节约与增长

第三章
土壤健康

农业必须重新审视土壤健康的重要性,利用天然植物营养,合理施用无机肥,切切实实回归本源。

对于农作物生产而言,土壤是最根本的因素。没有土壤,就不能大规模地生产粮食,也无法饲养家畜。由于土壤资源有限且脆弱,所以它是一种珍贵资源,需要使用者给予特别护理。当前许多土壤和作物管理方式都不可持续。一种极端情况是,在欧盟区由于过度使用化肥,已经导致氮沉积,这将威胁大约70%的自然可持续性1。另一种极端情况是,在撒哈拉以南非洲的大部分地区,化肥使用不足意味着随作物一起输出的土壤养分不能得以重新补充,进而引起土壤退化,导致产量减少。

目前的状况是怎么产生的呢?主要原因是,在过去的100年里,世界人口增长了四倍,这就需要从根本上改变土壤和作物的管理方式,以生产更多的粮食。能做到这一点,部分归功于无机肥的发展和大规模使用,尤其是氮。因为对所有主要作物而言,氮的供给是决定产量的最重要因素2-5

在无机氮肥出现之前,人们要花费几个世纪才能增加土壤中的氮储量6。相较而言,绿色革命时期,亚洲地区粮食产量激增的主要原因就是密集使用无机肥,还有种质和灌溉技术的改进。1961至2002年间,世界矿物肥料产量增加了近350%,从3300万吨增至1.46亿吨7。近40年来,无机肥使用带来了大约40%的粮食增产记录8

化肥在对粮食生产做出贡献的同时,也带来了巨大的环境成本。现在,亚洲和欧洲每公顷土地的无机肥使用率是世界最高 的。由于过度使用化肥,他们还面临着一系列最严重的环境污染问题,包括土壤和水质酸化,地表和地下水资源污染,影响极大的温室气体排放不断增加。目前在中国,水稻、小麦、玉米的氮吸收有效率只有大约26%到28% ,而蔬菜作物的吸收率不足20%9。剩余部分则完全散失到环境中。

无机肥对环境的影响是一个管理问题。例如,无机肥的用量要以随作物输出的数量为参照,或者以使用的方法和时间为参照。换句话说,正是化肥使用的有效性,尤其是氮和磷,决定了土壤管理这个因素对作物来说是有利,还是会对环境造成负面影响。

因此,目前面临的挑战是,要放弃现有不可持续的生产方式,转向土地营育的生产方式,为作物生产可持续集约化提供坚实的基础。很多国家都在呼吁针对土壤管理进行影响深远的变 革。这里倡导的新方法都建立在粮农组织10-12和其他许多机构所进行的工作基础之上13-20,它重点关注的是土壤健康的管理。

土壤健康管理的原则

土壤健康定义为:“土壤作为一个生命系统具有的维持其功能的能力。健康的土壤能维持多样化的土壤生物群落,这些生物群落有助于控制植物病害、害虫以及杂草虫害;有助于与植物的根形成有益的共生关系;促进循环基本植物养分;通过对土壤持水能力和养分承载容量产生的积极影响,从而改善土壤结构,并最终提高作物产量21。”对于这一定义,还可以附加一种生态系统视角的观点:健康的土壤不会污染环境;相反,它还可以通过维持或增加自身的碳容量,为缓解气候变化做出贡献。

土壤是包含着地球上最富多样的生命有机体的集合体之一。 这些有机体通过复杂的食物网紧密联系在一起。依据管理方式的不同,土壤可以是病态的,也可以是健康的。健康土壤有两大显著特征,一是拥有丰富多样的生物群,二是非生物土壤有机质含量高。对于生产性的作物种植而言,如果土壤有机质能增加或者维持在一个理想的水平,那么就可充分判定土壤是健康的。健康的土壤能抵抗土壤传播的虫害的爆发22。例如,寄生杂草独脚金(Striga)在健康土壤条件下远构不成问题。即使不是发生在土壤中的虫害所造成的损失,如玉米螟虫,在肥沃的土壤条件下也有所减少23

热带地区土壤生物群的多样性比温带地区的土壤更为丰富24。由于在未来,热带地区的农业集约化发展速度将普遍提高,那里的农业生态系统特别会受到土壤退化的威胁。相比其他地区,热带地区任何生物多样性、甚至生态系统功能方面的损失都将给农民的生计带来更加重大的影响,因为就程度上而言,他们更加依赖于这些系统和它们所提供的服务。

