土地并不是什么都能种。
——维吉尔（Virgil），《农事诗》（Georgics）
到了20世纪，人类已有能力移山，并首度成为重要的地质行为者（geological agent）。人类最重大的影响发生在土壤里：我们同时破坏且丰饶了这农耕的基础，有些地方已成为不毛之地，有些土地则不但可种出各种不同作物，甚至可以说什么都种得出来。
本章将探讨岩石圈与土壤圈的重大变迁及其相关因果。人类行为已从生物学、化学及物理学各方面改变了地球表面。在此我将完全略过人类对栖息于土壤中的菌类、细菌、啮齿动物与昆虫所造成的影响，[1]而将重点放在化学与物理变化。它们涉及了20世纪诸多方面的人类事务，包括政治、经济、健康，甚至营养。
地壳的基本构造
岩石圈是地球外壳的一层岩石。它浮在熔岩之上，像滚烫的汤上面的那层浮渣。这层外壳约有120公里厚。在地质时代岩石圈是会移动的：板块移位时，将部分岩石圈挤入岩浆而融化，其他部分则由岩浆冷却、固化而形成新的岩石层。在这个缓慢的循环过程中，人类只会注意到突发的震动——地震与火山爆发。与这些缓慢但大规模的自然运动比较起来，人类在岩石层所留下的印记似乎微不足道。
土壤圈则由土壤构成，相当于地球的皮肤，是岩石圈与大气圈之间的一层膜。土壤圈由矿物颗粒、有机质、气体及大批小型生物组成。它是一层薄薄的皮肤，厚度通常很薄。土壤需要好几个世纪或数千年才能形成，最后则通过侵蚀作用回到海底。土壤形成与侵蚀之间的过程是人类生存的基础，是植物存活的来源、生命的铸造厂。[2]
土壤的炼金术
以前的炼金术士，得大费周章才能从基本金属中提炼出黄金，到了现代，农民及农学专家也以类似的方式对待土壤：让贫瘠的土壤肥沃，肥沃的土壤更加肥沃，并从中获利。长久以来在一知半解甚或毫不知情的状况下，人类已改变了土壤化学。自有农业后，人类的农耕行为已大量降低了地球土壤养分的供给。在城市出现前，情况其实相当温和，因为植物从土壤中所吸收的物质，经短暂或长期间停留在动物或人体消化道及组织后，绝大部分很快就回归到土壤中。但有了城市之后，人类社会借由在土地上进行农耕与放牧来有系统地输出养分。这其中有的回归到土壤中，例如将人类排泄物收集至农民处作为肥料。这种做法早在荷马的《奥德赛》当中就已提到，但以中国与日本实行得最为彻底。但大部分并未回归土壤，而是流入下水道、河流与海洋。到了20世纪，在一片混乱的都市化及农耕放牧活动大规模扩张后，养分输出量较以往大幅增加。养分的枯竭，特别是氮及磷，限制了植物生长进而影响作物收成。农业的历史即为对这种现象的长期抗战。如果重复种植特定作物（例如糖、棉花及玉米），则会耗尽土壤中的特定养分。轮作这种自古以来的做法限制了养分流失。有系统地使用豆类（其产生的细菌能抓住土壤中的氮）便很有帮助。19世纪海运成本降低，较富足的社会便从秘鲁及智利进口鸟粪这种化石肥料，来补充当地农场的养分补给。但若不是化学家找出从岩石中提炼“过磷酸盐”（superphosphate）以及从空气中萃取氮的方法，全球农产品的产量会大幅降低（全球人口也会大幅减少）。
在1842年，英国乡绅约翰·劳斯（John Lawes，1814—1900年）率先将硫酸作用在磷酸岩上，产生了可以洒在土壤上的浓缩过磷酸盐。劳斯发明了第一款人工肥料，不久便创立首家化学肥料公司。英国与欧洲大陆只能供给少量的岩石原料，因此佛罗里达州（1888年之后）及摩洛哥（1921年之后）的磷酸岩很快就被开采、运送、经化学处理转换为过磷酸盐，然后分销给北美及欧洲较为富裕的农民。当时苏联发展出在科拉半岛（Kolal Peninsula，1930年）北极圈地区开挖磷酸岩矿的技术，接着又扩及哈萨克斯坦（1937年），进而建立起肥料工业。第二次世界大战后，中国与约旦也开发出大量的磷酸岩矿藏，近年来泰国也有类似发现。[3]这些国家的矿产，再加上部分海洋鸟粪堆，供给了20世纪日益增加的大量磷酸岩需求。
要为全球土壤供给氮就比较困难，20世纪前只能靠闪电及生长在豆类根部的特定微生物才能做到。[4]虽然跟磷酸岩相比空气的供给量相当充沛，直到19世纪末多数科学家仍认为从大气中提炼氮是相当伤脑筋的事。后来在1909年，从事学术研究的化学家哈伯（Fritz Haber）发现了如何通过合成氮从空气中萃取出氮。工业化学家卡尔·波许（Karl Bosch）则以哈伯的方法大量生产硝酸盐，因此这个制作过程被称为哈伯—波许合成氮法。
哈伯于1868年出生于现为波兰西里西亚（Silesia）的布雷斯劳（Breslau）的一个德国犹太家庭。他的父亲经营一家染料公司，他先在家中企业工作，后来说服父亲大量买进能治疗霍乱的氯化石灰，希望趁1892年汉堡疫病大流行大赚一票。但后来疫情并未扩散，哈伯的父亲为这批氯化石灰库存所苦，因此建议判断失误的儿子别想再靠流行病赚钱。到了30岁时，哈伯已成为卡尔斯鲁厄（Karlsruhe）地区知名的化学家，从事碳氢化合物裂解相关的基础研究，而这也是高效率原油提炼过程中相当重要的一环。
哈伯同时也是个爱国者。1900年，德国农民使用的硝酸盐有1/3来自智利出口的鸟粪堆。没有这些进口的氮，德国就无法喂饱自己的人民。哈伯希望固氮作用（nitrogen fixation）能解决一般性的农业瓶颈，并同时解决德国的地缘政治问题。尽管第一次世界大战期间受协约国军队封锁，直到战争末期德国仍持续仰赖哈伯—波许合成氮防止饥荒发生。它还提供了可以用来制造炸药的硝酸盐。哈伯于1918年获颁诺贝尔化学奖，据说颁奖典礼上众人都说他从空气中赚到面包。第一次世界大战后，哈伯—波许合成氮很快就变成一门有利可图的生意。[5]
第一次世界大战期间，哈伯致力于为德国军方制造毒气（这让他的妻子相当苦恼，以至于在1916年自杀身亡）。德国战败后的1919—1926年，哈伯努力尝试从海水中萃取黄金，以协助德国支付战后赔款。1933年纳粹当权后，这些爱国举动却对他一点儿好处都没有；哈伯在各界压力下辞去职务（当时他是全球最知名的物理化学实验室主管）并移民英国，一年内便辞世了。但他其实塑造了20世纪全球土壤化学，让农业在各种土壤退化现象下维持蓬勃发展。[6]乔纳森·斯威夫特（Jonathan Swift）在1726年的著作《格列佛游记》中写道：“谁要能在原本只能种出一根玉米的土地上种出两根玉米，就能比所有政客更能造福人类。”在将近200年后，哈伯做到了。[7]
哈伯—波许合成氮法需要大量能源，但只要在能源够便宜的地方，制造含氮肥料便是一件可行的事。然而直到第二次世界大战后，经济情势（特别是1929—1938年的经济大萧条）还是减缓了含氮肥料应用的发展。1940年全球约使用400万吨人造肥料，其中多为氮及过磷酸盐，还有从碳酸钾提炼的钾肥。到了1965年全球肥料用量为4000万吨，1990年则逼近1.5亿吨。[8]这样的发展，不论过去或现在都给全球土壤带来重大的化学变化，并且在经济、政治及环境方面带来莫大影响。
