國外土地退化與修復管理研究進展

摘要：在歸納總結國外學者對土地退化的概念內涵界定的基礎上，綜述了土地退化類型劃分、土地退化機理、評價與監(jiān)測、及防治等方面的國內外研究進展，并進一步深入研究土地退化問題的方向。關鍵詞：土地退化；荒漠化；研究進展；研究方向土地資源是人類社會賴以生存和發(fā)展的物質基礎,是一種不可再生的最基本的資源。但是近幾十年來,隨著世界人口的急劇增長,耕地的日趨減少及其對土地資源的依賴,促使森林銳減,草原的過度放牧和開墾等一系列人為活動,加快了土地退化的進程,致使土地生產(chǎn)能力局部喪失或全部喪失。隨著土地退化空間的不斷擴大和強度的日益增加,原先局部的次要的變化,已轉化為全球性的重大變化,已構成影響人類正常生活的重大威脅,成為當今世界人類面臨的最大挑戰(zhàn)之一。人類發(fā)展的歷史就是人類社會對自然界的認識史,也就是人地關系理論不斷發(fā)展提高的歷史。土地退化的發(fā)展趨勢早已存在，因此，很早就引起世界各國學者的注意和重視。1國.際上土地退化的概念的提出及發(fā)展⑴聯(lián)合國糧農(nóng)組織于1971年發(fā)表的《LandDegradation》，首次提出了土地退化的概念列舉了土地退化的鑒定、防治方針、政策、法律和體制以及補救措施等,無疑土地退化的防治已成為一個世界性的問題。⑵后來一些學者和國際學術組織又針對土地退化的類型和退化荒漠化的成因進行了深入探討，而Boels（1992）及LalandSteward（1990）所著的《SoilDegradation》等一系列專著的相繼出版，標志著土地退化研究的活躍和日益成熟。⑶Johnson和Lewis在考證了以往文獻中土地退化一詞的用法后，指出其中對土地退化的兩個關鍵方面的看法一般是統(tǒng)一的：一是土地系統(tǒng)的生物生產(chǎn)力必須有顯著下降；二是這種下降是人類活動而不是自然事件引起的過程的結果。根據(jù)這一術語的當前用法，他們把土地退化定義為“人類干預造成的一個地區(qū)的生物生產(chǎn)潛力和/或使用價值的顯著下降”?！笆褂脙r值”是土地退化的一個關鍵特征。土地退化出現(xiàn)時，一個地區(qū)的生物生產(chǎn)力可能并沒有明顯變化，在這種情況下使用價值的變化是定義退化的主要依據(jù)。⑷近年來國際上常用“土壤退化”一詞來代替“土地退化”，主要因為土地退化的基本內涵與變化過程是通過土壤退化反映的。土壤退化是指在各種人為和自然因素影響下所發(fā)生的導致土壤的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力或土地利用和環(huán)境調控潛力，即土壤質量及其可持續(xù)下降，甚至完全喪失其物理的、化學的和生物學特征的過程，是土地退化的核心部分。它包括土壤侵蝕沙化、鹽堿化、肥力貧瘠化、酸化、沼澤化及污染化等（也可概括為土壤的物理退化、化學退化與生物退化）。⑸但也有學者認為盡管土壤是土地的主體，僅用土壤退化來代替土地退化是不全面的，因土地畢竟是由一定厚度內巖石、地貌、氣候、水文及生物組成的自然綜合體，其結構和功能遠超出土壤的范疇。⑹1992年聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會完成的《21世紀議程》和1994年6月通過的《防治荒漠化公約》，詳細闡述了與荒漠化有關的概念和具體內容，其中的“土地退化”是指：由于使用土地或由于一種營力或數(shù)種營力，致使干旱、半干旱和亞濕潤干旱區(qū)、雨澆地、水澆地或使草原、牧場、森林和林地的生物或經(jīng)濟生產(chǎn)力和復雜性的喪失，其中包括：①風蝕和水蝕致使的土壤物質流失；②土壤的物理、化學和生物特性或經(jīng)濟特性的退化；③自然植被的長期喪失。⑺景可認為土地退化本身含有很強的時間概念。