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世界土壤资源

地球上具有农、林、牧业生产力的不同数量与质量的各种土壤类型的总称。土壤资源是人类赖以生存的一项重要财富,人类的衣、食、住、行等生活上许多方面的需求都直接或间接来自土壤的生产。整个地球上无冰盖的陆地面积有130多亿公顷,可耕地约有30多亿公顷,约占总面积的四分之一。已耕地约有14亿多公顷,只占陆地面积的10.6%,还有14.7%的可耕地有待开发,生产潜力仍然很大。

地球上具有农、林、牧业生产力的不同数量与质量的各种土壤类型的总称。土壤资源是人类赖以生存的一项重要财富,人类的衣、食、住、行等生活上许多方面的需求都直接或间接来自土壤的生产。整个地球上无冰盖的陆地面积有130多亿公顷,可耕地约有30多亿公顷,约占总面积的四分之一。已耕地约有14亿多公顷,只占陆地面积的10.6%,还有14.7%的可耕地有待开发,生产潜力仍然很大。

世界土壤资源概况

全球陆地分布着多种类型的土壤,它们的性质不同,利用方式相差很大。现按美国土壤系统分类(Soil Taxonomy,1975)的土纲评述世界土壤资源

淋溶土

alfisol

湿润、半湿润干湿季节性交替气候地区森林和稀树草原植被下形成的土壤(相当于暗棕壤、棕壤、黄棕壤白浆土等)。分布范围广阔,从北美洲和亚欧大陆60°N到南美洲和非洲的赤道附近均有分布,横跨几个气候带。在中国主要分布于东北地区,山东、辽东半岛、江苏和安徽两省的长江两岸,鄂北、豫西南、秦巴地区。全世界面积约17.3亿公顷,占世界土地面积13.2%,其中可耕地面积约6.4亿公顷,占37%。成土过程的重要特点是中度淋溶作用,既不同于灰土的强酸性淋溶作用,又不同于老成土、氧化土的强风化淋溶作用,而只是将游离的易溶盐和钙镁碳酸盐自土体淋失,粘粒明显淋移并淀积于B层。表层有较明显的有机质积聚,生物富集养分的作用相当明显,一般有较高肥力。阳离子交换量很高,盐基饱和度中度至高度。地中海气候带的耕地多属本类土壤。在美国著名农业区称为“玉米带”的主要土壤就是淋溶土和软土,这个地区生产了美国三分之二的玉米、燕麦和大豆,还有约二分之一的紫花苜蓿。淋溶土的某些地区还是风景优美的旅游胜地。本类土壤的主要问题是侵蚀。

软土

mollisol

中纬度半干旱或半湿润气候地区草甸、草原植被下形成的土壤(相当于黑土、黑钙土栗钙土)。主要分布在北美洲大平原、哥伦比亚高原和北部大盆地,南美洲的阿根廷和乌拉圭大草原,亚欧大陆从罗马尼亚西部,通过俄罗斯平原、西伯利亚、蒙古到中国北部的大片地区。全世界面积约11.3亿公顷,占世界土地面积8.6%,其中可耕地约6.3亿公顷,占56%。主要成土过程是腐殖质积聚作用,表土腐殖质层深厚,呈暗黑至暗棕色,具松软表层,有机质较丰富,氮、钙、钾等营养元素含量高,盐基饱和度高,结构性和耕性良好,它是世界重要粮食生产基地,其主要问题是水分不足,易受干旱威胁。

氧化土

oxisol

热带和亚热带高温多雨地区雨林植被下形成的土壤(相当于砖红壤),主要分布于南美亚马孙河流域和赤道非洲,印度、缅甸和东南亚地区也有零星分布。在中国主要分布在广东、海南、云南和台湾等省。全世界面积约11.2亿公顷,占世界土地8.5%,其中可耕地约6.5亿公顷,占58%。主要成土过程是很强的富铝化作用,原生铝硅酸盐矿物受到强烈破坏,硅酸淋失,粘土矿物以铁、铝氧化物为主,并有多量1∶1型矿物,阳离子交换量盐基饱和度均低,具稳定的微团聚体(假砂),水分渗透快,易遭干旱,活性铝高,一般作物易受铝害。本类土壤是世界发展热带经济林和经济作物的重要土壤资源。存在着侵蚀、酸性强、矿质养分含量低、铝毒危害等土壤问题。

