
可持续施肥需要在有机废弃物回收利用的益处与土壤污染风险之间取得平衡。将动态风险评估模型整合到区域模拟平台中,对于支持回收管理决策至关重要。
在农业中回收利用有机残渣以恢复被破坏的生物地球化学循环,是可持续农业最具潜力的农业生态方案之一。通过推进循环经济、减少对合成肥料的依赖、提高作物产量并促进土壤固碳,这种做法具有诸多优势,使其重新成为关注焦点。然而,其主要缺点之一是,有机残渣通常会携带化学和生物污染物,这些污染物会通过农业回收缓慢但持续地添加到土壤中。在这些污染物中,农业土壤中微量元素的积累尤其令人担忧。最近的一项全球评估显示,约15%的农田土壤微量元素污染已成为食品安全或生态问题。虽然这一全球视角对政策制定者很有价值,但它不应掩盖一个固有的方法论缺陷:利益相关者和实践者仍然缺乏评估其在区域层面(即实施具体地方行动的最相关层面)管理农业有机残渣回收策略可能带来的食品安全和生态后果的工具。

徐等从方法论的角度深入探讨了中国县级尺度上不同有机残渣循环利用情景下水稻镉(Cd)积累的食品安全风险评估。他们模拟了使用矿物肥料或有机残渣施肥对土壤pH时空变化的影响及其对作物产量的影响,以及这些影响对土壤镉污染及其向稻米转移的后果。这项研究巧妙地阐明了增加农业有机残渣循环利用以改善土壤pH下降的益处,以及由于中国有机残渣(尤其是畜禽粪便)中镉浓度较高而导致水稻镉积累增加的弊端之间的权衡。这一动态模型框架为利益相关者和实践者提供了一个契机,让他们能够在区域层面探讨施肥管理策略,以平衡减少水稻镉积累与维持土壤pH值足够高以减少产量损失之间的关系。作者通过以下方式说明了这一机会:一旦大气镉沉降(仍然是中国土壤镉污染的主要来源)减少,县级进口矿物肥料与本地有机残渣的替代率就可以从 20% 大幅提高到 85%。
为了使这种动态建模方法具有普适性,至关重要的是要涵盖有机残留物中存在的更广泛的污染物及其潜在的混合效应。其中,铜(Cu)和锌(Zn)这两种微量元素尤为重要。通过有机残留物循环利用,铜和锌进入农田土壤的量通常相当可观(年添加量从每公顷几百克到几公斤不等),同时也会对生态毒理学和健康产生重大影响。近期研究成果为将铜和锌生物地球化学过程(从牲畜饲料和未经处理的有机残留物到改良土壤)的更精细的机制模型纳入归趋和评估模型奠定了基础。在田间和农场层面,这种增强的评估能力对于通过综合土壤肥力管理实现可持续农业集约化至关重要。
在农场层面之外,通过协同组合当地可利用的残余物资源,并结合大多数主要发展机构认可的、以地域创新为基础的设计方法,仍有很大的提升有机肥料效益风险平衡的空间。支持此类设计过程需要将多种污染物和营养物质的生物地球化学归趋和评估模型整合到一个能够模拟地域尺度有机残余物管理和循环利用的综合建模平台。随后,可以对共同设计的循环利用方案和行动方案(例如,降低牲畜饲料中的微量元素含量)的模拟农业环境和社会经济影响进行比较,从而为利益相关者和实践者提供更全面的决策依据,以促进地域循环利用。








破解磷困局:微生物驱动的农业绿色革命/《土壤磷素的生物转化》新书推荐/国家出版基金项目



《土壤盐渍化的诊断、评估、减缓与适应技术指南》由联合国粮农组织 / 国际原子能机构粮食和农业核技术联合中心水土管理和作物营养科专家穆罕默德·扎曼、李恒所著。著者长期致力于改善土壤、水资源与肥料管理的生产实践,为促进国际社会农业积极适应气候变化做出了贡献。
该书回顾了全球土壤盐渍化的历史和治理成败经验,旨在制定盐度和钠化度的评估技术规程,完善盐渍化土壤的缓解和适应措施,创新和推进核技术和同位素技术等的应用,为可持续地利用盐碱地提供可行性方案。该书具有先进性、指导性和实用性,能够切实解决生物盐碱农业所遇到的实际问题。该书可为进行景观和农田土壤盐渍化评估和诊断,利用核技术和同位素技术制定边际土壤可持续利用战略的技术研究人员、一线管理人员提供参考和借鉴。
康绍忠院士序|《土壤盐渍化的诊断、评估、减缓与适应技术指南》出版发行

Rainer Horn 博士,德国基尔大学教授,世界著名土壤物理学家。现任中-欧土地和土壤合作专家组委员,曾任世界土壤联合会(IUSS)主席,IUSS土壤物理委员会、土壤技术委员会以及第三工作组主席、土壤耕作研究组织主席、德国土壤学会主席等土壤学术组织重要职位。Horn教授在不饱和土壤力学理论创新和应用、土壤物理多尺度过程、土壤力学与水力学、物理化学和生物学等多学科交叉研究等方面取得巨大成就,并成功应用于指导固废处理、地质工程安全以及电缆地下埋藏等社会经济多方面。发表100余篇期刊论文,数十部土壤学专著以及数百篇技术报告,荣获美国土壤学会、美国农学会会士,罗马尼亚、波兰、德国土壤学会以及国际土壤耕作研究组织等学术团体先后授予Horn教授荣誉会员称号。
该书由赵英博士和张斌博士组织,邀请了诸多从事土壤物理研究的中青年工作者共同翻译。他们花费很大精力把该教材引进国内,可使更多的科研人员系统了解土壤物理学,对推动我国土壤物理学的发展意义重大。
邵明安院士序|《土壤物理学精要——过程、功能、结构和力学导论》


中国科学院院士朱永官带领一群“土壤高级玩家”,一同创作出了本部集科学性、趣味性和前瞻性于一体的科普著作——《鲜活的土壤》,以科研者的视角和深入浅出的笔触,向大众讲述了土壤的本质、功能、土壤污染问题以及由此带来的粮食安全问题等人们关心和感兴趣的话题。
书中不仅涵盖了土壤的形成、分类、功能等基础内容,还深入探讨了土壤与生态环境、人类健康、文明演变进程等方面的紧密联系。用丰富的科研数据与成果揭示了土壤作为农业生产之基、生态系统之本的不可替代作用,更强调了在当前全球环境变化与资源约束加剧的背景下,科学合理地利用土地资源,对于维护国家粮食安全、促进生态平衡、实现经济社会可持续发展乃至推动人与自然和谐共生的战略价值。




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