基于水土生态理论研究视野下的气候变化

文│孙发政（深圳市大自然生态园林技术有限公司）

地球生态环境正以前所未有的速度衰退，人类生存面临着巨大风险。全球变化中，最为严峻的是气候变化、全球变暖。从水土生态理论来分析，产生这一问题的根本原因在于人类活动的无序和无节制，只重视发展利益，忽略发展目的；从源头上看，是人类对地球水土生态过度干扰和破坏造成的后果。保护和修复地球水土生态，早日实现碳中和，从源头上阻止全球变暖给人类带来不可逆转的灾难，是刻不容缓的。

一、全球变暖，后果是灾难性的

历史上，地球气候变化主要是自然变化，而当今气候变化、全球变暖，主要是人类活动引起的。那么，人类在地球上做了些什么呢？从人类经历最初的蒙昧而逐步走向文明的过程来看，漫长的采集狩猎时期到农业文明，对地球水土生态的影响是微弱的，而进入工业文明时代，情况就大不相同了。以挖山填海为代表，人类破坏自然的手段，已达到无所不能的程度。现如今，全球因人类活动每年排放510亿吨准二氧化碳，温室效应已造成冰川融化、海平面升高、极端气候频出、自然灾害加剧，飓风、干旱、洪水、热浪以及森林火灾正变得越来越险恶。从源头上找原因，这是由于人类对于地球水土生态过度干扰和破坏造成的。

工业化、城市化以来，地球上有很多固碳放氧的绿水青山、农田、草原、森林、湿地，变成一望无际的排碳耗能的钢筋混凝土城市，生产钢筋水泥排碳耗能、施工中排碳耗能、建成后持续排碳耗能。如今地球陆地上约75%的自然水土生态被改变或破坏。如森林砍伐变成牧场，草原开垦变成农田，湿地围垦变成旱地；绿水青山开挖后变成钢筋混凝土建筑；万亩良田被钢筋水泥化后变成飞机场。土地城市化，颠覆性地改变了地球原生地貌及水土生态。

工业化、城市化燃烧的化石燃料，已导致全球温室气体含量快速增加。在过去80万年里，全球主要温室气体二氧化碳含量在170～300ppm之间，而2019年5月大气二氧化碳浓度均值达到414.7ppm，这在人类历史上前所未有的。创纪录的温室气体浓度将全球温度推向越来越危险的境地，1900年以前，地球表面温度增速约每百年0.7～0.9℃，但1975年至今，已提高到1.5～1.8℃。2015年《巴黎协定》通过，较之2015年，今天的气候变化形势更加严峻，气候危机持续，且有加速之势。现在地球的气温要比工业化前高出1.2℃，在未来几年内可能会跨过1.5℃。

气候变化的自然信号和社会经济影响正在加速。现今全球山地冰川正在消失，2018下半年以来格陵兰岛的冰盖正以前所未有的速度融化，其融化速度是过去350年以来最快的；南极洲冰盖也持续减少，1979年到1990年南极洲的冰损失速度为每年400亿吨，而2009—2017年已增加到每年2520亿吨。第四届联合国环境大会发布的一份报告警告称，即使全球温室气体排放全部停止，北极冬季气温也将在2050年升高5℃，导致格陵兰岛冰盖融化，全球海平面上升，一些经济发达沿海地区恐将被淹没。如今全球60%的经济总量集中在入海口，70%的工业资本和人口集中在距海岸100千米的海岸带，气候变化、全球变暖、海平面上升，首当其冲的是入海口和海岸带地区。2018年9月，联合国秘书长古特雷斯呼吁各国立即行动起来，阻止全球变暖，避免气候变化给人类造成不可逆转的灾难性后果。

二、地球水土生态被改变和破坏，是全球变暖的根源

气候变化，全球变暖，带来的危害是多方面的。资料表明，地球温度升高2℃，将意味着地球上动物减少8%，植物减少16%，昆虫减少18%，珊瑚礁消失，同时引起一系列的连锁反应。引起全球变暖的原因是多方面的，温室气体排放、下垫面改变都是重要原因，而这些原因的源头，是人类对地球水土生态的改变和破坏。

1.人类文明发展的历程对地球水土生态的影响。大约5万年前，人类发展出了语言，开始狩猎采集的生活方式，那时人类的数量少，劳动分工简单，主要是女性为采集者，男性为狩猎者，人类不懂得种植农作物和饲养牲畜，只消费，不生产，依赖大自然的再生和补充，对地球水土生态影响微弱。1.2万年前后，我国在南方稻谷作为农业萌现，在北方有了旱作农业的萌芽。到了5000年前后，中华大地已是处处农忙景象，南北各地种稻、种黍、养鸡、养猪，西北地区还养牛羊。农业文明对地球水土生态的影响也是微弱有限的。从公元1年到1800年左右，全球人均GDP增长缓慢，而公元1800年到现今，人均GDP增长了数10倍，背后的力量，是工业革命。工业化开启了大航海时代，带来了全球范围内的分工与合作，生产效率大幅提升，极大地增长了人类财富。在过去200多年的时间里人类经历了三次工业革命，共同特点是化石能源的开采和利用。近代以来，工业化特别是城市化给地球水土生态带来了颠覆性的影响，地球表面原生地貌及水土生态，被大面积改变和破坏，温室气体持续大量排放，以至于气候变化，全球变暖。

2.水土生态平衡的改变和破坏，是全球变暖的根本原因。水土生态是地球历史长期演化的结果，地球上水、土、植被三大要素（系统）及相互之间具有活跃的代谢过程，有着能量流动的物理、化学和生物过程，能量流动驱动了物质与信息在各要素之间的转化与迁移，维护和推动了水土生态系统的稳定和演化。水土生态的核心是水、土、植被之间的相互联系、相互作用，包括生物地球化学循环、植被演替、景观地貌等，水土生态系统发生的复杂物理、化学和生物过程相互耦合使之成为有机联系和不断变化的动态系统。

