土壤对人类生活与生态有哪些作用？

土壤是一种有限的资源和整体的地理环境的一个组成要素，对人类的生存和发展乃至地球上多种生命形式的生息繁衍至关重要。土壤是矿物质、有机化合物和生命物质的复杂混合物。它直接或间接地作用于人类的生产和生活活动，并引起生态环境的变化，而变化了的生态环境反过来又影响着土壤及人类的生产和生活[1]。1998年长江流域发生的特大洪水就是土壤侵蚀、水土流失制约洪涝灾害的鲜活例证。长江是我国第一大河，流域面积占全国土地的1/5，耕地面积的1/4；人口占全国总人口的l/3；工农业产值占全国总量的40%以上；可供开发的水能资源占全国的40%，在我国经济建设中具有举足轻重的地位。长江流域是一个巨大的复杂的生态经济系统。但由于处在东亚副热带季风气候区，降水量丰沛而变率大，常发生旱涝灾害，给人民生命财产安全和社会经济发展带来了严重的威胁。据记载，长江流域从汉代到清末的2000年间，曾出现大旱113次，发生洪水灾害200多次，平均18年一次大旱，10年一次洪水灾害。本世纪以来出现大旱6次，洪水灾害10次，平均17年一次大旱，10年一次大洪水，其中1931年、1954年、1998年为全流域性特大洪水。据近40年农田受灾面积分析，从50年代到80年代，旱灾和洪涝灾害都呈上升趋势，特别是80年代以后增加明显，如以50年代受旱面积为100，则80年代为277。洪涝灾害70年代、80年代比50年代分别增加了0.12、2.09倍[2]。1998年长江流域发生了1954年以来的特大洪水，造成这一灾害的原因是气候异常，普降暴雨，但是洪水位长期居高不下，造成严重损失，也与生态环境遭到严重破坏有关。

1 土壤的保水功能不能忽视

土壤是发育在地球陆地表面具有生物活性和孔隙结构的介质。它在生态系统中的主要作用是为植物提供物理支承、水分、养分，甚至空气。由于土壤的多孔性，它既能容纳水分，又具有贮水能力。土壤贮水能力的大小决定于一系列因素。其中以植被最为重要，因为森林下有深厚的地被物，草地有草毡层，表土有良好保水性和透水性的有机质层。所以有植物被覆下的土壤能起阻留降水和调节径流的作用[3]。据研究，有林地所阻留的降水约为年降水量的30%，同时可将5%～30%的地表径流转化为壤中水或地下水。草地的蓄水量介于林地与无林地(裸地)之间。冷杉林内表层土壤的最大持水量达80～90 mm，一般10 mm以下的降水能全部被林下的地被层吸收。据观测，在等雨量条件下，植被覆盖度为95%的农地径流系数为0.23，而覆盖度为15%的农地径流系数为0.59。通常发育良好的森林(具有林、灌、草、枯枝落叶层)水土流失量仅为农地的0.1%，甚至更低。按1 hm2计算，在森林土壤中，30 cm厚的地被层和表土层的田间持水量为1000～1500 t，100 hm2森林土壤的蓄水能力相当于一个蓄水量为10万～15万m3的水库。可见土壤吸水和贮水功能主要靠地被层和土壤有机质层，而水土流失的过程，首先是从植被破坏，地被层变薄或消失开始的，接着便引起表土冲刷，土层变薄，土壤物理性质变坏，从而导致土壤贮水量减少，地表径流增加，加剧了水土流失。同时植被也迅速演替为草灌群落。同森林群落相比，草灌群落的结构和种类成分大为简化，生态系统自我调节能力下降，最重要的是植物赖以生存的土壤条件恶化，从而生产力衰减。由于表土被侵蚀掉，紧实瘠瘦的心底土层层位相对上升或直接外露，如果没有外部能量和物质的投入，仅靠自然条件本身恢复植被则比较缓慢。若植被再遭连续砍伐，便演替为草丛或寸草不生的光板地或石质山坡，完全丧失农林业利用价值。“皮之不存，毛将焉附”，林下地被层和土壤有机质层的丧失意味着大量蓄水库的消失。一旦洪水来临，本来可以成为“中流砥柱”的森林土壤却因遭摧残而自顾不暇了。

