迈向土壤安全：新南威尔士州土壤侵蚀足迹解析及其对农业可持续性的影响

本研究针对土壤退化量化标准缺失问题，提出创新性土壤足迹框架，整合土壤威胁（如侵蚀）、土壤服务比（SSR）和固有缓解能力（ERC）三大要素，以新南威尔士州为案例区，基于作物产量和有效持水量（AWC）构建侵蚀足迹模型。结果显示燕麦因低产量导致最高侵蚀足迹，而灌溉系统和保护区表现出较强土壤韧性，为全球土壤安全评估提供了标准化工具。

　　

土壤是人类赖以生存的基础资源，但工业革命以来，温室气体排放加剧和农业集约化导致全球土壤退化问题日益严峻。尽管碳足迹、水足迹等环境评估指标已广泛应用，土壤这一关键资源却长期缺乏系统性量化工具。更棘手的是，现有土壤退化评估往往仅关注单一过程（如侵蚀或盐碱化），忽略了土壤服务功能变化与自身恢复能力的动态关系。在这一背景下，Anilkumar Hunakunti等学者在《Soil Security》发表研究，构建了首个综合性土壤足迹框架，为新南威尔士州的土壤安全管理提供科学依据。

研究团队采用多技术融合的方法体系：基于RUSLE模型计算2001-2021年平均土壤侵蚀率（SER）；通过TERN/CSIRO数据集获取90米分辨率有效持水量（AWC）数据；运用随机森林（Random Forest）机器学习分别建模自然土壤（Genosoil）和人为影响土壤（Phenosoil）的AWC；结合澳大利亚农业资源经济局（ABARES）1990-2022年作物产量和经济数据，最终整合侵蚀风险能力（ERC）构建土壤侵蚀足迹模型。

3.1 作物特异性侵蚀足迹排名
通过比较燕麦、小麦等七种作物的侵蚀足迹发现，燕麦在所有区域均呈现最高值（如中央西部达4.76），主要归因于其0.3-0.85吨/公顷的低产量；而高粱在西北坡地表现出最优抗侵蚀特性（足迹值1.89），与其3.04吨/公顷的高产直接相关。

3.2 关键参数空间异质性
河间地区展现出"低侵蚀（0.23吨/公顷/年）+高ERC（0.125）"的理想组合，而台地区域尽管侵蚀率达2.34吨/公顷/年，小麦仍保持2.31吨/公顷产量，揭示ERC对维持生产力的缓冲作用。

3.4 经济影响量化
对数模型显示土壤侵蚀足迹每增加20%，西北坡地小麦收入即降低12%，河间区油菜籽收入下降18%，证实土壤退化对高产值区域的威胁尤为显著。

3.6 AWC基准的侵蚀评估
海岸带因4.76吨/公顷的高侵蚀率呈现深红色足迹热点，而灌溉系统（足迹值0.08-0.2）显著优于旱作系统（0.1-0.9），凸显水分管理对土壤韧性提升的关键作用。

3.7 土地利用系统比较
发现旱作牧场的侵蚀足迹（0.32）是灌溉牧场（0.04）的8倍，而自然保护区（2.3）因缺乏主动管理，其风险甚至高于过渡用地（1.2），颠覆了传统保护观念。

该研究突破性地将"空间换时间"概念引入土壤评估，通过Genosoil-Phenosoil对比揭示人类活动对土壤服务的长期影响。所提出的土壤服务比（SSR= Phenosoil AWC/Genosoil AWC）创新性地量化了土壤功能的历史变迁，为全球土壤安全监测提供了可移植的框架。尤其值得注意的是，研究证实单纯控制侵蚀率并不足以保障土壤安全——西北坡地案例表明，即使侵蚀率中等（0.52吨/公顷/年），低ERC（0.075）仍会导致显著经济风险。这一发现促使重新审视土壤管理策略，强调必须将ERC纳入政策考量。未来，该框架可扩展至盐碱化、压实等多重退化过程的综合评估，为实现联合国可持续发展目标（SDGs）中的土地退化零增长提供科学工具。