土地並不是什麼都能種。
——維吉爾（Virgil），《農事詩》（Georgics）
到了20世紀，人類已有能力移山，並首度成為重要的地質行為者（geological agent）。人類最重大的影響發生在土壤裡：我們同時破壞且豐饒了這農耕的基礎，有些地方已成為不毛之地，有些土地則不但可種出各種不同作物，甚至可以說什麼都種得出來。
本章將探討岩石圈與土壤圈的重大變遷及其相關因果。人類行為已從生物學、化學及物理學各方面改變了地球表面。在此我將完全略過人類對棲息於土壤中的菌類、細菌、齧齒動物與昆蟲所造成的影響，[1]而將重點放在化學與物理變化。它們涉及了20世紀諸多方面的人類事務，包括政治、經濟、健康，甚至營養。
地殼的基本構造
岩石圈是地球外殼的一層岩石。它浮在熔岩之上，像滾燙的湯上面的那層浮渣。這層外殼約有120公里厚。在地質時代岩石圈是會移動的：板塊移位時，將部分岩石圈擠入岩漿而融化，其他部分則由岩漿冷卻、固化而形成新的岩石層。在這個緩慢的循環過程中，人類只會注意到突發的震動——地震與火山爆發。與這些緩慢但大規模的自然運動比較起來，人類在岩石層所留下的印記似乎微不足道。
土壤圈則由土壤構成，相當於地球的皮膚，是岩石圈與大氣圈之間的一層膜。土壤圈由礦物顆粒、有機質、氣體及大批小型生物組成。它是一層薄薄的皮膚，厚度通常很薄。土壤需要好幾個世紀或數千年才能形成，最後則通過侵蝕作用回到海底。土壤形成與侵蝕之間的過程是人類生存的基礎，是植物存活的來源、生命的鑄造廠。[2]
土壤的煉金術
以前的煉金術士，得大費周章才能從基本金屬中提煉出黃金，到了現代，農民及農學專家也以類似的方式對待土壤：讓貧瘠的土壤肥沃，肥沃的土壤更加肥沃，並從中獲利。長久以來在一知半解甚或毫不知情的狀況下，人類已改變了土壤化學。自有農業後，人類的農耕行為已大量降低了地球土壤養分的供給。在城市出現前，情況其實相當溫和，因為植物從土壤中所吸收的物質，經短暫或長期間停留在動物或人體消化道及組織後，絕大部分很快就回歸到土壤中。但有了城市之後，人類社會借由在土地上進行農耕與放牧來有系統地輸出養分。這其中有的回歸到土壤中，例如將人類排泄物收集至農民處作為肥料。這種做法早在荷馬的《奧德賽》當中就已提到，但以中國與日本實行得最為徹底。但大部分並未回歸土壤，而是流入下水道、河流與海洋。到了20世紀，在一片混亂的都市化及農耕放牧活動大規模擴張後，養分輸出量較以往大幅增加。養分的枯竭，特別是氮及磷，限制了植物生長進而影響作物收成。農業的歷史即為對這種現象的長期抗戰。如果重複種植特定作物（例如糖、棉花及玉米），則會耗盡土壤中的特定養分。輪作這種自古以來的做法限制了養分流失。有系統地使用豆類（其產生的細菌能抓住土壤中的氮）便很有幫助。19世紀海運成本降低，較富足的社會便從秘魯及智利進口鳥糞這種化石肥料，來補充當地農場的養分補給。但若不是化學家找出從岩石中提煉「過磷酸鹽」（superphosphate）以及從空氣中萃取氮的方法，全球農產品的產量會大幅降低（全球人口也會大幅減少）。
在1842年，英國鄉紳約翰·勞斯（John Lawes，1814—1900年）率先將硫酸作用在磷酸巖上，產生了可以灑在土壤上的濃縮過磷酸鹽。勞斯發明了第一款人工肥料，不久便創立首家化學肥料公司。英國與歐洲大陸只能供給少量的岩石原料，因此佛羅里達州（1888年之後）及摩洛哥（1921年之後）的磷酸巖很快就被開採、運送、經化學處理轉換為過磷酸鹽，然後分銷給北美及歐洲較為富裕的農民。當時蘇聯發展出在科拉半島（Kolal Peninsula，1930年）北極圈地區開挖磷酸巖礦的技術，接著又擴及哈薩克斯坦（1937年），進而建立起肥料工業。第二次世界大戰後，中國與約旦也開發出大量的磷酸巖礦藏，近年來泰國也有類似發現。[3]這些國家的礦產，再加上部分海洋鳥糞堆，供給了20世紀日益增加的大量磷酸巖需求。
