作者:周彧 來源: 發布時間:2019-11-12 23:29:55
土壤何以承受鹽堿化之重

 
在越南湄公河三角洲南端的金甌半島上,沿海村莊附近的水是咸的,稻田里的水稻幾乎無法正常生長。
 
“10年前我們搬到這里的時候,可以耕種。但現在很難種植任何東西,必須購買淡水,”在此居住多年的Thi Tran憂心忡忡地說道。“土壤和水變得越來越咸。如果不種水稻,我就沒有辦法養活家人。這種水只能用來漱口和做飯。我想我們得離開這里了。”
 
Tran是全球百萬農民中的一員,他們都是土壤鹽堿化的受害者。她居住的地方離海岸很近,由于水稻灌溉渠道排水不暢以及海平面上升,海水漫過防洪堤壩,淹沒了她的土地。
 
如今,她和其他金甌的農民共同面臨著一個更深層次的問題:嚴重的干旱變得越來越普遍,流入三角洲的淡水日益減少。其結果是越來越多的咸水滲入更遠的河口和海域的灌溉渠中,破壞了農作物,并污染了飲用水。
 
“鹽分是一個大問題,”Kanahok社區副主席Cong Khanahoi說,該社區涵蓋金甌的9個村莊的13000人。“人們可以用渠道網絡灌溉作物的日子正在成為過去。咸水會逐漸滲入至內陸100公里。”
 
深受其害
 
據亞洲開發銀行稱,土壤鹽堿化不只是對越南構成威脅(越南約有50萬英畝土地受到影響)。2018年,生物多樣性和生態系統服務政府間科學政策平臺(IPBES)對全球土地退化進行了評估,認為土壤鹽堿化是降低全球植物生長和生產力的主要因素之一,全球7.4億英畝的灌溉農田中,已有20%深受其害。
 
土壤,特別是世界干旱地區的土壤,通常是原生鹽堿化,但低效的灌溉和排水不暢會導致澇漬,從而提高地下水位,把地下土壤中的鹽分帶至離地表更近的底土中。當水分蒸發時,鹽分就會留在植物的根部,阻止它們吸收水分,阻礙其生長并污染飲用水。
 
IPBES評估報告的作者指出,鹽分不僅會使土壤退化,降低農作物產量,破壞生物多樣性,而且還會加劇貧困,促使像Tran這樣經濟上不穩定的人遷往城市。
 
事實上,世界上究竟有多少土地受到鹽分的影響很難估測,因為這不僅需要大量的土壤樣本,而且還需要各國使用統一的方法來測量鹽分。IPBES指出,大約1.9億英畝中的大部分灌溉土地因鹽堿化而永久喪失耕種功能,另外1.5億英畝則因鹽堿化而遭到破壞。報告稱,100個國家的近25億英畝土地受到了一定程度的影響。
 
研究人員指出,用于增加糧食產量的灌溉越多,鹽堿地就會變得越多。據美國國際開發署估計,每年約有2500萬英畝的土地因鹽堿化或水飽和而損失。聯合國大學水、環境與健康研究所(UNU-INWEH)的一項研究估計,自上世紀90年代以來,干旱或半干旱地區受鹽分影響的土地面積已從1.11億英畝增至1.53億英畝。
 
“灌溉不可避免地導致土壤和水的鹽堿化……在許多國家,灌溉農業引起了諸如內澇、鹽堿化、水資源枯竭和污染等環境問題。人們越來越關注灌溉農業的可持續性,”美國農業部的一份報告中如是寫道。該報告還表明,在全美5600萬英畝的灌溉土地中,估計有30%的土地因鹽堿化而導致農作物減產。
 
聯合國大學水和人類發展計劃署助理主任、UNU-INWEH研究所研究報告的主要作者Manzoor Qadir指出,由于作物產量下降,全球每年因鹽分引起的灌溉地區土地退化造成的損失達273億美元。與此同時,這還可能導致食品價格上漲和食物短缺。
 
“鹽分對世界構成了真正的威脅?v觀全球,灌溉面積約占全球耕地的20%,其糧食產量約占全球糧食產量的40%。旱作區占全球耕地的80%,其糧食產量卻占全球的近60%,”Qadir表示。
 
代價沉重
 
盡管全球受鹽堿化影響的數字尚不確定,但研究人員一致認為,受影響最嚴重的地區包括印度的恒河流域(大約5000萬英畝的灌溉土地)、中國的黃河流域(1700萬英畝)、在巴基斯坦的印度河流域(800萬英畝)以及美國西部的科羅拉多河流域(1300萬英畝)。隨著海平面上升,孟加拉國、菲律賓、埃及、澳大利亞、伊拉克和土耳其的許多沿海地區越來越容易受到鹽分的入侵。
 
