联邦土壤科学战略计划框架（Part 2）

导  读

2016年12月，美国政府的国家科学和技术部发布了联邦土壤科学战略计划框架。环境、自然资源和可持续性小组委员会编写了该报告，总结了美国当前的土壤状况，未来的挑战和对解决方案的支持。

土壤家分次推送该份报告。

译/陈能场（广东省生态环境技术研究所研究员）

来源：https://www.soilsecurity.org/strategic-plan-for-soil-science-in-the-usa/

原题为：Framework for a Federal Strategic Plan for Soil Science 

Part 2 土壤：文明的基础

Part 2 Soils: The Foundation for Civilization

美国土壤学会（SSSA）发表的土壤科学术语表中将土壤定义为：

土壤是受气候、生物、地形、母质、时间等发生和环境因素作用形成的地表疏松矿质或有机质。[1]（译者注：初步翻译，可能还不够严谨）。

在自然条件下，一英寸的表层土可能需要500年或更长时间才能形成[2]。

土壤科学家将土壤分为12大类，称为土纲（地图1：美国的土纲[3]）。定义这些土纲的土壤特性对于每种土壤提供生态系统服务的能力以及对不同管理实践的响应起着至关重要的作用。美国各地都有各种各样的土地利用和土地覆盖条件（地图2：美国的土地利用和土地覆盖）。美国农业部（USDA）的国家资源清单（NRI）将美国的土地利用和土地覆盖类别分为六大类：农地、牧场（rangeland，(美国) 未经改善土地, 适于放牧牲畜）、牧场（pasture，可以饲养牲畜的土地）【译者注1】、林地、开垦地和其他农村土地。在NRI中联邦土地被视为一个单独的类别，参加保护储备计划（CRP）的土地也是一个单独的类别，这是美国农业部退役农地以保护自然资源的保护计划（图1：美国的土地使用分布）。本文件侧重于土地使用和管理而非土地所有权，因此联邦土地和CRP土地并未单独处理。固有和动态土壤属性与全国现有和潜在土地管理实践的相互作用是本文件的基础。

土壤提供的生态系统服务因土地用途而异。共同地需要制定和执行管理战略, 最大限度地提高特定土壤的能力, 为未来提供所需的服务, 并减少对该土壤不可逆转的负面影响的风险。在工作用地（working lands）（农田、牧场、牧场和大部分国家林地）中，主要管理目标是为日益增长的世界人口提供食物和纤维。最大的挑战是尽量减少土壤侵蚀和有机物质损失等负面影响，以及因不适当使用农业投入物（如化肥和杀虫剂）而导致的非故意的、场内和场外的环境风险。

美国土壤管理简史

20世纪30年代的沙尘暴时期，由于严重干旱，整个北美洲大平原（the Great Plains）农业遭受破坏，破坏效应因该地区土地管理不善而放大。这个事件导致生态系统服务和农业生产力严重丧失。为了应对这场危机，美国国会于1935年通过土壤保持和国内分配法案（Soil Conservation and Domestic Allotment Act）成立了美国水土保持局（后为自然资源保持局）[4]。该法案授权美国农业部管理保护计划并获得土地以保护以鼓励“......保护土地资源免受土壤侵蚀。”[5]。通过这些行动，联邦政府开始实行鼓励和支持在农地上使用保护措施的长期政策。

由于社会需求和规范的变化，土壤资源面临新的压力。例如，新的作物品种和更有效的灌溉设备的组合促进了高产和高投入农业向更干旱和更凉爽的地区扩张，给土地造成了新的威胁，而之前这些土地用于畜牧生产或是较低投入的农业系统，集约化管理程度较低。追求更多的作物生产面积导致土地管理者排干湿地来扩大农业活动，往往造成严重的土壤流失和对大气的碳排放[6]。生物能源和生物产品市场的增长以及工业规模的畜牧业圈养的增加也促进了单一作物（主要是玉米）农业在美国中部的大片地区的扩散[7]。种植制度的这些变化造成物种多样性下降，进而会导致土壤退化加速[8]。此外，随着城市人口继续扩大，对更多住房和城市发展的需求增加了对农业或森林土地的压力；这些区域不透水土地覆盖的相应的增加对土壤和水管理带来了挑战。包括采矿和资源开采在内的工业活动也继续面临着土壤管理方面的挑战。

