#糧食安全#3【Science：中國主要耕地酸化嚴重】
【Science：中國主要耕地酸化嚴重】
Significant Acidification in Major Chinese Croplands
①土壤酸化（表現為土壤pH值的下降）能夠加速營養元素流失、促進鋁、錳以及重金屬等元素的活化、改變土壤微生物種群及活性、影響作物根系發育和養分吸收、滋生植物病蟲害等等，從而對農業生產、生態環境和人類健康構成嚴重的潛在威脅，對糧食安全和環境安全產生長遠影響，是土壤學、生態學和環境科學等領域廣泛關注的重大問題；
②該論文通過對我國主要農田土壤pH值20年的變化研究發現，我國農田土壤pH值平均下降了約0.5個單位，相當於土壤酸量（H+）在原有基礎上增加了2.2倍。其中，經濟作物體系土壤酸化比糧食作物體系更為嚴重；即使是過去被認為對酸化不敏感的石灰性土壤，其pH值也同樣出現了顯著下降的現象。在自然條件下土壤酸化是一個相對緩慢的過程，土壤pH值每下降1個單位通常需要數百年甚至上千年，而我國過去20年來的高投入集約化農業生產大大加速了農田土壤的酸化過程；
③通過系統的理論分析，該論文發現氮肥過量施用是我國農田土壤酸化加速的首要原因。在華北冬小麥-夏玉米輪作、華南水稻-小麥輪作等「一年兩熟」種植體系中氮肥大量施用每年所產生的酸量（20-30千摩爾/公頃）約佔總產酸量的60%；蔬菜大棚等設施農業中過量施氮的年產酸量（約200千摩爾/公頃）佔總產酸量的90%。秸稈移出帶走的鹽基對土壤酸化的貢獻（15-20千摩爾/公頃）雖然因農作物種類和生物產量而有所差異，但明顯低於氮肥施用的貢獻。值得注意的是，長期以來被當作土壤酸化主要原因的酸雨在農田土壤酸化中的貢獻並不大，僅為0.5-2.0千摩爾/公頃。由此可見，在保證糧食生產的前提下嚴格控制氮肥施用量，減少過量施氮，不僅是作物高產高效的需要，而且也是緩解農田土壤酸化的重要途徑；
④目前生產上仍然普遍存在「氮肥越多越高產」的錯誤觀念，過量施氮已成為集約化農業生產體系相當普遍的嚴重問題。從上世紀80年代以來，我國氮肥用量迅猛增長，到90年代中期我國已成為世界氮肥生產和消費的第一大國，在佔世界7%的耕地上消耗了全球35%的氮肥；
⑤統計資料顯示：1981年至2008年，糧食年產量從3.25億噸增加到5.29億噸，增長了63%，而氮肥消費量卻從1118萬噸增加到3292萬噸，增長了近2倍。由此帶來不良後果包括：氮肥生產效率不斷下降，氮肥損失引起的環境問題日趨嚴重。過量施用氮肥導致的土壤酸化、溫室氣體排放和地下水硝酸鹽污染等問題已成為全球集約化農業可持續發展的嚴重威脅；
⑥就我國而言，北方一些蔬菜大棚由於長期過量施用氮肥使土壤pH值由原來的7-8降低到4-5，病蟲害嚴重發生，蔬菜品質和產量顯著下降，一半以上的氮肥養分進入地下水造成飲用水硝酸鹽污染。南方部分紅壤的pH值已經降至3-4之間，造成玉米、煙草、茶葉等農作物的大量減產甚至絕收。需要指出的是，這類問題不僅出現在我國，而且也在世界各地的集約化農業生產中普遍存在，氮肥過量施用導致的包括土壤酸化在內的一系列農業與生態環境問題在全球範圍引起廣泛關注，該論文發現的過量施氮造成農田土壤酸化現象充分揭示了這一重大問題；
⑦如何在持續提高作物產量的同時，控制或降低氮肥用量、有效地減少過量氮素對環境的負面影響，已經成為國際農業和生態環境領域所共同面臨的重大科學問題。
一作：郭景恆&劉學軍，通訊：張福鎖（中國農業大學資源與環境學院），2010-2-19。
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