地理學(xué)習(xí)資料：人類活動使土壤流失加速了多少?
人類砍伐森林、開荒耕作的過程會加快土壤沖蝕流失的速度，這一點(diǎn)已經(jīng)是人們的共識。而在最近的一項研究中，地質(zhì)學(xué)家們首次對此給出了量化的結(jié)果：他們的研究結(jié)果顯示，與自然狀態(tài)相比，人類活動可以使土壤流失速度增長百倍之多。在人類的影響下，幾十年內(nèi)損失的土壤可能相當(dāng)于自然狀態(tài)下上千年的流失量。這一研究結(jié)果于1月7日發(fā)表在《地質(zhì)學(xué)》(Geology)期刊上。
對于地質(zhì)學(xué)家來說，準(zhǔn)確測量某種地形自然狀態(tài)下的侵蝕速率是一個相當(dāng)困難的任務(wù)，因此也很難確切地計算人類對土地的利用究竟讓水土流失速度加快了多少。這個數(shù)據(jù)的缺失也使得環(huán)境領(lǐng)域的政策制定變得困難。
而現(xiàn)在，研究者們針對羅阿諾克河(Roanoke)、薩凡那河(Savannah)和查塔胡奇河(Chattahoochee)以及美國東南部其他七條河流流域進(jìn)行了研究，第一次精確量化了土地的“本底侵蝕速率”。由此，科學(xué)家們宣布了這個驚人的發(fā)現(xiàn)：在歐洲殖民之前，這里山坡的土壤侵蝕速率大約是每2500年1英寸(相當(dāng)于2.54 厘米)，而在人類擾動土地的高峰時期(也就是19世紀(jì)末到20世紀(jì)初)，每25年就會流失1英寸厚的土地。
“這可是超過100倍的增長。”論文作者之一保羅•比爾曼(Paul Bierman)說。比爾曼是佛蒙特大學(xué)的一位地質(zhì)學(xué)家，他與他過去的學(xué)生盧克•羅伊瑟(Luke Reusser)以及帝國理工學(xué)院的地質(zhì)學(xué)家迪倫•魯?shù)?Dylan Rood)一起合作進(jìn)行了這項研究。“當(dāng)人們收獲了作物之后，土壤變得七零八落，” 比爾曼解釋說，“于是土地就被侵蝕得更快了。”
“我們的研究確切地展示了殖民和農(nóng)業(yè)發(fā)展對北美的土地造成了多大影響，”魯?shù)卤硎荆?ldquo;人類‘刮去’土壤的速度要比自然過程快100倍!”
沿著皮埃蒙特南部，從弗吉尼亞到阿拉巴馬，在阿巴拉契亞山脈和大西洋沿岸平原之間伸展著高低起伏的地形，黏土土壤的積累經(jīng)歷了成千上萬年。然后，在經(jīng)過了僅僅幾十年的高強(qiáng)度砍伐以及棉花和煙草種植之后，土壤的侵蝕就相當(dāng)于無人環(huán)境下上千年的程度了。“大地并不能快速地‘生產(chǎn)’出這些珍貴的土壤以補(bǔ)充人類帶走的部分，” 魯?shù)抡f，“這樣的趨勢如果繼續(xù)下去，將會是不可持續(xù)的。”
科學(xué)家們從這些河中收集了24份沉積物樣品，然后用一項新的技術(shù)對它們進(jìn)行了測量。從沉積物中的石英顆粒上，研究者們提取出了鈹元素的一種罕見形式，一種名叫鈹-10的同位素。這種同位素是在宇宙射線的照射下在土壤表層形成的。侵蝕速率越慢，土壤暴露在地球表面的時間就越長，同時鈹-10的積累也就越多。通過位于勞倫斯•利弗莫爾國家實(shí)驗室的一臺加速器質(zhì)譜儀，地質(zhì)學(xué)家們測量了樣品中鈹-10的含量，這就相當(dāng)于用一種“時鐘”去測量很長一段時間跨度內(nèi)的侵蝕量。
這些現(xiàn)代河流沉積物可以揭示過去數(shù)萬年的土壤流失速率，這使得研究團(tuán)隊可以將“本底數(shù)據(jù)”與殖民后的侵蝕速率相比較。在皮埃蒙特的這些區(qū)域，河流輸沙量數(shù)據(jù)自20世紀(jì)初以來一直被很好地記錄著。
科學(xué)家們得出結(jié)論說土地侵蝕被人類加速了100倍，不過這些河流輸出的沉積物量僅比殖民前的水平增加了5~10倍。也就是說，河流只運(yùn)輸了約6%被侵蝕的土壤。這表明在過去的兩個世紀(jì)來被侵蝕的大部分土壤依然以“遺留的沉積物”的形式存在，堆積在坡腳和山谷底部。
“人類活動在大地上留下的一個巨大的‘印記’，這使得人們很難弄清土壤自然狀態(tài)下的變化規(guī)律，” 比爾曼表示，“不過，著眼于檢測鈹-10使我們可以透過人類的‘印記’看到其下方，看到過去究竟發(fā)生了什么。”
研究者表示，這項研究不僅可以幫助人們了解自然規(guī)律，而且也為制定合理的土地使用規(guī)劃提供了信息幫助。“這也提供了未來的一個目標(biāo)，” 魯?shù)抡f，“我們可以將通過鈹-10數(shù)據(jù)得到的侵蝕速率作為一個資源保護(hù)的目標(biāo)。這可以用來制定環(huán)境政策和法規(guī)，來保護(hù)受到威脅的土壤和水資源。”
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