要為全球土壤供給氮就比較困難，20世紀前只能靠閃電及生長在豆類根部的特定微生物才能做到。[4]雖然跟磷酸巖相比空氣的供給量相當充沛，直到19世紀末多數科學家仍認為從大氣中提煉氮是相當傷腦筋的事。後來在1909年，從事學術研究的化學家哈伯（Fritz Haber）發現了如何通過合成氮從空氣中萃取出氮。工業化學家卡爾·波許（Karl Bosch）則以哈伯的方法大量生產硝酸鹽，因此這個製作過程被稱為哈伯—波許合成氮法。
哈伯於1868年出生於現為波蘭西裡西亞（Silesia）的佈雷斯勞（Breslau）的一個德國猶太家庭。他的父親經營一家染料公司，他先在家中企業工作，後來說服父親大量買進能治療霍亂的氯化石灰，希望趁1892年漢堡疫病大流行大賺一票。但後來疫情並未擴散，哈伯的父親為這批氯化石灰庫存所苦，因此建議判斷失誤的兒子別想再靠流行病賺錢。到了30歲時，哈伯已成為卡爾斯魯厄（Karlsruhe）地區知名的化學家，從事碳氫化合物裂解相關的基礎研究，而這也是高效率原油提煉過程中相當重要的一環。
哈伯同時也是個愛國者。1900年，德國農民使用的硝酸鹽有1/3來自智利出口的鳥糞堆。沒有這些進口的氮，德國就無法餵飽自己的人民。哈伯希望固氮作用（nitrogen fixation）能解決一般性的農業瓶頸，並同時解決德國的地緣政治問題。儘管第一次世界大戰期間受協約國軍隊封鎖，直到戰爭末期德國仍持續仰賴哈伯—波許合成氮防止饑荒發生。它還提供了可以用來製造炸藥的硝酸鹽。哈伯於1918年獲頒諾貝爾化學獎，據說頒獎典禮上眾人都說他從空氣中賺到麵包。第一次世界大戰後，哈伯—波許合成氮很快就變成一門有利可圖的生意。[5]
第一次世界大戰期間，哈伯致力於為德國軍方製造毒氣（這讓他的妻子相當苦惱，以至於在1916年自殺身亡）。德國戰敗後的1919—1926年，哈伯努力嘗試從海水中萃取黃金，以協助德國支付戰後賠款。1933年納粹當權後，這些愛國舉動卻對他一點兒好處都沒有；哈伯在各界壓力下辭去職務（當時他是全球最知名的物理化學實驗室主管）並移民英國，一年內便辭世了。但他其實塑造了20世紀全球土壤化學，讓農業在各種土壤退化現象下維持蓬勃發展。[6]喬納森·斯威夫特（Jonathan Swift）在1726年的著作《格列佛遊記》中寫道：「誰要能在原本只能種出一根玉米的土地上種出兩根玉米，就能比所有政客更能造福人類。」在將近200年後，哈伯做到了。[7]
哈伯—波許合成氮法需要大量能源，但只要在能源夠便宜的地方，製造含氮肥料便是一件可行的事。然而直到第二次世界大戰後，經濟情勢（特別是1929—1938年的經濟大蕭條）還是減緩了含氮肥料應用的發展。1940年全球約使用400萬噸人造肥料，其中多為氮及過磷酸鹽，還有從碳酸鉀提煉的鉀肥。到了1965年全球肥料用量為4000萬噸，1990年則逼近1.5億噸。[8]這樣的發展，不論過去或現在都給全球土壤帶來重大的化學變化，並且在經濟、政治及環境方面帶來莫大影響。
