陈能场：土壤安全与土壤健康|干货

导   读

本文根据广东省生态环境技术研究所研究员陈能场博士于12月3-4日，在由人民食物主权主办的“生态农业与集体经济”年度主题会议上作的主题报告整理，已经作者本人审阅。本文是根据现场发言整理，个别表述可能存在一定偏差，敬请各位师友指正和交流。

文/陈能场（广东省生态环境技术研究所研究员）

来源：土壤观察—作者赐稿（2016年12月22日）

1、从文明的高度来认识土壤危机

我讲的内容主要包括五个方面。首先我们要从文明的高度来认识土壤安全。“Conquest of the Land Through Seven Thousand Years”是Lowdermilk于1948年写的一篇文章。他在美国三十年代大风暴的时候，就开始关注这个问题，想寻求一个答案。他在考察世界上很多地方之后，写了这篇文章。

在叙利亚的北部，他看到100多个成为废墟的城市。他发现，这些城市原来旁边都是3到6英尺的土壤，但是后来这些土壤都流失了。文章写道，“即便城市被摧毁了，人口流离了，但只要土壤存在，那么人口将重新移居到这个地区，城市也将别重新建立。但是现在，土壤没了，一切也就没了。”

我前两天看到这篇文章，有很多感触，今天特地介绍给大家。我查过国内的相关文献，暂未发现相关的文章。但是，历史上很多的文明的确就是这样消失的，包括美索不达米亚、古希腊、古埃及、我们的楼兰古国、红山文化等等。因为土壤的流失和退化，整个文明就消失掉了。

事实上，早在1500年前，印度的吠陀经（Vedas）就提到了土壤的重要性，“我们的生存是依赖于这一抔土的。如果节约使用，它将给我们提供食物、燃料和栖身之所，并将用美丽的东西围绕我们。如果滥用，土壤将会流失和死亡，并也将把人类带走。”这是在1500年前的梵文里边就讲到了这样的故事。所以土壤就是我们的根基。

土壤的流失和退化为什么会给人类的文明带来伤害呢？形成一英寸土壤需要500年，在5亿年前，流失一英寸土壤需要1400年，而现在流失一英寸土壤只需要60年就足够。所以整个土壤的流失是很快的。

因为土壤流失的原因，人类历史上出现过的很多文明存续时间都是1000年左右。1000年大体上就是一米厚的土壤流失掉的时间。所以，土壤和文明是非常密切相关的。还有一个例子是复活岛，其存续时间大概是500年到1000年，因为土壤流失，所以它整个文明就消失掉了。

2、工业文明以来的变化

接下来，再看工业文明以来的一个变化。首先看人口。我们看左边这张是满10亿、20亿、30亿人口时间段，1850年到1950，我们现在是70几亿。右边这张图从一个更长的历史周期来看人口，在短短的两三百年里，人口数量急剧地增加，人类活动对地球形成的压力也越来越大。我们中国人口也是，你看我们在公元年，几百年前，1000年前我们的人口数都很低，处于一个很平稳的状态，但是我们到1840年以后我们人口急剧地上升到12.9亿，现在是13亿多。

下边这张图可以看出我们人类对土壤的影响。这张图是南京土壤研究所龚子同老师的成果，长期以来也是一个比较稳定的状态，到20世纪，就是1950年以后我们这代人开始，人类对土壤活动强度非常猛烈地增加。拿我们中国自己来讲，我们使用化肥，追求产量。我们的耕种面积是黄色的那条线，几乎是不变的。

但化肥用量却是急剧地增加，这样就给我们土壤带来非常巨大的压力。

另外就是刚才讲的水土流失。根据悉尼大学的Jeff Crawfood教授的一个研究，澳大利亚那边的土壤流失速度大体上是土壤形成速度的5倍，而我们中国土壤流失速度是我们土壤形成速度的57倍。所以看看我们这张图就知道，我们中国这块土地现在是多么地悲伤。

所以科学家在2003年提出一个土壤峰值（peak soil），就如石油的开采有一个峰值（peak oil）一样，我们土壤也有一个峰值，越过了拐点，我们可能就回不去了，因为土壤形成的速度远远跟不上流失的速度。

2014年国家公布了土壤污染状况，这就是我们目前土壤受到污染的一些现状。所以，土壤的问题已经是严重地制约我们国家的粮食安全、食品安全、水安全、生态安全等等方面，进而影响到国家安全和国际的履约能力，我们应该深刻认识到，这不仅仅是一个土壤安全的问题。

