4、土壤退化研究進展
自1971年FAO提出土壤退化問題并出版“土壤退化”專著以來，土壤退化問題日益受到人們的關注。第一次與土地退化有關的全球性會議——聯(lián)合國土地荒漠化(desertification)會議于1977 在肯尼亞內(nèi)羅畢召開。聯(lián)合國環(huán)境署(UNEP)又分別于1990 年和1992年資助了Olde man等開展全球土壤退化評價(GLASOD)、編制全球土壤退化圖和干旱土地的土地退化(即荒漠化)評估的項目計劃。1993 年FAO 等又召開國際土壤退化會議，決定開展熱帶亞熱帶地區(qū)土壤退化和SOTER(土壤和地體數(shù)字化數(shù)據(jù)庫)試點研究。
在1994 年墨西哥第15屆國際土壤學大會上，土壤退化，尤其是熱帶亞熱帶的土壤退化問題倍受與會者的重視，不少科學家指出，今后20年熱帶亞熱帶將有1/3 耕地淪為荒地，117個國家糧食將大幅度減產(chǎn)，呼吁加強土壤退化及土地退化恢復重建研究，并在土壤退化的概念、退化動態(tài)數(shù)據(jù)庫、退化指標及評價模型與地理信息系統(tǒng)、退化的遙感與定位動態(tài)監(jiān)測和模擬建模及預測、土壤復退性能研究、退化系統(tǒng)恢復重建的專家決策系統(tǒng)等研究方面有了新的發(fā)展。國際水土保持學會也于1997 在加拿大多倫多組織召開了以流域為基礎的生態(tài)系統(tǒng)管理的全球挑戰(zhàn)國際研討會，從生態(tài)系統(tǒng)、流域的角度探討土壤侵蝕等土壤退化等問題。而且，國際土壤聯(lián)合會于1996年和1999年分別在土耳其和泰國舉行了直接以土地退化為主題的第一屆和第二屆國際土地退化會議，并在第一屆會議上決定成立了土壤退化研究工作組專門研究土壤退化，在第二屆會議上則對土壤退化問題更為重視，并有學者倡議將土壤退化研究提高到退化科學的高度來認識，并決定于2001年在巴西召開第三屆國際土壤退化會議[12].
同時，在亞洲，由UNDP 和FAO支持的“亞洲濕潤熱帶土壤保持網(wǎng) (ASOCON)”和“亞洲問題土壤網(wǎng)”也在亞太土地退化評估與控制方面開展了大量的卓有成效的研究工作?？偟恼f來，國際上土壤退化研究在以下方面取得了重要進展：
①從土壤退化的內(nèi)在動因和外部影響因子(包括自然和社會經(jīng)濟因素)的綜合角度，研究土壤退化的評價指標及分級標準與評價方法體系;
②從土壤的物理、化學和生物學過程及其相互作用入手，研究土壤退化的過程與本質及機理;
③從歷史的角度出發(fā)，結合定位動態(tài)監(jiān)測，研究各類土壤退化的演變過程及發(fā)展趨向和速率，并對其進行模擬和預測;
④側重人類活動(特別是土地利用方式和土壤經(jīng)營管理措施)對土壤退化和土壤質量影響的研究，并將土壤退化的理論研究與退化土壤的治理和開發(fā)相結合，進行土地更新技術和土壤生態(tài)功能保護的試驗示范和推廣;
⑤注重傳統(tǒng)技術(野外調查、田間試驗、盆栽試驗、實驗室分析測試、定位觀測試驗等)與高新技術(遙感、地理信息系統(tǒng)、地面定位系統(tǒng)、模擬仿真、專家系統(tǒng)等)的結合;
⑥從社會經(jīng)濟學角度研究土壤退化對土壤質量及其生產(chǎn)力的影響。
我國土壤學研究工作在過去幾十年主要集中在土壤發(fā)生、分類和制圖(特別是土壤資源清查);土壤基本物理、化學和生物學性質(特別是土壤肥力性狀);土壤資源開發(fā)利用與改良(特別是土壤培肥，鹽漬土和紅壤的改良等)等方面。這些工作雖然在廣義上與土壤退化科學密切相關，但直接以土壤退化為主題的研究工作主要集中在最近10多年，其中又以熱帶亞熱帶土壤退化研究工作較為系統(tǒng)和深入，并在80年代參與了熱帶亞熱帶土壤退化圖的編制，完成了海南島1∶100萬SOTER圖的編制工作。
