【導讀(dú)】2013年(nián)12月，第68屆聯合國(guó)大(dà)會正式宣布，将2015年(nián)定爲國(guó)際土(tǔ)壤年(nián)，其口号爲健康土(tǔ)壤帶來(lái)健康生(shēng)活。國(guó)際土(tǔ)壤科(kē)學聯合會還(hái)确定每年(nián)12月5日(rì)爲世界土(tǔ)壤日(rì)。今年(nián)的土(tǔ)壤日(rì)到來(lái)之際，對“健康土(tǔ)壤”的熱(rè)議(yì)，再次成爲公衆關注的焦點。

2013年(nián)12月，第68屆聯合國(guó)大(dà)會正式宣布，将2015年(nián)定爲“國(guó)際土(tǔ)壤年(nián)”，其口号爲“健康土(tǔ)壤帶來(lái)健康生(shēng)活”。國(guó)際土(tǔ)壤科(kē)學聯合會還(hái)确定每年(nián)12月5日(rì)爲世界土(tǔ)壤日(rì)。今年(nián)的土(tǔ)壤日(rì)到來(lái)之際，對“健康土(tǔ)壤”的熱(rè)議(yì)，再次成爲公衆關注的焦點。

土(tǔ)壤是一個非常美妙的自(zì)然體(tǐ)。她是維持人(rén)類生(shēng)活的主要支撐系統，爲作(zuò)物根系提供固定場所，容納植物生(shēng)長所需的水分(fēn)，提供維系生(shēng)命的營養物質。同時，土(tǔ)壤是大(dà)量微生(shēng)物的家園，微生(shēng)物通過自(zì)身(shēn)代謝，完成土(tǔ)壤中一系列生(shēng)物化學轉化過程;土(tǔ)壤也是蚯蚓、螞蟻和白(bái)蟻等動物的聚集場所。地球表面物種的多樣性以及人(rén)類居住的各種生(shēng)存環境表明，土(tǔ)壤這層地球表面的皮膚的确豐富多彩，她不但(dàn)爲植物與動物提供良好的生(shēng)态環境，也爲人(rén)類提供良好的生(shēng)活環境，而這層皮膚的健康決定着人(rén)類的生(shēng)存和健康狀态。可(kě)以說(shuō)，沒有健康的土(tǔ)壤，地球上的生(shēng)命則不可(kě)持續。“民(mín)以食爲天”，“土(tǔ)壤是萬物之本、生(shēng)命之源”。土(tǔ)壤是人(rén)類賴以生(shēng)存、興國(guó)安邦、生(shēng)态文明建設的基礎資源，是保障國(guó)家糧食安全與生(shēng)态環境安全的重要物質基礎。人(rén)類消耗的80%的熱(rè)量、75%以上的蛋白(bái)質及大(dà)部分(fēn)的纖維，都(dōu)是直接來(lái)源于土(tǔ)壤。對于我國(guó)這樣一個人(rén)口衆多、土(tǔ)壤資源緊缺的國(guó)家而言，健康的土(tǔ)壤則顯得(de)尤爲重要。

豐富多彩的土(tǔ)壤與人(rén)類健康的關系

土(tǔ)壤學家在130多年(nián)前就(jiù)确認，土(tǔ)壤是母質、氣候、地形和生(shēng)物等自(zì)然因素随着時間推移共同作(zuò)用的産物。受這些因素共同影(yǐng)響，各種類型的土(tǔ)壤有規律地分(fēn)布在地球表面。如(rú)受氣候和生(shēng)物因素的影(yǐng)響，我國(guó)南(nán)方分(fēn)布着大(dà)片酸性紅(hóng)壤，西北地區分(fēn)布着連綿的堿性幹旱土(tǔ)，東北地區分(fēn)布着廣袤的黑(hēi)土(tǔ)。而受母質影(yǐng)響，在我國(guó)西南(nán)地區分(fēn)布着紫紅(hóng)色砂頁岩上發育的大(dà)量紫色土(tǔ)，在東部沿海的黃(huáng)河、長江三角洲地區分(fēn)布着河流沖積物上發育的潮土(tǔ)等。這些均顯示了我國(guó)豐富多彩的土(tǔ)壤。