3、土壤之于我们

土壤之于我们是什么呢？土壤在大气圈、水圈、生物圈、岩石圈里边具有核心的地位。土壤圈，跟其他4个圈，有很多的物质、能量、信息的交流，这是非常密切的关系，具体我不展开讲了。所以土壤对、水安全、水过滤、气候安全、生态系统、污染物处理、食物的提供，还有我们纤维能力的提供，还有人体健康，都有非常大的作用。

4、土壤安全

土壤安全影响着我们的食物安全。那么，中国的情况怎么样呢？大家都知道中国的粮食产量号称“12连增”，但是我们粮食年年的进口越来越多，我们每年都是三农一号文件在强调这个问题。

全球到2050年，地球人口就会达到90亿多。我们中国的水安全问题是很突出的，我们水资源只有世界平均的四分之一。

还有我们的能源安全问题，我们储量是世界前列，但是我们的人均占有量是低于世界水平。

我们气候安全问题也是很大，前两天我开个会，来开会的人说中国现在雾霾越来越多，其中一个原因其实是从北极吹到我们北京的冷风已经越来越弱了，没有这股强烈的冷风往南吹，所以雾霾就越来越严重。我觉得有道理，因为他们有很多的数据，这个是地理所的一个教授说的。

还有人体健康，我们现在讲的镉大米，还有隐性饥饿，就是我们虽然吃饱了，但是食物中营养不够。我经常讲的一句话，我们现在吃八个苹果的营养才能抵我们奶奶时代一个苹果的营养，因为我们追求的是产量，我们的土壤在不停地被破坏。还有生物多样性的问题，这一块我还没有研究。

总体而言这些问题是层层重叠，相互连接，核心是什么呢？核心是土壤安全的问题。土壤安全的战略框架是2013年全世界提出来，土壤通过它的物理、化学、生物学的性质影响我们的植物生长，它涉及到基因库、元素循环、水循环等等这些。总体上影响我们整个环境安全、食品安全、能量安全、生态安全和气候变化。

具体而言，土壤安全是指土壤持续地为人类提供食物、纤维和淡水资源等生态系统服务，同时维持生物多样性和相对稳定性的一种状态。土壤安全概念的提出能够有效整合土壤与环境可持续发展之间的联系，是在全球土壤面临日益严重问题的背景下提出的一个新概念，丰富了对土壤的系统认知。

土壤安全里边有七大功能，包括，物质生产，养分、物质的水的储存、过滤和转化，生物多样性库，物质文化环境，原料来源，作为碳库，还有地质文化遗产的储存。这里边跟刚才讲的这食物安全的东西有很大的关系。比如说跟食物安全，就涉及到土壤的前面两个功能起的作用；跟生态系统服务就有1，2，3，6，7起到非常大的作用。

我们把整个土壤安全分成五个维度。一个就是土壤的性能（capability），还有一个土壤的状态（condition），还有一个土壤的资本性（capital），还有关联性（connectivity）和制度性（condification）。

土壤的性能跟状态是属于自然科学的，就是我们的物理化学的内容；资本性，关联性和制度性，这是社会性方面的功能，包括社会的，经济的。所以，土壤安全是个综合的概念。整个土壤安全现在在国际上很热，包括英国有专门的一个非常大的项目，以及美国召开的国际会议。

那么，性能是指什么呢？指的是土壤的生产能力，就是土壤能做什么？为了实现土壤安全的性能维度，国际会议上提出了一个总目标。这个目标下边具体一些目标，我就不展开了。

简单来说，我们的总目标是在土壤性能方面，到2030年根据土壤性能的使用50%的土壤。这个状态是它把总体目标和具体的目标都分出来了，状态是到2030年，受到管理的土壤系统中依照它的性能要把这个土壤的状态条件要规范管理。

还有我们的资本性，还有关联性以及建章立制都提出了总目标跟具体目标，这些组合起来实现我们的土壤安全。

另外还有人觉得刚才这些维度的划分太科学了，实际上土壤安全的概念是掌握在科学家的手里，例如，在另外一篇文章中，有学者建议把土壤安全的维度划分为四个性质，包括它的有效性、可接触性、可使用性，以及它的稳定性。这样来划分的话，这个概念就可以给到更多的一个参与。

总体来讲，土壤安全是一个及时（和战略）的概念，土壤安全概念的提出能够有效整合土壤与环境可持续发展之间的联系，是在全球土壤面临日益严重问题的背景下提出的一种新概念，丰富了对土壤的系统认知。