舉例來說，光是人造肥料就可能讓20億人填飽肚子。但若不是收成量暴增，則需增加30%的肥沃農地才能餵飽全球人口。這是根本不可能的任務。[9]此外從1950—1985年，無論從社會或農民的角度來看，富有與貧窮農民之間的差距均出現系統性擴大。20世紀60年代前貧窮國家鮮少使用人造肥料，當地農民發現越來越難與擁有大量餘糧的北美及澳大利亞競爭。1970年後，肥料用量增加大部分來自貧窮國家，但仍以能負擔此等成本的大型農場為主，小農只得陷入絕境。在日本、韓國及近年的中國，大量使用人造肥料提高了稻田的勞動生產率，數百萬名農民轉行成了都市民工，成為這些國家經濟奇跡的功臣。但在印度、墨西哥、菲律賓，以及其他大規模農戶人造肥料用量遠超過小農的國家，流離失所的農民帶來的是社會緊張而非經濟奇跡。因此，勞斯與哈伯其實造成了現代社會結構與國際勞動分工的現象。
大部分的肥料其實並未發揮作用，反而污染了水源。相關數據莫衷一是，不過一般認為使用的肥料中超過半數最終會流入農地及下游鄰近地區的水源。這是河流、湖泊與海洋富營養化（eutrophication）的主因，特別是在歐洲及北美地區（富營養化指過多的養分供給，請見第5章）。尤有甚者，就算肥料留在土壤中，長期的「土地化療」常導致微量營養素供給的問題，對農耕來說有害而無益。[10]
化學肥料的影響並不僅止於化學層面，它們對1950年後作物的選擇也有極大的影響：對肥料反應良好的作物（例如玉米）就大力推廣，取代那些反應不良的。越來越多的人只吃少數幾種食物，因此造就了一種趨勢——現今有2/3的穀物來自三種植物：稻米、小麥及玉米。化學肥料的使用也讓食品生產完全依賴生產肥料所需的化石燃料：我們的食物來自石油的比重，已經跟陽光不相上下。它還大規模地改造了全球氮磷的循環，造成只眷顧以這些營養素為主食的物種。地球這項基本改變，會對人類帶來什麼後果，尚屬未知。
土壤的污染
20世紀化學工業補充了土壤的重要營養素，同時也污染了土壤。一般而言，土壤污染出現在所有化學及冶金工業興盛的地區，主要集中在歐洲、北美東部、蘇聯及日本。
土壤污染的主要來源之一，就是鉛、鎘、水銀及鋅等金屬的開採、提煉及使用。這些金屬對現代化學及冶金工業相當有幫助。20世紀的工業化過程也大量需要這些金屬。但即使劑量極低，這些金屬對人類（或其他）生命來說都有危險，儘管少量的鋅對人體來說相當重要。在20世紀，這些金屬大量滲入土壤（還有空氣和水源）；舉例來說，1875—1975年鉛和鎘的排放分別增加了大約20倍。[11]這些金屬大多以空氣污染的形式進入污染循環，有些則通過排放廢水，有些甚至直接傾倒在土裡。不論途徑為何，一旦這些金屬進入土壤，就會進入食物鏈。
日本就是一個極具戲劇性的例子。明治維新（1868年）後採礦與冶金工業興起，帶來了嚴重的重金屬污染。19世紀末，幾個礦區附近的稻米產量因銅污染而減少，但僅限於部分地區。20世紀初，採礦與冶煉將重金屬帶進日本數條河流流域的稻田，經常引發農民抗議。在1926年的「竹槍事件」中，土地遭到銅污染的農民包圍了小阪礦區。在神通川河谷地區，第二次世界大戰前便出現過數起骨骼疾病案例，現稱「痛痛病」，後來發現這是鎘中毒的後果。戰後又發現好幾百個病例。1950年後朝鮮戰爭帶動日本重金屬工業起飛，重金屬產量及污染也直線上升。到了1973年，日本鋅產量已領先全球，鎘產量也接近全球最大。經由各種不同途徑，重金屬污染了灌溉水源。稻田抽乾水後，留下了濃縮的污染殘餘物。鎘特別容易為稻米這種植物所吸收。到了1980年，約有10%的日本稻田因土壤鎘污染，不適合種植人類食用的稻米。通過食物攝取到鎘及其他重金屬，造成20世紀日本數百人死亡，數千人染病。由於稻田就在礦場及冶煉廠附近，日本的重金屬土壤污染比其他地區更為嚴重。[12]