举例来说，光是人造肥料就可能让20亿人填饱肚子。但若不是收成量暴增，则需增加30%的肥沃农地才能喂饱全球人口。这是根本不可能的任务。[9]此外从1950—1985年，无论从社会或农民的角度来看，富有与贫穷农民之间的差距均出现系统性扩大。20世纪60年代前贫穷国家鲜少使用人造肥料，当地农民发现越来越难与拥有大量余粮的北美及澳大利亚竞争。1970年后，肥料用量增加大部分来自贫穷国家，但仍以能负担此等成本的大型农场为主，小农只得陷入绝境。在日本、韩国及近年的中国，大量使用人造肥料提高了稻田的劳动生产率，数百万名农民转行成了都市民工，成为这些国家经济奇迹的功臣。但在印度、墨西哥、菲律宾，以及其他大规模农户人造肥料用量远超过小农的国家，流离失所的农民带来的是社会紧张而非经济奇迹。因此，劳斯与哈伯其实造成了现代社会结构与国际劳动分工的现象。
大部分的肥料其实并未发挥作用，反而污染了水源。相关数据莫衷一是，不过一般认为使用的肥料中超过半数最终会流入农地及下游邻近地区的水源。这是河流、湖泊与海洋富营养化（eutrophication）的主因，特别是在欧洲及北美地区（富营养化指过多的养分供给，请见第5章）。尤有甚者，就算肥料留在土壤中，长期的“土地化疗”常导致微量营养素供给的问题，对农耕来说有害而无益。[10]
化学肥料的影响并不仅止于化学层面，它们对1950年后作物的选择也有极大的影响：对肥料反应良好的作物（例如玉米）就大力推广，取代那些反应不良的。越来越多的人只吃少数几种食物，因此造就了一种趋势——现今有2/3的谷物来自三种植物：稻米、小麦及玉米。化学肥料的使用也让食品生产完全依赖生产肥料所需的化石燃料：我们的食物来自石油的比重，已经跟阳光不相上下。它还大规模地改造了全球氮磷的循环，造成只眷顾以这些营养素为主食的物种。地球这项基本改变，会对人类带来什么后果，尚属未知。
土壤的污染
20世纪化学工业补充了土壤的重要营养素，同时也污染了土壤。一般而言，土壤污染出现在所有化学及冶金工业兴盛的地区，主要集中在欧洲、北美东部、苏联及日本。
土壤污染的主要来源之一，就是铅、镉、水银及锌等金属的开采、提炼及使用。这些金属对现代化学及冶金工业相当有帮助。20世纪的工业化过程也大量需要这些金属。但即使剂量极低，这些金属对人类（或其他）生命来说都有危险，尽管少量的锌对人体来说相当重要。在20世纪，这些金属大量渗入土壤（还有空气和水源）；举例来说，1875—1975年铅和镉的排放分别增加了大约20倍。[11]这些金属大多以空气污染的形式进入污染循环，有些则通过排放废水，有些甚至直接倾倒在土里。不论途径为何，一旦这些金属进入土壤，就会进入食物链。
日本就是一个极具戏剧性的例子。明治维新（1868年）后采矿与冶金工业兴起，带来了严重的重金属污染。19世纪末，几个矿区附近的稻米产量因铜污染而减少，但仅限于部分地区。20世纪初，采矿与冶炼将重金属带进日本数条河流流域的稻田，经常引发农民抗议。在1926年的“竹枪事件”中，土地遭到铜污染的农民包围了小阪矿区。在神通川河谷地区，第二次世界大战前便出现过数起骨骼疾病案例，现称“痛痛病”，后来发现这是镉中毒的后果。战后又发现好几百个病例。1950年后朝鲜战争带动日本重金属工业起飞，重金属产量及污染也直线上升。到了1973年，日本锌产量已领先全球，镉产量也接近全球最大。经由各种不同途径，重金属污染了灌溉水源。稻田抽干水后，留下了浓缩的污染残余物。镉特别容易为稻米这种植物所吸收。到了1980年，约有10%的日本稻田因土壤镉污染，不适合种植人类食用的稻米。通过食物摄取到镉及其他重金属，造成20世纪日本数百人死亡，数千人染病。由于稻田就在矿场及冶炼厂附近，日本的重金属土壤污染比其他地区更为严重。[12]
其他地方的土壤污染也影响了社会及生态，但都不及日本严重。20世纪70年代，波兰西里西亚的土壤、蔬菜及居民，都验出不利健康的高浓度镉、汞、铅与锌。加拿大安大略萨德伯里（Sadbury）冶炼厂下风处的土壤，镍及铜浓度约为背景比较值的400倍，几乎没有植物可以存活。1970年后，全球各地森林及草地土壤也有重金属浓度升高的迹象，不过只有少数工业区严重程度足以危害健康。举例来说，20世纪80年代印度北部土壤污染程度比德国赫斯（Hesse）低了一或两级。[13]20世纪都市土壤中累积的金属浓度，为背景比较值的10～100倍。20世纪70年代中期之后，空气中的排放量及土壤中的微量金属沉积物减少了，其中尤以铅及镉最为明显，主要是因为工业界开始进行规范。但铅会在土壤中留存3000年，因此这种20世纪特有、证明对健康有不良影响的遗产，将会长久存在。[14]
除金属外，工业化还产生各种有毒废弃物。人造化学物在19世纪出现，到20世纪中期之后才对环境造成重大影响。自1900年以来，人类约合成了1000万种化合物，其中约有15万种具有商业用途。[15]合成化学产量（以重量计）在1940年到1982年增加了350倍。使用这些化学物的产业产生了大量废弃物，其中多半具有危险性。目前尚无有毒废弃物产量的历史数据（且各界定义大不相同），但1940年之前应是呈现缓慢增长趋势，到1950年后化学工业蓬勃发展才加速增长。有毒废弃物大部分被丢弃至掩埋场（可能高达50%～70%），少量直接进入土壤（通常发生在都会地区或化学、石油及冶金业集散地），以合法方式倾倒或非法弃置在路旁、公园及私有土地上。
在1980年之前，这些废弃物通常不会引起太多关注，一般认为不过是工业发展的代价之一。1936年，美国境内化学公司有80%～85%的有毒废弃物，未经处理便倾倒在工厂附近的坑洞、池塘及河流。[16]但在1976—1980年，邻近纽约州布法罗城的爱河（Love Canal）地区有越来越多的证据显示，当地癌症与先天缺陷病例明显源于1942—1953年掩埋在当地的化学物。胡克化学公司（Hooker Chemical Company）将毒物埋在地底后，在上面种植草皮并转交当地小区，并在原址兴建学校及住宅。到了1980年，联邦政府疏散数千居民并将爱河隔离，正式宣告当地为国家级灾区。很快数百个其他小区开始在健康问题与化学废料场之间抉择。有毒废料场（1980年光是美国就有5万处）成了环境政治、立法、诉讼的焦点，联邦政府也成立所谓的超级基金（Superfund）试图收拾残局，资助有毒废物弃置地点的复原工作。在美国与欧洲，因为法律禁止过去那种任意丢弃的模式，有毒化学品的处理问题越来越大。
将有毒废弃物出口至其他国家处理，到了20世纪70年代已成了一门跨国生意。美国将废弃物掩埋或倾倒在墨西哥，东南亚国家也接下了一部分的日本废弃物，摩洛哥与部分西非国家则接收了来自欧洲和美国的废弃物。民主德国堪称1989年前全球最大的废弃物进口国。讽刺的是两德统一时（1989—1990年），联邦德国过去（短暂）出口的有毒废弃物问题又回到自己手上。到了20世纪80年代末，有毒废弃物相关的国际贸易每年达数百万吨，但富国花钱让穷国接收有毒物质的奇特现象，引发了政治阻力。1987年，一船来自美国的有毒焚化炉飞灰航行在大西洋上，希望找到愿意接收的国家。在20世纪80年代末及90年代，出现了许多协议及公约，意图规范有毒废弃物的国际贸易，其中许多交易都是非法的。[17]
