Soil degradation: a global problem endangering sustainable development

Soil degradation, defined as lowering and losing of soil functions, is becoming more and more serious worldwide in recent decades, and poses a threat to agricultural production and terrestrial ecosystem. It is estimated that nearly 2 billion ha of soil resources in the world have been degraded, namely approximately 22% of the total cropland, pasture, forest, and woodland. Globally, soil erosion, chemical deterioration and physical degradation are the important parts amongst various types of soil degradation. As a natural process, soil degradation can be enhanced or dampened by a variety of human activities such as inappropriate agricultural management, overgrazing, deforestation, etc. Degraded soil means less food. As a result of soil degradation, it is estimated that about 11.9-13.4% of the global agricultural supply has been lost in the past five decades. Besides, soil degradation is also associated with off-site problems of sedimentation, climate change, watershed functions, and changes in natural habitats leading to loss of genetic stock and biodiversity. Therefore, it is essential to combat soil degradation at different levels and scales worldwide, not only for food security and ecological health, but also for the guarantee of global sustainable development.     

Soil degradation: a global problem endangering sustainable development

1 Introduction Soil is not only the major natural resource on which human being depends for the production of food, feed, fiber, renewable energy and raw materials, but also plays a key role in maintaining the complex terrestrial ecosystems and climate systems of this planet. Recent rapid increase in the human population is placing a great strain on the worlds soil resources. Only about 11% of the global land surface covered by the soils are being used to raise crops and livestock, in other …     

Toward a Spatial Understanding of Staple Food and Nonstaple Food Production in Brazil

Brazilian agricultural census data at the municipal level are used to develop and map a simple index of staple food versus nonstaple food agriculture for Brazil over time (1996–2006). The results show spatial variation in the direction and degree of the shift toward or away from staple food cropping across Brazil. The index is presented as an important methodological step toward a systematic geographic understanding of crop share changes surrounding food versus fuel and other nonfood crop production.     

陕西关中全新世以来黄土塬区土壤侵蚀研究

通过对西安市蓝田县白鹿塬、长安区少陵塬以及宝鸡陵塬的土壤侵蚀调查，得出了关中平原全新世以来塬区土壤侵蚀的一些重要规律。研究表明，塬区土壤侵蚀较弱，侵蚀强弱以土层是否缺失或土层的厚度变化为主要依据。塬区普遍表现出塬边侵蚀强，愈向塬里，侵蚀愈弱，而且进人塬内部，侵蚀以低洼地为强，高平地为弱的规律。强烈的沟谷侵蚀实际是洼地侵蚀的一种演变形式。冷干和温湿气候均会产生土壤侵蚀，且全新世冷干期侵蚀的土层厚度比温湿期大约7倍，但这并不代表温湿气候比冷干气候更有利于黄土高原的发育。     

保护性耕作改善东北农田黑土土壤生物多样性及其生态功能

保护性耕作是攻克黑土地保护和利用的核心技术之一。研究立足中国科学院黑土区农业生态重点试验室保护性耕作长期定位试验基地,系统梳理总结了农田黑土土壤生物多样性对保护性耕作的响应特征。与传统耕作相比,保护性耕作显著增加各生物类群（微生物、线虫、跳虫、螨类及蚯蚓）的物种丰富度（1%~8%）、数量（25%~57%）和生物量（30%~50%）,提高食物网网状结构的复杂性及各营养级间的连通性（14%~32%）,促进土壤生物在固土蓄水、土壤碳固存、氮素高效利用以及稳定作物产量四方面生态功能的可持续性发挥。研究结果表明,实施保护性耕作可有效利用土壤生物的功能潜力,实现东北黑土区农田生态系统的健康发展、服务国家粮食安全产业带建设和现代农业发展。     