2 治水同时应治土、护土

土壤是地球表面的一圈脆弱的薄层。土壤的生成很缓慢，一般可能2万年才形成1 m土层。土壤具有位置和数量的固定性，也无法从外地进口。因此，可认为土壤是不可再生的资源，必须倍加珍惜。土壤和水的关系至为密切。早在春秋战国前期，我们的祖先就认识和掌握了水、土之间的辨证关系。据《吴越春秋·吴大伯传》记载，唐尧时代，有9年水灾，洪水泛滥，人民迁到山区居住。这时，唐尧聘请农学家教人民在山区区种(即穴种、窝种)，以起到保水、保土、保肥的作用。《汉书·食货志》说，夏代禹受舜命，治水13年，平治水土，将全国土壤进行分类，因地制宜进行耕作，开渠进行排水和灌溉[4]。这种治水与治土结合起来的思想至今还有积极的指导意义。1998年我国南北遭受了特大洪水，从另方面警示我们：治水同时要治土。治水与治土结合，才有利于水利建没成果的巩固。众所周知，1998年长江汛情次于1954年，一些河段的洪水量比50年代减少104 m3/s，然而洪水位却比1954年高出几十厘米或一二米。这种现象与流域内森林过度采伐，植被破坏，水土流失，河流泥沙量增加有直接关系。目前长江河床正以每年1 cm的速度抬高，长江也有成为“悬河”的危险，荆江汛期洪水位高出两岸地面8 m以上就是事实。由于河湖淤积，湖底河床抬高，水体容量减少，调蓄洪峰能力衰减，行洪不畅，即使水量不大也会形成较高的水位，出现“小雨量，高水位，大水灾”的局面。吸取古今治理江河水患中正反两方面的经验教训。我们提出灾后治水不忘治土、护土，是在加强水利建设，提高防范洪涝灾害能力的同时，要更加注意土地的合理利用和优化配置，把投资重点放在土地综合治理上。