现代武装部队是化合物的大用户。在苏联与美国，1941年后最大的单一土壤污染源就是军队，第二次世界大战与冷战期间它们通常不受规范。美国与苏联境内许多军营，以及部分海外基地，土壤与地下水污染非常严重，清理费用高得吓人。[18]
1950年以前，土壤化学中毒的累积效应不大。此后有越来越多地方遭到污染。土壤污染问题在1975年后开始转移，时值重工业从欧洲、北美和日本移往韩国、中国台湾、巴西等地。所到之处，土壤污染主要集中在都会及工业区。通过农业用化学药品及空气中沉积的氮、硫和微量金属，对乡间土壤造成的影响较小。土壤污染物进入水源、食物链及人体，让数百万人的生活变得更糟，甚至有数千人寿命缩短。
土壤与岩石的移动
自然的力量能移动大量的岩石。火山爆发、构造活动、冲蚀的冰河与自然侵蚀，长久以来塑造了地球的面貌。在20世纪，人类主要因为采矿及侵蚀加剧，成了跟这些自然力量不相上下的地质代理人。以粗略估计数字组成的表1.1，显示截至20世纪90年代为止人类所造成的影响程度。在20世纪初，人类对地质的影响可能只有20世纪90年代规模的不到1/10，跟冰河不相上下。[19]在部分地区，例如英国，1990年人类移动岩石土壤的数量已超过大自然。英国其实是个特例，因为有强大的煤矿工业及相对贫乏的自然资源。[20]
表1.1 平均每年岩石与土壤被移动数量
数据源：Hooke 1994
注a：指大海中央有新岩石山脉突起。
注b：Hooke估计为400亿及450亿吨，视假设而定。
注c：水移动岩石土壤的状况包括（非人为）湖泊及海洋的泥沙递移（约140亿吨）及分水岭地区内的淤泥（390亿吨）。
采矿 人类很久以前就会开挖地表寻找有用的金属与燃料。不过1820年前开采规模都不大，即使是在罗马帝国时期（公元1—3世纪）或中国宋朝（10—12世纪）鼎盛期间。工业化在1870年后引发一股寻找金属矿砂的热潮，蒸汽机的发明也导致煤炭需求暴增。举例来说，煤炭开采（表1.2）在1800年为1000万吨，19世纪增长了10倍，到20世纪又增加6或7倍。现代煤矿开采主要集中在英国，一度还出口煤至印度及阿根廷。但很快开采活动便在全球盛行起来，19世纪90年代到20世纪50年代以美国居首，接着是苏联，大约在1980年后是中国。铁矿砂的开采也依循同样的发展路线，先在英国大量开采，1890年前是德国和美国，1930年前则为苏联，到了20世纪90年代，中国、巴西、澳大利亚和俄罗斯成为全球主要铁矿砂开采国。砂石和其他建筑材料成了采矿活动的一大产物，集中在有建材需求的都会地区。在1980年左右，采石场所移动的土壤已经超过自然侵蚀。[21]到了20世纪初，美国矿工每年移动大约40亿吨岩石，全球数字约为其4～5倍。[22]
表1.2 1850—1995年全球煤炭产出
数据源：Headrick 1990：60，Erickson 1995：78，Smil 1994：186有类似数据
这些采矿活动造成各种杂乱的地下竖井及空间，这些都会破坏岩石圈，而精密的挖土器械问世后，更在地表挖出数千个大型开口，主要集中在美国、俄罗斯、德国与澳大利亚。这还会产生堆积成山的废弃岩石与矿渣，河中因此满是泥浆和淤泥。[23]英国的煤矿区出现了一堆堆矿渣小山，1966年其中一座还倾塌并掩埋了韦尔斯一处村庄。在沙加缅度河（Sacramento River）谷区，以水力开采金矿（1800—1909年）使淤泥量增加了10倍；（采锡的）马来西亚霹雳河（Perak River）和（产金的）新西兰克罗沙河（Clutha River），曾同时出现因水力采矿污泥而染黑河水的状况。[24]现代采矿作业会改变附近数公里范围的自然景观及生态，新喀里多尼亚（New Caledonia）便曾出现此一现象。
新喀里多尼亚是西南太平洋上一个面积相当于美国新泽西州或科威特的雪茄状小岛，与新几内亚、澳大利亚和新西兰的距离都差不多。库克船长以苏格兰语的罗马为其命名，但两者除了多山以外并无相同之处。1840年法国传教士到美拉尼西亚部落传教，接着法国在1853年将新喀里多尼亚吞并在其太平洋帝国之下。20年后，探勘者发现了镍这种坚硬抗腐蚀的金属矿，后来发现可用于制造飞机、武器，甚至可用于核能发电。新喀里多尼亚山顶正好蕴藏了全球已知氧化镍矿藏的1/4～1/3。
早期采矿靠的是镐和铲子，还有来自日本、爪哇和越南的移民。到了1926年，新喀里多尼亚的矿产量已领先全球。大战后半世纪内的多数期间，它的产量仅次于加拿大和苏联。印度尼西亚在1994年取而代之。在1890—1990年，法国兴业乐镍业公司（Société le Nickel,SLN）移动了5亿吨岩石，采得1亿吨的矿砂及250万吨的镍。当地采用露天挖矿法，第二次世界大战后甚至以这种方式铲平了山头。
后来证实这造成了深远的环境及社会效应。为了取得镍，矿工铲掉了山脊。河流中满是淤泥及碎石，因此无法钓鱼或灌溉。洪水和山崩破坏了洼地，将砂砾遗留在可耕地上，椰林也被冲倒。当地有全球数一数二的大型珊瑚礁，也被淤泥覆盖。在开采镍矿的头十年里，许多卡纳克人（Kanak，新喀里多尼亚的美拉尼西亚族）失去了生计、家园及土地。由于将矿砂运回欧洲市场成本太高而在当地兴建的熔炉，使空气中充满了黑烟及有害气体。卡纳克人与传教士多有抱怨但徒劳无功。20世纪30年代，一处教堂屋顶因硫黄烟雾而熔解。加上雇佣劳工、经济作物、现金征税以及移民矿工的涌入，大大影响了卡纳克人的生活形态。但环境与社会的变革才刚开始。
化石燃料时代的采矿行为，快速且彻底地重整了地球的景观。图为1944年智利丘基卡马塔（Chuquicamata）铜矿开采时的情形。20世纪中期，铜是世界上最重要的原材料之一，主要是因为铜可用来制造电线。由于产业与家庭转为用电，全球各地类似的矿场变得相当忙碌，从日本、新喀里多尼亚、津巴布韦到美国犹他州皆然。1980年后无线通信与光纤电缆使铜的需求降低，全球多处铜矿因此关闭
1950年后，挖土机、液压挖掘机和载重40吨的卡车取代了镐与铲子，到1960年生产规模也增加了10倍，1976年增加了100倍，主因是冷战时期日本工业在全球武器市场大举扩张且景气繁荣。环境与社会的错位现象日益严重，进而在20世纪80年代引发了让新喀里多尼亚元气大伤的独立运动及政治暴力。在那10年当中，法国政府开始针对法国兴业乐镍业公司的主要矿区强行实施环保规定，但废弃矿场的污染、侵蚀和淤积往往延续数十年，甚至数百年之久。[25]
