建设“生态土地”探索崭新路径

建设“生态土地”探索崭新路径 　　土地作为最基本的生产资料，承载着人类生存和发展。 　　纵观人类文明发展史，随着人类文明的快速推进，土地质量持续退化，土地问题日益严重，这些归根结底都是人地关系发展不协调的后果。原始文明阶段，人类不断适应地球环境，为融入自然而努力；农业文明阶段，人类初步利用土地、改造土地；工业文明阶段，人类对土地进行了掠夺性的开发和破坏性的利用；进入生态文明阶段，人类终于意识到人地关系的重要性，开始谋求人地协调发展。 　　如今，土地资源短缺，利用不合理，农业土地肥料过量施入，农田土地生态系统恶化，威胁粮食安全及人类健康，城市土地污染严重，人类生存舒适度降低。土地工程是土地实现生态化的重要手段，服务对象是生命有机体，关注一切生命有机体的健康。土地工程是解决土地问题、人地关系矛盾的重要手段，是保障人类及一切生命体生存的重要基石。土地工程以实现土地生态化为终极目标。 　　保持土体洁净 保障土地安全 　　随着社会的快速发展，人类食物种类趋于多样，居住环境持续改善，但同时也导致环境日益恶化，并已威胁生命体的生存安全。因此，农业科学家长期致力于研究如何提高化肥利用率、有效降低化肥残留所带来的危害，城市建设者也不断思考如何利用生态化办法，减少垃圾围城，控制热岛效应及建立海绵城市等，为人类居住提供安全洁净的土地，提高生命体的舒适度。土地问题的解决，不仅需要管理的手段、经济的手段、规划的手段，更需要生态化的土地工程手段，来实现人类永续发展和生态文明。 　　在农业生产中，作物生长要汲取养分，包括大量元素氮、磷、钾，中量元素钙、镁等，以及微量元素锌、锰等。为了保证作物更好地生长发育，需要人为施入外源肥料，以期为作物正常生长提供丰富的营养元素。但是，施加到农田里的肥料，仅有约30%被作物吸收；剩余的70%，一部分通过地表径流进入到江河湖泊，并由此导致江河湖泊“富营养化”，引发水体污染；另一部分残留在土体中，造成土地污染。在土体中，植物生长所需营养元素的含量并不低，只是可被植物吸收的活性态部分偏少，大部分以不易被植物吸收的惰性态形式存在。比如，土体中的钾多以相对非溶解性的矿物存在，或被固定于某些黏土的矿物晶格中，这种晶格固定作用导致一部分钾元素永久留在土体中。目前，全球每年化肥施用总量超过1.8亿吨，即使只有10％左右留在土体中，也相当于每年有1800万吨的肥料被土体寄存、固化，其元素累积量极为可观。土体这一部分惰性态元素的活化，为土地生态化建设开辟了新道路。如何激活土体中惰性态元素，提高利用率，是研究土地生态化实现途径的重点。 　　活化土体元素 提高养分供给 　　在没有化肥的百余年前，中国黄土高原梯田上，劳动人民通过“洗埝”（农学中统称为“聚肥作用”）搜集钾肥、氮肥等养分资源，这是一种典型的土体元素活化过程。他们主要是在光、风、水联合作用下，有效活化土体表层的惰性态元素。再者，通过高温熏烧枯枝落叶及秸秆生成草木灰。草木灰中的钾形态以水溶性碳酸钾为主，其含量高达90%，植物直接利用率较高。大自然的资源是无穷的，劳动人民借助风能、光能等综合作用，以生态化方法实现了元素活化，能量的输入打破了难以利用的元素形态，形成了易吸收利用的水溶性元素，从而保障了土体中的元素供给。但总体而言，当前土体养分需求量与产出量不相匹配，养分供需矛盾突出。因此，有效提高土体结构元素活化速度，减少不可控因素对活化速度的影响研究，是土地工程研究的重要课题。 　　传统的土体结构元素活化方法是生态化的，但作物生长养分需求量大，生态化元素活化量较少，必须通过施加外源肥料来实现，这是一个世界性的难题。加快土体结构元素的活化及产出，可以利用加大风力作用面等物理方法，添加无污染的元素激活剂等化学方法，研发、筛选生物酶和微生物等生物方法，开发土体元素激活新设备等其他方法来实现。传统的农业机械无法将土体中惰性态元素利用，但是对机械辅以人为光、风、水等作用，对元素进行激活，可有效提高土体结构元素利用率，并可保障粮食安全和增强农田生态系统稳定性。 　　土体结构惰性态元素活化，可有效降低化学肥料的使用，确保耕地的生产力；可保障粮食安全，并同时降低对环境的污染，提高人类居住的舒适性。土体结构惰性态元素活化作为实现土地生态化的重要方法，将会带来颠覆性的研究成果。 　　钝化有害元素 减少土地污染 　　在土地工程生态化的实现过程中，还有一个非常重要的方面，就是有害元素的钝化。对于城市用地中农药残留、重金属污染、石油污染等造成的污染土地，在土地工程实施阶段，将机械辅以光学、热量等工程技术设备，对其中活化态的有害元素进行钝化，从而提供清洁安全的土地，保障人类居住安全舒适。因此，总结农业及城市土体结构元素的转化研究，提炼土体结构元素的生态化技术手段，能催生和带动土体结构元素活化设备制造业的兴起与发展。 　　坚持走土地生态化发展道路，是对“绿水青山就是金山银山”最好的诠释。土地生态化是一项浩大的工程，它需要世界顶级的各种学科专家联合攻关。让我们一起努力，把科研成果写在大地上，让蓝天常在、青山常在、绿水常在，实现土地工程的终极目标——土地生态化。 　　（作者为国土资源部退化及未利用土地整治工程重点实验室主任、研究员） -《人民日报》-2017-11-1