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  • “地球的皮肤”该如何保养

    对于人类而言,土壤是和阳光、空气、水一样重要的存在。但是,在很多人眼里,土壤又是司空见惯、没有什么“存在感”的。

    在中科院南京土壤研究所(以下简称南土所)研究员张甘霖看来,作为覆盖在地球表面的一层有生命的疏松物质,土壤像皮肤一样维持着陆地生命的存续。

    可是,我们对土壤是如此陌生,不知道如何保养这一“地球的皮肤”,甚至不知道土壤是如何形成的、形成速率有多快、土壤是不是也会生老病死、世界上最古老的土壤在哪里、土壤与人之间到底是什么关系,等等。

    邮票背后的土壤“密码”

    作为一个学科,国际土壤科学的研究起步于20世纪初。那是一个将书信作为学者们进行学术交流的主要方式的年代,因土壤攸关粮食生产和环境保护,常常成为邮票设计的主题之一。

    “土壤学是重视交流的学科,土壤学家曾用邮票传递科学的火种,大量土壤学的知识也得以通过邮票启迪大众。”土壤科学家、南土所研究员龚子同表示,邮票不仅让公众知晓更多土壤学的知识,也让科研人员从中受益。

    生于上世纪30年代的龚子同,早年曾留学苏联沃龙涅什大学,始终保持着与许多国际土壤学界专家通信的习惯。几十年间,他与国外学界的上百封往来信件和明信片,以及随之而来的邮票,让众多学生了解到更多国外土壤研究进展,并成为土壤科普知识的窗口。

    “世界上很多国家都非常重视土壤保护,希望通过邮票的方式,传递一些和土壤有关的理念。”南土所特别研究助理杨顺华经常协助龚子同整理资料,多次听过这些书信以及邮票的故事。

    于是,杨顺华和同门的博士研究生张楚一起,在网上搜集整理了几十个国家和土壤有关的上千枚邮票,补充进了龚老师的邮票集。并以此为基础,于2021年12月在科学出版社出版了一本土壤科普书《土壤:地球的皮肤——从邮文化讲述土壤学的故事》。

    在图书创作过程中,杨顺华发现,这种“接地气”的邮票设计在国外十分常见,国外还曾专门发行了以“州土”为主题的邮票。

    “所谓州土(State Soil),和国内的市花是同样的概念。在美国的每个州,都有属于自己的州土。”杨顺华感慨,将这些内容集合起来,无论是公众还是科研人员,都能很方便地了解土壤的种类和分布。如果中国各省份都发行“省土”邮票,一定会是一件很有意义的事。

    从农耕入手的中国土壤视角

    从《土壤:地球的皮肤——从邮文化讲述土壤学的故事》一书中可以看出,相较而言,国内的邮票设计更多从耕地和粮食安全角度来看待土壤,也更能引起广泛关注。“这体现出我们对土地的重视。”杨顺华说,但从另一个角度,人们往往更多地从农业利用和管理方面去研究土壤,而较少关注土壤自身的形成和发展。

    作为重要的自然资源,土壤为人类社会发展提供了基本的食物。数据显示,地球上95%的食物来源于土壤,土壤保存了至少1/4的全球生物多样性,是粮食、饲料、燃料和纤维生产的根基,不仅为生态系统和人类提供多种服务,还能抵御和适应气候变化。

    “从历史上看,中国对土地和土壤有着悠久的开发使用历史。”杨顺华介绍,在明代永乐年间,北京丰台地区就建立了专为宫廷服务的菜园,其土壤很有可能已经发育为肥熟旱耕人为土。

    在半干旱—干旱地区,如著名的河西走廊,长期引用浑水灌溉,边灌边淤,再加上耕作培肥,土壤越来越厚的同时,也越来越肥沃,逐渐形成了灌淤旱耕人为土。

    而东北平原,从几百年前的“闯关东”开始,逐渐成为中国重要的粮仓。但由于长期过度开发利用、气候变化等多种因素的影响,东北黑土地也出现了不同程度的退化问题,比如耕作层有机质含量的锐减、黑土层的“变薄”和“变硬”等。

    为此,中国科学院联合相关省区共同发起“黑土粮仓”科技会战,用科技创新支撑黑土地永续利用。南土所作为国内的主要研究力量,有多名研究人员参与其中。

    “对于中国人来说,‘吃饱’是最重要的事。”张甘霖介绍,19世纪时,德国化学家李比希提出了养分“归还学说”,认为任何一种作物都会消耗土壤肥力,因此必须施用肥料,使土壤肥力的消耗和养分的归还保持平衡。

    “这一发现极大地促进了化肥工业的发展,大大增加了作物产量,从而促进了人类社会的繁荣。”张甘霖表示,现如今“吃好”成为大众更关心的问题,土壤则是这一切的基础。“东北大米之所以有口皆碑,离不开肥沃的黑土地。现在通过科技会战,我们也希望能为用好养好黑土地筑牢基础。”

    了解为地球“护肤”的知识点

    当下,粮食问题已是全球瞩目的热点。而保护好土壤,无疑是人类避免危机加深和走出困境的“基础的基础”。

    张甘霖表示,目前土壤面临的最大威胁是土壤侵蚀,也就是水土流失,每5秒钟就有一个足球场面积大小的表层土壤被侵蚀。然而,生态环境的脆弱性在于,破坏很容易,恢复起来却相当难。

    联合国粮农组织的研究显示,地球表面形成2~3厘米厚的土壤可能需要长达千年的时间。因此,土壤资源来之不易。与此同时,受到战乱、极端天气等影响,全球的粮食产量也面临很多不确定性,一些国家甚至限制了粮食出口。

    “土壤科学离普通人并不遥远,也实实在在影响着每个人的生活。”张楚表示,除地球土壤外,还存在月球表面的“月壤”、火星表面的“火星土壤”。但只有地球土壤具有肥力,更加凸显地球土壤的独特性和多样性。

    “都说‘万物土中生’,土壤是地球陆地生命发生、进化和演化延续发展的根基。”北京师范大学环境学院教授李天杰表示,对于“刚开了头”的土壤学科普,需要大家给予更多的关注。

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