滇中高原主要森林土壤发生特性及系统分类

为明确滇中高原主要森林土壤系统分类地位,并为云南森林土壤合理利用提供科学依据,本文以中国土壤系统分类为基础,研究了滇中高原8个典型土壤的剖面特征和发生性状,通过分析土壤发生特性,划分其诊断层和诊断特性,对土壤进行系统分类。结果表明:不同土壤剖面发育层次较明显,且均发育有淀积层,土体颜色以暗棕色和紫色为主,质地为偏砂质黏壤土;砾石含量在0.7%~42.4%之间,粘化率在0.53~2.56之间,淋溶作用较强。有机质含量在32.87~208.14g/kg之间,CEC含量在4.75~49.36cmol/kg之间,盐基离子以Mg^2+、Ca^2+为主,盐基饱和度在6.27%~90.74%之间;铁游离度在41%~95%之间。土壤风化程度一般,大部分剖面处于脱硅富铁铝化阶段。8个土壤剖面具有2个诊断表层、3个诊断表下层和6个诊断特性。8个土壤剖面(黄棕壤、山地红壤、紫色土)在发生分类上划分为3个土纲分别为淋溶土、铁铝土、初育土。在土壤系统分类方案中检索出3个土纲,3个亚纲,3个土类,3个亚类,分别为铁质干润雏形土、粘化干润富铁土、简育干润富铁土、铁质干润淋溶土。     

发展中国家食物安全研究的新进展

本文回顾了七十年代以来食物安全概念的演变历史，特别是介绍了森(Sen)的食物权利理论在这个历史过程中的作用，评价了当前的主要研究热点，展望了将来的几个研究趋势。指出食物安全的概念不能也不应该以单一的观点、方法和尺度来定义，食物安全的研究必须要更紧密地与更广泛的人文安全和环境变化的内容联系在一起，才能更深入地进行下去。     

西藏自治区土壤侵蚀类型研究

西藏自治区地域辽阔,地势高亢,土壤侵蚀类型复杂多样。根据调查和研究,在论述了西藏自治区土壤侵蚀环境背景以及土壤侵蚀营力作用的基础上,归纳总结了西藏土壤侵蚀类型的特征,重点论述了冻融侵蚀类型分布范围、强度,评价指标体系及分布规律,为西藏水土保持生态建设提供一定的科学依据。     

Understanding Agriculture Production and Food Security in Ethiopia from the Perspective of China

Food security and sustainable agricultural development are the hot issues of scientific research, especially after the population affected by hunger surprisingly increased in 2016. Long-lasting and recurrent famines caused by natural disasters and wars have afflicted Ethiopia. Unlike Ethiopia, which is still struggling to achieve food self-sufficiency, China managed to quickly become food self-sufficient at a rapid speed, despite the fact that it also faced the same challenges of famine over the last century. In the backdrop of differing environmental and socio-political challenges the two countries face, comparing the similarities and differences between the two countries will yield important lessons and insights for Ethiopia to follow to achieve food self-sufficiency. Here, the progress towards food security in Ethiopia and China is presented to quantitatively compare the gap of agricultural production between both countries. We found that food production in Ethiopia is heavily constrained by drought, soil degradation, climate change, out-dated agricultural production technologies, and poverty. According to these challenges, we examined corresponding responses in China to propose solutions for achieving food self-sufficiency in Ethiopia, given the realities of its unique national situation.     

紫色土经济林栽培技术

为了合理开发利用紫色土 ,保护生态环境 ,为紫色土经济林栽培提供实践指导 ,对紫色土经济林栽培技术进行了研究 测定了全垦、带垦、水平梯土、水平梯土撩壕、鱼鳞坑等 5种整地方法的土壤以及对照地 (不整地 )的土壤侵蚀量 ,观测了各种整地方法对经济林木生长发育的影响 ,同时 ,对栽植在紫色土和板页岩红壤上的经济林木的生长发育情况进行了对比 结果表明 :不同整地方法土壤侵蚀量按从大到小的顺序排列为全垦 (81 4t·hm-2a-1,以下单位均为t·h-2 a-1) >带垦 (63 6) >水平梯土 (3 8 7) >水平梯土撩壕 (3 1 8) >鱼鳞坑 (2 4 3 ) >对照(2 1 1) ;不同整地方法对经济林木生长发育的影响按由好到差的顺序排列为水平梯土撩壕、水平梯土、全垦、带垦、鱼鳞坑、对照 ;在一般抚育管理条件下 ,在紫色土坡地生长发育较好的树种或品种有板栗、枣树、杨梅、枇杷、萘李、甜柿、水蜜桃 ,生长发育一般的树种有茶树、无核蜜柑、柚子 ,生长发育较差的树种有脐橙、柑、葡萄 因此 ,在坡度不大 (<2 5°)的紫色土坡地营造经济林时 ,整地方法采用水平梯土撩壕为宜 ,栽培树种可选择板栗、枣树、杨梅、枇杷、萘李、甜柿、水蜜桃 ,还可选择无核蜜柑、茶树、柚子等     