老成土

ultisol

热带、亚热带的温暖湿润阔叶林植被下形成的土壤(相当于红壤、黄壤),它广泛分布在东南亚和印度东部、澳大利亚东部、美洲中部和南部、美国东南部。中国长江以南地区有大面积分布。全世界面积约7.3亿公顷,占世界土地面积的5.6%,其中可耕地约2.7亿公顷,占37%。成土过程的主要特点是风化作用较深、淋溶作用强,有明显富铝化作用,但强度比氧化土低,粘土矿物以高岭石为主。老成土的生物小循环较快,肥力特征与氧化土相似,阳离子交换量小,盐基饱和度低,强酸性反应,土质粘重,结构不良,透水性差,易遭侵蚀,但有效持水量比氧化土好。具有优越的水热条件,适宜发展亚热带经济林和经济作物。

变性土

vertisol

热带和亚热带季节性干湿交替地区富含蒙脱石类粘土矿物、具有明显胀缩特性的粘质土壤(曾称黑棉土、热带黑粘土)。印度、澳大利亚、苏丹、乍得、加纳、古巴、波多黎各等地都有分布。在中国零散分布于淮北平原、河南西南部的南阳盆地、山东半岛西部和北部平原、海南岛北部、雷州半岛和福建漳浦等地区。全世界面积约2.4亿公顷,占世界土地面积的1.8%,其中可耕地1.4亿公顷,占59%。本土壤特点是色深粘重,质地多在中粘土以上,50厘米内粘粒含量大于30%,并富含蒙脱石等粘土矿物。土体膨胀收缩性大,旱季土层的裂隙宽而深,具滑擦面,有自耕作用(selfplowing)。土壤阳离子交换量高,宜发展农业、牧业。主要问题是质粘、耕作困难,干燥后出现裂隙,易漏水。

灰土

spodosol

寒温带湿润气候针叶林植被下形成的土壤(即灰壤、灰化土),主要分布在北美洲和亚欧大陆的北部。在中国,分布于大兴安岭北端和西南高山、亚高山地区。全世界面积5.6亿公顷,占世界土地面积的4.3%,其中可耕地约1亿公顷,占17%。成土过程主要是灰化作用,土壤表层覆盖植物凋落物。上层土壤产生强酸性淋溶作用,形成富含非晶质粉末状二氧化硅的灰化层,下层形成积聚三、二氧化物、非晶质粘粒和腐殖质的灰化淀积层。本类土壤是世界林业生产的重要基地,农、牧业也有一定发展。本类土壤的主要问题是酸性强、矿质养分含量低。

干旱土

aridisol

干旱和荒漠地区的土壤,土壤湿润时间一年不超过三个月,主要分布于温带、热带以及南、北极带的沙漠地带。在中国,大面积分布于西北各省,棕钙土灰钙土灰漠土灰棕漠土棕漠土等都属之。全世界面积约24.7亿公顷,占世界土地面积的18.8%,其中可耕地约0.8亿公顷,占3%。成土作用主要特点是土壤腐殖质累积作用微弱,土层中腐殖质含量甚低。石灰的表聚作用明显,土层中有不同程度的石膏和易溶盐积聚。一般表层有砂砾层覆盖。部分土壤可发展牧业,但土壤中含有丰富矿质养分,在有灌溉条件的地区,农业生产也较好。主要土壤问题是缺乏水分和盐碱化。