3 治土和护土的主要途径
3.1 调整土地利用结构，陡坡地退耕还林、还草，恢复植被
长江上游地区最突出的问题是森林过度采伐，使土壤侵蚀和水土流失面积与强度增大。森林覆盖率由建国初期的30%～40%，下降到现在的10%，水土流失面积达35.2万km2，土壤年总侵蚀量由以往的13亿t，增加到目前的15.6亿t，占全流域总侵蚀量(24亿t)的一半以上，相当于每年36万hm2耕地丧失了肥沃的耕作层[5]。林业部决定从1998年9月1日起禁止在上游地区砍伐天然林木，封山种树，到2000年把25度以上陡坡耕地退耕还林，这无疑是正确的。为了实现把长江上游的防护林建设好的目标，一方面要注意科学地造林绿化。首先必须对林种布局做出宏观规划，避免盲目性和投资的浪费。其次，要讲究造林方式，禁止炼山全垦造林，提倡条带化造林，以防止水、土、肥流失和空气污染。第三，要强调针、阔叶树种混交，乔、灌、草结合的人工多层植被，并根据坡度和土层厚薄进行树种选择和搭配。另方面，陡坡退耕还林是个难题，因为一些贫困山区，几乎所有坡耕地都超过25度。为了解决群众赖以生存的口粮，建议先发展复合农林业，逐步做到退耕还林。
3.2 以小流域为单位，改坡耕地为梯田，建立水土保持生态农业工程体系
长江流域的坡耕地集中分布在上、中游广大山丘区，尤其是上游地区。这些农地水土流失剧烈，据对典型地区的调查，耕地的年侵蚀量占该区年土壤侵蚀总量的60%，严重制约了水库寿命和土地生产力的提高。但在川东地区，从1991年起贯彻水土保持法提出的“预防为主，全面规划；综合治理，因地制宜；加强管理，注重效益”的方针，实施以小流域为单位，坚持以坡耕地改造兴建基本农田为突破口，已取得初步成效。据多点调查，其做法可归纳为：(1)因地制宜，量力而行。缓坡地区，可实行粮草等高分带耕作，变长坡为短坡，以减缓径流；种植柑桔的坡地，可以开濠沟、大窝穴种植；(2)根据地形特点，改坡耕地为梯田。首要条件是做好地块规划，确定地块高度，顶宽及边坡坡度。(3)整治坡面水系，变害为利。为避免雨后坡面水乱流，造成地坎垮塌，在修梯田时一定要与整治坡面水系统一规划，同步进行。(4)加速培肥地力及使用配套高产技术。要多施用有机肥，适当增加间套种绿肥，或采用丰产沟和聚土垄沟法结合增施有机肥。(5)狠抓改后利用，提高复种指数。梯田土层增厚，质地改善，保水保肥力增强。再辅以推广良种、规范化栽培、配方施肥、病虫害防治等，不仅可扩大小春种植面积，而且可实行水旱轮作。
3.3 因地制宜，推广复合农林业，发展多种经营
长江流域丘陵山地占土地总面积的85%，其特点是地面起伏，坡地多、土层薄。坡地利用，一要保存和培肥土壤，二要防止土壤侵蚀。除修梯田外，最好的方法是发展复合农林业，因为它能抗蚀并使雨水充分入渗和大量保留在土中。复合农林业的主要特点是在一个经营单位内配置不同土地利用，如亚热带地区的果－茶－农生态模式，利用它们生物学特性的不同，构成立体种植。同时根系分布深浅不同，可充分吸收利用土壤的养分、水分。枯枝落叶可增加土壤有机质的积累，改善富铁铝土壤的生态环境，也有利于幼林、幼果间套农作物(花生、旱粮、绿肥、瓜、果等)提高土壤覆盖率，达到保土、保水的目的[6]。
3.4 重建家园和改造低湖田要与治理江、河、湖水患结合起来
长江中、下游地区是全流域洪涝灾害最集中、最严重、最频繁的地区，出于地面高程普遍低于洪水位数米至十几米，全靠3600余km的长江干堤和30000余km的支堤保护，每届大汛来临，防御洪涝形势十分严峻。灾后应坚持高起点，重新进行土地利用总体规划，把新城镇建设与旧城改造结合起来，把低湖田综合治理和生态环境建设与治理江、河、湖水患结合起来，对不利蓄洪、滞洪和行洪的农田退耕还湖，严格控制城镇、分洪区建设和人口规模，合理布局，节约用地，制订出一个经济、社会和环境效益相统一的综合治理开发规划，使灾区早日把生产恢复和发展搞上去。
3.5 防止水田土壤“隐性侵蚀”
土壤侵蚀有3种类型。一是渐发性侵蚀，如片蚀、沟蚀。二是突发性侵蚀，如重力侵蚀。三是看不见且不易被人觉察的“隐性”侵蚀。前两者主要分布在坡耕地及山坡、谷坡，后者则发生于水田。据调查，不仅是坡地，甚至平原的水田，由于串灌或带水耕耙，把大量粘粒带入江河之中。在山地丘陵区，每单位面积的田块流出的过田水，每年带走的粘粒可占其耕层土体总量的0.4%；在平原地区，土壤侵蚀也常发生，以苏州市为例，河道年总淤泥量可达1.27亿m3。长江流域是我国水田最集中、面积最大的地区，长此以往将使河湖淤塞，并带来严重后果，对此我们不能不加注意和防范。
长江流域是一个巨大、复杂的生态经济系统。出于处在东亚副热带季风气候区，降水量年际变化大，年内分配不均，地区分布不匀，造成洪涝灾害频繁，加上农林业生产既是经济再生产，又是自然再生产的过程，对自然条件依赖性强，生产周期长，投资回收慢的特点，这就决定了治水、治土任务的长期性和艰巨性；吸取以往的经验教训，治水不能忘记治土和护土，应在灾后加强水利建没的同时，强调因地制宜合理的利用土地，优化资源配置；治土和护土要从整个流域大系统着眼，统一规划，在上游地区退耕还林还草，改坡耕地为梯田，发展复合农林业。中、下游地区，抓住机遇，高起点进行灾后重建，退耕还湖，综合治理低湖田和防止水田“隐蚀”，把防洪减灾落到实处，防患于未然。

对于土壤污染，必须贯彻“以防为主，防治结合”的环保方针。首先要控制和消除污染源。同时看到土壤具有强大的净化能力，在防治土壤污染时应充分利用这一特点。

1、控制和消除土壤污染源

控制和消除土壤污染源，是防止污染的根本措施。土壤对污染物所具有的净化能力相当于一定的处理能力。控制土壤污染源，即控制进入土壤中的污染物的数量和速度，通过其自然净化作用而不致引起土壤污染。

1）控制和消除工业“三废”排放

大力推广闭路循环，无毒工艺，以减少或消除污染物的排放。对工业“三废”进行回收处理，化害为利。对所排放的“三废”要进行净化处理，并严格控制污染物排放量和浓度，使之符合排放标准。

