土壤普查(national soil survey)是以
全面清查土壤资源合理利用和改良土壤为目的,由专业队伍指导群众进行的
土壤调查。是在全国或地区范围内,有统一
组织领导,按统一调查规程,由下而上逐级实施土壤调查、制图,编制汇总土壤资料和成果验收的过程。
定义
对
土壤分布的自然条件、成因类型、理化性状、肥力、分布、改良利用途径所进行的全国性调查工作。
普查内容
一般包括:
土壤形成因素、典型
土壤剖面描述、
土壤类型的确定、土壤理化性状的测定、土壤评价和低产土壤改良规划等。
普查步骤
步骤分为:准备阶段,收集
大比例尺航片与
地形图作基础
底图;外业阶段,
典型剖面的观测描述,确定土壤类型,典型剖面取样及土壤野外制图;
内业阶段,样品理化性状测定,绘制土壤
类型图及
土壤养分图,量算土壤类型面积,撰写土壤
调查报告。
中国情况
中国的土壤调查概况
随着十九世纪末现代
土壤学的诞生,人类逐渐认识到陆地乃至
近海生物的生存和繁衍依赖于地球表面平均厚度为18厘米的
表土。相对于地球6371公里的半径,它简直是比
鸡蛋壳还薄的一层物质。但这一层薄薄的物质是地球上生命密度最大的地方,其中的
微生物群落具有惊人的多样性和丰度,陆地上约1/4的生命体存在于土壤中。土壤中的各种生物驱动着地球的演化、不断分解地球上的废弃物和
排泄物,让人类有粮食、能源,让人类有干净的水和空气。人类也认识到,要形成1厘米的表土需要数百年,而土壤的退化只要短短数十年,前者在人类的寿命尺度之外,而后者在人类的寿命尺度之内,直接影响着当代人的财富和健康。
1949年以来,中国政府进行了两次全国范围的土壤普查和两次
土壤污染状况调查。
第一次土壤普查在1959年到1961年间开展,主要了解中国的
耕地资源到底有多少、在哪儿,初步建立了一个
土壤分类系统,摸清了耕地
资源分布与土壤基本性状。
对比第一次土壤普查,第二次土壤普查范围更大、更精细。巨大的工作量加上交通、
工作条件的限制,让调查过程从1975年持续到1994年,历时整整20年。其中,1975至1978年形成了“二普”的
技术规程,完成了3个县的试点;1979到1984年基本完成了“二普”;1985到1994年进行成果汇总。
“二普”采用“自下而上”的方式,从乡镇级开展调查采样,最终汇总全国。通过这次调查,中国第一次全面查清了全国
土壤资源的类型、数量、分布、基本性状等,建立了中国土壤分类系统,并编制了《中国土壤》、《中国土种志》等资料和图件,摸清了
中低产田的比例、分布,以及影响
植物生长的主要障碍类型,为改革开放后40多年
农业综合开发、耕地开垦、
中低产田改造、科学施肥、
农业区划等提供了重要的基础支撑。
除了以上两次土壤普查之外,中国还分别在2005年和2015年开展了“全国土壤污染状况调查”和“全国
农用地土壤污染状况详查”。前者从2005年4月持续至2013年12月,历经9年,实际调查面积达630万
平方公里左右,并于2014年公布了《
全国土壤污染状况调查公报》。公报显示,全国土壤总的
采样点位污染超标率为16.1%。
污染类型以
无机污染物(镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍)为主,占全部超标点位的82.8%,
有机污染物(
六六六、
滴滴涕、
多环芳烃)次之。对照“二普”的结果,这些数据表明30多年的经济高速发展给中国的土壤带来较为快速的污染。
2018年完成的“全国农用地土壤污染状况详查”的结果也警示了部分区域存在的土壤污染风险。
虽然有了以上的调查结果,但如全国人大代表、南京土壤所所长
沈仁芳所说:“‘二普’已经过去40多年了,我国耕地利用方式发生巨变,与
农业生产相关的土壤性质、剖面性状也发生很大变化”。同时,