90年代以來，中國科學院南京土壤研究所結合承擔國家“八五”科技攻關專題“南方紅壤退化機制及防治措施研究”和國家自然科學基金重點項目“我國東部紅壤地區(qū)土壤退化的時空變化、機理及調控對策的研究”任務，將宏觀調研與田間定位動態(tài)觀測和實驗室模擬試驗相結合，將遙感、地理信息系統(tǒng)等高新技術與傳統(tǒng)技術相結合，將自然與社會經(jīng)濟因素相結合，將時間演變與空間分布研究相結合，將退化機理與調控對策研究相結合，對南方紅壤丘陵區(qū)土壤退化的基本過程、作用機理及調控對策進行了有益的探索，并在以下方面取得了重要進展[8、13]：
①初步定義了土壤退化的概念，闡明了紅壤退化的基本過程、機制、特點。
②在土壤侵蝕方面，利用遙感資料和地理信息系統(tǒng)技術編制了東部紅壤區(qū)1∶400萬90 年代土壤侵蝕圖與疊加類型圖及典型地區(qū)70、80、90年代疊加土壤侵蝕圖，并在土壤侵蝕圖、土地利用圖、土壤母質圖等基礎上，編制了 1∶400 萬土壤侵蝕退化分區(qū)概圖;
對南方主要類型土壤可蝕性 K 值進行了田間測定，并利用全國第二次土壤普查數(shù)據(jù)和校正的 Wischmeier 方程，計算我國南方主要類型土壤可蝕性 K，編制了相關圖件。
③在肥力退化機理方面，建立了南方紅壤區(qū)土壤肥力數(shù)據(jù)庫，初步提出了肥力退化評價指標體系，進行了土壤肥力退化評價的嘗試，并繪制了紅壤退化評價有關圖件;將養(yǎng)分平衡與土壤養(yǎng)分退化研究相結合總結了我國南方農(nóng)田養(yǎng)分平衡10年變化規(guī)律及其與土壤肥力退化的關系，認為土壤侵蝕、酸化養(yǎng)分淋失等造成的養(yǎng)分赤字循環(huán)及養(yǎng)分的不平衡是土壤養(yǎng)分退化的根本原因;應用遙感手段及歷史資料，編制了0～20cm及0～100cm土層的土壤有機碳密度圖，探討了紅壤有機碳庫的消長與轉化及腐殖質組成性質的變化規(guī)律;提出了磷素固定是紅壤磷素退化的主要原因，磷素有效性衰減的實質是磷素的雙核化和向固相的擴散，解決了紅壤磷素退化的實質問題。
④在土壤酸化方面，研究了紅壤的酸化特點，根據(jù)土壤的酸緩沖性能，建立了土壤酸敏感性分級標準，進行了紅壤酸敏感性分級和分區(qū)，首次繪制了有關地區(qū)土壤酸敏感性分區(qū)概圖;
采用MAGIC模型，并進行校正對我國紅壤酸化進行預測，揭示紅壤酸度的時空變化規(guī)律;并在作物耐鋁快速評估方面取得了重要進展。
⑤在土壤污染方面，利用多參數(shù)對重金屬的土壤污染進行了綜合評估，建立了綜合污染指數(shù)(CPI)值的計算方法，對不同地區(qū)的污染狀況進行了評估，繪制了重金屬污染概圖;應用農(nóng)藥在土壤中的吸附系數(shù)(Kd)和半衰期(t1/2)及基質遷移模式，闡明了土壤農(nóng)藥污染的機理;在重金屬污染對土壤肥力的影響方面的研究結果表明，重金屬污染可降低土壤對鉀的保持能力，促進鉀的淋失;而對氮和磷而言，主要是降低與其催化降解和循環(huán)相關的酶的活性。⑥紅壤退化防治方面，提出了區(qū)域治理調控對策，“頂林—腰果—谷農(nóng)—塘魚”等立體種養(yǎng)模式等，并對一些開發(fā)模式進行示范和評價。
然而，我國幅員遼闊，自然和社會經(jīng)濟條件復雜多樣，地區(qū)間差異明顯。各類型區(qū)在農(nóng)業(yè)和農(nóng)村發(fā)展過程中均不同程度地面臨著各種資源環(huán)境退化問題，有些問題是全區(qū)共存的，有些則是特定類型區(qū)所特有的。過去的工作僅集中于江南紅壤丘陵區(qū)，而對其它地區(qū)觸及較少。而且，在研究工作中，也往往偏重于單項指標及單個過程的研究。土壤退化綜合評價指標體系的研究基本處于空白，對退化過程的相互作用研究不夠。同時，在合理選擇堿性物質改良劑種類、提高經(jīng)濟效益以及長期施用改良劑對土壤物理、化學，特別是生物學性質的影響等方面還有許多問題有待進一步研究，對耐酸(鋁)作物品種的選擇研究也亟待加強。此外，對其它土壤退化問題，如集約化農(nóng)業(yè)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)及礦產(chǎn)開發(fā)引起的土壤及水體污染、土壤生物多樣性衰減等問題，尚未開展系統(tǒng)研究。
