在大自然裡,大約要花上500年的時間才能生成2.5公分厚的土壤,珍貴的天然資源卻在腳下任人糟蹋。土壤是地球上最大的有機碳儲藏庫,有機質是土壤肥不肥的關鍵。因超過半數的有機質是以碳的形式存在,聯合國糧農組織(FAO)正在製作全球的土壤有機碳地圖,了解全球土壤狀況。

台灣雖非聯合國成員,但有機碳地圖製作小組向《上下游》記者表示,台灣仍可遞送相關資料,一起拼湊完整的全世界土壤地圖。

全球1/3土壤退化,每年流失240億公噸

聯合國統計,全球有1/3的土壤退化、每年流失240億公噸的土壤。工業活動、過度使用農藥和肥料、畜養牲畜的廢棄物,乃至家庭使用的塑膠都會污染土壤,問題嚴重但關注有限。為數不多的大型調查揭露令人憂心的數據,美國有上千個土壤污染地點,澳洲有超過八萬個,近兩成的中國耕地土壤遭污染。印度有七成的耕地土壤退化,平均每公頃每年流失16公噸的土壤。

為了讓大家警覺土壤危機,聯合國糧農組織在2012年開始推動「全球土壤夥伴計畫」(GSP),訂2015年為國際土壤年、每年的12月5日為世界土壤日,並於今年6月初在羅馬召開第7屆全球土壤夥伴大會。

第7屆全球土壤夥伴大會(攝影/鄭傑憶)

靜默的土壤是活物,10公克有超過百萬種的微生物

土壤靜默無聲、不輕舉妄動,讓人幾乎忘了它的存在。但土壤是活物,會生養繁殖、消化呼吸,還持續改變溫度,提供植物所須的養分、水與礦物質,也是無數小動物、昆蟲與微生物的家。10公克的土壤中,有上百億的細菌,超過百萬種類的微生物。地球上有1/4的生物活在土壤,低頭觀察,會發現腳下不起眼的土壤是生機蓬勃的「地下社會」。

「有健康的土壤,才有健康的食物。」多位與會者不約而同表示。全球的農業生產在過去二十年成長了三倍,然而,近年來一些田裡長不出作物了。

複雜的生物多樣性讓土壤有韌性面對氣候與病蟲害的威脅,但化約式的農法在採收時也帶走了土中養分,久而久之成了不毛之地。補給的化學肥料是單一的化工產品,很難重建土壤豐富多樣的有機質。

不當的農法讓土壤日漸退化(攝影/鄭傑憶)

沃土變沙塵,美國「骯髒三〇年代」的教訓

1930年代,美國經過數十年的麥田榮景,犁耕頻頻的裸露土壤死氣沉沉。久旱不雨後黑色旋風呼嘯,中西部大草原上歷經數十萬年才形成的沃土,化為沙塵,飄上天空,像鋼刷的沙塵暴席捲麥田,甚至颳到了位在東岸的紐約、華盛頓。農民不只失去了莊稼,更失去賴以維生的土壤。面積超過十個台灣大的農田成荒原,這起大地悲劇,促成美國在1936年通過《土壤保護法》。

美國文學代表作《憤怒的葡萄》勾勒了耕地荒蕪後農人的絕望,可是「骯髒三〇年代」的黑色風暴(dust bowl)教訓像塵土一樣隨風而逝。位在非洲東南部的馬拉威,農民在政策鼓勵下都用上了象徵現代化的化學肥料,平均每公頃農地施了160公斤的氮、磷、鉀綜合肥料,土壤沒被養肥,反而瘦巴巴越來越不健康。

糧農組織前往馬拉威實地調查發現,從2010到2017年,這個內陸小國將近半數的農地土壤退化,氮和有機磷不足以提供作物足夠的養分。出乎當地農民意料的是,肥料是導致土壤貧瘠的主要原因之一。

美國「骯髒三〇年代」席捲德州的沙塵暴(出處:wikipedia)

不管慣行或有機,錯誤的施肥讓土壤變瘦

全球土壤夥伴計畫秘書長瓦嘉斯(Ronald Vargas)指出,「為了補充土壤的養分,幾乎所有的馬拉威農民都用了化學肥料,但使用不當,大約四成的土地酸化,讓土壤流失的情況雪上加霜。」土壤流失又帶走了3%的化肥,落入惡性循環。