新喀里多尼亚开采镍矿的历史，是改变地球岩石圈后造成环境退化与社会瓦解的一个极端案例。如果矿区位于法国本土，情况可能大不相同。但1880年后帝国主义与工业化盛行，全球有越来越多的采矿活动选在限制较少且执法不彰的地区进行。美拉尼西亚其他大型矿区也发生类似事件：（1960年后）巴布亚新几内亚的布干维尔（Bougainville）潘古纳（Panguna）矿区，（1980年后）新几内亚的奥克泰迪矿区（Ok Tedi），以及（1980年后）伊利安查亚（Irian Jaya）自由港（Freeport）矿区。[26]类似新喀里多尼亚的例子，还发生在智利、澳大利亚、赞比亚、西伯利亚、美国犹他州等地。[27]
带动土壤侵蚀大增的三大动力 土壤侵蚀的历史跟大陆的形成一样久远。只有人类活动会加速土壤侵蚀，而其历史则与农业一样久远，之前也有，但规模微不足道。到了现代，所有土壤侵蚀中约有60%～80%由人类造成。我们应该可以说，这样的比例是史上最高纪录。[28]
土壤侵蚀不但是一种多重的威胁，也是自古就有的。农田土壤流失会降低作物收成。土壤流失后，其流向通常都不利于人类。侵蚀土壤最后流入水库及湖泊，影响水中生物，还会造成海岸线、港口及河道淤积，因此必须进行疏浚。现代疏浚机械发明之前，港口常因淤积被迫弃置，例如古代小亚细亚的米利都（Miletus）。被侵蚀的土壤通常需要数百年才能完全流入海中。[29]
在漫长的人类历史中，曾有三大带动土壤侵蚀增加的动力。[30]第一次是中东、印度和中国农业从河谷扩散到过去曾为森林的地区。这个过程发展得相当缓慢，约自公元前2000年到公元1000年，随着国家、经济体及人口增长，以及铁器发明使砍伐森林变得容易而起。将既有植物铲除或焚毁以养殖其他作物或动物，侵蚀就会加速。如果发展出稳定的农耕或放牧系统，高侵蚀率通常会降下来，但鲜少能够恢复到先前自然植被状态的水平。无论如何，再怎么稳定的农耕系统通常都无法长久，而会受到流行病、战争、移民及气候变迁的影响。因此，尽管这种古老的土壤侵蚀原因早已达到高峰，直至今日仍未完全消失。
中国的黄土高原是土壤侵蚀史上第一股动力的典型案例。这片相当于法国大小的黄土地上，住着大约4000万人。它位于黄河流域中段，是全世界最容易侵蚀的地区之一。这里的土壤，是过去300万年来风从蒙古带来的沉积物所组成，组织松软且相当容易移位。当地夏季常有倾盆大雨。在农耕之前，黄土高原多为森林所覆盖（3000年前）的时候，[31]侵蚀作用每年带走大约11亿吨的土壤。接下来2000年内，间歇性的农耕清空了大部分的高原地区，侵蚀因此加剧，黄河也因此得名。到了20世纪初，土壤流失达每年17亿吨，1990年更高达22亿吨。[32]
全球土壤侵蚀第二次大幅度增加，则是发生在欧洲开拓疆土时期，以及全球农业市场一体化时期。这股动力始于1492年欧洲征服美洲及欧非殖民。美洲被征服造成当地人口浩劫，而在安第斯山脉与中美洲人口稠密的山区，梯田崩坏且土壤侵蚀的状况暴增。由欧洲人引进的放牧在美洲兴盛起来，动物的蹄造成更多土壤松动。这股造成土壤侵蚀的动力，约在1650—1700年人口数量稳定后减弱。[33]然而1840年后约6000万欧洲人移居海外或西伯利亚，侵蚀又再增强。许多人定居城市，但有数百万人在地处温带的北美、南美、南非与马格里布（Maghreb，指地中海摩洛哥、阿尔及利亚、突尼斯和利比亚西北部）、澳大利亚、新西兰和北高加索地区耕地。[34]在以上多数地区，欧洲人入侵带来了第一波严重且大规模的土壤侵蚀。[35]离开家园的农民，大多来自北欧，这一点相当重要。
这些农民对土地与农业的经验相当特别。从爱尔兰到波兰的北欧地区，雨量温和且地形坡度较低，土壤也较能抵抗侵蚀作用。一年当中耕种者随时可放任农田闲置并让有蹄类动物在其上游荡，而不会有土壤侵蚀的风险。温和的降雨缺乏让土壤移位的能量。但若将同样的耕作与放牧系统，移植到土壤较轻、坡度较陡且雨量较大的地区，如美洲、南美、澳大利亚及亚洲内陆，就会造成破坏性的侵蚀。如果征服者与殖民者来自一个不会导致他们忽略土壤保持的环境，造成第二次土壤大规模侵蚀的动力就会削弱许多。
除此之外，欧洲屯垦移民通常会让当地人口移往边陲地区，特别是那些土质不稳定的陡坡地，结果往往在第一次接触犁或挖掘用棍棒后，就暴露在侵蚀作用下。这种现象在非洲南部、北部及东部的欧洲人屯垦区特别明显。以南非、罗德西亚（Rhodesia，今津巴布韦）及肯尼亚为例，欧洲势力让白人农民取得较佳的土地。数百年来非洲农民以锄头及挖掘用棍棒（而非犁）在这片土地上耕作。但大约在1890年后，欧洲农民引进了犁和农业商业化，开始种植小麦、烟草、咖啡及其他作物。这在肯尼亚高地与罗德西亚“商业”（指白人所拥有的）土地造成严重侵蚀。与此同时，非洲自有的农耕则被驱赶至条件较差的土地，也就是坡度较陡或较为干燥或两者兼具的地区。在南非、巴苏陀兰（今莱索托）、罗德西亚北部和肯尼亚，人与牲畜挤在比以前更小的地方，也更难避免在不稳定的土壤上耕作。南非的黑人农民在1918年成立组织来关注土壤侵蚀问题（及其他议题）。到了20世纪30年代，南非许多地区的侵蚀状况已达到警戒状态。受美国应对沙尘暴事件经验的激励，南非当局注意到这个问题并尝试实施水土保持机制。南非呼风唤雨的政治人物扬·史末资（Jan Smuts）为当时社会相当普遍的一种看法（至少是白人的看法）发声，他说南非的“土壤侵蚀是这个国家所面临最严重的问题，比任何政治问题都严重”[36]。政府估计数据显示，在25年间土壤侵蚀造成农业生产力降低四分之一。然而，官方的防治侵蚀措施并不受民众欢迎，偶尔甚至引发叛乱，因为相关措施通常牵涉到强迫劳动或强制扑杀耕牛。在莱索托，相关措施也因设计不良而引发民怨，不但没有减少还可能加剧了侵蚀的状况。
在南非的例子里，土壤侵蚀加速源于众多复杂的社会现象，尤其是屯垦移民社会的政治。白人屯垦区、文化和不当的技术都在其中扮演某种角色：犁与犁沟所造成的侵蚀，远比以锄耕作更为严重。至少在巴苏陀兰，传教士成功地改变了非洲人对万物有灵论的信仰，因而不知不觉解除了对砍树、砍伐森林及土壤侵蚀的文化限制。此外，经济作物的诱因与压力也很重要。（大约在1920年后的）人口增长也发挥了部分作用，但在政治上限制非洲人留在保留区的决定，所起的作用更为重要。
另一个饱受争议的因素，就是南部与东部非洲的文化，也就是公有土地所有制及对牛群的文化依附（cultural attachment）。除非好好规范，土地公有制会提供个人、家庭与宗族诱因，以过度放牧或加速土壤耕作使短期收成极大化。他们可以保留努力的成果，却将代价散播到邻近地区。由于牛群在当地可累积财富并象征财富，成了非洲人努力增加牛群数量并过度放牧的诱因，除非社会规范不鼓励这种做法。社会规范可能在太平时期有用，但在殖民主义、市场化及远距离劳动迁移的各种压力下证明是难以维持的，而这些因素就在1890—1960年撼动了南非人的生活。[37]其他许多欧洲海外殖民地，尤其是北美与澳大利亚，土地价格都相当便宜，有时简直是任人自取。这有助于吸引移民，但也让他们不愿为土地投入金钱、时间或努力，因为破坏了一块土地，很容易就可以另起炉灶。