所謂退化不退化是通過不同時段的土地質量和數(shù)量的比較而得知的，如沙漠、戈壁、雪原及一些石漠區(qū)，在一個相當長的時期內，質量和數(shù)量都是如此，因此就不能納入退化的土地。確切地說，在比較時段內，土地的后期質量（數(shù)量）明顯地比前期下降減少的土地環(huán)境為土地退化。土地退化是指在不利的自然因素和人類對土地的不合理的利用影響下土地質量與生產(chǎn)力下降的過程。土地資源的特點是數(shù)量上的有限性和質量上的可變性。數(shù)量的減少可以表現(xiàn)為表土喪失或整個土體毀壞,是土地的非農(nóng)業(yè)占用。質量降低表現(xiàn)為土地在物理、化學和生物學方面的質量下降。從生態(tài)學的觀點看,土地退化就是植物生長條件的惡化,土地生產(chǎn)力的下降。從系統(tǒng)論的觀點來看,土地退化是人為因素和自然因素共同作用,相互疊加的結果。自然因素是土地退化的基礎潛在因子,而人類活動則是土地退化的誘發(fā)因子。2土.地退化的機理在土地退化的機理方面，一般認為，土壤是五大自然成土因素（成土母質、氣候、生物、地形、時間）以及人類活動長期相互作用的產(chǎn)物，影響土壤退化的因素包括生物的、物理的、社會經(jīng)濟的、技術的和文化的等。但不合理的人為活動，如毀林、過度放牧、地下水過度開采、過量施用商品化肥和有機廄肥等所引起的土壤退化問題無論在范圍還是程度上均比自然因子引起的退化要嚴重得多。以土壤侵蝕為例，人為活動誘導的土壤加速侵蝕是導致土壤質量下降的最根本的動因之一。由于土壤侵蝕過程的發(fā)生發(fā)展，表土中有機質減少，土壤性狀特別是土壤結構會出現(xiàn)很多變化，最明顯形式是土壤團聚體狀況變差和土壤板結，從而加劇土壤的風蝕、水蝕作用，形成惡性循環(huán)。土壤結構退化會降低出苗率，阻礙空氣和水進入土壤和在土壤內流動，進而又加劇土壤侵蝕，最終導致作物的減產(chǎn)。除土壤侵蝕外，當土壤質地細、濕、有機質含量低時，也易發(fā)生結構退化。同時，強度耕作、條行種植、輪作不夠，也可促使土壤結構退化。造成土地退化的直接原因：一方面是退化土地生態(tài)系統(tǒng)本身比較脆弱抗干擾能力穩(wěn)定性和自我調節(jié)能力差；另一方面是不合理的人類活動如毀林開荒陡坡開墾過度放牧等。土地退化是自然因素與人為因素綜合作用的結果。自然因素僅為土地退化提供了外在條件，而人類不合理的活動如過牧、過樵、濫伐、工礦建設、陡坡開墾，甚至不適當?shù)臓I林方式及其它，有關社會經(jīng)濟因素才是導致土地退化的主要原因。在土地退化的機理方面Blaike和Brookfield認為，土地退化是土地經(jīng)受內在質量的損失或其容量的衰減，因此最好的表示不應是單要素的，而是多種力共同作用的產(chǎn)物。其中人和自然力都有各自的位置或作用?？梢员硎緸椋和恋貎敉嘶?自然退化過程+人為干擾自然再生產(chǎn)過程+恢復管理。國外有關專家通過研究非洲的典型地區(qū)發(fā)現(xiàn)：土地退化與農(nóng)村經(jīng)濟貧困之間聯(lián)系甚為密切。通過對印度西北部地區(qū)的研究發(fā)現(xiàn)：土地退化與當?shù)亟?jīng)濟的可持續(xù)性互為因果此外貧。困、人口壓力及技術變化，都對土地退化有著直接的影響。PPE怪圈是指貧困（Poverty）、人口（Population）和環(huán)境（Environment）之間形成的一種惡性循環(huán)。土地退化的機理從中可見一斑（圖1）。貧困人口增長社會與制度生態(tài)脆弱I土地退化過度開墾、放牧、砍伐邊際土地壓力增大貧困人口增長社會與制度生態(tài)脆弱I土地退化過度開墾、放牧、砍伐邊際土地壓力增大土壤侵蝕，自然災害增多增加化肥農(nóng)藥及灌溉導致污染和鹽渣化?