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人工“编辑”的土,更有营养吗? 精选

已有 7356 次阅读 2018-12-12 19:25 |系统分类:科普集锦

人工“编辑的土,更有营养吗?

杨顺华

  近日,人类历史上首对经基因编辑的婴儿在中国诞生,人造人的潘多拉魔盒就此悄然开启。这里且不去争论人造人的时代时候是否已经降临,毕竟千人千言。然而,有一种始于史前时期的人工编辑,不仅改变了人类文明的进程,其编辑的深度和速度仍在加深加快,这种编辑的产物就是——人为土。那么什么是人为土,人为土与人类社会发展又有什么关系呢?

人为土的分布范围

 

人为土诞生记

人类活动对地球生态系统的影响,早已大大地超过了自然变化的影响,尤其是自工业革命以来,人类在土地利用等方面大大改变了地球的面貌和环境。2016年,第35届国际地质大会正式通过了地质年表中关于人类纪、人类世和人类期的修订。自此,被世界公认的“人类世”彻底到来。

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人类的各项活动,深刻地影响着地球的演变(www.anthropocene.info 

人们对土壤的改造,也在人类世不断加快。根据现代土壤学之父道库恰耶夫的土壤发生学理论,土壤的形成是气候、生物、地形、成土母质和时间共同作用的结果。然而,在世界上很多地方,特别是在有悠久耕作历史的地区,人为活动,包括人工搬运、耕作、施肥和灌溉等,强烈地改变了原有土壤的形成过程,土壤的形态和性质也发生了重大改变,而那些原生土壤仅仅作为母土或埋藏土壤存在。这类受人为活动深刻影响的土壤就叫做人为土。

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控制土壤形成过程及土壤发生学特性的五个主要环境因素

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牛拉铁木制的犁在耕地(甘肃西晋墓出土画像砖)

我国的农耕历史悠久,人为改土、造土的规模和时间跨度世所罕见,人为土在我国的分布十分广泛。稻花香里说丰年,听取蛙声一片。我们在南方鱼米之乡看到的大片稻田甚至自家菜园里的很多土壤,大部分都是人为土。

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中国人为土分布示意图

人为土的类别与我国长期的农耕历史文化密切相连,是历史时期人类生产过程与自然成土过程综合作用的结果。我们都知道五谷丰登寓意年成好,粮食丰收。其实,五谷所需的生长环境,如小麦长在旱地,而水稻长在水田,决定了人们改土、造土的方式,从而形成了水耕人为土和旱耕人为土两大人为土。水耕人为土主要指水稻土,多分布在多雨的江南地区。稻田常年处于周而复始的灌水-落干循环,导致土壤亦交替处于氧化-还原的状态,土壤中出现了明显的水耕氧化还原层。积水条件导致土壤中积累了大量的有机质,但也将原有的很多物质不同程度地淋失掉了。根据这种层次的性态差异及一些反映附加过程的特性,水耕人为土又可被进一步分为简育、铁聚、铁渗和潜育人为土四种类型。旱耕人为土是区别于水耕人为土的另一大人为土类型,多见于受雨量限制的北方地区。旱耕的方式随地区变化极大,因而具有很强的区域性。在黄河流域,人们在培肥土壤的过程中,施用大量有机肥、家畜肥、人粪尿、圈肥、土坑以及土墙等各种肥料,并经过堆垫等作用,在土壤表层形成了一层有机质含量较高的熟化层。在珠江流域,也有广泛旱耕人为土造土过程,不过方式完全不同,人们将池塘中的淤泥堆垫成型,形成了具有地域特色的泥垫旱耕人为土。

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一个典型的水耕人为土剖面 

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两个典型的人为土构型示意图

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 典型水耕人为土景观——云贵高原的梯田(徐宁 摄)

可以说,人为土就是人为创造或者加工出来的土壤。不过,巧妇难为无米之炊,天南地北的农民根据手上现有的物料和工具,使出各种绝活,又是锄地又是堆肥泥垫等等,虽然殊途,但终究同归,最终自家地里原本毫无生机的土壤脱胎换骨地换了模样。人为土的编辑改造过程,是人们因地制宜的典范。