此外，运河、铁路、蒸汽船和电报让全球各地市场以前所未见的方式联结起来，因此在1870年以后，在北美大草原上耕作或在新西兰南阿尔卑斯山脉放牧数千万只羊，对新移民而言才开始具有经济意义。在这些地区，海外移民对生态造成的冲击与人数不成比例，因为他们生产的货物远超过所需，可以销售到遥远的新兴都会人口聚集地。[38]
加拿大西部的帕利泽三角带（Palliser Triangle）就是此一现象的明显例证。这是埃布尔达（Alberta）、萨斯喀彻温（Saskatchewan）以及曼尼托巴（Manitoba）等草原省份中一个半干旱的小麦种植带。1857年，英国皇家地理学会派遣爱尔兰人约翰·帕利泽（John Palliser）前往当地勘查。他发现这里的土地不适宜人居住或屯垦。1885年加拿大太平洋铁路开通前，这个地区一直属于游牧印第安人与水牛。受到铁路公司宣传的吸引，怀抱希望的屯垦移民陆续来到此地。1897年后大草原有好多年都雨量丰沛，原本数量不多的屯垦移民数量暴增。1901—1915年人口增加约15倍。吉卜林（Rudyard Kipling）1907年途经此地，还以为自己身处在新的“尼尼微城”（Nineveh）。[39]第一次世界大战期间小麦价格高涨，还有1915年和1916年的大丰收，带动了新的铁路、城镇和屯垦移民。
屯垦移民主要来自北美及欧洲的潮湿地区，虽然也有不少从美国大草原北迁而来。在学者与农学专家的推广下，他们会在夏天休耕以保持土壤湿度。但大草原多风，而且到了20世纪20年代，这种做法在干旱期导致了严重的风蚀现象，数千个农家（主要在埃布尔达省）只好放弃。20世纪30年代萨斯喀彻温干旱来袭。沙尘暴让天空也为之晦暗。有300万～400万公顷（相当于比利时的国土面积）的草原地“全毁”。沙尘吹向了安大略，1934年甚至波及大西洋。社会与经济的紧张形势，相当于发生在美国平原相当知名的“沙尘暴”事件，让主张社会主义的加拿大平民合作联盟（Canadian Commonwealth Federation）这种非正统政党在西部草原地区大获成功，在埃布尔达省则有以右翼民粹主义为号召的加拿大联邦（Canadian Commonwealth）。加拿大的沙尘暴事件也造成人口大举移出，就像俄克拉荷马与堪萨斯一样。帕利泽三角带农民的悲惨故事，历经了繁荣、侵蚀与萧条的循环。[40]
20世纪20、30年代各地干旱及呈现拉锯状态的经济动荡形势，确实让第二波全球性土壤侵蚀达到高峰。由于经济全球化造成动荡，且当时肯尼亚尚未动用财政政策来抑制波动，全球经济景气高低的循环周期在这些时期特别明显。不受控制的循环周期演变成农业扩张与弃置，而这就像微风和融雪会造成风化，让全世界的土壤逐渐移位。19世纪中期即大力推动土壤保持的杰克斯（G.V.Jacks）和怀特（R.O.Whyte）认为，“1914—1934年，全球流失的土壤比过去整个历史上的总和还多。”这毫无疑问是过于夸大，但其中还是有一丝、甚至不少真实性。[41]
大约1930年左右，欧洲屯垦疆界之内尽是诱人的农地，只有苏联哈萨克斯坦例外，在20世纪50年代及60年代因苏联体制特有的集中与加速型农业，重复出现上述现象。有了经验之后，农民与牧民学到如何在屯垦初期就开始限制侵蚀的作用。但在这些地区，还是没有农民与牧民能将侵蚀降低到过去或北欧的水平。
与第一波相同，第二波土壤侵蚀也引发了对立：持续进行土壤保护。数千年来农民小心保护土壤，在某些地方（例如印加时代的秘鲁）也维持着高水平。但在多数社会中，特别是劳工相对于土地严重不足的地区，遵循土壤保护的信徒不多且缺乏官方支持。20世纪初出现了关切土壤流失的声浪，其中尤以南非为甚。但土壤保护问题“相当棘手，充满政治炸药，而且永远会拖上好多年”。[42]接着在20世纪30年代初期，干旱袭击美国南部平原，开始侵蚀近年才开始用犁耕作的土地。1934年，红色的内布拉斯加沙尘吹进华府政治中心，吹进了国会议员的肺里，土壤保护很快便成为美国政策一大议题。
美国土壤专家开始散播这项福音，特别是在英属殖民帝国，还有地中海英国属地及中国。与此同时，苏联当局在乌克兰赞助设立美式防风林以抑制风蚀。数十个国家成立土壤保护机构，通常以美国为学习范例。中国在20世纪50年代成立防风的单位，政府持续进行研究、推广并提供经费，有时也产生极佳的效果。在密西西比上游河谷黄土山坡地，20世纪90年代的侵蚀率为1925—1935年的一半。[43]在许多地区，控制侵蚀的做法降低了必要的代价。但还是没有一个国家能杜绝侵蚀。因此如同上一波，第二波土壤侵蚀至今尚未结束。[44]
全球土壤侵蚀史上的第三波动力，出现在20世纪50年代，至今仍处于高峰状态。从全球的角度来看，它与前面两波有重叠之处，但主要影响不同的地区。1950年后由于传染病受到控制，热带人口在健康与存活率方面经历前所未有的爆发。人口增长，再加上国家政策与土地所有模式，造成土地需求大增，连陡峭的边陲地带都被垦荒。低地农民移居到高山地区，山地农民入侵雨林，其他人则殖民半干旱地区。再一次，他们根深蒂固的农业知识及过往熟悉的牲畜与技术，往往证实并不适用于新农地。
1945年后由美国主导整合全球经济体系，使全球市场关联更加紧密，也在土壤侵蚀恶化现象中扮演了关键角色。咖啡、柑橘类水果、香蕉及肉牛，占用了许多肥沃的热带低地，迫使主食生产移往边缘地带。在某些案例中，例如战后巴西南部咖啡种植普及，商业作物直接移植到过去的森林区。[45]农耕以各种不同方式散布在山坡地，还有过去鲜少涉猎的雨林带。热带地区降雨多为倾盆大雨，具有极大的侵蚀力，因此即使立意良好，并有适当的知识与技术（这种组合相当少见），仍然很难阻止土壤侵蚀严重恶化。
菲律宾列岛多为陡峭地形，雨季期间常有大雨，因此无须人类介入就容易产生侵蚀。在最北端的吕宋岛，大约1800年起便开始砍伐森林来种植经济作物。1898年美国军队将西班牙赶出菲律宾后，美军的军需官员带来了稳定需求，经济作物价格也因此大好。
像菲律宾中部宿雾这类更为偏远的岛屿，则是因为温饱需求与国际政治而进行垦荒，而非市场因素。（1898年）美国征服菲律宾，证实（大约在1860—1900年）人口下滑步入最重要的时期，但美国占领后很快就支持人口增长与耕地开发。农民开发山坡砍伐森林；雨水冲刷了土壤。宿雾的高地开始被侵蚀，1920年人口压力导致加速砍伐森林，恶化更是快速。这个现象在第二次世界大战期间达到高峰，因为战争与日本占领迫使更多菲律宾人移往高地与森林。1950年侵蚀速度开始放慢，部分原因是许多地区“已无土地可侵蚀”。在坡地进行等高耕作（contour plowing）及20世纪70年代之后的农林学研究，也有助于遏止侵蚀的浪潮，但仍无法完全停止。