地球历史上气候变化主要是自然变化，而如今全球变暖主要原因是人类活动引起的。目前只有3%的地域具有自然生态系统的完整性。工业化和城市化，开矿钻油，铺路架桥，筑坝蓄水、盖楼建园，城市不断扩展，这些剧烈的活动，不仅改变了地球原生地貌及水土生态平衡，使碳汇原生植被和土壤消失，还持续排放大量温室气体。全球每年排放510亿吨准二氧化碳，研究显示这些排放的准二氧化碳中，水泥、钢铁、塑料等工业占31%，电力占27%，农业占19%，交通占16%，空调占7%。

所有这些人类的生产活动，都是在改变和破坏地球水土生态平衡。例如，生产水泥、钢铁需要开采矿石，燃煤发电需要开采煤矿，水力发电需要筑坝蓄水，化学农业会造成面源污染，等等。为了实现碳中和，世界各国围绕着清洁能源、煤电依赖、新能源交通、碳捕捉和碳储存、工业碳排放、植树造林、绿色建筑等多方面展开工作，我国也在努力探索碳达峰、碳中和的科技创新路径，推动钢铁、水泥、化工、冶金等高碳产业生产流程零碳再造，发展碳汇和碳捕集利用与封存负排放技术等。但如果不从水土生态的源头上采取措施，不能深刻领会绿水青山就是金山银山的科学内涵，无节制地把自然水土生态视为土地财产，大搞土地开发建设，破坏自然水土生态，上述节能减排工作难以实现，无力阻止全球变暖。

近几十年来，我国各地在热火朝天地进行经济开发区、工业园区建设。全国加起来有几万个经济开发区、工业园区，很多青山绿水、农田湖泊、秀美山川被夷为平地并钢筋水泥化，固碳放氧的草原、林地、农田，自然水土生态，变成排碳耗能的经济开发区、工业园区。例如，四川成都郊县某镇约有8万多人，该镇在已有的3万亩工业园区的基础上，又建设了一个10万亩的开发区，投产产值不到5个亿，造成巨大闲置。又如，2015年《深圳市规划国土委关于查违和历史遗留违建处理工作的汇报》，至2014年年底，深圳市违法建筑37.30万栋，4.28亿平方米，其中住宅类达1.72亿平方米。违建不仅破坏了原生地貌和自然水土生态，而拆除、重建又需要消耗大量化石能源，排放大量温室气体。

2020年，我国所有城市转让给房地产开发商的土地，共计收入84142亿元，创下历史新高。2020年全国财政收入是18万亿元左右，转让地收入占全国财政收入的44%，占地方财政收入的84%。2019年有12个城市的土地财政依赖度超过了100%，尤以温州为最，达到了179%。这样的土地财政不仅难以为继，而且只视土地为财富来源，大搞土地开发，最终绿水青山、肥沃农田、湖泊湿地都将在开发建设中被改变和破坏，固碳放氧的原生地貌、植被土壤，都变成排碳耗能的钢筋混凝土和水泥玻璃建筑，自然水土生态将失去平衡，温室气体排放将持续增强。因此，保护自然水土生态这个根本性的问题得不到解决，仅靠一些技术创新远远不够，难以实现碳达峰、碳中和，地球生态环境保护也可能失去良机。

三、保护和修复水土生态，从源头上阻止气候变化

水土生态理论认为，人类与自然的关系，寻根溯源归结为人与水的关系、人与土壤的关系、人与植被的关系，即人与水土生态的关系。处理好人与水土生态的关系，人与自然和谐才有基本保证，才能保护好野生动植物，维护大自然的生态平衡。控制温室气体排放，必须从源头上保持水土生态平衡。

土壤是在地球长期演化过程中，通过气候、生物、母质、地形和年龄等5个自然因素和人类活动共同作用而形成的历史自然体，是岩石圈、水圈、生物圈和大气圈相互作用的产物。研究表明，仅农田土壤固碳就可以抵消约13.1%的温室气体，土壤有机质含量每提高1%，就可从空气中净吸收约306亿吨二氧化碳。作为全球陆地生态系统中最大的碳汇，土壤通过影响碳固定而减缓气候变化。

地球上约有136亿亿吨水，成就了太阳系惟一的生命星球。水是人类和一切生物赖以生存的基本物质。湖泊是生态安全的重要屏障，发挥着调节气候、涵养水源、防止荒漠化及维系生态系统平衡等重要功能。数据显示，我国面积大于10平方千米的湖泊已有200多个萎缩；全国因围垦、建设消失的天然湖泊有近1000个。保护水土生态，控制温室气体排放，任重道远。

研究显示，到2050年避免采伐、森林经营、增加更新代次和造林/再造林等有助于让全球每年二氧化碳排放量减少60亿吨。到2055年，每年有多达60亿吨的二氧化碳可以被森林封存。在全球气候变化缓解行动中，全球林业和草原起着重要作用。2000年至2020年，我国92.6%的区域植被生态质量指数呈提高趋势，2000年以来我国草原和林区植被净初级生产力呈上升趋势，平均每年分别增加4.1克碳/平方米、5.4克碳/平方米。但草原、森林、农田三大生态系统的保护还需要加强。

水土生态理论提供了一种解决人类面临的生态环境问题的理论导向，是保护地球生态环境的共同理论基础。控制温室气体排放，在能源、工业、交通、建筑、农业等领域开展碳减排的同时，要从源头上保护和修复水土生态，防止人为对自然水土生态进一步破坏。同时，还要加强对土壤沙化和植被退化的防治，维护地球水土生态平衡。