失業(yè)人口增多，人均收入減少?人均資源(尤其是土地)減少? 眼前生存需要重于長遠的環(huán)境保護? 對當前行為的長期后果無知?高死亡率導致高出生率? 勞動生產(chǎn)率低需要增加勞動力?生存條件差?土地生產(chǎn)力低下?環(huán)境惡化，疾病增加3土.地退化的類型劃分在土地退化類型劃分方面目前存在著許多不同的方法和體系。聯(lián)合國糧農(nóng)組織首先于70年代提出土地退化概念時將土地退化粗分為侵蝕、鹽堿、有機廢料、傳染性生物、工業(yè)無機廢料、農(nóng)藥、放射性、重金屬、肥料和洗滌劑等引起的十大類土地退化。到了1980年,艾倫(Allen)對于土地退化的分類問題又補充了旱澇障礙，土壤養(yǎng)分虧缺和耕地的非農(nóng)業(yè)占用。聯(lián)合國環(huán)境署全球監(jiān)測系統(tǒng)及國際土壤情報中心把土地退化劃為兩大類：第一類是由于風力和水力侵蝕作用所造成的土壤物質轉移；第二類是土壤本身的物理作用及化學作用所造成的土地退化。4土.地退化主要的評價理論與監(jiān)測方法4.評1價理論20世紀90年代后期國內外在土地退化評價的理論和方法上取得了較大的進展，并集中反映在1997年出版的世界荒漠化地圖集和對其它地區(qū)土地退化的評價之中。目前的評價理論有三種分別是全球人為作用下的土壤退化、南亞及東南亞人為作用下土壤退化和俄羅斯科學院提出的評價方法。上述理論都是聯(lián)合國有關機構所提出的評價,并在不同的地區(qū)進行過土地退化監(jiān)測實踐。的評價結果為土地的絕對退化它通過一整套指標體系直接反映氣候與人為共同作用下土地退化的現(xiàn)實狀態(tài)。聯(lián)合國198年4提出的評價方法與199年2和19年9出7版的“世界荒漠化地圖集”里對世界和許多地區(qū)土地退化的評價都遵循了這一理論。將土地退化的現(xiàn)狀與人為影響的強弱兩方面結合起來間接反映退化的相對大小評價的結果代表了土地的相對退化。在絕對退化程度相同的條件下,經(jīng)營與投入水平的高低同相對退化的程度成正比因此更能揭示退化的實質。與前兩種主要用土壤退化代表土地退化的單因素評價不同它用多樣性的概念將土壤、植被和地形綜合起來進行多因素評價,屬于真正綜合的土地退化評價。該方法在分別確定植被、土壤和地形退化程度的基礎上,依植被、土壤和地形程度間變異幅度的大小,即多樣性的大小,綜合進行退化狀態(tài)的評價,體現(xiàn)了各因子差異退化的思想。差異大,多樣性大,總體退化狀態(tài)低,差異小,多樣性小即景觀一致性強,恢復和治理難度大,總體退化程度就高。.土2地退化的監(jiān)測遙感、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)（）技術的發(fā)展為土地退化的動態(tài)監(jiān)測提供了強有力的技術支持。80年代，國內外利用遙感對土地退化的監(jiān)測與評價主要處于目視解譯階段,即通過室內判讀航片、衛(wèi)片與編繪荒漠化草圖,結合野外關鍵地帶路線的考察最終成圖。前面闡述的三種理論在實踐上均以目視解譯為主、依靠常規(guī)技術支持的經(jīng)驗性指標體系來完成只是代表了國際上在土地退化評價中普遍遵循的方法簡明扼要操作方便。年代在土地退化評價中M、、多種時空分辨率遙感數(shù)據(jù)開始融合遙感圖像處理軟件、同一些軟件如 也逐步集成使用。相應地基于的評價和監(jiān)測的技術路線也應運而生。目前主要的評價方法有兩種:一是運用圖像處理軟件,通過監(jiān)督與非監(jiān)督分類,直接劃分類型和程度；另一種是選擇幾個基于、的指標給定不同的權重通過綜合來得出結果?