始成土

inceptisol

发育于各大河流泛滥平原、三角洲平原和山地丘陵坡地,层次发育幼稚的土壤。全世界面积约11.7亿公顷,占世界土地面积的8.7%,其中可耕地约2.3亿公顷,占20%。通常由于母质抗风化力强或处于侵蚀地形,或成土过程的时期不长,或因气候温度、湿度低,土壤中物质和能量转化很慢等原因,故土壤发育较弱,剖面中粘粒等物质的淋淀作用弱,B层发育不明显。棕色森林土、草甸土火山灰土(暗色土)均属之。不同地区的始成土性质差异较大,因而土壤利用改良要因地而异,农、林、牧视不同情况各有侧重。主要土壤问题,在低平地是排水不良,在山地和丘陵是侵蚀。

新成土

entisol

发育于世界各地平原的新沉积物和受侵蚀的山地丘陵坡地上的幼年土壤。全世界面积10.9亿公顷,占世界土地面积8.3%,可耕地约1.5亿公顷,占14%。新成土的性质在很大程度上仍体现母质的特征,因此利用方式因地而异,常用于农业、林业、牧业、旅游业等。主要土壤问题是侵蚀、洪害或排水不良。

有机土

histosol

世界各地低洼地、湖泊、沼泽植被下发育的高有机质含量的土壤,在冷湿地区分布尤为广泛。英国、加拿大、芬兰、德国、美国和俄罗斯等国分布较多。在中国主要分布于东北地区。全世界面积1.2亿公顷,占世界土地面积的0.9%,其中可耕地约0.01亿公顷,只占1%。土体常处于饱和水分状态,有机质(泥炭)大量积累。本类土壤的最大障碍因素是排水不良。经排水改良后可种植一些作物。

除上述十个土纲以外,全球还有25.9亿公顷的山地土壤,占世界土地面积的19.7%,其中可耕地约2.3亿公顷,占9%。这类土壤的特点是海拔高、土层薄、多石砾,在利用上以发展林业为主,有些地区也可发展牧业、农业和旅游业。最主要的土壤问题是侵蚀。

综观世界土壤资源,低质量的土壤资源所占比例较大,如灰土、干旱土、始成土、新成土、有机土和山地土壤这六个土壤类型,其可耕面积都只占该类土壤的20%以下,这六个土壤类型总面积达80亿公顷,占世界土地面积的61.8%,其中干旱土和山地土壤质量尤差,其可耕地分别只占本土类的3%和9%,然而它们所占面积却很大,分别占世界土地面积的18.8%和19.7%。而质量好的和较好的软土、氧化土和变性土三个土壤类型,其可耕地面积都占该类土壤的50%以上,三者总计面积有24.9亿公顷,只占世界土地面积的19.2%。这一情况说明人类改造自然,提高土壤资源质量的任务是繁重的。

合理开发利用世界土壤资源

世界面临人口剧增问题。据联合国人口部门报告,世界人口1960年为30亿人,1990年增加到近53亿人,人均耕地占有量将进一步缩小,人口与粮食的矛盾日益加剧。因此,合理开发利用土壤资源便成为普遍关注的问题。对此,世界各国采取的措施主要有以下几个方面:

改善土壤生态环境

森林过度砍伐招致土壤生态环境破坏是遍及全球的问题。全世界一度有森林60亿公顷,1986年下降到41亿公顷左右,其中郁闭林28亿公顷,疏林13亿公顷。目前砍伐面积仍大于造林面积,在热带地区的砍伐面积大于造林面积10~20倍,热带雨林每年约烧毁1100万公顷,全球森林面积继续缩小,带来水土流失和土壤生态环境破坏的严重后果。世界水土流失面积达总土地面积的16.8%。美国每年水蚀土壤约有40亿吨,俄罗斯土壤侵蚀面积占农业用地的三分之一,中国水蚀和风蚀面积达38.2%。土壤生态环境的恶化招致旱涝灾害。在世界土壤资源中,干旱危害面积占28%,水分过多为害面积占10%。因此,世界各国都十分重视森林在水源涵养、保护土壤和保障农业生产中的重要作用,加强自然植被保护,封山育林,严格控制森林采伐量,协调生态平衡,并采取改土、治水、造林、种草相结合的科学措施,搞好水土保持,防止水土流失。同时加强农田基本建设,发展灌溉面积或改造涝洼地,才能旱涝保收。

