欧洲联盟土壤健康趋势

《European Journal of Soil Science》：Trends in Soil Health in the European Union

　　

健康土壤对于环境和社会至关重要，因为它们提供了关键的生态系统服务。然而，欧洲联盟（EU）的土壤正日益受到多种土壤退化过程的影响。由于退化事件日益增多，近期欧盟出台了一系列保护和恢复土壤的政策倡议，例如共同农业政策（CAP）下的良好农业和环境条件、土壤监测与恢复指令（SMRD）、土壤使命（Mission Soil）以及2030年欧盟土壤战略，旨在到2050年实现土壤健康。为验证欧盟土壤是否朝着2050年健康状态迈进，需要进行长期土壤监测并研究土壤状况的变化。在本研究中，研究人员分析了七种土壤退化过程的趋势，使用了基于统一化重复监测调查所产生的欧盟尺度空间图层和数据点。结果表明，在过去几十年中，三个指标（水蚀、收获侵蚀和磷缺乏）对应的不健康土壤范围有所减少。相反，土壤有机碳损失、磷过量和土壤密封对应的不健康土壤面积有所增加。土壤pH（酸碱度）未观察到明显趋势。可用数据集的时序仅部分覆盖了土壤使命和欧盟土壤战略启动以来的时期，因此本研究无法评估这些政策倡议在保护土壤方面的有效性。预测表明，由于气候变化、持续不可持续的管理实践、土地利用变化和城市化，四种研究的土壤退化过程将在未来几十年进一步恶化。这凸显了SMRD、欧盟土壤战略和Mission Soil的重要性，需要继续投资于土壤监测和相关研究，加速实施可持续土壤管理实践，并使所有指标走上到2050年实现健康土壤的轨道。

**论文解读：欧洲联盟土壤健康趋势**

土壤是提供关键生态系统服务（如减缓气候变化、防止干旱和洪水、供给健康食品）的基础。然而，欧洲联盟（EU）土壤正面临日益严重的水蚀、有机碳损失、污染等退化过程，当前超过60%的欧盟土壤受至少一种退化过程影响，导致土壤功能受损。为应对这一危机，欧盟已出台多项政策倡议，包括共同农业政策（CAP）下的良好农业和环境条件（GAEC）、土壤监测与恢复指令（SMRD）、欧洲地平线“土壤使命”（Mission Soil）及2030年欧盟土壤战略，均以2050年实现健康土壤为目标。但此前缺乏基于量化数据的土壤状况时间变化评估，难以判断政策实际效果。为此，本研究利用欧盟尺度下的标准化重复监测数据，分析七项土壤退化指标的历史趋势，并预测至2050年的变化方向，为政策调整提供科学依据。该论文发表于《European Journal of Soil Science》。

**主要技术方法**

研究依赖欧盟委员会联合研究中心（JRC）主持的LUCAS土壤调查（由欧洲统计局支持），该调查始于2009年，随后在2015、2018和2022年重复开展，采用统一采样协议和ISO标准分析方法，覆盖所有主要土地利用类型，2009年约2万个样点，2018年扩展至约3.2万个。关键技术包括：（1）基于RUSLE2015模型（修订版通用土壤流失方程，100米分辨率）量化水蚀，通过保持除C因子（覆盖管理因子）和P因子（水土保持措施因子）外的参数一致，将侵蚀变化归因于土地利用和管理变化；（2）基于LUCAS土壤2009和2018年数据，采用GAMLSS-Copula（广义加性模型位置尺度和形状-耦合分布模型）双变量分布模型评估土壤磷含量变化，避免数学耦合和回归均值干扰；（3）通过LUCAS重复测量点直接计算土壤有机碳（SOC）变化（单位面积中位数变化）；（4）提出基于土壤缓冲容量（pH_水与pH_氯化钙差值）的土壤pH指标，定义酸化（指标<-1）和碱化（指标>+1）；（5）利用哥白尼计划（Copernicus）不透水层数据集（20米和100米分辨率，2006-2018年每3年一期）估算土壤密封面积。所有数据来源于公开的欧洲土壤数据中心（ESDAC）和欧洲环境署数据库。

**研究结果**

**4.1 水蚀（Soil erosion by water）**
基于RUSLE2015模型对2000、2010、2016和2023年四个基准年的一致模拟，结果表明：欧盟耕地面积加权平均土壤流失率从2000年的3.35 t ha^-1 year^-1降至2023年的2.38 t ha^-1 year^-1，降幅约30%；所有欧盟成员均呈下降趋势。所有可蚀土地（包括耕地、草地、森林等）的平均流失率从2.71降至2.38 t ha^-1 year^-1（降幅13.8%）。超过危害阈值（2 t ha^-1 year^-1）的面积占比从27%降至23.3%。降幅主要发生在2000-2010年（-20.1%）和2016-2023年（-12.2%），归因于CAP逐渐“绿化”、土地弃耕后植被恢复及保护性耕作（覆盖作物、免耕等）的推广。该指标在向2050年健康目标前进。

**4.2 收获侵蚀（Harvest erosion）**
结合欧盟统计局（Eurostat）作物统计数据（区域和国家层面）和LUCAS土壤质地数据，分析1975-1986、1987-1999、2000-2016三个时期。结果：收获侵蚀（甜菜、土豆等收获时黏附的土壤）总量从1987-1999年的2336万吨/年降至2000-2016年的1473万吨/年，降幅37.2%。所有成员均下降，波兰、意大利、西班牙、法国降幅最大。原因：根作物种植面积减少、收获机械技术进步及农民意识提高。超过2 t ha^-1 year^-1的耕地面积占比从约4%降至3%（占欧盟土地0.7%）。该指标在向好方向前进。