；诘脑u價和監(jiān)測的技術路線是先進、完善且實用的技術方法即利用研究區(qū)域的信息數(shù)據(jù)源等資料進行分類分級在專家意見的幫助下進一步修正評價結果經(jīng)過多次的野外實地校驗,不斷提高評價精度,并在此基礎上構件基于3、普遍適用的土地退化評判模型。土地退化的某些過程，當其發(fā)展到一定程度時，可在土壤剖面的不同部位或全剖面中表現(xiàn)出來。一般來說，風蝕及水蝕、有機質喪失、化學品含量過高等退化過程或現(xiàn)象主要集中在剖面表層，而土壤板結、鹽漬化過程則可影響至心土層。同時，侵蝕和不合理耕作也可使心土層暴露。為了適時監(jiān)測農(nóng)用土地退化，不少國家和地區(qū)已經(jīng)或正在致力于本地區(qū)監(jiān)測方法和監(jiān)測系統(tǒng)的建設。如加拿大自19年8起9，開始建立了一批基準點，每天測量數(shù)項氣象因素。同時依據(jù)土壤特性的敏感性（它們變化的快慢程度）安排觀測頻次，一些土壤特性每年測量一次，而另一些特性每5至1年年測量一次，所有基準點的基礎數(shù)據(jù)組在19年95就已完成，并已得出了一些有關農(nóng)作措施對土壤健康影響的重要結論，例如：提高肥料、農(nóng)藥、除草劑、灌溉水的利用率，能顯著減少硝態(tài)氮、農(nóng)藥、除草劑淋失的潛在危險。為使土地退化評價結果能夠進行不同地區(qū)或同一地區(qū)不同時間段的對比，需要將獲得這些土壤屬性數(shù)據(jù)的監(jiān)測技術標準化和規(guī)范化，包括從采樣布局、采樣、樣品預處理和實驗室分析等各個環(huán)節(jié)，還需要完備的監(jiān)測質量監(jiān)控和保證措施。.土地退化的防治國內外對土地退化的防治都非常重視,并進行了大量的研究。早在4年年代,美國就開始研制水土流失的預測預報模型。7年年代以后,進一步將土壤侵蝕預報和土壤生產(chǎn)力狀況結合起來,建立侵蝕-生產(chǎn)力耦合計算模型 并開展了橫跨歐、亞、美洲若干個國家的聯(lián)合研究以期預報全球土壤侵蝕和糧食生產(chǎn)的發(fā)展趨勢。在小流域綜合治理方面,美國把自然資源開發(fā)與防治水土流失、保護生態(tài)環(huán)境相結合,把水土保持與農(nóng)田生產(chǎn)力組合為一個共同的研究目標。如密西西比州國家泥沙實驗室的坡耕地試驗區(qū),既進行土壤侵蝕方面的觀測,同時還進行水質變化的監(jiān)測,又研究氮、磷的遷移和土壤水質的變化?；哪乐畏矫媸澜绺鲊膊扇×朔e極的行動。19年7國4際地理學會專門組織了一次荒漠化專題討論會；19年7還5召開了“荒漠化（退化）進程、問題和觀點”的專題討論會,對荒漠化（退化）的定義、成因等問題進行了討論。19年7聯(lián)7合國在肯尼亞首都內羅畢召開世界荒漠化會議——第一次與土地退化有關的全球性會議,提出了全球防治荒漠化行動綱領,為土地退化的防治奠定了理論基礎。19年935月至199年64月,聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署完成了《國際防治荒漠化公約》的起草和制訂工作。199年46月17日,《國際防治荒漠化公約》文本在巴黎通過,同年10月14日,包括中國在內的11個2國家在巴黎簽署了《國際防治荒漠化公約》,要求世界各國“動員足夠的資金開展防沙化斗爭”。19年945月9日至1日4在緬甸召開了亞太經(jīng)社會執(zhí)行國際防治荒漠化公約后續(xù)行動區(qū)域討論會,討論了亞太經(jīng)社會199—5—20年00行動方案,組織參觀了緬甸干旱區(qū)防治荒漠化工程情況。19年985月7日至1日7,聯(lián)合國防治荒漠化公約政府間談判委員會第七次會議在肯用亞首都內羅畢召開,就如何落實亞洲區(qū)域防治荒漠化公約附件問題進行了磋商。