书城科普读物地球消失记——大地母亲的叹息
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第6章 被吞噬的土地(1)

环境污染造成土壤污染

土壤污染是指土壤因受到大气酸雨、富含有毒有害物质水的侵蚀,或受到采矿、工业废弃物、农用化学物质等的侵入,土壤原有的理化性状恶化,土地原有的生产潜力减退,导致土地上的农林副产品质量恶化,并对人类和动植物造成危害的现象和过程。

土壤污染主要来源于生活污水和工业废水、废气、废渣以及化肥和农药。生活污水和人畜粪尿中含有许多植物需要的养分,用污水灌田或施用粪肥一般会使农作物增产。但这些废水、废物中的病原菌、病毒、寄生虫及虫卵等则进入农田,沉积于土壤中,造成土壤污染。人接触了污染的土壤和农产品,会引起破伤风、流行性病、地方病和寄生虫病等。

随着工业的发展,大量的工业垃圾被倾倒,大量的有害物质进入土壤。当其数量超过土壤自身净化能力而又缺乏有效的除污措施时,进入土壤的污染物就会累积,使土壤中的可溶性元素失去平衡,土壤的组成和结构发生不良变化,土壤肥力降低,危害作物生长。有些污染物可被植物吸收,并在植物中累积,人类食用后对人体有不同程度的危害。

大气中的烟尘和二氧化硫、氮氧化合物以及放射性尘埃等有害物质会自然地或随雨雪沉降在土壤中。工业污水直接渗入土壤或被引用于农田,会污染土壤和农产品;工业废渣不仅占据大量的空间,而且含有有害成分,被水溶解后造成土壤污染和水污染。冶炼厂和汽车排放的废气中的镉、铅等有害物也会被土壤吸附,造成污染。因此在工厂周围和公路两侧的土壤最容易受污染。一些没有采取除污措施的工厂,污染物直接进入土壤的后果更为严重,甚至在很短时期内就会使土地完全丧失生产力。

土壤的污染物包括有机和无机两大类。不同的污染物性质、危害状况各异。比如醛、酚、多环芳烃类等,大多在土壤中能较快地被土壤微生物分解,一般不会在土壤中发生大量累积,可以依靠土壤自身的净化能力来解决。但一些高残留、化学性质稳定的有机农药、重金属元素及其化合物,一旦进入土壤,不但残留时间长,而且很难排除,对土壤、作物及人畜都会产生严重的危害,严重时甚至绝产弃耕。如1992年和1993年,河北省洋河流域的下游,由于工厂大量污染物排入河水,农民又用这种被污染了的水进行灌溉,造成上万亩水稻减产与绝产,使一些农民产生了弃耕另谋出路的倾向,影响非常严重。

在土壤污染中重金属污染造成的危害最大。土壤中金属含量过高会使植物受害。据实验,每千克土壤含铜20毫克时,小麦就会枯死,达到250毫克时,水稻也会枯死。每千克土壤含锌超过50毫克,就会影响作物的生长。铬、锰、镍等还能在人体不同部位引起癌症。

污染物质在土壤中并不像在大气和水体中那样容易扩散和稀释,土壤一旦被污染,其影响很难消除,因此污染物质容易在土壤中不断积累而超标。有机农药分解很慢,重金属根本不分解。重金属对土壤的污染基本上是一个不可逆转的过程,许多有机化学物质的污染也需要较长的时间才能降解,被某些重金属污染的土壤可能要一二百年的时间才能够恢复。如果大气和水体受到污染,切断污染源之后通过稀释作用和自净化作用也有可能使污染问题不断逆转,但是积累在污染土壤中的难降解污染物则很难靠稀释作用和自净化作用来消除。污染的土地即使在不再继续污染的情况下,三五年内仍会含有有害物质。所以,受到严重污染的土地上的植物不但不能食用,也不能作饲料或肥料。

土壤污染一旦发生,仅仅依靠切断污染源的方法往往很难恢复,有时要靠换土、淋洗土壤等方法才能解决问题,其他治理技术可能见效较慢。因此,治理被污染的土壤通常成本较高、治理周期较长。

另外,土地污染也必然引起和促进其他环境要素污染。如当进入土地的污染物质数量超过其容量和自净能力时引起水体、生物和大气的污染。甚至导致农作物的产量、质量下降,引起农作物的污染,进而可通过食物链危害人体健康。

