从问题到解决方案：土壤与可持续发展目标的实现

可持续发展是时代的主旋律!土壤在人类文明及可持续发展中的意义尚未得到应有的重视。《中国科学院院刊》组织了“土壤与可持续发展”专题，针对土壤资源保护、土壤污染防治等方面存在的问题，提供相关解决方案，以期为建设美丽中国、健康中国贡献科技力量。该专题由中国科学院南京土壤研究所张甘霖研究员指导推进。

土壤是地球鲜活的、会呼吸的皮肤，是陆地表层系统的核心，孕育着世间万物，是人类赖以生存的最基本自然资源。土壤具有社会、生态、经济、文化和精神层面的价值，同时也在生态系统服务中发挥着支持、供给、调节和文化服务等功能，在生物质生产、环境净化、气候变化缓解、生物多样性维持、自然文化遗产保护、景观旅游资源开发等方面发挥着重要作用。2015 年 9 月，世界各国领导人在纽约联合国峰会上通过了《2030 年可持续发展议程》，该议程涵盖 17 项宏伟的全球可持续发展目标(Sustainable Development Goals，SDGs)。全球可持续发展目标建立在联合国千年发展目标(Millennium Development Goals，MDGs)所取得的成就之上，适用于所有国家，包含经济增长、社会包容和环境保护可持续发展三个维度，致力于进一步消除一切形式的贫困。其中 13 项目标直接或间接与土壤有关，土壤生态系统服务势必为全球可持续发展目标的实现提供关键保障。2015 年是联合国确定的国际土壤年，该年确立的全球可持续发展目标，为土壤学家提供了彰显土壤功能助推可持续发展目标实现的新的、独特的机遇。

1 土壤功能与土壤生态系统服务

基于千年生态系统评估，联合国粮农组织(FAO)在国际土壤年发布的《世界土壤资源状况报告》中厘定了土壤功能及其提供的生态系统服务。土壤生态系统服务是指人类从土壤生态系统获得的惠益，包括支持服务(supporting services)、调节服务(regulating services)、供给服务(provisioning services)和文化服务(cultural services)四类。支持服务是指其他所有生态系统服务实现所必要的服务，对人类的影响通常是间接的，或者影响的时间尺度很长;调节服务是指从生态系统过程调节获得的惠益;供给服务是指从生态系统获得的对人类有直接益处的产品;文化服务是指人类以精神富足、审美体验、自然和文化遗产保护与重建形式从生态系统获得的非物质惠益。表 1 列出了土壤生态系统服务及其实现所需的土壤功能。

2 可持续发展目标与土壤生态系统服务的关系

全球可持续发展的 17 项目标是对经济、社会和环境可持续发展的总体预期。可持续发展目标以人为本，致力于保护我们共同的地球家园，旨在消除一切形式的贫困，是各国政府对人民的庄严承诺。土壤与人类的生存和发展有着密切联系，在解决全球现实问题，尤其是粮食安全、水安全、气候变化、生物多样性等方面，土壤居于中心地位。可持续发展目标全方位涉及土壤生态系统的 16 种服务(表 2)，其中与土壤直接相关的有 8 项(目标 2，3，6，7，11—13 和 15)，间接相关的有 5 项(目标1，4，8，9 和 16)。因此，土壤生态系统服务的全面发挥将深入推进可持续发展目标的实现。

基于上述共识，土壤科学团体、政策制定者、企业和社会大众等参与主体应采取更大范围的切实有效的行动。不同的参与主体应承担与其职能相应的责任，土壤科学团体应加强有针对性、创新性的基础和应用研究，加大与相关学科的交叉与融合，加强科普传播，加深人们对土壤生态系统服务与可持续发展目标间关系的认知。同时，我们必须承认土壤生态系统服务由自然界提供，人类干预生态系统时需认清系统本身的特点、动态和阈值，唯有在重视土壤生态系统过程、反馈和阈值的前提下，可持续发展目标才能达成。下面将从 4 个方面深入论述土壤生态系统服务与可持续发展目标的关系。

2.1 土壤支撑粮食安全(可持续发展目标 1—3，8 和12)

民以食为天，食以土为本。农业是人类生存的基础，而土壤是农业的基础。土壤生态系统的支持、调节和供给服务是粮食安全的根基。全球70亿人口每天消耗的资源中，80%以上的热量、75% 的蛋白质和植物纤维都直接来自土壤。绿色植物生长发育有五大基本要素，即日光(光能)、热量(热能)、空气(氧气及二氧化碳)、水分和养分，其中所需的水分和养分主要通过根系从土壤中获取;而其生长必需的 16种营养元素中，除碳以二氧化碳形式主要吸收自空气外，其他15种(氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、锰、铜、锌、硼、钼、氯)主要摄取自土壤。土壤不仅是陆地植物的营养库，还是植物生根发芽的介质。植物通过根系在土壤中伸展和穿插，获得土壤的机械支撑作用，以保证地上部稳定立于地表。

同时，土壤中生存着种类繁多、数量巨大的微生物可帮助植物获得养分，抵御病害，增强对干旱、洪水、高盐、重金属污染、有机污染、高温及低温等逆境的胁迫。据估计，土壤中的根瘤菌豆科植物共生体每年从大气中固定的氮元素高达1.3亿吨，在农业生产中发挥着重要作用。2012年12月出版的美国微生物学会讨论会报告《微生物如何帮助养活人类》提出了一个宏伟可行的目标，即在20年内微生物使粮食增产20%，并将化肥和农药使用量各降低20%。

目前，一方面，全球人口快速增加对粮食需求量日益增长;另一方面，人为活动的强烈干预造成土壤严重退化，优质耕地的粮食供给能力不断降低。《世界土壤资源状况报告》[3]显示全球土壤面临侵蚀、封闭、污染、酸化、盐碱化、压实和养分失衡等诸多突出问题，严重制约粮食供给能力。例如，据统计，全球土壤年均侵蚀速率为12—15吨/公顷，造成作物产量每年相应下降约 0.3%。以全球15.3亿公顷的耕地进行估算，从2015—2050年，作物产量将累计降低10.25%，这相当于35年损失了约1.5 亿公顷能生产粮食的耕地。又如，经粗略估计，全球城市化每天造成的土壤永久封闭面积为250—300平方公里。土壤退化问题使土壤粮食安全保障能力受到巨大挑战，可持续利用、管理和保护土壤尤为迫切。