地理學(xué)習(xí)資料：人類活動(dòng)使土壤流失加速了多少?
人類砍伐森林、開荒耕作的過程會(huì)加快土壤沖蝕流失的速度，這一點(diǎn)已經(jīng)是人們的共識(shí)。而在最近的一項(xiàng)研究中，地質(zhì)學(xué)家們首次對(duì)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(dòng)可以使土壤流失速度增長(zhǎng)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(duì)于地質(zhì)學(xué)家來說，準(zhǔn)確測(cè)量某種地形自然狀態(tài)下的侵蝕速率是一個(gè)相當(dāng)困難的任務(wù)，因此也很難確切地計(jì)算人類對(duì)土地的利用究竟讓水土流失速度加快了多少。這個(gè)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(duì)羅阿諾克河(Roanoke)、薩凡那河(Savannah)和查塔胡奇河(Chattahoochee)以及美國(guó)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(gè)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(dòng)土地的高峰時(shí)期(也就是19世紀(jì)末到20世紀(jì)初)，每25年就會(huì)流失1英寸厚的土地。
“這可是超過100倍的增長(zhǎng)。”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(guó)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(xiàng)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(duì)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(shì)如果繼續(xù)下去，將會(huì)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(xiàng)新的技術(shù)對(duì)它們進(jìn)行了測(cè)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(shí)間就越長(zhǎng)，同時(shí)鈹-10的積累也就越多。通過位于勞倫斯•利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的一臺(tái)加速器質(zhì)譜儀，地質(zhì)學(xué)家們測(cè)量了樣品中鈹-10的含量，這就相當(dāng)于用一種“時(shí)鐘”去測(cè)量很長(zhǎng)一段時(shí)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(duì)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?jī)H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(gè)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(dòng)在大地上留下的一個(gè)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(cè)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(xiàng)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(gè)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(gè)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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