199年26月5日至16日,聯(lián)合國防治荒漠化公約政府間談判委員會第八次會議在日內瓦召開,并總結了防治荒漠化的三條主要經(jīng)驗。199年68月21日至23日《聯(lián)合國防治荒漠化公約》亞洲區(qū)域會議召開,討論了亞洲國家如何在地區(qū)、國家和區(qū)域三個層次實施《公約》的行動方案,并確定了亞洲區(qū)域防治荒漠化行動方案7個項目領域。19年12月,《聯(lián)合國防治荒漠化公約》正式生效,為世界各國和各地區(qū)制定防治荒漠化綱要提供了依據(jù)。迄今為止,已有包括中國在內的16個7國家簽署并批準了這一公約。這標志著國際社會已充分認識到防治荒漠化和緩解干旱災害在實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中的重要地位。要使退化土地質量得以恢復和提高，必須實行可持續(xù)的土地管理政策，于年頒布了《持續(xù)土地管理評價綱要》，在綱要中提出，持續(xù)土地管理應同時考慮：（1）保持和提高生產(chǎn)力；（2）降低生產(chǎn)風險；（頒）保護自然資源的潛力和防止土壤與水質的退化；（4）經(jīng)濟上可行；（5）社會可以接受。在北美的一些研究結果表明，土壤質量在那些針對當?shù)赝寥劳嘶瘑栴}而采取了相應的保護性措施的地區(qū)，將維持穩(wěn)定或提高；而在那些沒有采取保護性耕作方法而又強烈種植的地區(qū)和邊緣土地上將會不斷下降；當生荒地開墾成農(nóng)地時，常常在開始的頭十年，其土壤質量會迅速下降，而之后，當投入大于產(chǎn)出時，土壤質量則會慢慢得到改善；合理地增加有機物質、采取保護性耕作和作物輪作及種植豆科植物、作物殘渣管理、連續(xù)種植（減少夏季休閑）、侵蝕控制（例如覆蓋種植、深播、等高種植、修筑梯田、水道種草）和修筑地下排水系統(tǒng)等措施，可使土壤質量得以維持甚至提高。目前，侵蝕退化緩坡耕地恢復重建的常用方法是復合農(nóng)林業(yè)，具體可采用（1）巷式間作，即在具有較寬間隔，平行的樹籬間種植農(nóng)作物，這種樹籬既可提供薪材、飼料和綠肥，又可控制水土流失；（2）改進型輪作制，即樹木與農(nóng)作物輪流種植，合理安排農(nóng)作物的耕作，在休閑期種植人工林（如固氮樹），以便改善土壤的肥力狀況，加快退化土地的恢復。此外，針對退化林地的改良措施還有結合采伐更新，以針闊混交林代替原來單一結構的針葉林，這是一直沿用至今的“接近自然植被的林業(yè)”經(jīng)營方式。針對土地生態(tài)系統(tǒng)的退化國外有關學者提出了三種解決方式：①自然恢復，即重塑退化前的環(huán)境生態(tài)恢復，使退化土地適于原有物種或與之類似的物種生存；②生態(tài)重建，努力使破壞土地具有某種形式和一定水平的生產(chǎn)力；③維持相對穩(wěn)定的生態(tài)平衡，而且要與周圍景觀價值相協(xié)調。.土地退化的研究方向雖然的土地退化研究在某些方面取得了一定的進展,但總體上仍在起步階段,為此,我們認為,應加強以下幾個方面的研究工作:（1）土地退化評價指標體系的研究。主要包括用于評價不同土地退化類型的單項和綜合評價指標、分級標準、閾值和彈性、定量化的和綜合的評價方法與評價模型等。(2)土地退化監(jiān)測與預警的系統(tǒng)研究。主要包括建立土地退化監(jiān)測研究網(wǎng)絡,對重點區(qū)域和國家在不同尺度水平上的土地退化的類型、范圍及退化程度進行監(jiān)測和評價,并進行分類區(qū)劃,為退化土地整治提供依據(jù)。(3)土地退化過程、機理及影響因素研究。重點研究幾種主要退化形式(如水土流失、土地沙化、鹽漬化、土壤肥力的喪失等)的發(fā)生條件、過程、影響因子(包括自然的和社會經(jīng)濟的)及其相互作用機理。(4)土地退化動態(tài)監(jiān)