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来到东北考察,我们发现了几个黑土退化的原因 精选

已有 7855 次阅读 2022-8-25 08:55 |系统分类:科普集锦

来到东北考察,我们发现了几个黑土退化的原因

杨顺华(中国科学院南京土壤研究所)

本文原发于“科学大院”微信公众号,2022年8月1日

东北平原对我国的粮食安全有着举足轻重的地位。据统计,该区粮食产量和调出量分别占全国总量的1/4和1/3,是名副其实的“北大仓”!其中特别重要的一个原因是那里广泛分布着肥沃的黑土。然而,由于气候变化和一些不合理的耕作管理措施,黑土正面临着严重的退化危机。


为实地考察东北黑土的退化问题,依托国家重点研发计划黑土地保护与利用科技创新专项项目“黑土地耕地质量评价技术与平台”课题“黑土地耕地立地条件和剖面性状关键指标快速调查技术与应用”和中国科学院战略性先导科技专项“黑土地保护与利用科技创新工程(黑土粮仓)”课题“黑土地土壤退化诊断与评价体系”,中国科学院南京土壤研究所的科研人员横跨松嫩平原和三江平原,深入考察了东北黑土的退化情况。

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松嫩平原齐齐哈尔依安县附近的黑土

(图片来源:杨顺华 摄)


黑土退化分几类?

黑土起源于草原、湿草原和森林草原景观。如果这种景观不被破坏,放任土壤自然发育,那么黑土将会越来越厚,直到达到一种相对稳定状态。


然而,土壤的厚度主要取决于形成速率与侵蚀速率。在人为耕作等生产活动不断加强的情况下,土壤的侵蚀速率必然大大加快。若不采取有效的管理措施延缓土壤侵蚀的速率,那么再肥厚的黑土,也难逃退化的厄运。


东北黑土退化的现象很多,从我们本次考察的发现来看,大致可以分为如下几类。


1.首先是风蚀。东北平原腹地一马平川,缺少山体阻隔,因而气流能够如履平地长驱直入。防护林能够改变地表下垫面的结构,延缓气流的行军速度,有效降低大风对地表的吹蚀强度。东北多大风天气,尤其是干旱少雨的冬春两季。尽管很多地方都设置了防护林,但依然难以抵挡猛烈的大风。在我们考察的这个季节,庄稼已经收获或者刚刚播种不久,大风起兮尘土飞扬。这些被风刮走的可全都是最肥沃的表层土壤啊!

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大风起兮尘飞扬,大量肥沃的表土因此飞逝

(图片来源:杨顺华 摄)

2.水蚀在东北平原也非常普遍。我们在齐齐哈尔依安县考察时,就发现了很多这样的现象:淤积的河道带走了大量肥沃的土壤,还在不断向两侧发育。原本距离河堤有一定距离的防护林,其根部已经在流水和重力的作用下与河道短兵相接,大量的树木抵挡不住侵蚀的威力,已经倒伏在地上。

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在河道边,防护林裸露的根系暗示着防护林的根基失稳、将要倒伏

(图片来源:杨顺华 摄)

除此之外,地面上还发育出了大量的地表裂缝,宽度堪比我们的脚背。若不采取有效措施,假以时日,这些侵蚀沟必将继续扩大,进一步蚕食防护林的“地盘”。

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沟渠两侧已经发育了地表裂隙,预示着岸堤即将崩塌,河道将进一步拓宽

(图片来源:杨顺华 摄)

3.东北的冻融侵蚀也不鲜见。东北的冬季漫长,气温低下,土壤在冬天冻结,春天融化,如此频繁交替,很容易发生冻融侵蚀,导致土壤原有的结构遭到破坏,严重时可能发生滑坡、崩塌等现象。

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土体中的鳞片状结构,指示了该土壤存在冻融过程,土体中的裂隙也清晰可见

(图片来源:杨顺华 摄)

4.相较于土壤风蚀、水蚀和冻融侵蚀,土壤污染具有更强的隐蔽性,同样值得我们警惕。前三者都是土壤物质的流失或者结构的破坏,而土壤污染则主要是指进入土壤的污染物超过土壤的自净能力或在土壤中的积累量超过了土壤基准量,给生态系统造成了危害。这些物质能够随着食物链进入人体,若在人体中积累到一定程度,将产生难以想象的恶果。尽管黑土的土壤污染问题尚无更多的数据支持,但依然值得我们警惕,有必要做好前期预防的准备。

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上图,触目惊心的除草剂和杀虫剂瓶子;下图,农民驾驶农用机械喷洒除草剂

(图片来源:杨顺华 摄)