**4.3 土壤磷含量（Soil phosphorus content）**
利用LUCAS 2009（P₂₀₀₉）和2018（P₂₀₁₈）数据，通过GAMLSS-Copula模型得出：欧盟27国+英国农业土壤磷含量平均增加4 mg kg^-1（即初始均值的12.2%），尤其在北欧、南欧、爱尔兰和英国西部增加明显。磷过量（>50 mg kg^-1）的退化面积占比从2.3%增至3.9%；磷缺乏（<20 mg kg^-1）的退化面积占比从11.2%降至4.9%。磷输入（矿物和有机肥料总和）是主要驱动因素，当输入超过15 kg ha^-1 year^-1时土壤磷呈正增长。磷过量指标恶化，磷缺乏指标改善。

**4.4 土壤有机碳损失（Loss of soil organic carbon）**
基于LUCAS 2009和2018年所有矿质农业土壤的重复测量（de Rosa et al., 2024），结果显示：2009-2018年间，耕地表层（0-20 cm）SOC总量损失0.75%（约70 Mt C，初始储备约9.3 Gt C），中位数变化为-0.4 t C ha^-1。区域差异大：奥地利和斯洛文尼亚增加达3 t C ha^-1；北欧损失最大（-4.9 t C ha^-1），因其低黏土含量导致物理保护能力弱；中欧接近稳定；地中海区域变化范围较广（-5至+1.5 t C ha^-1）。主导驱动因素为土地利用变化（如草地转耕地，20年内可导致36%的SOC损失）和气候变化（增温加速分解）。该指标在恶化，偏离健康目标。

**4.5 土壤pH（Soil pH）**
Yunta et al.（审稿中）提出基于土壤缓冲容量的pH指标，用于衡量实际和可交换酸度。对2009和2018年LUCAS 13326个重访点计算后显示：74%的点无显著变化，14%酸化和12%碱化。不同土地利用类型间趋势相似，但林地和草地中酸化略占优势（13%和17%）。总体无明确趋势。

**4.6 土壤密封（Soil sealing）**
利用哥白尼不透水层数据（2006-2018年每3年一期），欧盟密封面积从2006年的107097 km²（占陆地2.6%）增至2018年的110702 km²（2.7%），增加3606 km²（增幅3.4%）。2006-2009年和2009-2012年增长较快（分别+1088和+1156 km²），2018-2021年初期数据又加速（+1622 km²）。塞浦路斯、波兰和西班牙增幅最大；马耳他密封比例最高（17%）。驱动因素为人口增长、城镇化及经济开发。欧盟远未达到“2050年零净土地占用”目标，指标持续恶化。

**展望：部分指标恶化趋势预测**
至2050年，水蚀预计增加13%-22.5%，主要因降雨强度增大，仅靠土地利用变化难以补偿（即使增加牧场可缓解3%）。收获侵蚀因甜菜面积预期再减25%而继续改善。磷过量在不变管理下将进一步增加，磷缺乏继续减少。SOC损失在高升温情景（RCP8.5）下预计2080年损失达2.5±1.2 PgC，草地较不敏感，森林损失显著。土壤密封预计继续扩张，主要围绕大城市和旅游区，年净土地占用需减少约27 km²才能实现2050年零净目标。

**讨论与结论**
讨论指出：LUCAS Soil是当前唯一可提供欧盟尺度标准化趋势检测的工具，但仅7个指标拥有量化趋势数据（仍有13个指标缺失），且时间跨度有限（多数仅9年），不足以评估Mission Soil等政策的实际效果。SMRD将建立每6年一次的成员监测框架，配合LUCAS 2022和2027数据及Mission Soil项目成果，未来可完善分析。

**结论翻译（原文翻译）**
在本研究中，研究人员展示了七项土壤退化指标在过去几十年的趋势以及对2050年的展望。结果表明，三个指标（水蚀、收获侵蚀和磷缺乏）在过去几十年中有所改善，正朝着2050年健康土壤的目标前进。具体而言，2000-2023年欧盟水蚀平均土壤流失量减少了13.8%；1987-2016年收获侵蚀土壤流失量减少了37%；2009-2018年磷缺乏对应的不健康土壤占比从11.2%降至4.9%。然而，其他三个指标在过去十年呈现相反趋势，偏离了2050年健康土壤的目标：2009-2018年耕地土壤有机碳含量下降0.75%；土壤磷含量同期上升12.2%；2006-2018年欧盟土壤密封面积增加3.4%。土壤pH未发现明确趋势。由于可用数据集仅部分覆盖Mission Soil和2030年欧盟土壤战略启动以来的时期，无法评估这些政策倡议对所述趋势的具体作用和影响。对2050年的预测表明，在管理措施不变的情况下，四项研究的土壤退化指标将在未来几十年继续恶化，主要归因于气候变化和城市化。这凸显了SMRD、2030年欧盟土壤战略和Mission Soil的重要性，需要继续投资于土壤监测和研究，加速向成员国提出建议并实施可持续土壤管理实践，从而使所有指标走上到2050年实现健康和韧性土壤的轨道。