中国人口多、耕地少,为了粮食生产,过多地施用化肥,在占比8%的耕地上,消耗着全世界化肥生产总量的33%。化肥的大量施用造成了土壤快速酸化、板结等问题。因此,众多土壤学家特别是具有人大代表、政协委员资格的土壤学家连续多年呼吁推动第三次土壤普查。全国政协委员,
中国科学院南京土壤研究所(下简称“南京土壤所”)原所长周健民委员自2005年始,多次在全国“两会”上提交关于
土壤污染防治和
耕地保护的提案;沈仁芳曾于2018 年、2021年两次提交相关建议。此外,全国人大代表
李爱青、
秦光蔚等都曾建议尽快开展第三次全国土壤普查工作。2010年以来,南京土壤所还以机构身份多次向全国人大、全国政协提交开展第三次全国土壤普查的建议。
40年来中国土壤的变化
除了上述四次大规模调查,小规模、局部的调查和监测也一直在进行。通过这些调查和监测,我们知道40年来中国土壤至少有以下三方面发生了变化:
(1)
土壤重金属污染快速加重。以镉为例,在1990年出版的《中国土壤元素
背景值》中,中国土壤镉的平均含量为0.097mg/kg,非常接近自然背景值。一项2009年的研究指出,当时中国
外源镉进入0-20厘米耕层的
平均速率约为0.004 mg/kg/yr。按照这个速度,只需50年,土壤中的镉含量就会从背景值跃升至高于当前的
中国国家标准上限0.3mg/kg。中国土壤中的镉主要来自因燃煤、
冶金等原因进入大气的镉的沉降和动物源有机肥。镉在人体内的
生物半衰期很长,且肾和肝是其
靶器官。在上世纪60年代的日本神通川流域,人们曾因长期食用镉超标大米而患上“
痛痛病”。
镉在中国是优先监测和控制的
土壤污染物。随着2013年《
大气污染防治行动计划》(“气十条”)的实施和对含锌养殖
饲料添加剂含镉量的
严格管理,
污染源得到了有效的控制。
(2)土壤的快速酸化。中国工程院
张福锁院士团队2010年发表于《科学》杂志(Science)的研究文章发现, 20年间,中国农田土壤pH值平均下降了约0.5个单位,相当于
土壤酸度在原有基础上增加了2.2倍。即使是过去被认为对酸化不敏感的
石灰性土壤,其pH值也同样出现了显著下降的现象。在
自然条件下,
土壤酸化是一个相对缓慢的过程。该文指出,土壤pH值每下降1个单位通常需要数百年甚至上千年,中国土壤的快速酸化除了
酸雨的影响之外,主要是集约化农业生产中大量的化肥投入所导致。
土壤酸化会增加作物对有害重金属的吸收,土壤酸化和土壤快速污染的重叠给
中国耕地的
粮食卫生安全带来了隐忧。
(3)土壤的
有机质变化。
土壤有机质是
耕地地力最重要的指标之一。基于“二普”数据估算的中国农田上世纪80年代20厘米深度
有机碳库基本处于每公顷26.6—32.5吨之间,远低于美国农田的
平均值每公顷43.7吨和欧洲农田的平均值每公顷40.2吨。事实上,30年来,虽然存在地区差异,但由于
秸秆还田、
免耕少耕技术的推广和
绿肥和
堆肥的施用,中国农田耕层
土壤有机质含量呈整体
上升趋势,全国耕层土壤有机质平均含量较“二普”时期提高了4.85g/kg,相当于24.49%。与“二普”相比,全国有22 个省(区、市)的耕层有机质平均含量显著上升,尤其以安徽、湖南、广西、四川、贵州5 省(区)较为突出。但由于中国农田土壤的高强度利用,中国当前土壤有机质含量与国外相比仍然偏低。
第三次土壤普查
相对于世界平均水平,中国土壤资源数量和质量均属严重限制型,虽然我们以全世界8%的耕地养活了20%的人口,人均耕地仅1.3亩,但一部分的产量是以牺牲土壤的健康换来的。经过40年高度集约化的生产,“二普”的数据已经不能反映全面当前
土壤质量的情况。此外,“十四五”规划和2035年
远景目标明确要求以保障国家
粮食安全为底线,坚持最严格的耕地保护制度,深入实施“
藏粮于地、藏粮于技”战略。