哀牢山山顶苔藓矮林林冠腐殖土的养分含量和微生物生物量特征

山顶苔藓矮林是中国西南地区热带、亚热带高山顶部一类重要而特殊的湿性常绿阔叶林,附生植物非常发达,其中以分解、半分解枯死残留物为主的林冠腐殖土是山地森林生态系统一个重要的养分库。以云南哀牢山山顶苔藓矮林为对象,对其林冠腐殖土及林下0～10 cm,10～20 cm和20～40 cm地表不同深度土壤的营养元素含量、微生物生物量及呼吸速率等进行了分析和测定。结果表明,该山顶苔藓矮林中林冠腐殖土中有机C、全N、全Ca、全P和全Na的含量,水解N、NH4+-N与NO3—N以及速效K、速效P的含量明显地高于林下地表各层土壤;在土壤微生物生物量C、N和呼吸速率方面,雨季大于旱季,林冠腐殖土明显高于林下地表冠层土壤,而且随着林地土层深度的增加,其养分含量和生化活性出现出显著下降的趋势。林冠腐殖土较高的养分含量和生化活性在林冠繁茂的附生植物生长发育和维持林冠附生植物多样性格局方面具有重要的生态功能。     

中国中部重点农区新型城镇化与粮食安全耦合协调发展研究——以河南省为例

运用耦合协调模型、地理探测器等分析方法测度了中国中部重点农区——河南省2006—2018年各市域新型城镇化与粮食安全的时空耦合协调水平及具体类型特征,并定量探测了两系统协调发展的影响要素。研究表明：① 2006—2018年河南省新型城镇化与粮食安全耦合协调度从0.339稳步上升到0.784,基本实现了“濒临失调→中度协调”的跨越,空间上呈“北部高南部低、中部高东西低”的特征。② 河南省各市域新型城镇化与粮食安全耦合特征分异明显,长期为粮食安全滞后型市域占比29%,长期为新型城镇化发展滞后型市域占比53%。③ 影响新型城镇化与粮食安全耦合协调度的核心要素转向土地与劳动力资源,外部经济变化对其协调发展所带来的敏感性逐步降低,科技进步始终是新型城镇化与粮食安全协调发展的促进力。研究旨为中部农区在新型城镇化发展过程中,扛稳国家粮食安全政治责任、担当保障国家粮食安全供给的使命提供参考。     

云南金沙江流域水土保持型可持续土地利用规划研究

水土流失是当今我国乃至世界性的头号土地生态环境问题,它已成为广大山区可持续土地利用的最大障碍和主导性制约因素。未来土地利用的主要方向是可持续土地利用,水土流失山区可持续土地利用有着特殊的内涵。本文以水土流失极其严重的全国生态建设重点区域——云南金沙江流域为研究区域,对水土保持型可持续土地利用规划的基本内涵、原则和重点内容进行了初步探讨,并制定了该流域水土保持型可持续土地利用规划的战略指导思想、基本方针、主要目标、规划方案和实施措施。     