自1971年FAO提出土壤退化問題并出版“土壤退化”專著以來，土壤退化問題日益受到人們的關注。第一次與土地退化有關的全球性會議——聯(lián)合國土地荒漠化(desertification)會議于1977 在肯尼亞內(nèi)羅畢召開。聯(lián)合國環(huán)境署(UNEP)又分別于1990 年和1992年資助了Olde man等開展全球土壤退化評價(GLASOD)、編制全球土壤退化圖和干旱土地的土地退化(即荒漠化)評估的項目計劃。1993 年FAO 等又召開國際土壤退化會議，決定開展熱帶亞熱帶地區(qū)土壤退化和SOTER(土壤和地體數(shù)字化數(shù)據(jù)庫)試點研究。
在1994 年墨西哥第15屆國際土壤學大會上，土壤退化，尤其是熱帶亞熱帶的土壤退化問題倍受與會者的重視，不少科學家指出，今后20年熱帶亞熱帶將有1/3 耕地淪為荒地，117個國家糧食將大幅度減產(chǎn)，呼吁加強土壤退化及土地退化恢復重建研究，并在土壤退化的概念、退化動態(tài)數(shù)據(jù)庫、退化指標及評價模型與地理信息系統(tǒng)、退化的遙感與定位動態(tài)監(jiān)測和模擬建模及預測、土壤復退性能研究、退化系統(tǒng)恢復重建的專家決策系統(tǒng)等研究方面有了新的發(fā)展。國際水土保持學會也于1997 在加拿大多倫多組織召開了以流域為基礎的生態(tài)系統(tǒng)管理的全球挑戰(zhàn)國際研討會，從生態(tài)系統(tǒng)、流域的角度探討土壤侵蝕等土壤退化等問題。而且，國際土壤聯(lián)合會于1996年和1999年分別在土耳其和泰國舉行了直接以土地退化為主題的第一屆和第二屆國際土地退化會議，并在第一屆會議上決定成立了土壤退化研究工作組專門研究土壤退化，在第二屆會議上則對土壤退化問題更為重視，并有學者倡議將土壤退化研究提高到退化科學的高度來認識，并決定于2001年在巴西召開第三屆國際土壤退化會議[12].
同時，在亞洲，由UNDP 和FAO支持的“亞洲濕潤熱帶土壤保持網(wǎng) (ASOCON)”和“亞洲問題土壤網(wǎng)”也在亞太土地退化評估與控制方面開展了大量的卓有成效的研究工作?？偟恼f來，國際上土壤退化研究在以下方面取得了重要進展：
①從土壤退化的內(nèi)在動因和外部影響因子(包括自然和社會經(jīng)濟因素)的綜合角度，研究土壤退化的評價指標及分級標準與評價方法體系;
②從土壤的物理、化學和生物學過程及其相互作用入手，研究土壤退化的過程與本質及機理;
③從歷史的角度出發(fā)，結合定位動態(tài)監(jiān)測，研究各類土壤退化的演變過程及發(fā)展趨向和速率，并對其進行模擬和預測;
④側重人類活動(特別是土地利用方式和土壤經(jīng)營管理措施)對土壤退化和土壤質量影響的研究，并將土壤退化的理論研究與退化土壤的治理和開發(fā)相結合，進行土地更新技術和土壤生態(tài)功能保護的試驗示范和推廣;
⑤注重傳統(tǒng)技術(野外調查、田間試驗、盆栽試驗、實驗室分析測試、定位觀測試驗等)與高新技術(遙感、地理信息系統(tǒng)、地面定位系統(tǒng)、模擬仿真、專家系統(tǒng)等)的結合;
⑥從社會經(jīng)濟學角度研究土壤退化對土壤質量及其生產(chǎn)力的影響。
我國土壤學研究工作在過去幾十年主要集中在土壤發(fā)生、分類和制圖(特別是土壤資源清查);土壤基本物理、化學和生物學性質(特別是土壤肥力性狀);土壤資源開發(fā)利用與改良(特別是土壤培肥，鹽漬土和紅壤的改良等)等方面。這些工作雖然在廣義上與土壤退化科學密切相關，但直接以土壤退化為主題的研究工作主要集中在最近10多年，其中又以熱帶亞熱帶土壤退化研究工作較為系統(tǒng)和深入，并在80年代參與了熱帶亞熱帶土壤退化圖的編制，完成了海南島1∶100萬SOTER圖的編制工作。