其他地方的土壤污染也影響了社會及生態，但都不及日本嚴重。20世紀70年代，波蘭西裡西亞的土壤、蔬菜及居民，都驗出不利健康的高濃度鎘、汞、鉛與鋅。加拿大安大略薩德伯裡（Sadbury）冶煉廠下風處的土壤，鎳及銅濃度約為背景比較值的400倍，幾乎沒有植物可以存活。1970年後，全球各地森林及草地土壤也有重金屬濃度升高的跡象，不過只有少數工業區嚴重程度足以危害健康。舉例來說，20世紀80年代印度北部土壤污染程度比德國赫斯（Hesse）低了一或兩級。[13]20世紀都市土壤中累積的金屬濃度，為背景比較值的10～100倍。20世紀70年代中期之後，空氣中的排放量及土壤中的微量金屬沉積物減少了，其中尤以鉛及鎘最為明顯，主要是因為工業界開始進行規範。但鉛會在土壤中留存3000年，因此這種20世紀特有、證明對健康有不良影響的遺產，將會長久存在。[14]
除金屬外，工業化還產生各種有毒廢棄物。人造化學物在19世紀出現，到20世紀中期之後才對環境造成重大影響。自1900年以來，人類約合成了1000萬種化合物，其中約有15萬種具有商業用途。[15]合成化學產量（以重量計）在1940年到1982年增加了350倍。使用這些化學物的產業產生了大量廢棄物，其中多半具有危險性。目前尚無有毒廢棄物產量的歷史數據（且各界定義大不相同），但1940年之前應是呈現緩慢增長趨勢，到1950年後化學工業蓬勃發展才加速增長。有毒廢棄物大部分被丟棄至掩埋場（可能高達50%～70%），少量直接進入土壤（通常發生在都會地區或化學、石油及冶金業集散地），以合法方式傾倒或非法棄置在路旁、公園及私有土地上。
在1980年之前，這些廢棄物通常不會引起太多關注，一般認為不過是工業發展的代價之一。1936年，美國境內化學公司有80%～85%的有毒廢棄物，未經處理便傾倒在工廠附近的坑洞、池塘及河流。[16]但在1976—1980年，鄰近紐約州布法羅城的愛河（Love Canal）地區有越來越多的證據顯示，當地癌症與先天缺陷病例明顯源於1942—1953年掩埋在當地的化學物。胡克化學公司（Hooker Chemical Company）將毒物埋在地底後，在上面種植草皮並轉交當地小區，並在原址興建學校及住宅。到了1980年，聯邦政府疏散數千居民並將愛河隔離，正式宣告當地為國家級災區。很快數百個其他小區開始在健康問題與化學廢料場之間抉擇。有毒廢料場（1980年光是美國就有5萬處）成了環境政治、立法、訴訟的焦點，聯邦政府也成立所謂的超級基金（Superfund）試圖收拾殘局，資助有毒廢物棄置地點的復原工作。在美國與歐洲，因為法律禁止過去那種任意丟棄的模式，有毒化學品的處理問題越來越大。
將有毒廢棄物出口至其他國家處理，到了20世紀70年代已成了一門跨國生意。美國將廢棄物掩埋或傾倒在墨西哥，東南亞國家也接下了一部分的日本廢棄物，摩洛哥與部分西非國家則接收了來自歐洲和美國的廢棄物。民主德國堪稱1989年前全球最大的廢棄物進口國。諷刺的是兩德統一時（1989—1990年），聯邦德國過去（短暫）出口的有毒廢棄物問題又回到自己手上。到了20世紀80年代末，有毒廢棄物相關的國際貿易每年達數百萬噸，但富國花錢讓窮國接收有毒物質的奇特現象，引發了政治阻力。1987年，一船來自美國的有毒焚化爐飛灰航行在大西洋上，希望找到願意接收的國家。在20世紀80年代末及90年代，出現了許多協議及公約，意圖規範有毒廢棄物的國際貿易，其中許多交易都是非法的。[17]
