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作者:朱永官 趙方杰 來源:中國科學報 發布時間:2020/12/5 12:40:22
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朱永官院士等:培育健康土壤,支撐健康中國

 

12月5日是世界土壤日。今年世界土壤日的主題是“保持土壤生命力,保護土壤生物多樣性”。

當下,開展面向人民生命健康的土壤科學,是科學工作者貫徹以人民為中心思想的使命擔當。土壤是人類文明發展和繁榮的基礎,更是人類健康的基石。隨著工業化、城市化和農業集約化的快速發展,土壤污染和退化在許多區域呈現不斷加劇的趨勢,影響糧食安全和環境質量,從而深刻影響人類健康。

值此2020年世界土壤日,我們呼吁,培育健康土壤,發展健康農業,支撐健康中國。我們提出,應從以下四個方面來思考土壤質量對人類健康的影響。

首先,保護現有耕地、提升土壤肥力,保障人民“吃得飽”。我國人多地少,在未來很長時間內,要可持續地解決我國糧食安全問題仍是一個重大挑戰。我國目前耕地面積約20億畝,高達70%的土地仍屬于中低產田。為守住“18億畝耕地紅線”,盡管嚴格實施“占補平衡”的政策,但是很多情況下被占的是肥沃耕地而補的是邊際土地,單位土地的生產力顯著下降。此外,我國每年進口的食物折算成的土地當量大約在10億畝以上。因此,未來我們仍需要花大力氣保護現有耕地,同時不斷有效提升土壤肥力,以確保“中國人的飯碗任何時候都要牢牢端在自己手上”。

其次,關注土壤環境污染,保障人民“吃得安全”。土壤污染具有滯后性、隱蔽性和持久性,并且修復治理污染土壤任務艱巨、代價高昂。為應對我國快速工業化進程給土壤環境質量帶來的挑戰,一方面,應明確土壤污染物的來源,探明污染物在土壤和作物中的遷移轉化過程,為保護土壤環境質量、阻抗農作物對污染物的積累提供依據和技術;另一方面,應研發針對大面積農田的高效、廉價污染修復技術。

同時,還應特別關注新型污染物,如藥品與個人護理品(PPCPs)、微塑料和以土壤致病菌、抗生素抗性基因為代表的生物性污染。最近的研究結果表明,長期集約化的土地利用方式顯著增加人畜共患病原體的物種和數量,增加人畜共患病流行的風險。與此同時,全球范圍內抗生素的大量使用,甚至濫用已導致環境中抗生素抗性基因的富集與傳播,引發“超級細菌”的產生和擴散,加劇了對人體健康的風險。污水灌溉和畜禽糞便施用等措施進一步富集了土壤中抗生素抗性基因,使得土壤-植物系統成為抗生素抗性基因的主要儲庫以及傳播與擴散的重要媒介。土壤中致病菌與抗生素抗性基因的疊加與互作,使得土壤生物復合污染的爆發風險更高、傳播能力更強、破壞性更大。

未來,我們需要關注土壤化學污染和生物污染疊加形成的復合污染問題的形成機制,破解化學污染和生物污染協同控制的相關瓶頸性的技術,并形成系統解決方案。2016年,國務院發布實施《土壤污染防治行動計劃》,是向土壤污染宣戰的一項重大舉措,對保護土壤環境質量,推進生態文明建設必將起到重要作用。

再次,提高土壤質量,保障人民“吃得健康”。土壤是人體必需的礦質營養元素的主要來源。但由于成土母質和成土過程的影響,有些土壤缺乏某些人體必需的礦質營養。最典型的例子是硒,我國存在一個從東北到西南川藏高原的缺硒帶,斜跨16個省或自治區,居住人口達1億以上。這一地帶土壤和農產品硒含量較低,加上經濟原因,當地人民多發克山病和大骨節病等與缺硒相關的疾病。因此,亟需研發在缺硒帶通過土壤-作物-動物系統富硒的技術,為低收入缺硒人群提供富硒食品。

同時,農業綠色革命以來,以追求產量為主要目標的育種和農藝措施卻帶來了農產品中礦質營養元素含量普遍下降的問題,造成了世界上相當多人口的“隱性饑餓”——雖然吃飽了但是某些礦質營養元素攝入量仍然達不到健康要求。研究表明,在模擬未來全球氣候變化空氣二氧化碳濃度增加的情景下,農產品中人體必需礦質養分含量顯著降低,從而可能加劇人體礦質營養元素的缺乏。因此,未來土壤質量的研究必須要兼顧質和量,協調土壤礦質營養元素的平衡和有效供給。

最后,除了“吃”的問題,還應關注土壤對于支撐健康的生態系統的作用。土壤物理化學和生物過程介導的物質轉化可以在一定的范圍內消納污染物,凈化環境。越來越多的研究表明,土壤生物多樣性與功能多樣性密切相關,較高的土壤生物多樣性對維持生態系統功能的穩定性和韌性起著重要作用。土壤生物多樣性對抑制土傳植物病原菌和人畜共患病原菌極為重要。健康土壤(環境)微生物組對保障人體健康十分重要,最近一項來自芬蘭的研究發現,利用自然土壤微生物組接種幼兒園土壤可以提升兒童免疫力。隨著城市化進程的快速推進,未來需要特別關注城市-城郊區域土壤質量的改善,通過城鄉共生有效優化生產、生活和生態空間,為城市居民提供健康的農產品,并創造良好的生活環境,包括居住環境和室外運動的生態環境,如城市綠色空間和生態旅游空間等。

土壤是富有生命的歷史自然體,為了土壤的健康,我們必須珍愛踩在我們腳下的生物多樣性。正是我們腳下土壤中無數的生命在默默地支撐著地球生態系統的健康和可持續發展,只有健康的土壤,才有健康的人民!

(作者分別為中國科學院院士、中國科學院城市環境研究所研究員,南京農業大學教授)

 
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