需要说明的是,由于考察时间、范围等原因,本次考察所见的土壤退化现象并非全面,东北黑土的退化还包括沙化、盐碱化、涝渍、压实等等。


从一个断面看黑土退化

在我们进行考察的途中,一片由于人工挖掘而出露的黑土断面引起了我们的注意。可以看出,在60厘米厚的黑土层下面,是厚厚的一层红色砂砾石层。如果黑土层消失殆尽,作物将无法生存,后果不堪设想。

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图中的黑土层不足1米,如果上面的黑土不断侵蚀,下伏的红色砂砾层将出露地表,不再适宜耕种

(图片来源:杨顺华 摄)

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抵近观察,上面的黑土层仅有60厘米,下伏的红色砂砾层中充满了砾石,土粒极少,不足以支撑作物生长

(图片来源:杨顺华 摄)

就在我们讨论着这一层砂砾石层可能有多厚的时候,令人担心的事情还是出现了:只见这个断面附近的一片坡耕地上,坡上位置下伏的红色砂砾石层已经完全裸露,现场令人触目惊心。可即便如此,这片不该继续耕种的土地仍在播种,徒留孱弱的玉米苗在风中摇曳,实在令人哭笑不得。

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顺坡垄作乃是土壤保护之大忌,但这种现象却并不鲜见。远方的坡上位置,下伏的红色砂砾石层已经出露地表

(图片来源:侯红星 摄) 

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在某些地方,表土已经被侵蚀殆尽,但人们依旧在种植作物,产量可想而知

(图片来源:侯红星 摄)

这不禁让我们联想到一个乌克兰(该国2/3的土地为黑钙土)动画短片。在土壤被开垦的初期,土壤健康状况良好,不施肥也能取得很好的收成。随着耕种强度的加大,土壤结构遭到破坏,养分不断耗竭,必须依靠化肥的施用才能勉力维持一定的产量。直到有一天,地力完全耗竭,再多的肥料和播种也换不回一粒粮食的收获。真是“兴也土壤,衰也土壤!”

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乌克兰短片《Mission: Keep soil alive!》:土壤肥力并非取之不尽用之不竭

(图片来源:FAO)


土壤保护,一块都不能少!

形成1厘米的土壤,需要成百上千年的时间。但是,东北平原从荒无人烟的“北大荒”变成米粮富足的“北大仓”,仅仅只用了几百年,甚至更短的时间。在这样短暂的时间里,我们却几乎快要透支完这万千年积累下来的黑土的肥力,至少在某些地方已经如此。


正如《表土与人类文明》一书所述:“文明人跨越过地球表面,在他们的足迹所过之处留下一片沙漠。”其实早在2001年,孙继敏和刘东生先生在《中国东北黑土地的荒漠化危机》一文中,就已经警告到:“倘若不及时采取措施的话, 中国东北的黑土地地区将沦为第2个西北。”由此可见,黑土并非能一直这么肥沃,担忧黑土的未来并非杞人忧天。皮之不存,毛将焉附?如果土壤资源消耗殆尽,那么我们的人类文明也将难逃湮没的命运。


庆幸的是,黑土退化的危机已经被越来越多的人所重视。一场保护黑土的运动正在进行中。科学家们研发了梨树模式龙江模式等黑土保护方式;2021年,中国科学院“黑土粮仓”科技会战正式打响,势必对黑土保护产生积极影响;今年8月1日,《中华人民共和国黑土地保护法》也将正式施行,黑土保护上升为国家意识,开启有法可依的新征程。


古人曾经将我国土壤的分布格局朴素地分为黄土、红壤、青土、白土、黑土等中华五色土,它们都自有其发生演化的规律,对人类社会发展尤其是粮食生产起着不可替代的重要作用。除了黑土之外,这些土壤同样需要我们的守护。


2022年,为全面查明查清我国土壤类型及分布规律、土壤资源现状及变化趋势,第三次全国土壤普查正式启动。作为一场40年一遇的土壤“全面体检”,普查必将对查清包括黑土资源在内的全国土壤资源家底,可持续地利用土壤产生深远影响。


土壤保护,一块都不能少!


主要参考文献:

[1] 翟瑞常,辛刚,张之一著,张甘霖主编.中国土系志·黑龙江卷. 2020, 北京: 科学出版社.

[2] 国务院.国务院关于开展第三次全国土壤普查的通知(国发〔2022〕4号).2022-1-29. http://www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2022-02/16/content_5673906.htm访问日期:2022-7-6.

[3] 刘宝元,张甘霖,谢云,沈波,顾治家,丁迎盈.东北黑土区和东北典型黑土区的范围与划界.科学通报,2021,66(01):96-106.

[4] 孙继敏,刘东生.中国东北黑土地的荒漠化危机.第四纪研究,2001, 21(01):72-78.

[5] 杨顺华.乌克兰为什么是“面包篮子”?得从黑土说起. 科学大院, 2022-03-21.



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