土(tǔ)壤中含有作(zuò)物和人(rén)類必需的各種營養元素。同樣地，受成土(tǔ)因素及元素活動性差異的影(yǐng)響，土(tǔ)壤元素含量及其有效性，也具有空間變異規律。如(rú)土(tǔ)壤磷素和鉀素及其有效性，從(cóng)我國(guó)西北幹旱區到東南(nán)濕潤區逐漸降低，中微量元素中，鈣、鎂、硼、氟也有類似的分(fēn)布規律。然而，鋅、銅、鐵、錳、碘等元素則相(xiàng)反，西北和北方的幹旱地區土(tǔ)壤中這些元素較爲缺乏，而東南(nán)濕潤地區較爲豐富。土(tǔ)壤中的硒元素在西北幹旱地區和東南(nán)濕潤區有效性較高，而自(zì)東北的黑(hēi)土(tǔ)區經黃(huáng)土(tǔ)高原至青藏高原東部的過渡地帶，硒元素的有效性則較低。這些土(tǔ)壤元素的豐缺狀況影(yǐng)響着作(zuò)物的生(shēng)長和人(rén)體(tǐ)的健康。如(rú)北方富氟的土(tǔ)壤通過食物和水這些食物鏈影(yǐng)響人(rén)體(tǐ)健康，長期攝入過量的氟會造成人(rén)體(tǐ)氟骨病，相(xiàng)反，南(nán)方低氟的土(tǔ)壤分(fēn)布區，人(rén)群長期氟攝入量不足，同樣會引起人(rén)體(tǐ)的疾病，如(rú)兒童的齲齒等。土(tǔ)壤缺硒則會産生(shēng)大(dà)骨節病、克山(shān)病等地方病，同時，也可(kě)引起肝功能紊亂、免疫功能下降等不利的健康效應，甚至癌症的發病率也與環境缺硒有一定相(xiàng)關性。我國(guó)著名的“長壽之鄉”大(dà)多在土(tǔ)壤元素組合上有富硒的特點。

人(rén)類活動對土(tǔ)壤生(shēng)态環境的影(yǐng)響

土(tǔ)壤也常常受人(rén)類活動的影(yǐng)響。農業生(shēng)産中，如(rú)果土(tǔ)壤利用适合土(tǔ)壤條件(jiàn)，并能夠維持其系統可(kě)持續，那麽長期的利用可(kě)培育出适合耕作(zuò)的農業土(tǔ)壤，否則土(tǔ)壤就(jiù)有可(kě)能退化而無法形成農業土(tǔ)壤。自(zì)然狀态下，有些土(tǔ)壤幹燥時非常硬，潮濕時又很黏，排水狀況較差;一些土(tǔ)壤養分(fēn)含量很低，或者含有大(dà)量的鋁或鹽。所以，自(zì)從(cóng)人(rén)類有農業活動以來(lái)，就(jiù)在不斷改造這些問(wèn)題土(tǔ)壤。

這一方面，我國(guó)有着非常豐富的經驗。如(rú)我們的祖先根據土(tǔ)壤的地貌和地下水位的條件(jiàn)，在西南(nán)山(shān)區的坡地上，建造梯田，蓄水植稻。而在長江中下遊地區低窪平原，圍地造田，種植水稻。在低窪湖畔，通過挖土(tǔ)堆疊，形成垛田，進而種植水稻。這些是人(rén)類改良土(tǔ)壤成功的經驗。當然，人(rén)類對土(tǔ)壤的影(yǐng)響也有相(xiàng)反的例子。如(rú)分(fēn)布在沿海沼澤地的酸性硫酸鹽土(tǔ)，在不受外界幹擾的情況下，它們不會惹麻煩。但(dàn)如(rú)果将水排掉，土(tǔ)壤會産生(shēng)大(dà)量硫酸，并釋放(fàng)出鋁、重金屬和砷等元素進入作(zuò)物和水體(tǐ)。污染河流和河口地區，造成魚類大(dà)量死亡，人(rén)類産生(shēng)疾病等。