保护土壤资源

保护土壤资源要从几个方面着手。①严格控制非农业占地。工业和城乡居民占用的土地,一般都是条件较好的土地,势必减少农田。全世界有1500万个居民点,其中包括500~600个规模大的城市,若以每个居民点平均占地10公顷计算,则共占地1.5亿公顷。城市化和市政建设用地需要量不断增长,使良好农田成为非农业用地。因此许多国家十分重视土壤资源的合理规划和利用布局,确保农业用地。严格控制人口的增长,减轻对土壤资源的压力。②要防治土壤污染。由于工业的高度发展和化学农药大量使用,加上管理上的不善,环境污染已成为世界上很大的社会问题,而土壤污染是环境污染的重要一环,它不仅影响农业生产,而且危及人体健康。国际上已制定了许多法律和政策,以防止污染的扩大。同时研究综合利用污染物质的方法,提高防治污染的水平。③防止土壤退化。全球每年约有700万公顷土地沙漠化,约有12万公顷土地发生次生盐渍化,约占总面积35%的土地酸化,10%的土地沼泽化。防止土壤退化已成为国际性的研究课题。

治理土壤障碍因素,提高肥力

在诸多的土壤障碍因素中,干旱占28%,营养亏缺和化学毒害占23%,薄层占22%,水分过多占10%,永冻占6%(表1)。其中干旱是中美、非洲、澳大利亚和南亚的主要障碍因素;薄层是北亚和中亚的主要障碍因素;营养亏缺和化学毒害是南美和东南亚的主要障碍因素。在湿润热带地区的土壤养分中,突出亏缺磷、钙、镁、锌和硼等。在南美洲,酸性土占有10亿多公顷,其中缺乏氮和磷素营养的占90%以上,缺钾的占70%,缺锌的占62%。根据印度全国农业委员会统计:在印度1980~1981年粮食生产1.3亿吨,取走养分1800万吨,而通过化肥只供给550万吨养分,估计各种有机肥提供养分为500万吨,这样还从土壤中取走750万吨养分。因此土壤养分,特别是氮、磷、钾的亏缺日见严重。许多地区还因单纯施用化肥,不重视有机肥的使用,以致化肥效益渐趋降低。草地由于放牧过度和生态环境恶化,草地退化情况也十分严重,已是世界普遍问题。美国草地就有40%左右是处于劣质状况。澳大利亚草地约有四分之三遭受干旱为害。重视土壤肥力的保持和提高,建立合理的耕作制度,用地与养地相结合,实行有机肥与无机肥相结合的施肥制度,改善土壤管理,特别注意土壤与环境各因素之间的平衡与协调,以保证土地生产力稳定增长,充分发挥土壤资源的生产潜力。

根据土壤资源拥有情况,因地制宜采取不同的利用策略

世界土地资源分布和人均占有量的差异在洲际和国家之间都十分明显(表2,表3)。大洋洲人均占有的土地和耕地最多,分别相当于占有量最少的亚洲的33倍和12倍。澳大利亚和加拿大的人均占有土地分别是日本的152倍和116倍;人均占有耕地分别是71倍和43倍。由于世界土地资源占有情况的复杂多样,利用策略也就不同。在人多地少的国家,主要采用精耕细作的经营方式,提高集约化程度,如发达的西欧国家多采用这一方式,使多数主要作物的单位面积产量名列世界前矛;在人少、地多的国家,如澳大利亚、加拿大,则利用耕地多的优势,粗放耕作,增加总量,使其成为谷物的大宗出口国。就一个国家而言,要根据本国各地不同情况,因地制宜,酌情兼用这两种利用方式。

表1 世界土壤资源的主要障碍因素

表2 世界土地和耕地的数量和人均占有量

表3 世界一些国家土地和耕地的数量和人均占有量