90年代以來，中國科學院南京土壤研究所結合承擔國家“八五”科技攻關專題“南方紅壤退化機制及防治措施研究”和國家自然科學基金重點項目“我國東部紅壤地區(qū)土壤退化的時空變化、機理及調控對策的研究”任務，將宏觀調研與田間定位動態(tài)觀測和實驗室模擬試驗相結合，將遙感、地理信息系統(tǒng)等高新技術與傳統(tǒng)技術相結合，將自然與社會經(jīng)濟因素相結合，將時間演變與空間分布研究相結合，將退化機理與調控對策研究相結合，對南方紅壤丘陵區(qū)土壤退化的基本過程、作用機理及調控對策進行了有益的探索，并在以下方面取得了重要進展[8、13]：
①初步定義了土壤退化的概念，闡明了紅壤退化的基本過程、機制、特點。
②在土壤侵蝕方面，利用遙感資料和地理信息系統(tǒng)技術編制了東部紅壤區(qū)1∶400萬90 年代土壤侵蝕圖與疊加類型圖及典型地區(qū)70、80、90年代疊加土壤侵蝕圖，并在土壤侵蝕圖、土地利用圖、土壤母質圖等基礎上，編制了 1∶400 萬土壤侵蝕退化分區(qū)概圖;
對南方主要類型土壤可蝕性 K 值進行了田間測定，并利用全國第二次土壤普查數(shù)據(jù)和校正的 Wischmeier 方程，計算我國南方主要類型土壤可蝕性 K，編制了相關圖件。
③在肥力退化機理方面，建立了南方紅壤區(qū)土壤肥力數(shù)據(jù)庫，初步提出了肥力退化評價指標體系，進行了土壤肥力退化評價的嘗試，并繪制了紅壤退化評價有關圖件;將養(yǎng)分平衡與土壤養(yǎng)分退化研究相結合總結了我國南方農(nóng)田養(yǎng)分平衡10年變化規(guī)律及其與土壤肥力退化的關系，認為土壤侵蝕、酸化養(yǎng)分淋失等造成的養(yǎng)分赤字循環(huán)及養(yǎng)分的不平衡是土壤養(yǎng)分退化的根本原因;應用遙感手段及歷史資料，編制了0～20cm及0～100cm土層的土壤有機碳密度圖，探討了紅壤有機碳庫的消長與轉化及腐殖質組成性質的變化規(guī)律;提出了磷素固定是紅壤磷素退化的主要原因，磷素有效性衰減的實質是磷素的雙核化和向固相的擴散，解決了紅壤磷素退化的實質問題。
④在土壤酸化方面，研究了紅壤的酸化特點，根據(jù)土壤的酸緩沖性能，建立了土壤酸敏感性分級標準，進行了紅壤酸敏感性分級和分區(qū)，首次繪制了有關地區(qū)土壤酸敏感性分區(qū)概圖;
采用MAGIC模型，并進行校正對我國紅壤酸化進行預測，揭示紅壤酸度的時空變化規(guī)律;并在作物耐鋁快速評估方面取得了重要進展。
⑤在土壤污染方面，利用多參數(shù)對重金屬的土壤污染進行了綜合評估，建立了綜合污染指數(shù)(CPI)值的計算方法，對不同地區(qū)的污染狀況進行了評估，繪制了重金屬污染概圖;應用農(nóng)藥在土壤中的吸附系數(shù)(Kd)和半衰期(t1/2)及基質遷移模式，闡明了土壤農(nóng)藥污染的機理;在重金屬污染對土壤肥力的影響方面的研究結果表明，重金屬污染可降低土壤對鉀的保持能力，促進鉀的淋失;而對氮和磷而言，主要是降低與其催化降解和循環(huán)相關的酶的活性。⑥紅壤退化防治方面，提出了區(qū)域治理調控對策，“頂林—腰果—谷農(nóng)—塘魚”等立體種養(yǎng)模式等，并對一些開發(fā)模式進行示范和評價。
然而，我國幅員遼闊，自然和社會經(jīng)濟條件復雜多樣，地區(qū)間差異明顯。各類型區(qū)在農(nóng)業(yè)和農(nóng)村發(fā)展過程中均不同程度地面臨著各種資源環(huán)境退化問題，有些問題是全區(qū)共存的，有些則是特定類型區(qū)所特有的。過去的工作僅集中于江南紅壤丘陵區(qū)，而對其它地區(qū)觸及較少。而且，在研究工作中，也往往偏重于單項指標及單個過程的研究。土壤退化綜合評價指標體系的研究基本處于空白，對退化過程的相互作用研究不夠。同時，在合理選擇堿性物質改良劑種類、提高經(jīng)濟效益以及長期施用改良劑對土壤物理、化學，特別是生物學性質的影響等方面還有許多問題有待進一步研究，對耐酸(鋁)作物品種的選擇研究也亟待加強。此外，對其它土壤退化問題，如集約化農(nóng)業(yè)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)及礦產(chǎn)開發(fā)引起的土壤及水體污染、土壤生物多樣性衰減等問題，尚未開展系統(tǒng)研究。