作(zuò)爲地球至關重要的皮膚，地球上所有生(shēng)命都(dōu)依賴于土(tǔ)壤的存在。然而我們常常想當然地把土(tǔ)壤看(kàn)成是一種無限的資源，毫無節制地開發利用，無視土(tǔ)壤質量的降低。最明顯的例子就(jiù)是，目前農業生(shēng)産中不合理(lǐ)的施肥，導緻土(tǔ)壤中養分(fēn)大(dà)量盈餘，盡管土(tǔ)壤可(kě)以容納這些過量養分(fēn)，但(dàn)其容納能力是有限的，一旦超出，養分(fēn)進入水體(tǐ)，導緻地下水硝酸鹽含量超标，地表水産生(shēng)水體(tǐ)富營養化，影(yǐng)響人(rén)類生(shēng)存的生(shēng)态環境。

人(rén)類工業、農業、城(chéng)市建設等活動産生(shēng)的污染物可(kě)進入土(tǔ)壤，積累到一定程度，引起土(tǔ)壤污染，對生(shēng)物、水體(tǐ)、空氣或/和人(rén)體(tǐ)健康産生(shēng)危害。目前，我國(guó)土(tǔ)壤污染總體(tǐ)形勢嚴峻，在重污染企業或工業密集區、工礦開采區及周邊地區、城(chéng)市和城(chéng)郊地區出現了土(tǔ)壤重污染區和高風(fēng)險區。土(tǔ)壤可(kě)過濾、吸收和循環利用部分(fēn)污染物，但(dàn)有毒物質過量可(kě)導緻農産品産量減少和品質下降。污染物在植物體(tǐ)内積累，并通過食物鏈富集到人(rén)體(tǐ)和動物體(tǐ)中，危害人(rén)體(tǐ)健康。同時，這些有毒物質積累在土(tǔ)壤中，就(jiù)像一個“化學定時炸彈”一樣，一旦土(tǔ)壤性質和環境條件(jiàn)發生(shēng)變化，有可(kě)能被活化，再次影(yǐng)響生(shēng)态環境。而要減輕或修複污染土(tǔ)壤，則相(xiàng)當昂貴。嚴重污染的土(tǔ)壤，有可(kě)能完全喪失其生(shēng)産和生(shēng)态功能，不得(de)不填埋，造成土(tǔ)壤這一寶貴資源的浪費。另外，土(tǔ)壤受到污染後，也容易在風(fēng)力和水力作(zuò)用下，進入大(dà)氣和水體(tǐ)，導緻大(dà)氣、地表水、地下水污染和生(shēng)态系統退化等其他(tā)次生(shēng)生(shēng)态環境問(wèn)題。

土(tǔ)壤生(shēng)态功能的多樣性

在人(rén)們的想象或感受中，土(tǔ)壤資源主要是爲人(rén)類提供生(shēng)存所需的食物和纖維。然而，與水、燃料和礦産等簡單資源不同，土(tǔ)壤需要支撐更多的人(rén)類活動，除農業生(shēng)産外，土(tǔ)壤還(hái)是最大(dà)的有機(jī)碳庫，對于減緩和适應氣候變化至關重要。而在缺水的當今時代，土(tǔ)壤對水的适當存儲和分(fēn)配也具有根本意義。土(tǔ)壤還(hái)承擔着包括土(tǔ)木工程、維持土(tǔ)壤生(shēng)物基因庫、淨化空氣和水質量、清潔環境、廢棄物處置等多種多樣的功能。然而，世界各地土(tǔ)壤退化問(wèn)題嚴重。據統計(jì)，全球約33%的土(tǔ)壤已經因城(chéng)鎮化而退化。而水土(tǔ)流失、養分(fēn)耗竭、鹽堿化、幹旱化和污染又帶來(lái)更多的威脅。因此，實現這一有限而稀缺資源的可(kě)持續利用顯得(de)相(xiàng)當重要。如(rú)随着城(chéng)市化過程中土(tǔ)地利用的變化，土(tǔ)壤滲透和排水功能、氣候變化緩沖功能等将起着主要作(zuò)用。如(rú)果忽視土(tǔ)壤這些功能的存在，則會影(yǐng)響到我們居住的環境。在大(dà)片的城(chéng)區，被混凝土(tǔ)或瀝青密封的土(tǔ)壤表面會喪失土(tǔ)壤的滲透和排水功能，形成更多、更快(kuài)的徑流，甚至産生(shēng)城(chéng)市内澇，這樣的教訓，近年(nián)來(lái)在我國(guó)的大(dà)中城(chéng)市已屢見(jiàn)不鮮。

