综述：土壤退化过程、驱动因素和量化：全球综述

《REVIEWS OF GEOPHYSICS》：Rethinking Global Soil Degradation: Drivers, Impacts, and Solutions

　　这篇综述全面阐述了全球土壤退化的现状，系统梳理了物理（如结构破坏、压实、侵蚀）、化学（如酸化、盐渍化、养分失衡）和生物（如生物多样性丧失、病原体积累）三大类退化过程及其复杂的驱动因素（如不可持续的农业实践、气候变化、工业活动）。文章强调了多种压力因子（如养分过剩NP、有机质SOC流失）共同作用的“多维退化”新范式，并评述了从传统实地评估到现代遥感与AI结合的多尺度量化方法，为土壤保护与恢复提供了科学基础。

　　

土壤，作为地球的脆弱皮肤，正面临着前所未有的退化威胁。这篇综述旨在系统梳理全球土壤退化的复杂面貌，深入探讨其背后的过程、驱动因素以及我们如何对其进行量化评估，为这一紧迫的全球性挑战提供科学的理解框架。

土壤退化的多维过程

土壤退化并非单一现象，而是物理、化学和生物过程相互交织、共同作用的结果。

物理过程的侵袭主要体现在土壤结构的破坏上。健康的土壤拥有良好的孔隙结构，但压实作用——主要源于重型机械的碾压和不当的耕作——会摧毁这些孔隙，导致土壤变硬、容重增加。这不仅阻碍根系下扎和水分的入渗与排出，还加剧了地表径流。随之而来的便是土壤侵蚀，包括水力侵蚀（如溅蚀、细沟侵蚀、切沟侵蚀）和风力侵蚀，它们将肥沃的表土连同其富含的养分和有机质一并剥离、运走。此外，农业收割活动（如块茎作物收获）本身也会导致显著的土壤流失（SLCH）。这些物理过程共同削弱了土壤的生产力和生态功能。

化学过程的失衡则威胁着土壤的化学健康。土壤酸化（pH下降）和碱化（pH上升）会改变养分的有效性，并可能激活铝、锰等有毒元素。盐渍化，即土壤中可溶性盐分的过度积累，以及钠离子比例过高导致的碱化，会通过渗透胁迫和离子毒性直接危害植物生长，并破坏土壤团聚体结构。另一方面，养分耗竭与过剩并存是另一个突出矛盾。在一些地区（如部分非洲国家），土壤养分因作物收割而持续流失且得不到补充；而在集约化农业区（如中国、欧洲），氮（N）、磷（P）等养分的过量投入则造成了严重的面源污染风险。土壤有机质（SOC）的下降尤为关键，它不仅是养分的储库，更是维持土壤结构和生物活性的核心，其流失会引发一系列连锁退化反应。

生物过程的干扰往往被忽视但至关重要。土壤生物多样性（如微生物、蚯蚓）的丧失会削弱养分循环、有机质分解等关键生态过程。入侵物种（如某些外来植物、蚯蚓）可能改变土壤微生物群落结构，破坏原有生态平衡。单一种植和连作会导致土传病原体积累，引发作物病害。过度放牧等行为则直接破坏土壤物理结构并影响生物群落。

错综复杂的驱动因素

这些退化过程是由自然和人为因素共同驱动的，且后者在近现代发挥着主导作用。

不可持续的农业实践是核心驱动力。频繁的翻耕、单一的作物种植模式（ monoculture ）、过度依赖化肥农药，都在不断消耗土壤健康。土地利用变化，特别是森林和草地转为耕地，以及城市化导致的土壤封闭，极大地改变了地表状况，加速了侵蚀和有机碳损失。

气候变化的影响日益凸显。气温升高、降水格局改变（如干旱加剧、暴雨增多）以及极端天气事件（如热浪、野火）频发，直接影响着土壤水分、温度和生物活动，加剧了侵蚀、盐渍化和有机质分解。

工业活动与采矿的遗留问题严重。工业排放和采矿活动导致土壤被重金属（如砷、镉、铅）和有机污染物（如多环芳烃）污染。采矿活动还造成土壤剖面的彻底破坏和废弃物的堆积，带来长期的环境风险。

量化评估的挑战与进展

准确量化土壤退化是有效应对的前提。传统方法依赖野外调查和实验室分析，虽精度较高但难以大范围推广。当前，全球和区域尺度的评估项目（如GLASOD、LADA、欧盟的土壤监测）正努力整合多源数据（如遥感、模型、实地采样）来绘制土壤退化分布图。一个新兴的趋势是关注“多重退化”，即同一块土地上多种退化过程同时发生、相互叠加的效应，这更真实地反映了土壤面临的复杂压力。然而，评估仍面临数据不一致、阈值界定困难以及过程间相互作用难以量化等挑战。

结论与展望

土壤退化是一个多维度的全球性挑战，其过程复杂、驱动因素交织。未来的研究和管理策略需要更加注重系统性思维，理解多种压力因子共同作用的机制，发展更精准的多尺度监测与评估技术，并推动基于实证的可持续土地管理实践，以保护和恢复这一宝贵的非可再生资源，保障粮食安全、生态安全和气候稳定。