接着是伐木公司进驻。自1946年起掌权的菲律宾政客，通过在菲国各地签约授权伐木以中饱私囊。这造成快速且彻底的森林砍伐（主要发生在1960年后），侵蚀现象因而加速，以至于1989年世界银行认定此为该国最严重的环境问题。[46]
非洲中部偏东的卢旺达是另一个高地梯田区，而当地土壤侵蚀的历史也不遑多让。这地区有肥沃的火山土壤、雨量充沛，疾病问题也相对较少，因此近代乡村人口异常稠密。卢旺达西部是一整片高原，山区最高可达4000米。在春分、秋分时节，这些山坡地几乎每天都会降下暴雨。1800年以前，这些山坡地只有森林及少量人口，但探险农耕队逐渐进驻地势较低的坡地。到了20世纪，移民步步向西推进。当时移民潮乃由人口压力所带动（见表1.3）。
表1.3 1910—1996年卢旺达人口密度
数据来源：Bart 1993；Derenne 1988；人口资料局1996
注a：这个数据相当于以色列、萨尔瓦多或海地的数字，较比利时低了10%。
政治上亦是如此。在1919年《凡尔赛和约》后取得德国殖民地的比利时当局，企图借由强迫胡图族（Hutu）农民进行大面积耕作并接受轮作，使土壤在雨季期间全无植物覆盖，以降低饥荒的频率。胡图农民熟悉的防治侵蚀做法，因为比利时人想提升食物产量而就此失传。由于农民缩短休耕并开垦新农地，因此侵蚀问题加剧。20世纪20年代和30年代，比利时官员开始注意到土壤快速侵蚀的问题，由于英国在殖民地也有类似做法，比利时开始强制实施强迫劳动的土壤保持计划，至今当地人提起当年仍相当反感。1915年比利时总督称卢旺达土壤侵蚀是“攸关生死之事”。[47]20世纪50年代初香蕉成为常见经济作物后，有助于减少侵蚀现象。不像世上多数经济作物，香蕉的大型叶片提供了良好的土壤覆盖。然而，卢旺达许多地区的土壤仍持续快速流失。
1961年卢旺达独立之后，由于每年人口增长率超过3%，陡坡地带的农民屯垦区快速扩张。政府重新关注土壤侵蚀问题，再度强征劳力进行土壤保持计划。在卢旺达部分地区，因人口日益稠密能提供足够劳力来参与土壤保持工作，20世纪80年代部分坡地开始稳定下来。但其他地区侵蚀速度加剧。一场内战（1994—1996年）及后续效应造成乡间人口大幅下降，可能造成梯田区人口减少而常发生土壤侵蚀现象，但也可能没有。卢旺达与布隆迪的乡间人口密度仍是非洲最高。[48]
东非地区至少有一个独立之后土壤保持计划运作良好的例子，那就是肯尼亚的马查科斯山（Machakos Hills）。肯尼亚的殖民土地政策，就是将非洲人集中在贫瘠的土地上，如邻近内罗毕（Nairobi）、半干旱且多陡坡的马查科斯地区。至少从1930年起，马查科斯山即为严重侵蚀所苦，造成粮食短缺问题并迫使人民迁往更干旱的土地。在1930—1990年，人口密度增加了3倍且耕地面积增加6倍。但在20世纪70年代末，肯尼亚的土地保持工作及当地阿卡巴族（Akamba）农民防堵了侵蚀的浪潮。明显的差别在于土地所有权更得以确保，尤其是耕作农民的所有权比牧人更加巩固，此外由于肯尼亚当局与阿卡巴族群中既有的自助组织密切合作，政策的实行也更为民主。来自瑞典的资金也大有帮助。充足的劳动力与稳固的土地所有权，让当地家庭愿意整地、避免动物践踏、挖掘沟渠及其他相关设施。即使人口密度增加，密集农耕仍稳住了马查科斯山的土质。[49]
菲律宾、卢旺达与肯尼亚三地土壤侵蚀加速的时机、原因与结果均大不相同，跟其他地方相比差异更大，像斐济就因为1960年后坡地开始大量种植甘蔗而加速土壤侵蚀，或像8000年前就开始农耕的巴布亚新几内亚高地，因1930年以来开始在边陲地区种植经济作物而侵蚀率倍增；或者像玻利维亚、马达加斯加、埃塞俄比亚、尼泊尔、斯里兰卡、海地与危地马拉。[50]然而在大部分的案例中，有两个主要因素足以解释近代土壤侵蚀何以增加，就是移民或人口的增长，以及市场联结的强化。但这其中的关系永远都很复杂。人口增长在某些状况下对土壤侵蚀具有不良影响，在其他情形下却能有效预防。经济作物通常会带动侵蚀作用，对卢旺达则并非如此。殖民政策（通常在独立后仍然延续）和不确定的土地所有权，通常也在无意中扮演了极为重要的角色。
人口、政治及经济的变革，带动了全球第三波土壤侵蚀（正如第二波），但其他力量所造成的不只是地球土壤表面的破坏。农业科技的变革，也就是采用重机械，导致1930年以后的土壤板结（soil compaction）问题，特别是在1950年后拖拉机尺寸快速增加。现在有些农场器械重量甚至超过20吨。20世纪90年代在北美洲，土壤板结这种会抑制植物生长的现象，每年造成数十亿美元的损失。[51]1960年后工业空气污染及大量使用氮肥造成土壤酸化，其中尤以欧洲为最。灌溉（请见第5章）无意间造成土壤盐化这个古老的问题，到1990年全球有大约7%的土地陷入此一状况。与灌溉无关的盐析作用在北美高原上崛起，造成大约100万公顷土地（相当于黎巴嫩面积）休耕（1945—1990年）。大约在1950年，澳洲西部饱受“盐蠕变”（salt creep）之苦。[52]最具决定性的因素是20世纪都市化与道路的兴建覆盖了土壤。在1945—1975年，有相当于美国内布拉斯加州或英国面积的农地遭到覆盖。[53]上述所有土壤变迁减少了植被，造成更多径流（runoff）与洪水泛滥，渗透反而减少，进而造成侵蚀。
结论
上述所有岩石圈及土壤圈的变迁，其后果均相当深远，但在某些重要方面上也互相抵消。全球约有1/3地表正遭受各种形式的土壤退化。目前因人类活动造成退化的土地（约20亿公顷，相当于美国加上加拿大的面积），相当于全球农耕面积的1/4。约有4.3亿公顷，也就是美国得克萨斯州面积的7倍，已因侵蚀加速而产生“不可逆的破坏”。[54]有些土地受侵蚀破坏的程度更甚于其他地区。1978年，中国因土壤侵蚀而被迫放弃31%的可耕地。[55]非洲侵蚀率平均为欧洲的9倍，让当地的粮食危机雪上加霜：非洲是1960年后唯一人均食物产量下滑的大陆。20世纪美国流失的表土，大约需要1000年才能形成，近年来更因侵蚀而每年损失17亿吨的土壤。在1982年，40%的可耕地侵蚀速度高于官方最高标准。[56]估计显示1994年美国土壤侵蚀造成每年每人约150美元损失，是全球平均数字的两倍。[57]联合国粮农组织（UNFAO）在1991年估计，光是侵蚀作用每年可损毁全球0.3%～0.5%的农田。这解释了为何20世纪末砍伐森林会面临如此大的压力。[58]人类活动使得土壤侵蚀较过去自然形成率增加两到三倍。[59]
但这又如何？在土壤退化速度达到最高峰的那几年，全球食物产量仍以惊人的速度攀升。20世纪末，全球每人所能分得的食物比人类史上任何时期都要高。密集的肥料使用（主要在1950年后）、基因工程作物（主要在1970年后）再加上其他科学农业的神奇把戏，掩盖了土壤侵蚀与退化的影响。在人类长久的历史中，土壤退化及侵蚀证实并非区域性而是影响广泛的问题。从地质的角度来看，除了少数地区以外，人为的侵蚀似乎影响不大。平均来说全球岩石的确已遭侵蚀，成了海底沉积物后再度结成岩石，被推上海平面后还是会再度被侵蚀，这在地球悠久历史中大约发生过25次。[60]当然从这样的角度来看，人类的问题实在不大。