土(tǔ)壤科(kē)學與社會

所謂土(tǔ)壤健康，即土(tǔ)壤在生(shēng)态系統邊界内行使維持生(shēng)物生(shēng)産力、改善環境質量和促進植物和動物健康機(jī)能的能力。土(tǔ)壤會随着利用和管理(lǐ)方式不同發生(shēng)變化。爲了維持土(tǔ)壤健康，人(rén)類需要不斷克服土(tǔ)壤及其生(shēng)态環境的不利因素，因地制宜，合理(lǐ)利用土(tǔ)壤資源，最大(dà)限度地發揮土(tǔ)壤的自(zì)然優勢，消除土(tǔ)壤利用的障礙因素，例如(rú)：幹旱土(tǔ)壤實施灌溉、濕地積水排幹、貧瘠土(tǔ)壤施肥、因土(tǔ)合理(lǐ)施肥、減少污染等等。同時，又要保持土(tǔ)壤生(shēng)态功能多樣性。

當土(tǔ)地利用和管理(lǐ)與土(tǔ)壤功能很好地匹配時，土(tǔ)壤功能的發揮與人(rén)們預期的景象相(xiàng)符。莊稼和花草茂盛、家畜興旺、泉井水源豐富、道路(lù)和建築規範、投資環境安全，以至于人(rén)們感覺不到土(tǔ)壤功能的作(zuò)用。但(dàn)是，當土(tǔ)壤利用不能與土(tǔ)壤性質相(xiàng)匹配時，問(wèn)題就(jiù)顯現出來(lái)了。作(zuò)物欠收，品質降低，牲畜患病，在脹縮強烈或鹽分(fēn)較多的土(tǔ)壤上，道路(lù)、建築、管道、電纜會斷裂;在地基不穩定的地方，建築物結構會發生(shēng)災難性的坍塌。這些變化也有可(kě)能使土(tǔ)壤固有的一些功能喪失，這些功能包括土(tǔ)壤的生(shēng)産、水文、生(shēng)态功能。

雖然在土(tǔ)壤利用和管理(lǐ)方面，人(rén)類已經享受了很大(dà)的成功，例如(rú)通過施肥、灌排水等措施強化了土(tǔ)壤的生(shēng)産功能，但(dàn)是，究竟如(rú)何更好地發揮土(tǔ)壤功能?需要發揮多大(dà)功能?兩者之間的度目前還(hái)很難把握。目前土(tǔ)壤科(kē)學面臨的挑戰是如(rú)何發揮我們的聰明才智，避免不合理(lǐ)的利用方式或采取适當措施防止土(tǔ)壤功能的喪失，使得(de)土(tǔ)壤各種重要的基本功能都(dōu)能有效發揮作(zuò)用。這才是我們能達到的健康土(tǔ)壤的境界，隻有這樣健康的土(tǔ)壤，才會帶來(lái)我們人(rén)類健康的生(shēng)活。

近年(nián)來(lái)，随着科(kē)學技術(shù)對人(rén)體(tǐ)健康食物成分(fēn)及疾病與膳食相(xiàng)互關系認識的提高，加之公衆對健康生(shēng)活的關注，将農産品營養化、功能化的功能農業大(dà)行其道，即通過生(shēng)物營養強化或其他(tā)生(shēng)物技術(shù)手段使農産品具備保健功能性。而要做到這一點，土(tǔ)壤及環境的元素豐缺是其基礎，隻有認識到人(rén)類從(cóng)環境中獲取必需成分(fēn)的豐缺狀況，才能使功能農産品和功能農業沿着正确的方向發展。

土(tǔ)壤科(kē)學面臨的關鍵問(wèn)題

1. 爲了獲得(de)最大(dà)社會和環境效益，土(tǔ)壤科(kē)學未來(lái)的研究方向在哪裡(lǐ)?