人口增长,非用地占用耕地

随着社会经济的发展和人口的急剧增长,各行各业都需要占用一定数量的土地,使农业用地总的呈缩小趋势,这已经是一个世界性的现象。这种侵占农业用地的现象,如果不采取有效的措施,将会愈加严重。

以我国为例,我国土地开发历史悠久,古代农耕文明的基本特点是土地不断垦殖,以种粮为本,人口增加,垦殖范围就扩大。为什么开辟了新耕地,而耕地总面积却徘徊不前呢?重要的原因在于非农业用地占据了大量耕地。虽然我国对边远地区进行了大规模的开垦,内地围湖造田,毁林开荒也增加了一些耕地,可从总体上看,并没有超出清代的垦殖区域,而且与由于水利、城市、交通和工矿建设等占用而减少的耕地相比,总面积仍有所减少。据上世纪80年代初资料统计,1949——1980年全国累计开荒达0.33亿公顷,耕地占用损失0.31亿公顷。80年代以后,我国耕地仍以每年500万亩左右的速度净递减,现有耕地少于建国初,人口却比建国初增加了一倍多,人均耕地面积由1949年的0.2公顷下降到1988年的0.1公顷。

我国现有非农建设用地约0.25亿公顷。到2050年按最低标准计算,城镇人口达10亿,人均用地150平方米(1985为85平方米),农村人口降至5亿,人均用地200平方米(1985年为169平方米)。独立矿区用地预测增加1.5倍,国家公路网密度每万平方千米达25千米(1985年为9.8千米),农村道路和地方公路里程翻一倍,铁路每百平方千米3.8千米(1985年为0.54千米,美国为3.33千米,日本1980年为5.72千米),再加上水利建设用地约200多公顷,总计非农业用地将达0.5亿公顷以上,其中新增的0.23亿多公顷非农业用地估计要占用耕地0.13亿公顷。

这种情况的出现,一方面是社会发展难以避免的,但关键还在于人们缺乏对土地的珍惜感,在利用上宏观决策失调,才出现乱占、乱伐、过牧等不当利用,造成用于农业生产的土地资源数量急剧下降,使土地资源不足现象更为突出。

非农土地的扩大是不可逆转的趋势,耕地减少,人均耕地面积下降,这些都是农业发展的重要制约因素。

土地质量下降

盐渍化造成土地破坏

土地盐渍化是干旱、半干旱及滨海地区普遍存在的严重问题。现代农业大量施用化肥,致使硝酸盐、硫酸盐、氯化物等无机物大量残留在土壤中。它们破坏土壤的理化性质,使土壤板结和盐渍化,从而使农作物减产。由于灌溉不当等农事活动导致土地次生盐渍化的问题,同样有相当的危害。例如,在经济高度发达的美国,大多数耕地都具有良好的排灌条件,却仍然存在着次生盐渍化的危害。如科罗拉多河流域,25%~35%的灌溉土地不同程度地出现了次生盐渍化,仅1929年至1939年间就因次生盐渍化使近40万公顷的土地被迫废弃。

伊拉克的例子则更能说明问题。幼发拉底和底格里斯流域是世界古代文明重要的发祥地之一,由于气候干旱,北部山地又提供了丰富的盐分来源,冲积平原的地下水位又比较高,造成了土壤盐渍化的条件。根据伊拉克古籍记载,由于土地盐渍化的影响,伊拉克的政治中心从南往北移,公元前2000年就移到了伊拉克的中部。大面积土地盐渍化是造成当时侯国之间土地争执的根源,甚至有人认为是导致古代文化衰落的重要原因之一。由于盐渍化的严重影响,迫使相当数量的土地荒废。为了改变这种状况,现代伊拉克曾将石油收益的70%用于改造土地,试图克服土地的盐害。

我国黄淮海平原、西北黄土高原、新疆、东北西部平原、东部半湿润和湿润区的沿海地带盐碱地面积约2600多万公顷(3.9亿亩),其中次生盐渍化耕地约800多万公顷(1.2亿亩)。在新疆、甘肃受盐渍化的耕地占全省(自治区)总耕地面积的30%~40%。内蒙古河套平原原耕地中,重度盐渍化耕地约占全区50%左右。有些地区的盐渍化严重到不得不弃耕。如位于鄂尔多斯高原西部的巴音陶亥灌区,从1966年起引黄河水灌溉,因缺乏排水工程系统,土地次生盐渍化迅速发展,到1982年已弃耕的面积占灌区耕地总面积的46%。