人为土受难记

经过一代又一代人的编辑和改造,人为土朝着适宜作物生长和人类需求的方向发展。然而,人们过度干预土壤形成发展的过程,正给人类社会发展带来巨大的困扰——土壤退化。

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人为作用导致的土壤退化概图 

根据联合国2015年发布的《世界土壤资源状况》报告,世界范围内土壤功能正面临土壤侵蚀、土壤有机质丧失、养分不平衡、土壤酸化、土壤污染、水涝、土壤板结、地表硬化、土壤盐渍化和土壤生物多样性丧失等十大威胁。

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世界土壤功能退化的类型与程度 

文明人跨越过地球表面,在他们的足迹下留下一片沙漠。人为土像母亲一样哺育了天下苍生,却没能换来应有的尊重。她甘愿奉献,却又默默承受苦难。如果土壤这种宝贵的资源继续遭受无休止的破坏,人类社会的繁荣恐将难以为继。

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工厂附近被污染的人为土(黄标 摄)

 

人为土疗伤记

随着社会的发展,人们对人为土的依赖程度越来越大。然而,不合理的利用和管理将不可避免地对粮食安全和生态环境产生影响,导致大地千疮百孔,人们流离失所。要解决这些问题,必须重新回到土壤本身,认识土壤,从而为土壤疗伤。

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看不见的事实——土壤污染 

幸好,人们已经意识到土壤保护,尤其是人为土保护的重要性。对人为土的保护也已扩展到全体土壤资源,重点也从单纯的找问题转移到提出完整的解决方案。国际土壤科学联合会自2002年起将每年的125日确定为世界土壤日,将2015年定为“国际土壤年”,将2015年至2024年定为“国际土壤秩年”。联合国大会则自2014年起将125日定为“世界土壤日”。2018年,联合国世界土壤日的主题就是要找到土壤污染的解决方案

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土地开发时将适宜耕作的耕作层剥离以便再次利用(图片来自网络)

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世界土壤日和国家土壤年相关图标

丰收时节,蝉鸣鸟叫,掠过广袤的大地,麦浪滚滚,稻花飘香。当你坐在桌前,享受着香喷喷的饭食之时,你是否想过这珍贵的米粒来自脚下寂静的土壤,来自锄禾日当午,汗滴禾下土的改土、造土之举?我们脚下肥沃的土壤,不知浸透了多少前人辛勤的汗水!寂静的土壤接受人类的改造,接纳人们投入到土壤中的一切物质,用自身的营养哺育了世世代代的人民,如果人类一味索取,不懂得反哺土壤,再多的土壤养分也终有耗竭的一天。

 

参考文献:

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戴维·R. 蒙哥马利(著),张甘霖 等(译).2018. 耕作革命:让土壤焕发生机. 上海科技出版社

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龚子同,陈鸿昭,袁大刚,等. 2007. 中国古水稻的时空分布及其启示意义. 科学通报,525):562-567

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龚子同,黄荣金,张甘霖. 2014. 中国土壤地理. 北京:科学出版社

王云森. 1980. 中国古代土壤科学. 北京:科学出版社

杨顺华. 2016. 土壤那么美,你不去看看?科学大院,2016125

杨顺华. 2017. 寂静的土壤要说话”. 中国科学报,20171124

张甘霖,吴华勇. 2018. 从问题到解决方案:土壤与可持续发展目标的实现. 中国科学院院刊,201833(2)124-134

张甘霖,杨顺华. 2016. 土壤:地球的皮肤. 科学世界,(12

张文静. 2017. 人为土标本:一方人一方水土. 中国科学报,20171110

中国科学院南京土壤研究所土壤系统分类课题组,中国土壤系统分类课题研究协作组. 2001. 中国土壤系统分类检索(第三版). 合肥:中国科学技术大学出版社

联合国粮农组织网站,http://www.fao.org


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