現代武裝部隊是化合物的大用戶。在蘇聯與美國，1941年後最大的單一土壤污染源就是軍隊，第二次世界大戰與冷戰期間它們通常不受規範。美國與蘇聯境內許多軍營，以及部分海外基地，土壤與地下水污染非常嚴重，清理費用高得嚇人。[18]
1950年以前，土壤化學中毒的累積效應不大。此後有越來越多地方遭到污染。土壤污染問題在1975年後開始轉移，時值重工業從歐洲、北美和日本移往韓國、中國台灣、巴西等地。所到之處，土壤污染主要集中在都會及工業區。通過農業用化學藥品及空氣中沉積的氮、硫和微量金屬，對鄉間土壤造成的影響較小。土壤污染物進入水源、食物鏈及人體，讓數百萬人的生活變得更糟，甚至有數千人壽命縮短。
土壤與岩石的移動
自然的力量能移動大量的岩石。火山爆發、構造活動、沖蝕的冰河與自然侵蝕，長久以來塑造了地球的面貌。在20世紀，人類主要因為採礦及侵蝕加劇，成了跟這些自然力量不相上下的地質代理人。以粗略估計數字組成的表1.1，顯示截至20世紀90年代為止人類所造成的影響程度。在20世紀初，人類對地質的影響可能只有20世紀90年代規模的不到1/10，跟冰河不相上下。[19]在部分地區，例如英國，1990年人類移動岩石土壤的數量已超過大自然。英國其實是個特例，因為有強大的煤礦工業及相對貧乏的自然資源。[20]
表1.1 平均每年岩石與土壤被移動數量
數據源：Hooke 1994
注a：指大海中央有新岩石山脈突起。
注b：Hooke估計為400億及450億噸，視假設而定。
注c：水移動岩石土壤的狀況包括（非人為）湖泊及海洋的泥沙遞移（約140億噸）及分水嶺地區內的淤泥（390億噸）。
採礦 人類很久以前就會開挖地表尋找有用的金屬與燃料。不過1820年前開採規模都不大，即使是在羅馬帝國時期（公元1—3世紀）或中國宋朝（10—12世紀）鼎盛期間。工業化在1870年後引發一股尋找金屬礦砂的熱潮，蒸汽機的發明也導致煤炭需求暴增。舉例來說，煤炭開採（表1.2）在1800年為1000萬噸，19世紀增長了10倍，到20世紀又增加6或7倍。現代煤礦開採主要集中在英國，一度還出口煤至印度及阿根廷。但很快開採活動便在全球盛行起來，19世紀90年代到20世紀50年代以美國居首，接著是蘇聯，大約在1980年後是中國。鐵礦砂的開採也依循同樣的發展路線，先在英國大量開採，1890年前是德國和美國，1930年前則為蘇聯，到了20世紀90年代，中國、巴西、澳大利亞和俄羅斯成為全球主要鐵礦砂開採國。砂石和其他建築材料成了採礦活動的一大產物，集中在有建材需求的都會地區。在1980年左右，採石場所移動的土壤已經超過自然侵蝕。[21]到了20世紀初，美國礦工每年移動大約40億噸岩石，全球數字約為其4～5倍。[22]
表1.2 1850—1995年全球煤炭產出
數據源：Headrick 1990：60，Erickson 1995：78，Smil 1994：186有類似數據