瓦嘉斯表示,綜合肥料管理方法(IFSM)結合化肥、有機肥和石灰、磷酸岩(rock phosphate)可以恢復土壤的肥力。「關鍵在於,要有政策支持,傳遞這些資訊,教導農民。此外,政府也需要建構一套容易取得的全國土壤資料庫。」糧農組織在馬拉威調查時,也訓練了一批當地專家,寄望現代化的科學研究方法在當地生根,長期觀察與分析土壤變化。

不靠化學肥料,馬拉威牲畜排泄物含有的氮、磷、鉀就足以重振土壤肥力,當地也有六成的農民使用有機肥料,可是品質良莠不齊又缺少專業輔導,無法對症下藥。和仰賴化肥的慣行農法一樣,偏廢的有機農法也會荼毒土壤,破壞有機質和微生物原本充滿活力的相生相剋動態均衡。

過量的化學肥料導致水源優養化、土壤鹽化並累積重金屬。來自動植物的有機肥料呼應循環經濟和永續發展,但錯誤施用同樣留下後患。糧農組織指出,已經有不少研究證明,由牲畜排泄物製成的肥料含有重金屬、病原體,打在動物身上的抗生素也滲透到土壤。

泰國推農民養土冠軍,印度流動實驗室到田間測土壤

泰國農業發達,但也面臨土壤退化的威脅,沿海土壤嚴重流失。防制的難度不僅在於土壤的構成複雜牽涉到化學、物理學與生物學,還在政策的設計與落實,即使科學研究到位,資訊經常無法順利傳遞給農民。

泰國政府推出泰王國際獎章,每年選出養土高手,頒發獎金,去年由孟加拉的農民團體奪冠。在泰國境內,政府還推動「農民博士」計畫,選出愛護土壤的「土氣」冠軍農民,加以培訓後,由農民教農民,用最接地氣的方式傳遞養土的知識與技能。

為了協助農民了解土壤狀態,印度研發了便於攜帶的檢測儀器MRIDAPARIKSHAK,流動式的小型實驗室深入田間服務。與正規實驗室的大型儀器相比,MRIDAPARIKSHAK的準確度達九成,能夠檢測酸鹼度、電導度、有機碳、砷、鉀、磷、硫、鋅、鐵和硼等,然後由專家依檢驗結果推薦適當的肥料。

印度的土壤流動實驗室,到田間服務(出處:NAC)

鄰國背景雷同,跨國合作從區域開始

世界各國的土壤狀態不同,面臨的問題也不一樣,關於土壤的研究、立法與執法也有極大的落差。一些土壤退化嚴重的地區,像是馬拉威偏偏缺少研究的資金與技術;泰國雖意識到問題但心有餘而力不足,位在曼谷的中央政府對偏遠鄉村鞭長莫及。

相較之下,歐盟不只在科學研究上領先,也逐步落實為政策,建立了跨國的土壤資料庫。位在荷蘭的「世界土壤資訊中心」(ISRIC)蒐羅了來自世界各地的資料,繪製全球土壤含有機碳(soil organic carbon)程度、含水量、黏土分布等數位動態地圖,並採用開放軟體的架構希望吸引更多政府和團體參與。

區域合作是保護土壤的重要步驟,因為鄰近國家的背景條件接近,相互交流的知識能夠發揮加倍的效應。位在曼谷的亞洲卓越土壤研究中心(CESRA),已經有日本、韓國、中國、菲律賓、越南等24個國家加入。

糧農組織繪製全球土壤地圖,台灣也可以參加

糧農組織指出,保護土壤的技術大多已經存在,推動的障礙主要在政策面。目前少有國家針對保護土壤制定專法,多數是在環保法規中管理。

為了建構全球治理框架,糧農組織在2017年推出「可持續土壤管理自願準則」,呼籲各國減少土壤侵蝕、提高土壤的有機質含量、促進土壤的養分均衡與循環,防止土壤鹽化、酸化、污染、板結、增加土壤的生物多樣性等。

土壤還是地球上最大的有機碳儲藏庫,因為耕犁造成的碳流失,降低了土壤的養分,也加劇了氣候變遷。有機質是土壤肥不肥的關鍵,而超過半數的有機質是以碳的形式存在,糧農組織正在製作全球的土壤有機碳地圖,了解各地的分布,也傳遞保存土壤中有機碳的知識與技術。

部分國家不願意提供土壤的細部數據,因此是依照糧農組織編制的操作手冊自行製作後,提交該國的土壤有機碳地圖,糧農組織檢視後彙整為全球地圖。台灣雖非聯合國成員,但有機碳地圖製作小組表示,仍可以遞送相關的資料,一起拼湊完整的全世界土壤地圖。

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