农业生态系统为代价,其中,碳的固定与保持便可作为实现两者协同发展的纽带!

 

 

 




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2 杨卫东 丁凡

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