因此,实施第三次土壤普查是及时的、令人期待的。我们期待第三次土壤普查能够服务两大目标:一、促进土壤的自身健康,实现粮食在质和量上的安全;二、通过促进
土壤健康,增强土壤的
固碳能力,助力中国达成“2030年
碳达峰,2060年碳中和”的宏伟目标。
(1)粮食安全方面
第三次土壤普查的对象为全国耕地、园地(果园、茶园等)、林地、草地等农用地和部分
未利用地的土壤。其中,林地、草地
重点调查与食物生产相关的土地,未利用地重点调查与可开垦耕地资源相关的土地,如
盐碱地等。针对耕地、园地,普查将检测样本中45项
理化指标,此外还将开展
土壤动物和微生物调查。
以上45项理化指标几乎涵盖了土壤的主要
理化性质和养分指标,将有利地推动
土壤改良和土壤健康的构建,推进农业
绿色转型和高质量发展,对于保障
粮食安全、食物健康、农民增收、
生态文明,促进
乡村振兴,支撑中国新时期经济
高质量发展具有重要战略意义。
土壤构成最大的陆地有机碳库,是大气中约8300亿吨碳含量的3倍,和当前每年的
化石燃料碳排放量约100亿吨的240倍。因此,土壤碳储存量净增加几个
百分点,就代表着巨大的碳汇潜力。有研究估计,全球
土壤有机碳封存潜力为每年23.8亿吨
二氧化碳当量,其中40%在于保护现有的土壤碳,60%在于重建枯竭的碳库存,这约占全球自然气候解决方案总潜力的25%。
土壤既可以释放
二氧化碳和
甲烷而成为
温室气体的来源,又可以通过土壤有机质固碳而作为
碳汇。因此减少土壤的
温室气体排放、增加土壤的碳固定对于缓解气候变化的意义重大。因此,在
2015巴黎气候大会上,法国提出了“千分之四全球土壤增碳计划”,目标是使40厘米深度内的土壤有机碳储量每年增加千分之四。
中国暂未加入“千分之四”倡议。有观点认为是因为中国土壤固碳速率尚不能达到该倡议的目标,仅为其一半。而我们认为,中国
土壤类型众多,不同类型土壤的固碳潜力尚需更多研究,这应该是中国尚不能启动该计划的一个原因。
中国的
耕地质量分为10个等级,1等耕地质量最好,10等最差,根据《2019年全国耕地质量等级情况公报》,全国耕地质量平均等级为4.76等,中低等级耕地占2/3以上,耕地质量不高、
耕作层变浅、
土地退化的趋势尚未得到有效抑制。全国耕地平均有机碳含量低于世界平均值的30%以上,低于欧洲50%以上。中国农田相对较低的有机碳含量,也意味着土壤有机碳固定潜力很大。
中国土壤固碳已经具备了高层政策框架。就在6月底,农业农村部和国家发展改革委公布了《
农业农村减排固碳实施方案》,其中六大任务之一是“农田固碳扩容”,十项重大行动之一是以耕地土壤有机质提升为重点,增加农田土壤固碳能力的“农田碳汇提升行动”。
第三次土壤普查并没有为土壤固碳能力设定具体目标和明确的任务。但是,其
检测指标中包含了土壤有机质和
碳酸钙(无机碳)这两个含碳的指标,这将为本次调查中不同
土地类型的土壤
碳库的核算、土壤固碳潜能的评估,以及推进土壤固碳技术的发展打下坚实的基础。
土壤固碳是实现碳中和与
土壤健康的双赢解决方案。我们期待,在第三次土壤普查之后,中国能将土壤固碳作为农业固
碳减排技术正式纳入官方文件,制定具体目标、明确的任务和行动方案。
2022年2月底,
北京市全面启动第三次全国土壤普查试点工作。截止10月,已完成国家下发的3801个调查
样点,包括3723个表层样点和78个剖面样点,进度居全国前列。
2024年12月,农业农村部公布,从2022年启动第三次全国土壤普查以来,已经对北至漠河、南至三沙、东至黑瞎子岛、西至帕米尔高原,约110亿亩耕地、园地、林地、草地等农用地和部分未利用地土壤取土化验。2024年11月15日,最后一个采样点顺利收工,标志着外业调查采样任务如期圆满完成,共采集样点287.2万个,采集样品311万份。