然而从长远历史的中程角度来看，土壤退化与侵蚀可能会为人类带来重大后果。人类已经在地球上最好的农地上打出肥料这张牌，增加氮或磷酸盐并不会再增加产量。以荷兰为例，20世纪90年代因过度使用肥料无效且有害，因此减少肥料使用。世界上其他地区，尤其是非洲，尽管需要额外进行灌溉，不过增加肥料使用即可能复制曾发生在欧洲与东亚的奇迹。但这还是有所局限，肥料无法弥补土壤流失后的影响。尽管难以辨别，但作物育种这个20世纪高产量背后的另一大推手，同样有其局限。很明显地，食物系统中还存在某种漏洞，我们只要利用更多的土地和肥料并培育出更好的作物，能够喂饱的人数就能多出数十亿人。但同样明显的是，不论就环保或传统角度来看，这种做法的代价都相当昂贵，因为靠更多的投入来生产食物必得花费更多金钱。因此，所有土壤退化、侵蚀、板结、覆盖和污染的问题仍被忽略，尤其如果开始出现淡水或能源限制的痛苦，更会带动灌溉与肥料的成本上扬。正如1900年，我们现在的食物供给有97%来自消失中的土壤。[61]就像肯尼亚马查科斯山的故事告诉我们的，土壤流失是因为疏忽所致，而非必然发生的现象。
[1]相关信息请见Pimentel et al.1995：1118–9。
[2]Hillel 1991：23–30；Rozanov et al.1990：203–5；Stanners and Bourdeau 1995：147–8。土壤除了产生生物量外还有许多其他有用的功能。它可以过滤有毒物质及病原体，防止地下水污染，且通过微生物作用可中和许多污染物。它还有助于调节陆地圈（geosphere）、生物圈及大气圈之间的互动，所承载的碳也比大气圈或所有地面上的生质总量还多。
[3]Smil 1990：431。1994年全球最大的磷酸岩生产国为摩洛哥、智利、泰国及俄罗斯（美国内政部1995：10–11）。
[4]闪电会从大气氮中产生氨，部分借由雨水带进土壤及生物圈。
[5]德国硝酸盐厂商在20世纪20年代成立联合出口组织，至少在埃及等地小有斩获（Friedrich 1993）。
[6]Smil 1994：182、189–90以及Smil 1993：165均提及哈柏的重要性。Goran 1967则提到其生平。博施在1925年成为大企业IG Farben的老板，并于1931年获得诺贝尔化学奖。
[7]Hillel 1991：129、132。
[8]数据来自Brown et al.1996：9及Solbrig与Solbrig 1994：215。
[9]根据Smil 1993：165计算，光是含氮肥料便能支持地球上1/3或1/4的居民。东亚及欧洲西北部的农业对化学肥料的依赖最深（还有毛里求斯等产糖的小岛）。
[10]Wes Jackson这个说法引述自Opie 1993：257及Olson 1987：220–21。缺乏锌会造成磷过高；大量使用氮和钾常导致缺乏锰。微量营养素包括氮、磷和钾，是所有植物所必需；微量营养素、铁、锌和其他数不清的微量营养素，需要量极少但仍有其必要。
[11]German Advisory Council on Global Change 1995：86。
[12]Asami 1983，1988。
[13]German Advisory Council on Global Change 1995：84。
[14]Asami 1983；Kitagishi与Yamane 1981；Logan 1990；Nriagu 1990a、1996。1980年以前，人为散布微量元素（经由采矿、冶炼、燃烧燃料等）的数量远远超过火山、森林大火、潮汐和其他自然力量。相关比例如下：砷中毒，3∶1；镉，7∶1；铅，25∶1；水银，11∶1（Brown et al.1990：439）。有关土壤中含铅对健康的影响，请见Mielke et al.1983。
[15]Tolba and El-Kholy 1992：249估计当时有10万种商用化合物；Prager 1993估计为8万种。
[16]Colten 1994。
[17]J.Clapp 1994认为20世纪80年代末期数量有3000万吨至4500万吨，其中20%运往发展中国家。Prager 1993估计的数字略低。世界银行一位高阶经济学家坚称，有毒废弃物的国际贸易就经济角度而言是合理的，应予以鼓励而非禁止。
[18]在美国，军队在超过1万处释放出或储存了330亿立方米的危险废弃物。预估清理费用在1700亿～3700亿美元间，需要75年才能完成（USDOE 1995）。至于苏联在民主德国所留下的遗迹，请见German Advisory Council on Global Change 1995：175。
[19]这个约略的估计数字假设1900年人口为2000年的1/4，全球经济为1/14，而全球经济与采矿相关的活动也更甚以往。
[20]Sherlock 1931：238。
[21]Nir 1983：70。
[22]Hooke引述自Monastersky 1994。Ryabchikov 1975：142估计人类每年以犁移动3000平方千米，开采出1000亿吨的铁砂、燃料、岩石及砂石。
[23]1950—1990年，美国的采矿活动“破坏”的沃土面积相当于新泽西州（Arnold et al.1990：77）。
[24]Meade et al.1990：266。新西兰与澳大利亚也利用水力采矿，做法是用高压水管冲去松动的岩石与土壤。1909年后美国加州将其列为违法，不过当时它所移动的土壤已是巴拿马运河土方量的8倍。
[25]Dupon 1986；Winslow 1993。在1994年，镍占新喀里多尼亚国民生产总值（GNP）1/4（US Department of the Interior 1995：587）。
[26]Hyndman 1994。奥克泰迪矿区的采矿作业使新几内亚最大河流弗莱河（Fly River）水中充斥重金属。潘古纳矿区的尾矿（tailing）让布干维尔贾巴河（Jaba River）全毁，其污染和侵蚀状况甚至成为20世纪80年代末期巴布亚新几内亚当地人寻求独立的叛乱活动中的一大政治议题。自由港铜金矿区的重金属污染了当地土壤与水源。在上述所有案例中，因采矿活动导致生态破坏而受苦的当地人都诉诸政治暴力，当局甚至动用澳大利亚、巴布亚及印度尼西亚军队来保护矿场。（直到1975年，巴布亚新几内亚与布干维尔均属澳大利亚管辖。）
[27]美国犹他州拥有全球最大的人造坑洞宾汉铜矿场（Bingham Canyon）（Goudie 1985）。Ripley et al.1996详述了加拿大采矿作业对环境的影响；Young 1996：105–30则对澳大利亚的状况有所纪录。
