Soil in Northern China is drying out

 


新闻通稿

7月9日上午9点以前禁发

农业活动而非气候变化主导了中国北方土壤干旱化

印第安纳,西拉法叶特 – 基于30年测量数据的最新研究表明,中国北方– 中国主要的农业种植区域 –近年逐渐干旱化的主要诱因是农业活动,而非气候干暖化。

美国普渡大学和中国农业大学的研究团队分析了中国北方生长季的土壤实测数据,并发现土壤湿度自1983年至今降低了6%。

“最佳土壤湿度通常是土壤最大持水量的40–85%,然而该地区如今已经低于40%。 如果现有下降趋势持续下去,到2090年土壤将干旱到无法种植任何作物。”– 普渡大学地球、大气与行星科学系和农学系的威廉和帕蒂·米勒教授庄欠来说。

“该地区土壤湿度每10年下降1.5–2.5%,尽管气候变化的影响不可忽略,但人类活动是主要诱因。如果该地区在100年内土壤湿度下降10%,农业和淡水资源供应将会受到严重的影响。”庄教授说。“中国人口普查办公室的调查表明有40%的中国人口居住中国北方, 此外,65%的全国耕地分布在此。”

“很多研究已表明中国北方土壤逐渐干旱化,然而背后的诱因和农业活动造成的影响尚不明确,”– 他说–“这方面的信息对于农业耕作和水资源管理至关重要。食物和水的需求量逐渐增长,然而目前满足这些需求的农业活动会威胁到未来的水资源。不幸的是,随着世界人口的增长,越来越多的地区将面临类似的境况。”

《自然》出版集团旗下《科学报道》于7月9日发表了该研究,其详细内容已见诸《自然》杂志网站。

除庄教授外,来自普渡大学的科研团队还包括第一作者刘亚玲 – 地球、大气与行星科学系博士毕业生,现于美国能源部西北太平洋国家实验室从事博士后研究;统计系副教授张同林,地球、大气与行星科学系与农学系教授Dev Niyogi. 其他共同作者包括中国农业大学的潘志华,安萍莉,董智强,张婧婷,赫迪,王立为和潘学标博士;比利时根特大学的Diego Miralles 博士和荷兰瓦格宁根大学计量水管理研究组的Adriaan Teuling博士,和中国城市发展中心的白玮博士。

此研究团队分析了自1983年以来中国北方40个农业气象观测站的土壤湿度数据和县级的化肥使用、作物类型、耕作面积等农业经济数据。此外,他们还分析了地表土壤水和陆地水储量的遥感数据,气象观测数据和河流径流量等数据。

他们还分析了1983-2009年间内蒙古武川农田观测站的两个邻近地块– 天然草地和农田–的对照试验数据。试验表明农田的土壤湿度在此期间显著下降,与此形成强烈对比的是天然草地的土壤湿度却稍有上升。

此研究结果表明土壤干旱化与化肥施用量增加和高耗水作物比如玉米的快速扩张有密切联系。

“化肥促进作物生长从而增加了每株植物的叶片数,因而增加了通过叶片气孔的水分蒸腾。此外,化肥使用可能导致土壤板结和盐碱化,并使得土壤持水能力下降,导致土壤水分含量下降。”– 刘亚玲博士说。

“近年来化肥在中国过量施用 – 中国的消费量占世界总额的31.4%,而且化肥使用率是世界平均水平的两倍以上。尽管近年来中国的农业科学家们已经发现了化肥过量使用的诸多负面影响,然而农民长期的农田耕作习惯却难以改变。”–刘博士说。“化肥使用增长并非唯一的诱因, 它只是农业集约化的一个表征。当前农业集约化背景下的其他农田实践活动对于土壤干旱化也有明显影响。比如,新作物品种耗水更多导致土壤水下降,灌溉活动大范围扩张致使地表引水和地下水抽取快速增加,因而导致区域水资源面临枯竭(比如黄河断流,华北平原地下水位显著下降)。”

“此研究强调了可持续农业发展策略的重要性,”,刘博士说,“向少耗水作物倾斜的种植结构调整,覆膜、免耕、滴灌等保水措施的推行,水肥同步等土壤-作物系统管理和农业科技的进步比如抗旱品种的研发推广等有希望缓解土壤进一步干旱化。中国政府非常重视关于这方面的问题,此研究是迈向可持续农业发展的重要里程碑。”

此研究由中国国家基础研究项目,国家自然科学基金,国家科技支撑项目,中国非营利农业科研基金,美国航空航天管理局土地利用与土地变化项目,美国能源部和美国国家自然科学基金提供支持。

 

英文原稿撰稿人:Elizabeth K. Gardner, (+1) 765-494-2081, ekgardner@purdue.edu

信息来源:庄欠来,(+1) 765-494-9610, qzhuang@purdue.edu

刘亚玲,(+1) 301-314-6724, yaling.liu@pnnl.gov, liu516@purdue.edu          

注明:中文稿件由刘亚玲翻译。

 

相关网址:

http://www.eaps.purdue.edu/people/faculty-pages/zhuang.html

http://www.pnl.gov/science/staff/staff_info.asp?staff_num=8218

  

摘要

农业活动加剧了中国北方土壤干旱化

刘亚玲,潘志华,庄欠来, Diego G. Miralles, Adriaan J. Teuling, 张同林,安萍莉,董智强,张婧婷,赫迪,王立为,潘学标,白玮  & Dev Niyogi

 

中国北方是世界上人口最密集的地区之一。自1980年代以来中国的农业活动快速集约化以满足国家粮食安全。然而农业活动集约化本身可能加剧水资源短缺,转而威胁到粮食安全。基于农业观测站1983–2012年间的土壤湿度观测数据,我们发现中国北方在生长季期间土壤0-50cm的表层水下降显著,每十年每立方的土壤中水分减少了11-15千克。尽管其他因素(比如水坝建设)对于黄河、海河和辽河三大流域的径流量变化也有影响,径流量的急剧下降与农业活动集约化对水资源的影响一致。农业活动比如化肥施用加速了作物生长,同时也增加了水分蒸腾,从而减少了土壤水。此外,高耗水作物(比如玉米)的快速扩张和作物总种植面积的扩大也加剧了土壤干旱化。寻求既能满足粮食需求,又不威胁到未来水资源的农田实践活动,对于该地区农业生产系统的可持续发展至关重要。

 

 

 

 

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