土(tǔ)壤科(kē)學對農業生(shēng)産的指數增長作(zuò)出了較大(dà)貢獻，使全世界的人(rén)有飯吃(chī)、有房(fáng)住、有衣穿。研究土(tǔ)壤健康與農業生(shēng)産的關系仍然是土(tǔ)壤科(kē)學的一個重要研究熱(rè)點，包括精準農業、有機(jī)農業、森林和農業系統的碳固定等的研究，也包括了退化土(tǔ)地的恢複以及可(kě)持續發展等方面的研究。未來(lái)土(tǔ)壤科(kē)學應該與生(shēng)态和環境方面的研究緊密地聯系在一起，例如(rú)土(tǔ)壤污染、氣候變遷、水文循環、城(chéng)區土(tǔ)壤、生(shēng)物多樣性的維持等。土(tǔ)壤科(kē)學也面臨來(lái)自(zì)人(rén)口不斷增長、土(tǔ)地和水資源需求壓力不斷增加的挑戰。土(tǔ)壤時空多樣性以及在生(shēng)态系統内功能的認識，對于我們了解和建設健康的土(tǔ)壤至關重要。要合理(lǐ)地利用土(tǔ)壤資源就(jiù)必須不斷擴大(dà)我們的知識面，以适應這個快(kuài)速變化的世界。

2. 我們如(rú)何将土(tǔ)壤科(kē)學與地球科(kē)學其他(tā)學科(kē)的知識聯系起來(lái)?

通過地質學、地貌學、土(tǔ)壤學、水文學和生(shēng)态學等學科(kē)多年(nián)的共同努力，已積累了海量的環境數據。越來(lái)越多跨學科(kē)的團隊利用這些數據，揭示地球環境的變化，預測了地球未來(lái)的發展。所以，通過學科(kē)之間的交叉研究，例如(rú)土(tǔ)壤學和固體(tǐ)地質學之間有關風(fēng)化層的研究，不同空間尺度下土(tǔ)地利用和管理(lǐ)對土(tǔ)壤健康影(yǐng)響的研究等，可(kě)以期望獲得(de)更大(dà)的成果。土(tǔ)壤圈是連接大(dà)氣圈和地表其他(tā)圈層之間的紐帶，土(tǔ)壤學家需要加強與不同研究群體(tǐ)之間的互通和交流，讓大(dà)家認識到土(tǔ)壤學在各自(zì)研究中的重要性。

3. 我們怎樣才能更好地與社會溝通?

大(dà)部分(fēn)研究者通常通過發表論文來(lái)展示他(tā)們的成果，但(dàn)發表在同行評議(yì)期刊上的研究成果，很少影(yǐng)響相(xiàng)關的人(rén)員(yuán)或社會大(dà)衆，也很少直接影(yǐng)響到政策制定和實際應用。政府和公衆越來(lái)越多地要求研究者改善溝通渠道，更多地爲社會服務。這意味着科(kē)學家要更多地與決策者互動，但(dàn)這是一個雙向的互動過程，雙方都(dōu)有很多東西需要學習。可(kě)通過廣播和電視節目、遊戲、圖片、新聞和互聯網等方式最大(dà)程度地讓人(rén)了解有關土(tǔ)壤健康方面的研究成果。

4. 如(rú)何最大(dà)限度地利用民(mín)間的土(tǔ)壤學知識?

土(tǔ)地使用者和社會也蘊含着豐富的土(tǔ)壤健康方面的知識。這些知識是從(cóng)幾代人(rén)實踐和觀察中提煉出的精華;他(tā)們是很實用的，以增産爲導向，對局部土(tǔ)壤有針對性。他(tā)們本應該是一個巨大(dà)的資源，但(dàn)到目前爲止，這些民(mín)間的土(tǔ)壤學知識隻是偶爾應用于科(kē)學研究中。有必要最大(dà)限度地利用這些知識。當然，開發和整合這些知識成爲可(kě)用的信息并不容易，需要研究者紮根田間，從(cóng)實踐中吸取民(mín)間土(tǔ)壤健康利用和管理(lǐ)的經驗，更有效地解決新的問(wèn)題。