[28]相关估计数据请见Alexander 1993：230、Judson 1968：373和Lal and Pierce 1991a：2。作者同事同时也是土壤科学家的蒂姆·比奇（Tim Beach）认为，60%～80%的数字还是太低。
[29]Meade et al.1990。
[30]摘自Dregne 1982；同时请见Butzer 1975。
[31]此为一般看法，Fang and Xie 1994以及Ren and Walker 1998也支持此一说法，但Menzies 1996：556–8则提出质疑。
[32]Wen 1993：73–5；Ren and Zhu 1994。黄河1855年改道后，三角洲向黄海扩张50千米。1970年起，三角洲因为水坝拦住沉积物而停止扩大（Milliman et al.1987）。根据Lal 1990：145，黄河中段有50%的重量为泥沙。
[33]Smith and Baillie 1985。墨西哥长期侵蚀状况请见Heine 1983。
[34]以1910年左右的美国为例，有1/8的移民居住在当地，主要来自德国、斯堪的那维亚与英国，但也有1/6到1/10的爱尔兰、意大利与波兰移民。总体来说，1870—1920年期间约有10%～15%的美国农场为移民所经营，而威斯康星、明尼苏达和达科他州的比例更高达60%～65%（Conzen 1990）。
[35]Butzer 1975：70。
[36]Jacks and Whyte 1939：21。肯尼亚小说家伊丽莎白·赫胥黎（Elspeth Huxley）也认为土壤侵蚀是一大威胁，且防治侵蚀的措施比政治还重要。请见《经济学人》所刊载其讣闻（Economist,18 January 1997：86）。
[37]Anderson 1984；Beinart 1984；Khan 1997,SADCC 1987；Showers 1989；Stocking 1985；Whitlow 1988；罗德西亚北部类似案例，请见Pletcher 1991。下文出自Jacks and Whyte 1939：247：“从开普敦到开罗，欧洲影响力必须为土地快速、部分地区甚至无法控制的生物恶化现象负起责任。”防治侵蚀机制因为干扰放牧或耕作，在许多地方都不受欢迎。请见Campbell 1991。
[38]当然，农业疆界对都会人口区的开放，有时意味着既有田地可能休耕，进而减少部分地区的侵蚀。这种状况绝对可能发生，但因为全球人口增长使耕作与放牧的土地总面积增加，因此减少侵蚀的规模不会太大。田地休耕的净效应很小（除非是梯田耕作），因为新开发的耕作田地侵蚀通常比使用已久的田地快得多。
[39]引述自Jones 1987：30。
[40]Anderson 1975；Jones 1987；Stark 1987。美国沙尘暴事件请见Worster 1979。20世纪50及60年代哈萨克斯坦也因为不当农耕所带来的风蚀所破坏，19世纪90年代末之澳大利亚每逢干旱也会因此所苦。
[41]Jacks and Whyte 1939：213。第二波土壤侵蚀的例证，请见Bahre 1979：76–7（以智利为例）、Barker and McGregor 1988（以牙买加为例）、Barrett 1997：ch.3（以北高加索为例）、Beach 1994（以明尼苏达为例）、Molina Buck 1993（以阿根廷为例），以及Wilson and Ryan 1988（以安大略为例）。
[42]此为赫胥黎说法，引述自Dregne 1982：12。
[43]Argabright et al.1996。
[44]有关土壤保持的历史，请见Dregne 1982、Grove 1990、Helms 1992、Reij et al.1996和Wen 1993。Lal 1990：132、Opie 1993：9和Pimentel 1993：4则对土壤保持计划的成效与适当性提出质疑。
[45]Foweraker 1981；McNeill 1988。
[46]De Bevoise 1995；Kummer 1991：41,1994；Lewis 1992：174–6,182–4。铜矿开采也加剧了宿雾的侵蚀问题：该国铜矿规模过去与现在均为东南亚最大，每天倾倒的矿渣达10万吨。
[47]Bart 1993：23。
[48]Ibid.339–45；Derenne 1988。战后卢旺达人口再次快速增长，主要是因为胡图人与图西人（Tutsi）实行“报复性生育”（revenge fertility）以确保未来的安全与政治地位。图西人与胡图人之间的战争，至少从1959年之后便一再爆发，在许多地区造成人口下滑，进而可能因为缺乏劳工而导致梯田地区侵蚀加剧。
[49]Moore 1979；Ondiege 1996；Tiffen et al.1994。这个成功的案例可能无法轻易复制到其他地区，因为阿卡巴人过去即有私有土地的历史，这在非洲并不常见。创立于1974年的肯尼亚土壤保持计划，可能是非洲最成功者。
[50]见Blaikie 1985：177–9、Lal 1990：133–41及Roberts 1989：168–69（讨论多个热带地区）；Grepperud 1996（埃塞俄比亚）；Ives and Messerli 1989（尼泊尔）；McCreery 1989（危地马拉）；Zimmerer 1993（玻利维亚）；以及Randrianarijaona 1983（马达加斯加）。
[51]Cruse and Gupta 1991；Raghavan et al.1990。
[52]Craswell 1993：268–9；Daniels 1987b；Hillel 1991：135–40；Young 1996：58–63。自1960年以来欧洲多数地区土壤的酸度已提升一到二级，肥沃程度因此降低（并增加对人造肥料的依赖）。欧洲人已不自觉地破坏了自己相较于世上其他地区更为肥沃的土质。在欧洲，36%的土壤不受任何限制，其他地区则仅有10%～25%。
[53]Pimentel et al.1993：280。
[54]Lal 1990：130。
[55]Ibid.145–6。
[56]NRC 1993a：221–2；Pimentel and Heichel 1991：115。官方土壤流失最高标准，是根据推测土壤生成率所估计的数字。
[57]Pimentel et al.1995。
[58]Solbrig and Solbrig 1994：231引述。
[59]Judson 1968：371。Lal and Pierce 1991a：2认为增加了2.6倍，但这样的精确度在数据中相当少见。
[60]Judson 1968：373。
[61]1900年数据请见Shaler 1905：139。