它起源于自上而下（全球挑战）和自下而上（社会价值）的考虑；土壤安全已是一个多层次的概念，主要包括能力、条件、资本、连通性和建章立制5方面，包含了社会、经济、生物物理学、辨识政策和法律框架等属性；它在概念上与食物和水安全的概念具有同源性；现在土壤安全最大的挑战就是刚才把它五个维度的目标进行衡量的管理，所以土壤安全现在非常重大，非常热门的一个话题。

5、土壤健康

我们再看看土壤健康。我刚才讲的土壤安全是一个多层次的概念，主要包括性能、状态、资本性、关联性和制度性5方面，包含了社会、经济、生物物理学、辨识政策和法律框架等属性；它是一个综合了社会性能、自然科学等方方面面的概念。因此比土壤质量、土壤健康和土壤保护的概念更为宽泛。

土壤健康这个概念其实是在1987年提出来的，但是每个科学家的认知不一样，所以有方方面面的一个概念。比如说2001年中国学者曹志洪等就认为，土壤健康的定义是“土壤提供植物养分和生产生物质土壤质量、容纳、吸收、净化污染物的土壤环境质量，以及维护和保障人类动植物健康的土壤质量的综合量度”。

这样念起来我觉得太拗口太抽象了，我就把它指标化。我们土壤的指标就可以通过这样的一个指标化，它的物理、化学限制这些指标来衡量它，这样的指标在很好地情况下就能达到土壤健康。就像我刚刚说到土壤安全，用五个维度的指标来把它分解。土壤健康也可以做这样的一个指标体系。

那我们怎么去创造土壤健康呢？大家都知道土壤是岩石发育过来的，然后受到地形、气候、生物、母质和时间等的影响，在漫长的几万年，几十万年的过程中产生的，因而是具有各种各样性质的历史自然体。在这些五个元素影响里面，我们唯一可以改变最大的就是生物。

生物是我们能够改变土壤的一个维度。这就涉及到整个土壤有机质的管理。有机质是整个土壤健康的一个核心。和刚才那个类似，土壤有机质可以划分为物理、化学、还有生物学的这些指标。所以整个有机质在土壤健康里边非常地重要，因为它就是一个养分库，也是一个有机-胶体复合体组分，还是能量库，它影响整个土壤化学、土壤水、土壤物理、还有土壤生物方方面面的性质。

一个理想土壤它固定部分是占一半，空气跟水占一半。但是固体部分，有机质这块是占5%左右，有机质又把它分成活的有机质，还有根系，还有腐殖质这些，这样的组成架构是非常好的土壤了。

所以，土壤里面的生物构成了一个生态系统。各种生物自己组成很和谐的“社会”。但是，我们现代农业就把土壤中的和谐社会打破掉了，导致了它们内部的一个不和谐。所以有很多虫病，各种各样的病都出来了，包括带来的营养失衡的等等问题。所以，健康的土壤内部存在着一个“和谐社会”，同时跟地面上的这些生物构成一个“和谐世界”

我以前说生物在土壤里边构成了一个非常和谐的社会；整个社会讲得是它们自己美丽动人故事，这些故事还待我们人类去开发它，去研究它。像这个土壤跟微生物之间，也有它们的信号交流，它们自己交流的一个方式，这个故事还可以提到一个例子。

这是我经常提到的一个日本文部省教育最优秀奖的例子。只是隔着一条路，左边用现代农业做的，稻飞虱非常多；右边是一个当地农民做的，整个稻田的稻子高产、健壮、无病害。为什么呢？就是因为左边的稻田是用化肥农业的，它的植物不健康，植物不健康植物会发出信号，它表面有糖分，有氨基酸，很多的虫就跑到它这边来了，所以植物就是长不好的植物，昆虫欺负它，昆虫追求的更好的一个品质和口感，它是欺负这些长的不好的植物。

所以我们农业怎么做，这张图是很典型的，这是一个25年农业，他花了7年时间拍的一个片子，大家可以有空可以去看看，叫做《活着的土壤》。所以我们土壤不健康，土壤里发生的一个个悲伤的故事，并不是美丽动人的故事了。

像这些图就是网友发给我的。他们的小白菜下面长的根须，并不是地上不提供营养，而是地上不营养，输到地下去长它的根来对抗它的病害，所以蔬菜跟就扎的下去。但山药在第二年就烂掉了，所以不健康的土壤就产生了这样的情况。

我在2015年写了一篇文章题为《健康的土壤该是什么样子》的文章，得到过一些关注。我今天还是强调，我们一定要注重土壤安全跟土壤健康。

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