土壤生物群与有机、无机成分、空气及水分功能上的相互作用,决定着土壤储存养分、水分并向植物释放它们的潜力,也决定着土壤促进、维持植物生长的潜力。大量保留养分储备本身并不能保证土壤的高肥力和作物的高产。由于植物依靠养分溶解于水的形式,吸收其中的大部分,所以养分的输送和循环-或可通过自然界生物、化学或物理过程-是必要的。这些养分需要通过自由流动的水输送到植物根部。因此,土壤结构是健康土壤的另一个重要组成部分,因为它决定着土壤的持水量和植物根的深度。根的深度可能会受到一些物理限制,如地下水位高,遇到床岩或其它难以渗透的土层;也可能会受到一些化学问题的影响,如土壤酸度、土壤盐渍度或有毒物质等。

缺乏植物生长所需要的15种养分中的任何一种,都会限制作物产量。为了实现更高的生产率,满足当前和未来的食物需求,在需要时必须确保土壤中这些养分的供给,并且平衡使用有机肥和无机肥提供的养分量。在养分匮乏的地方,及时提供“加强”肥料中的微量营养素也是提高作物养分的一个潜在来源。

作物生产系统中如果使用具有固氮作用的豆科植物和树木,氮也可以进入土壤里(见第二章:农业系统)。因为根部较深,所以树木和一些可以改善土质的豆科植物能够吸收来自下层土的养分,不然这些养分就可能无法输送给作物。作物营养也可以通过其它生物的关联关系得到增强,例如,作物根部和土壤根菌间的生物作用,就有助于木薯获取耗竭土壤中的磷。在这些生态系统方法不能为高产提供充足养分的地区,集约化生产将依赖于合理而有效的使用无机肥。

将生态系统方法与合理使用无机肥相结合,能够为可持续的土壤健康管理系统奠定基础。在较少利用外部投入的情况下,该系统能够增加更多产量。

情况说明
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情况说明 No. 2
土壤健康: 促进节约与增长的技术
  • 增加拉美地区土地中的土壤有机物
  • 采用生物固氮增加非洲稀树草原贫瘠土壤的氮含量
  • 孟加拉国水稻的“尿素深置法”
  • 集约化水稻的精准养分管理
  • 非洲萨赫勒的常绿农业

前进之路

为了改善目前的土地耕作实践,并为成功实施作物生产可持续集约化提供一个坚实的基础,需要采取以下行动。实施的责任依赖于各合作伙伴国,粮农组织和其他国际机构也会给予支持。

  • 制定国家法令实现土地合理耕作。政策支持框架应该旨在鼓励农民采用基于土壤健康的可持续农业系统。实施和监控最佳实践措施需要领导作用,并促使小农和他们的社区积极参 与。政府必须做好准备,去调整那些引起土壤退化或给环境造成严重威胁的农业生产方式。
  • 监控土壤健康。政策制定者和国家环境管理机构需要有核查农耕措施影响的方法和工具。尽管监测土壤健康是一项极具挑战性的任务25,但全球、地区及国家各层面都在进行努力的尝试26。发达国家监控农业生产影响的技术已经取得了很大的进展,而在许多发展中国家则刚刚起步。粮农组织和它的合作伙伴已经开发出一系列用于进行评估和监控的方法和工具27。对近期和长期发展的核心土地质量指标要求应该加以区分28。优先考虑的重要指标包括土壤有机物含量、养分平衡、产量差异、土地使用集约程度和多样性,以及地表覆盖物。尚需考虑的指标有土壤质量,土地退化及农业生物多样性。
  • 能力建设。土壤健康管理属于知识密集型,广泛应用它需要通过针对推广人员和农民的培训项目进行能力建设。研究者的能力水平也应当在国家和国际两个层面上得到提升,从而为支持作物生产可持续集约化背景下更高层次的土壤管理提供更多必要的知识29。政策制定者们应当探索一些新方法,如支持一些团体进行适应性的合作研究,这种合作研究可以为国家研究机构提供技术支持和在职培训,还能将研究成果转化为适用于小农生产者的实践指南。国家开展农田研究的能力必须得到加强,例如通过更好地利用生态系统模式,重点关注如何应对时间和空间的变异性问题。
  • 传播信息和交流成效。任何土壤健康管理方式的大规模实施都需要广泛提供支持性信息,尤其是通过农民和推广人员均熟悉的渠道。考虑到土壤健康在作物生产可持续集约化中具有十分重要的地位,信息的传播途径不应局限于国家发行的报纸和广播节目,还应包括现代信息通讯技术,如手机、互联网,这些方式能够使年轻一代的农民更有效地接触到信息。

参考文献

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“自然资源消费方式不可持续,对粮食安全造成严重威胁。本书阐述我们如何能够发起一场常绿革命,既永久提高生产力,又不造成生态破坏。”
印度绿色革命之父
M. S. 斯瓦米纳坦

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