许多联邦机构已经开展研究和制定计划来解决这些问题。一些例子包括：

1）农业土壤：在美国农业部、自然资源保护局、国家粮食和农业研究所（NIFA）和农业研究服务机构（ARS）内部都已经实施并继续实施协调好计划 -- 野外和和验室的研究、示范、推广和更好地量化和控制土壤侵蚀过程的财政援助。这些计划侧重于设计合适的管理措施（如梯田，水路，减免耕作系统），并与土地所有者合作支持这些措施的实施。虽然侵蚀仍然是一个重要的资源问题，但在20世纪后期（地图3a和3b：美国的薄层及细沟型侵蚀）取得了重大进展。尽管侵蚀管理一直是美国农业部机构的主要关注点，但更多地，现在正力图更好地理解土壤中的生物和物理过程。

2）城市和工业土壤：棕地是由于以前人类利用过、可能含有有害物质、沾污物（contaminants）或污染物（pollutants）的场地【译者注2】。为了修复这些场地的土壤，美国环境保护局（EPA）制定了棕地计划，为社区、州、部落和其他机构提供补助金和技术的援助，以评估、安全地清理和可持续地再利用以前受污染的场地。 棕地的修复和再投资可保护人类健康和环境，并缓解绿色空间和工作土地（working lands）的开发压力。环保署估计全国有45万至100万个棕地[9]-- 但只有约17，000个场地已申请并获得补助，用于评估或清理污染（地图4：遍布美国的棕地）。这些投资是成功的；在棕地计划中投入的每一美元都会额外投资17.79美元[10]，截至2014年，棕地投资已创造97，000多个就业机会[11]。其他联邦机构也致力于保护城市土壤；例如，NRCS已将土壤测绘工作拓展到城市地区，以进一步表征与人类密切相互作用的土壤。林务局的森林清查和分析（FIA）计划也对城市地点进行了调查。

3）污染（Contaminated）场地：美国能源部（DOE）在全国范围内运营数十个管理大量污染物（contaminant）的研究设施，包括放射性核素、有毒金属、有机物和汞等致密液体[12]。美国能源部清单上退化的土壤和残渣是4000万立方米[13]。能源部每年投资数亿美元，以确保对污染土壤进行适当清理，而土壤和地下水整治办公室负责开展研究计划，开发改进技术以解决与污染相关的具体技术的挑战。例如，美国能源部提出的2017财年预算额外包含300万美元，用于帮助开发和测试技术，以稳定橡树岭国家实验室活动中土壤中的汞污染[14]。

公众对土壤重要性的认识

土壤是最没有被认识到的国家资源之一。 没有沿着防火护林熊（Smokey the Bear，美国林业局用于森林防火标志和广告的标记）这个吉祥物系列广泛普及土壤的重要性。只有土壤退化或侵蚀后，或发生极端事件后（例如山体滑坡或地面沉降），土壤的好处才更有可能被认识到。

土壤通常被视为“就是些泥巴”，普通公众很少听说健康的土壤或土壤生态系统服务的重要性，但事实上，它是地球力量的三大支柱之一 - 连同水和空气 - 支持着人类生活。这种宝贵的资源被低估，部分原因是日益城市化的社会将人们与土壤及其提供的服务分开。提高认识并让公众了解土壤生态系统服务的复杂性和重要性可能会让地方层面采取更好的土壤管理决策、各级政府对保护土壤的努力给予更多的支持以及给予更多的科学人力开发的机会。教育公众对土壤在农业之外扮演的不同角色，例如过滤饮用水、储存水、支持提供氧气给植物以及缓解气候变化也是非常重要的。