无定河流域侵蚀产沙过程对水土保持措施的响应

以黄河中游多沙粗沙区代表性支流无定河为例,研究了降水量变化的背景下水土保持措施对无定河流域侵蚀产沙的影响。从总体上看,年输沙量和年径流量都表现出随时间而减小的趋势,梯田、造林、种草和淤地坝拦沙造地4项水土保持措施面积随时间增大的趋势极其显著。全流域面平均年降水量和汛期 (6~9月) 降水量则略有减少的趋势,但其减少趋势的显著性远低于水土保持措施随时间变化的显著性。产沙模数与梯田、坝地、造林和种草面积的关系,均表现出明显的负相关。对基准期 (1956~1969年) 和措施期 (1970~1996) 进行了比较,结果表明,实施水土保持措施以后,产沙模数、径流系数和汛期径流能够被降水所解释的百分比,分别由69%、80%和77%,下降为26%、31%和54%。说明在后一时期中,水土保持措施起了很大作用,因而降水变化对于产沙模数、径流系数、汛期径流量变化的贡献率大大减小了。以1956~1996年间41年的资料为基础,建立了全沙产沙模数与径流系数、汛期降雨量、最大一日雨量、最大30日累积雨量、梯田林草面积和坝地面积之间的多元回归方程,该方程表明,全沙产沙模数随汛期降雨量、最大一日雨量、最大30日累积雨量的增大而增大,随梯田林草面积和坝地面积的增大而减小, 随径流系数的增大而增大。为了区分人为因素与气候变化对侵蚀产沙变化的影响,采用对数据进行标准化处理之后再进行多元回归分析的方法,来确定相对贡献率。结果表明,降水变化和水土保持措施变化对无定河全沙产沙模数变化的贡献率大致相等,前者占50.3%,后者占49.7%。文中还建立了粗泥沙产沙模数与上述影响因子之间的多元回归方程。     

土壤侵蚀对农田中土壤有机碳的影响

碳主要在通气状态下释放出CO₂以温室效应的形式影响全球变化。当前,农田土壤固碳过程是土壤碳循环研究中的一个前沿领域,其中农田土壤再分布过程能否导致土壤固碳已引起科学上、政治上以及社会上广泛的兴趣。本文从不同的尺度阐述土壤再分布过程对土壤有机碳的影响。分别阐述土壤侵蚀和再沉积过程在全球碳循环,陆地碳库研究中的作用,土壤侵蚀与农田景观土壤有机碳动态、活性组份以及碳通量之间的关系,土壤再分布过程引起的土壤固碳机理。在此基础上指出今后迫切需要解决的问题。     

重庆四面山地区几种不同配置模式水土保持林生物多样性研究

以重庆四面山地区5种人工林群落调查资料为基础,用物种多样性指数（Shannon-Wienner指数、Simpson指数）、均匀度指数（Pielou）和物种丰富度指数对这几种人工林群落进行多样性分析。结果表明：（1）5种人工林群落物种多样性排序为：枫香＋木荷＋石栎＋香樟-灌木混交林〉石栎＋木荷混交林〉杉木＋马尾松＋木荷混交林〉杉木＋马尾松混交林〉杉木纯林;（2）多样性指数在不同群落间的变化幅度均为草本层〉灌木层〉乔木层。且乔木层以枫香＋木荷＋石栎＋香樟-灌木混交林的生物多样性最高;灌木层以石栎＋木荷混交林的生物多样性最高;草本层以杉木纯林的生物多样性最高;（3）不同林型的物种多样性不同,其生态效益、环境效益也有较大差异。建议在四面山地区以及类似生态区,今后退耕还林过程中选择以常绿阔叶林和针阔混交林为主的乔-灌结合混交林模式,以提高人工林群落的物种多样性,实现理想的水土保持林功能。     

