土壤侵蚀对农业和粮食生产构成威胁。它是土地退化的最大因素，影响全球 19 亿公顷土地，接近全球土壤资源的三分之二，威胁全球粮食供应。(图片来源：A.Barber Huescar/国际原子能机构)
土壤侵蚀是最常见的土地退化类型，它是一种侵蚀土壤上层的过程，植物从上层土壤中获取大部分养分和水分。当这层肥沃的土壤(称为表土)流失时，土地的生产能力就会下降，农民就会失去种植粮食的重要资源。
与风能或太阳能不同，土壤是一种有限的、不可再生的资源，而且正在以惊人的速度退化。不同类型的土地退化影响着大约 15 亿人，特别是在发展中国家。但土壤有一个意想不到的盟友——核科学。核技术可以帮助专家更好地了解土壤侵蚀的原因和机制，确定侵蚀热点，并评估各种土地管理实践对侵蚀率的影响，从而使土壤更能抵御气候变化的影响，并为未来保护土壤。
国际原子能机构利用核技术，如放射性沉降物(FRN)技术 和特定化合物稳定同位素(CSSI)技术，帮助评估土壤侵蚀，以便实施正确的土壤保护策略。国际原子能机构与联合国粮食及农业组织(FAO)合作，帮助各国加强利用核和同位素技术防治土壤侵蚀、保护土壤资源和支持可持续农业生产的能力。
其原因何在?其影响又如何?
(图片：A. Vargas/国际原子能机构)虽然土壤侵蚀是一种自然过程，在各大洲都有发生，但人类活动却大大加速了这一过程。一般来说，土壤侵蚀在陡峭的斜坡上更为常见。它通常是由自然因素造成的，包括强风或暴雨;然而，不可持续的人类活动，如砍伐森林或不当的土地管理，可以使这一过程加速两到三个数量级。
土壤侵蚀使土地容易失去肥沃的表土，再加上相关养分和化学物质的流失，对农业生产、粮食安全和环境(主要是水资源)构成威胁。土壤是所有农业生产的 95%的来源，因此土壤的健康和可用性影响着我们食物的质量和数量。全球约四分之一的人口直接依赖于退化土地上生产的食物，而且退化速度每年都在加快，导致全球每年损失数百万公顷土地。
土壤侵蚀还会影响水质和水生生物，因为土壤可以通过径流输送到河流和湖泊等水道，堵塞水库，导致从田地中冲刷出来的营养物质在水中积聚，导致藻类爆发。这会危及水质并损害水生生物的栖息地。此外，即使在海洋和海洋等较大的水库中，沉积物也可能大量堆积，导致附近水域浑浊度增加和能见度降低，进一步威胁水生生态系统的可持续性，并经常导致植物死亡。
土壤侵蚀的其他后果包括生态系统功能退化、山体滑坡和洪水风险加大、生物多样性严重丧失、城市基础设施受损，严重的情况下还会导致人口流离失所。
核技术能提供什么帮助?
被侵蚀的土壤可能几代人都无法恢复，这就是为什么评估土壤侵蚀和沉积率以及改善土地管理和实施土壤保护措施很重要。这是核技术可以提供帮助的地方。FRN 和 CSSI 技术最常用于解决土壤侵蚀问题。FRN 技术有助于评估和量化土壤侵蚀率，而 CSSI 方法可识别受侵蚀影响最大的地区。
根据这些核心应用的结果，可以实施土壤保护措施，例如梯田、等高种植、带状种植、少耕、免耕、覆盖、覆盖作物、侵蚀垄和侵蚀沟。参见马达加斯加和乌干达的例子。
沉降放射性核素(FRN)方法
沉降放射性核素 (FRN) 随雨水沉积在地面上。土壤中的 FRN 含量极少，对人体无害，但利用核技术测量精确数量有助于估计土壤侵蚀率。(图片：A. Vargas/国际原子能机构)FRN 遍布世界各地。最常见的 FRN 是铯-137 (Cs-137)，它主要在 20 世纪 50 年代至 60 年代的核武器试验中释放。它分散在世界各地的大气中，然后随着雨水沉积下来，并随着时间的推移融入表层土壤。
尽管土壤中的 FRN 含量极少且对人体无害，但可以通过灵敏的伽马能谱法测量，其含量可用于估算土壤侵蚀率。当表层土壤受到侵蚀时，Cs-137 浓度会降低，因此，在被侵蚀的土壤沉积的地方，Cs-137 浓度会增加。跟踪 FRN的重新分布可以让专家确定从一个位置移走并沉积到另一个位置的土壤量。要解释数据，需要确定一个未受侵蚀或沉积影响的地点。这个地点的 FRN 含量仅因放射性衰变而减少，代表基线。然后将侵蚀和沉积地点与参考地点进行比较，以计算侵蚀或沉积土壤的数量。
除了铯-137外，另外两种放射性核素也用于追踪土壤侵蚀，即铅-210(Pb-210)和铍-7(Be-7)。
使用 FRN 进行土壤侵蚀评估比传统方法(例如测量土壤去除的体积或测量不同大小地块的空间尺度上的沉积物输出)更方便、更便宜、更省力。FRN 技术在研究土地利用对土壤侵蚀的影响和土壤保护措施的效率方面尤其有用。这些信息对于制定土壤保护战略、选择适当的保护措施和实施土壤保护计划是必不可少的。
化合物特定稳定同位素 (CSSI) 方法
科学家可以追踪土壤中碳-13等稳定同位素的存在，以确定土壤侵蚀热点，并确定不同土地用途和作物对侵蚀分布的影响。(图片：A. Vargas/国际原子能机构)FRN 技术涵盖了土壤侵蚀评估的许多方面，但并非全部。因此，在确定较大区域(如流域)的沉积物和侵蚀热点的来源时，使用化合物特定稳定同位素 (CSSI) 方法 — 该方法专为这些目的而设计。
CSSI 技术测量碳-13 (C-13) 稳定同位素，以区分土壤有机质的不同来源。这是因为每种植物都有不同的 C-13 特征，当植物组织腐烂时，这些特征会保留在土壤中。这使我们能够识别生态系统和土地用途，这有助于土壤有机质。C-13 分析需要植物组织的成分，这些成分稳定且不会在土壤中分解。源自植物根部的脂肪酸最适合此目的。当植物组织腐烂时，脂肪酸成为土壤有机质的一部分。它们具有独特的稳定同位素特征，可以像指纹一样进行分析和使用。
利用 CSSI 技术，科学家将土壤中化合物的“指纹”与所选研究区域生态系统中的“指纹”进行匹配。通过采集受侵蚀区域的样本，科学家可以确定水库中受侵蚀土壤和沉积物的来源，以及特别容易受侵蚀的区域。这些信息对于精确定位土壤保护措施非常有价值。请参阅缅甸项目示例。