除了提高公众对土壤之于人类社会重要性的全面认识之外，解决农民和其他土地管理者的需求和关切，并提高他们对保护和改善土壤的措施的知识仍然是一项重大挑战。 尽管每个种植者都知道土壤的重要性，但对于改掉土壤退化的做法会产生相当大的阻力。

文献

1 Soil Science Society of America (2008). Glossary of Soil Science Terms. Retrieved from https://www.soils.org/publications/soils-glossary/

2 USDA Natural Resources Conservation Service (2003). Fact Sheet: What on Earth Is Soil? Retrieved from https://www.nrcs.usda.gov/Internet/FSEDOCUME NTS/nrcs144 p2_002430.pdf

3 USDA Natural Resources Conservation Service (2005). Global Soil Regions Map. Retrieved from https://www.nrcs.usda.gov/wps/portal/nrcs/detail/soils/use/?cid=n rcs142p2_054013. 

4 Public Law 74-461 (1936). Retrieved from http://www.legisworks.org/cong ress/74/publaw-461.pdf. 

5 Public Law 74-461 (1936). Retrieved from http://www.legisworks.org/congre ss/74/publaw-461.pdf.

6 T.V. Armento and E.S. Menges (1986). Patterns of Change in the Carbon Balance of Organic Soil-Wetlands of the Temperature Zone. Journal of Ecology, 74, pp 755—774.

7 S. Fausti (2015). The causes and unintended consequences of a paradigm shift in corn production practices. Environmental Science & Policy, 52, pp 41—50.

8 H. Blanco and R. Lal (2010). Principles of Soil Conservation and Management. Springer Science & Business Media.

9 U.S. Government Accountability Office (2005). Brownfield Redevelopment: Stakeholders Cite Additional Measures that Could Complement EPA’s Efforts to Clean Up and Redevelop Properties. Retrieved from http://www.gao.gov/assets/120/1 11455.pdf.

10 U.S. Environmental Protection Agency (2015). Brownfields Federal Programs Guide. Retrieved from https://www.epa.gov/sites/production/files/2015-09/docum ents/brownfields-federal-programs-guide-2013.pdf.

11 U.S. Environmental Protection Agency (2015). 

Brownfields Federal Programs Guide. Retrieved from https://www.epa.gov /sites/production/files/2015-09/documents/brownfields-federal-programs-guide-2013.pdf.

12 National Research Council, Division on Earth and Life Studies Nuclear and Radiation Studies Board (2010). Science and Technology for DOE Site Cleanup: Workshop Summary. The National Academies Press.

13 National Research Council, Division on Earth and Life Studies Nuclear and Radiation Studies Board (2010). Science and Technology for DOE Site Cleanup: Workshop Summary. The National Academies Press.

14 U.S. Department of Energy (2016).

 FY 2017 Congressional Budget Request: Environmental Management. Retrieved from http://energy.gov/sites/prod/files/2016/02/f29/FY2017BudgetVolume5_3.pdf.

注释

注1：rangeland和pasture的差别：rangeland为(美国) 未经改善土地, 适于放牧牲畜，pasture为可以饲养牲畜的土地。

注2：contaminant与pollutant的差别：contaminant被定义为外来和潜在有毒物质进入环境，并非所有的污染物都会引起污染, 因为它们的浓度可能过低 (并不总是造成有害的影响)；pollutants被定义为对环境产生有害影响的 人为输入的物质 (总是产生有害的影响)。 在国内学界，contamination通常被译为沾污，而pollution翻译为污染。contaminant和pollutants之间的区别有时并不简单, 因为contaminant成为Pollutants的浓度不能总是被清楚地界定， 也有可能contaminant对生物体或系统的损害最初并不明显，但长期也可能发生。不管怎样, 你可以说一个没有被polluted的contaminated的环境, 但你不能说一个被polluted的而没有被contaminated的环境。

（待续，敬请关注）

翻译水平有限，如有纰漏之处，敬请批评指正。

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