"三元剥蚀"与路南石林发育

石林是一种稀有的喀斯特地貌景观,其发育演化有其独特的过程。本文提出了石林发育的"三元剥蚀"机制,通过对土下溶蚀速率、表土剥蚀速率与(石)柱顶剥蚀速率三者不同组合的分析,讨论了石林发育的方向与趋势,并对当前路南石林发育的阶段和方向进行了具体研究。研究表明,作为石林增长拔高源动力的土下溶蚀强度的影响范围是有限的,其下限约在土下10m处,而真正能促使石林快速发育的深度是在土下2m以内。在现代自然条件下,路南石林顶部的剥蚀降低速度为10.4mm/ka,土下的溶蚀加深速度为26.17 mm/ka,石林的实际高度仍以15.77mm/ka的速度在拔高;表土剥蚀速度为650mm/ka,石林的可见高度现正以639.6mm/ka的速度增加,土壤正以623.83mm/ka的速度快速变薄,表明虽然目前石林的可见高度仍在增加,但其发育的最佳时期已经过去。     

土壤CO2、土壤水的动态特征及其 对岩溶作用的驱动

为了研究不同土壤CO2浓度和不同土壤水化学条件下的岩溶作用发生程度,文章对广西桂林地区的土壤CO2浓度、土壤水和石灰岩试片溶蚀速率进行了监测,结果表明：1）该地区土壤CO2浓度具有明显的季节性变化特征,总体上夏季是其他季节的3~5倍,最大值时达到60 899.64 mg/m2,而最小值时仅为5 587.21 mg/m2;2）就相同深度的土壤CO2浓度来说,洼地大于坡地,夏季时洼地比坡地高近20 000 mg/m2,且深层土CO2浓度大于表层土,其平均值比表层土高4 353.54 mg/m2;3）坡地和洼地土壤水水化学指标平均值分别是：pH为7.49和6.41、电导率为300和78 μS/cm、Ca2+为60和15.43 mg/L、 为2.78和0.44 mg/L,坡地处的pH、电导率、Ca2+和 均高于洼地;4）从溶蚀试验说明该地区的岩溶作用发生程度非常明显,说明土壤CO2和土壤水能驱动岩溶作用的发生。     

中国粮食安全脆弱区的识别及空间分异特征

从粮食获取能力和粮食安全保障阈值的角度, 综合考虑粮食供需平衡、粮食安全储备、 经济补偿能力等因素, 构造综合评价指标-粮食安全保障的财政压力水平, 以粮食安全保障 费用不超过地方财政收入水平的25%作为可接受水平, 共识别出6 个不同类型的粮食安全区。 在没有重大灾害事件发生和现有粮食播种面积不变的前提下, 全国有14.5%的县(市) (1 级和3 级粮食安全区) 能够通过粮食生产或者经济补偿能力保障小康水平的粮食安全。全国29.4% 的县(市) 属于2 级粮食安全区, 其中57%的地区是中国的主要余粮区, 约占全国主要余粮区 中的72%, 因财政收入低、人口密度大, 不能负担庞大的小康水平粮食安全储备费用。中国 粮食安全最脆弱的地区(6 级区) 占全国县(市) 总数的30%, 不具备温饱水平粮食生产能力和 经济补偿能力, 主要包括两类地区： ① 夏季季风区边缘地带的农牧交错带及秦岭地区, 以及 南方贫困的丘陵地区属于“资源型粮食短缺地区”; ② 广西、广东南部以及东部沿海地区等 富裕地区属于“结构性粮食短缺地区”, 过低的粮食自给率已影响到粮食安全应急保障能力。     

川中丘陵区典型耕作制下紫色土坡耕地的土壤侵蚀特征

在中科院盐亭紫色土农业生态试验站的多年观测结果表明 ,聚土免耕耕作制较横坡种植制减少土、水流失率 (年平均 )分别为 4 5 .6 %、38.7% ,较顺坡种植分别减少 6 3.2 %、5 2 .4 % ;在川中丘陵区的其它几个观测站 (仁寿、乐至、内江和简阳 )也表明聚土免耕耕作制能明显减少水土流失。在雨季的初期 (5月 )和中期 (7月 ) ,各耕作制的水土流失较突出 ,而聚土免耕法正好在此期表现出较好的削减水土流失的能力。通过标准值比较 ,聚土免耕、横坡种植、顺坡种植的P值分别为 0 .31、0 .5 1、1。