2）加强土壤污灌区的监测和管理

对污水进行灌溉的污灌区，要加强对灌溉污水的水质监测，了解水中污染物质的成分、含量及其动态，避免带有不易降解的高残留的污染物随水进入土壤，引起土壤污染。

3）合理施用化肥和农药

禁止或限制使用剧毒，高残留性农药，大力发展高效、低毒、低残留农药，发展生物防治措施。例如禁止使用虽是低残留，但急性、毒性大的农药。禁止使用高残留的有机氯农药。根据农药特性，合理施用，制订使用农药的安全间隔期。采用综合防治措施，既要防治病虫害对农作物的威胁，又要把农药对环境和人体健康的危害限制在最低程度。

4）增加土壤容量和提高土壤净化能力

增加土壤有机质含量、砂掺粘改良性土壤，以增加和改善土壤胶体的种类和数量，增加土壤对有害物质的吸附能力和吸附量，从而减少污染物在土壤中的活性。发现、分离和培养新的微生物品种，以增强生物降解作用，是提高土壤净化能力的极为重要的一环。

5）建立监测系统网络，定期对辖区土壤环境质量进行检查，建立系统的档案资料，要规定优先检测的土壤污染物和检测标准方法，这方面可参照有关参照国际组织的建议和我国国情来编制土壤环境污染的目标，按照优先次序进行调查、研究及实施对策。

2、防治土壤污染的措施

1）施加改良剂

施加改良剂的主要目的是加速有机物的分解和使重金属固定在土壤中，如添加有机质可加速土壤中农药的降解，减少农药的残留量。

施用重金属吸收抑制剂（改良剂），即向土壤施加改良抑制物（如石灰、磷酸盐、硅酸钙等），使它与重金属污染物作用生成难溶化合物，降低重金属在土壤及土壤植物体内的迁移能力。这种方法起到临时性的抑制作用，时间过长会引起污染物的积累，并在条件变化时重金属又转成可溶性，因而只在污染较轻地区尚能使用。

2）控制土壤氧化-还原状况

控制土壤氧化-还原条件，也是减轻重金属污染危害的重要措施。据研究，在水稻抽穗到成熟期，无机成分大量向穗部转移，淹水可明显地抑制水稻对镉的吸收，落干则促进水稻对镉的吸收。

重金属元素均能与土壤中的硫化氢反应生成硫化物沉淀。因此，加强水浆管理，可有效地减少重金属的危害。但砷相反，随着土壤氧化-还原电位的降低而毒性增加。

3）改变耕作制度

通过土壤耕作改变土壤环境条件，可消除某些污染物的危害。旱田改水田，DDT和六六六在旱田中的降解速度慢，积累明显；在水田中DDT的降解速度加快，利用这一性质实行水旱轮作，是减轻或消除农业污染的有效措施。

4）客土深翻

污染土壤的排除，特别是重金属的土壤污染，在土壤中产生积累，阻碍作物的生长发育。防治的根本办法是彻底挖去污染土层，换上新土的排土和客土法，以根除污染物。但如果是地区性的污染，实际采用客土法是不现实的。

耕翻土层，即采用深耕，将上下土层翻动混合，使表层土壤污染物含量减低。这种方法动土量较少，但在严重污染的地区不宜采用。

5）采用农业生态工程措施

在污染土壤上繁殖非食用的种子、种经济作物或种属，从而减少污染物进入食物链的途径。或利用某些特定的动植物和微生物较快地吸走或降解土壤中的污染物质，而达到净化土壤的目的。

6）工程治理

利用物理（机械）、物理化学原理治理污染土壤，主要有隔离法，清洗法，热处理，电化法等，是一种最为彻底、稳定、治本的措施。但投资大，适于小面积的重度污染区。

近年来，把其它工业领域，特别是污水、大气污染治理技术引入土壤治理过程中，为土壤污染治理研究开辟了新途径，如磁分离技术、阴阳离子膜代换法、生物反应器等。虽然大多数处于试验探索阶段，但积极吸收、转化新技术、新材料，在保证治理效果的基础上降低治理成本，提高工程实用性，有着重要的实际意义。

7）制定农药的容许残留量

根据农药的“最大一日容许摄取量”（容许摄取量/（kg·d），用ADI值表示）乘以安全系数（一般定为1/100）。

残留容许量＝ADI×体重（kg）/食品系数[kg/(人·d)]

总之，在防治土壤污染的措施上，必须考虑到因地制宜，采取可行的办法，既消除土壤环境的污染，也不致引起其它环境污染问题。