过度开垦

我国东北黑土过度开垦,耕作20年后,土层中直径大于0.25毫米的团粒结构数量减少一半,耕层板结,有效肥力降低,有效水分减少,小麦产量从1404千克/公顷下降至945千克/公顷。在太湖地区,据对无锡县4317个土壤剖面统计,1959年耕层厚度平均有18.5厘米,而1980年厚度只有12.2厘米,而犁底层厚度由10厘米增加至15厘米~20厘米,成为影响通气排水和根系伸展的障碍层次,使当地粮食生产出现徘徊。土壤污染的后果更为严重。在我国,由于镉污染,每年生产镉米0.5亿多千克,由于汞污染,每年生产汞米1.95亿千克。据1980年资料统计,由于污染导致粮食品质下降,我国年经济损失达250亿元左右。

目前,整个东北地区水土流失面积已近20万平方千米,占到东北地区土地总面积的15.9%,至少已有4.47万平方千米的黑土在流失。虽然东北地区自从开垦以后就有黑土流失的现象发生,但是较严重的还是近四五十年的事情。随着解放以后东北地区大规模开垦的出现,黑土的流失开始加速。现在北大仓的黑土地,表层黑土已经由开垦初期七八十厘米到一米的厚度,减少到目前二三十厘米,在一些严重的坡耕地,由于黑土层已经消失殆尽,有机物质含量很低,已经不再适合种庄稼。

东北黑土的流失有一些自然方面的原因。东北高低起伏的地势较多,在一些比较开阔的黑土区,地型更是呈波状分布,虽然坡度不大,但坡面长,容易造成水土流失。这里每年的雨水虽然不是特别丰富,但是比较集中,多在每年的6、7、8月,并且降雨的强度比较大,这些都会产生径流,径流会导致黑土层的流失。另外一个方面,东北的西部区域风比较大,大风也常常带走黑土区肥沃的表土,日复一日也导致黑土层的变薄、变浅。

但是自然原因并不是东北黑土流失的根本原因,现在黑土层告急主要还是人类自身行为的恶果。

秸秆的焚烧就是一个大问题。和全国其他地方一样,在东北地区庄稼的秸秆在相当长的时间里都被很多农民们用来做饭或者冬天取暖。但是这样就给田地里的黑土层带来了严重的影响,由于耕地里的大量秸秆都被焚烧了,土壤一直缺乏有机质的输入和补充,土壤肥力无法保持平衡,不能形成很好的土壤结构,从而导致土壤性质恶化。

以前黑土土壤中的有机质比较丰富,土质松软,土壤的空隙比较多,有利于雨水的吸收和下渗,但是土壤中的有机质含量不断下降以后,土壤就会结板,土壤中的大孔也会减少,这不利于雨水的吸收。在强降雨的季节,就很容易形成地表径流。地表径流形成后不断冲刷就会形成大大小小的土沟,并且土沟会随着时间的延续变得越来越严重。

现在,东北的有些地区已经如黄土高原地区一般沟壑纵横,许多村庄已经因为日益严重的侵蚀沟问题被迫搬迁。

如果不采取有效措施来避免黑土层的继续流失,这里的土壤条件将会发生不可逆转的恶化。虽然从整体上来看这几年东北地区的粮食产量还没有大幅度的下降,但是生产这些粮食所需要的化肥等各种生产资料投入越来越大。而这并不是一种可持续的农业生产手段。对土壤来说,这种生产方式没有给它们回补有机质,从而导致黑土层的自然养分越来越少,这几乎是一种掠夺式生产。而这种掠夺式的生产也给粮食的品质带来了挑战。

土地沙漠化与荒漠化

什么叫荒漠化?过去我们常理解为“沙漠不断扩大,把沙漠里的沙子扩散到肥沃土地上去”,这是不准确的。1992年世界环境与发展大会上通过的定义是“包括气候和人类活动在内种种因素造成的干旱、半干旱和亚湿润地区的土地退化”。