在澳大利亞阿德萊德大學農業學院的土壤研究員Pichu Rengasamy看來,鹽堿化并不新鮮。他指出,這是造成4000年前美索不達米亞古老文明衰落的原因。
 
“根據我們在澳大利亞的經驗,直到最近,農民才意識到土壤鹽分對作物產量的限制,” Rengasamy曾在一封電子郵件中如是寫道。
 
受災最嚴重的地區之一是科羅拉多河流域,它延伸至亞利桑那州、加利福尼亞州、科羅拉多州、內華達州、新墨西哥州、猶他州和懷俄明州。這條河及其支流為3800多萬人供水,灌溉了超過7000平方英里的農田。
 
“這條河的含鹽度在60年里翻了一番,這主要是由于修建水壩、灌溉和水庫蒸發造成的,”加州大學戴維斯分校土壤與生物化學研究生小組的研究生Gabriel LaHue說。
 
毫無疑問,鹽堿化讓農民和各國付出了沉重的代價。
 
2010年,由澳大利亞和意大利政府資助的一項關于伊拉克農業的研究發現,農民只使用30%的土地進行種植,僅獲得預期產量的50%。俄亥俄州立大學的發展經濟學家Joyce Chen指出,受鹽堿化影響的孟加拉國的家庭年收入比土壤健康的家庭低20%左右。
 
Chen認為,海平面上升導致的土壤鹽堿化可能會迫使每年大約20萬農民從孟加拉國沿海地區遷移。
 
“隨著海平面上升,低洼的沿海地區日益被鹽水淹沒,逐漸污染了土壤,”她說。“這些鹽分可以通過降雨消散,但氣候變化也增加了極端天氣事件(包括干旱和熱浪)的發生頻率和嚴重程度。”其結果是對地下水的需求量更大,導致地下水位進一步枯竭,土壤進一步鹽堿化。
 
“孟加拉國并不是唯一受到鹽堿化影響而造成移民的國家,但是其他地方的作用機制可能會有所不同。在美國沿海地區,考慮到農業在經濟中的作用較小,洪水風險和破壞反而起著更大的作用,因此土壤污染的影響可能較小,”Chen表示。
 
亟待解決
 
其實,土壤鹽分可以逆轉,但這需要時間,而且成本高昂。解決辦法包括提高灌溉渠道的效率,收集并處理含鹽排水,建立脫鹽工廠以及增加進入含水層的水量。此外,節約用水的地膜也可以用在農作物上。
 
當然,也有高科技的解決方案,那就是開發基因工程作物和其他耐鹽作物。不過,這樣的解決方案并不是那么簡單,總是充滿爭議,而且其結果是大量可用的品種并不多。
 
在許多發展中國家(如孟加拉國、越南和泰國)的沿海地區,含鹽分的水是最常見的,成千上萬的小農戶已經從種植水稻轉向蝦類養殖。雖然這有利可圖,但在經濟和生態上同樣可能存在風險,導致更多的鹽堿化和森林砍伐。
 
不可忽視的是,蝦類養殖的熱潮也會引發沖突,為了迫使農民離開他們的土地,稻田常會遭到蓄意淹沒。
 
幾千年來,灌溉作物對農業一直很重要,但從中得到的教訓是,除非人類學會避免經常發生的內澇和鹽堿化,否則災難將會接踵而至。
 
“由于鹽堿化,曾經種植水稻的沿海地區的大片可耕地已經變成了蝦類養殖場,”孟加拉國Bangabandhu Sheikh Mujibur Rahman農業大學土壤學教授Mizanur Rahman表示。“當季風降雨來得早、雨量大的時候,蝦農們就會不斷往水中添加額外的鹽,以確保蝦能更好地生長。多余的鹽分進一步增加了土壤的含鹽量,使土地無法使用,”他無奈地說。
 
灌溉使糧食生產能夠滿足世界上大多數快速增長的人口的需求。但是,它對淡水供應的巨大需求正在使糧食供應變得日益緊張。與此同時,不斷上升的海平面和氣候變化,我們可以預料到的是,水資源短缺將更加頻繁、更為嚴重。
 
毋庸置疑,本世紀最大的挑戰將是設法找到減少用水、更好地管理水資源、在不使土壤鹽堿化的情況下種植糧食的方法!
 
《科學新聞》 (科學新聞2019年10月刊 農業生物)
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