土地作為最基本的生產(chǎn)資料，承載著人類生存和發(fā)展。
縱觀人類文明發(fā)展史，隨著人類文明的快速推進，土地質(zhì)量持續(xù)退化，土地問題日益嚴(yán)重，這些歸根結(jié)底都是人地關(guān)系發(fā)展不協(xié)調(diào)的后果。原始文明階段，人類不斷適應(yīng)地球環(huán)境，為融入自然而努力；農(nóng)業(yè)文明階段，人類初步利用土地、改造土地；工業(yè)文明階段，人類對土地進行了掠奪性的開發(fā)和破壞性的利用；進入生態(tài)文明階段，人類終于意識到人地關(guān)系的重要性，開始謀求人地協(xié)調(diào)發(fā)展。
如今，土地資源短缺，利用不合理，農(nóng)業(yè)土地肥料過量施入，農(nóng)田土地生態(tài)系統(tǒng)惡化，威脅糧食安全及人類健康，城市土地污染嚴(yán)重，人類生存舒適度降低。土地工程是土地實現(xiàn)生態(tài)化的重要手段，服務(wù)對象是生命有機體，關(guān)注一切生命有機體的健康。土地工程是解決土地問題、人地關(guān)系矛盾的重要手段，是保障人類及一切生命體生存的重要基石。土地工程以實現(xiàn)土地生態(tài)化為終極目標(biāo)。
保持土體潔凈 保障土地安全
隨著社會的快速發(fā)展，人類食物種類趨于多樣，居住環(huán)境持續(xù)改善，但同時也導(dǎo)致環(huán)境日益惡化，并已威脅生命體的生存安全。因此，農(nóng)業(yè)科學(xué)家長期致力于研究如何提高化肥利用率、有效降低化肥殘留所帶來的危害，城市建設(shè)者也不斷思考如何利用生態(tài)化辦法，減少垃圾圍城，控制熱島效應(yīng)及建立海綿城市等，為人類居住提供安全潔凈的土地，提高生命體的舒適度。土地問題的解決，不僅需要管理的手段、經(jīng)濟的手段、規(guī)劃的手段，更需要生態(tài)化的土地工程手段，來實現(xiàn)人類永續(xù)發(fā)展和生態(tài)文明。
在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，作物生長要汲取養(yǎng)分，包括大量元素氮、磷、鉀，中量元素鈣、鎂等，以及微量元素鋅、錳等。為了保證作物更好地生長發(fā)育，需要人為施入外源肥料，以期為作物正常生長提供豐富的營養(yǎng)元素。但是，施加到農(nóng)田里的肥料，僅有約30%被作物吸收；剩余的70%，一部分通過地表徑流進入到江河湖泊，并由此導(dǎo)致江河湖泊“富營養(yǎng)化”，引發(fā)水體污染；另一部分殘留在土體中，造成土地污染。在土體中，植物生長所需營養(yǎng)元素的含量并不低，只是可被植物吸收的活性態(tài)部分偏少，大部分以不易被植物吸收的惰性態(tài)形式存在。比如，土體中的鉀多以相對非溶解性的礦物存在，或被固定于某些黏土的礦物晶格中，這種晶格固定作用導(dǎo)致一部分鉀元素永久留在土體中。目前，全球每年化肥施用總量超過1.8億噸，即使只有10％左右留在土體中，也相當(dāng)于每年有1800萬噸的肥料被土體寄存、固化，其元素累積量極為可觀。土體這一部分惰性態(tài)元素的活化，為土地生態(tài)化建設(shè)開辟了新道路。如何激活土體中惰性態(tài)元素，提高利用率，是研究土地生態(tài)化實現(xiàn)途徑的重點。
活化土體元素 提高養(yǎng)分供給
在沒有化肥的百余年前，中國黃土高原梯田上，勞動人民通過“洗埝”（農(nóng)學(xué)中統(tǒng)稱為“聚肥作用”）搜集鉀肥、氮肥等養(yǎng)分資源，這是一種典型的土體元素活化過程。他們主要是在光、風(fēng)、水聯(lián)合作用下，有效活化土體表層的惰性態(tài)元素。再者，通過高溫熏燒枯枝落葉及秸稈生成草木灰。草木灰中的鉀形態(tài)以水溶性碳酸鉀為主，其含量高達90%，植物直接利用率較高。大自然的資源是無窮的，勞動人民借助風(fēng)能、光能等綜合作用，以生態(tài)化方法實現(xiàn)了元素活化，能量的輸入打破了難以利用的元素形態(tài)，形成了易吸收利用的水溶性元素，從而保障了土體中的元素供給。但總體而言，當(dāng)前土體養(yǎng)分需求量與產(chǎn)出量不相匹配，養(yǎng)分供需矛盾突出。因此，有效提高土體結(jié)構(gòu)元素活化速度，減少不可控因素對活化速度的影響研究，是土地工程研究的重要課題。
傳統(tǒng)的土體結(jié)構(gòu)元素活化方法是生態(tài)化的，但作物生長養(yǎng)分需求量大，生態(tài)化元素活化量較少，必須通過施加外源肥料來實現(xiàn)，這是一個世界性的難題。加快土體結(jié)構(gòu)元素的活化及產(chǎn)出，可以利用加大風(fēng)力作用面等物理方法，添加無污染的元素激活劑等化學(xué)方法，研發(fā)、篩選生物酶和微生物等生物方法，開發(fā)土體元素激活新設(shè)備等其他方法來實現(xiàn)。傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機械無法將土體中惰性態(tài)元素利用，但是對機械輔以人為光、風(fēng)、水等作用，對元素進行激活，可有效提高土體結(jié)構(gòu)元素利用率，并可保障糧食安全和增強農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性。
土體結(jié)構(gòu)惰性態(tài)元素活化，可有效降低化學(xué)肥料的使用，確保耕地的生產(chǎn)力；可保障糧食安全，并同時降低對環(huán)境的污染，提高人類居住的舒適性。土體結(jié)構(gòu)惰性態(tài)元素活化作為實現(xiàn)土地生態(tài)化的重要方法，將會帶來顛覆性的研究成果。
鈍化有害元素 減少土地污染
在土地工程生態(tài)化的實現(xiàn)過程中，還有一個非常重要的方面，就是有害元素的鈍化。對于城市用地中農(nóng)藥殘留、重金屬污染、石油污染等造成的污染土地，在土地工程實施階段，將機械輔以光學(xué)、熱量等工程技術(shù)設(shè)備，對其中活化態(tài)的有害元素進行鈍化，從而提供清潔安全的土地，保障人類居住安全舒適。因此，總結(jié)農(nóng)業(yè)及城市土體結(jié)構(gòu)元素的轉(zhuǎn)化研究，提煉土體結(jié)構(gòu)元素的生態(tài)化技術(shù)手段，能催生和帶動土體結(jié)構(gòu)元素活化設(shè)備制造業(yè)的興起與發(fā)展。
堅持走土地生態(tài)化發(fā)展道路，是對“綠水青山就是金山銀山”最好的詮釋。土地生態(tài)化是一項浩大的工程，它需要世界頂級的各種學(xué)科專家聯(lián)合攻關(guān)。讓我們一起努力，把科研成果寫在大地上，讓藍天常在、青山常在、綠水常在，實現(xiàn)土地工程的終極目標(biāo)——土地生態(tài)化。
作者為國土資源部退化及未利用土地整治工程重點實驗室主任、研究員
中國鄉(xiāng)村發(fā)現(xiàn)網(wǎng)轉(zhuǎn)自：中國農(nóng)業(yè)新聞網(wǎng)
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