這些採礦活動造成各種雜亂的地下豎井及空間，這些都會破壞岩石圈，而精密的挖土器械問世後，更在地表挖出數千個大型開口，主要集中在美國、俄羅斯、德國與澳大利亞。這還會產生堆積成山的廢棄岩石與礦渣，河中因此滿是泥漿和淤泥。[23]英國的煤礦區出現了一堆堆礦渣小山，1966年其中一座還傾塌並掩埋了韋爾斯一處村莊。在沙加緬度河（Sacramento River）谷區，以水力開採金礦（1800—1909年）使淤泥量增加了10倍；（採錫的）馬來西亞霹靂河（Perak River）和（產金的）新西蘭克羅沙河（Clutha River），曾同時出現因水力採礦污泥而染黑河水的狀況。[24]現代採礦作業會改變附近數公里範圍的自然景觀及生態，新喀裡多尼亞（New Caledonia）便曾出現此一現象。
新喀裡多尼亞是西南太平洋上一個面積相當於美國新澤西州或科威特的雪茄狀小島，與新幾內亞、澳大利亞和新西蘭的距離都差不多。庫克船長以蘇格蘭語的羅馬為其命名，但兩者除了多山以外並無相同之處。1840年法國傳教士到美拉尼西亞部落傳教，接著法國在1853年將新喀裡多尼亞吞併在其太平洋帝國之下。20年後，探勘者發現了鎳這種堅硬抗腐蝕的金屬礦，後來發現可用於製造飛機、武器，甚至可用於核能發電。新喀裡多尼亞山頂正好蘊藏了全球已知氧化鎳礦藏的1/4～1/3。
早期採礦靠的是鎬和鏟子，還有來自日本、爪哇和越南的移民。到了1926年，新喀裡多尼亞的礦產量已領先全球。大戰後半世紀內的多數期間，它的產量僅次於加拿大和蘇聯。印度尼西亞在1994年取而代之。在1890—1990年，法國興業樂鎳業公司（Societe le Nickel,SLN）移動了5億噸岩石，採得1億噸的礦砂及250萬噸的鎳。當地採用露天挖礦法，第二次世界大戰後甚至以這種方式剷平了山頭。
後來證實這造成了深遠的環境及社會效應。為了取得鎳，礦工鏟掉了山脊。河流中滿是淤泥及碎石，因此無法釣魚或灌溉。洪水和山崩破壞了窪地，將砂礫遺留在可耕地上，椰林也被衝倒。當地有全球數一數二的大型珊瑚礁，也被淤泥覆蓋。在開採鎳礦的頭十年裡，許多卡納克人（Kanak，新喀裡多尼亞的美拉尼西亞族）失去了生計、家園及土地。由於將礦砂運回歐洲市場成本太高而在當地興建的熔爐，使空氣中充滿了黑煙及有害氣體。卡納克人與傳教士多有抱怨但徒勞無功。20世紀30年代，一處教堂屋頂因硫黃煙霧而熔解。加上僱傭勞工、經濟作物、現金徵稅以及移民礦工的湧入，大大影響了卡納克人的生活形態。但環境與社會的變革才剛開始。
化石燃料時代的採礦行為，快速且徹底地重整了地球的景觀。圖為1944年智利丘基卡馬塔（Chuquicamata）銅礦開採時的情形。20世紀中期，銅是世界上最重要的原材料之一，主要是因為銅可用來製造電線。由於產業與家庭轉為用電，全球各地類似的礦場變得相當忙碌，從日本、新喀裡多尼亞、津巴布韋到美國猶他州皆然。1980年後無線通信與光纖電纜使銅的需求降低，全球多處銅礦因此關閉
1950年後，挖土機、液壓挖掘機和載重40噸的卡車取代了鎬與鏟子，到1960年生產規模也增加了10倍，1976年增加了100倍，主因是冷戰時期日本工業在全球武器市場大舉擴張且景氣繁榮。環境與社會的錯位現象日益嚴重，進而在20世紀80年代引發了讓新喀裡多尼亞元氣大傷的獨立運動及政治暴力。在那10年當中，法國政府開始針對法國興業樂鎳業公司的主要礦區強行實施環保規定，但廢棄礦場的污染、侵蝕和淤積往往延續數十年，甚至數百年之久。[25]
新喀裡多尼亞開採鎳礦的歷史，是改變地球岩石圈後造成環境退化與社會瓦解的一個極端案例。如果礦區位於法國本土，情況可能大不相同。但1880年後帝國主義與工業化盛行，全球有越來越多的採礦活動選在限制較少且執法不彰的地區進行。美拉尼西亞其他大型礦區也發生類似事件：（1960年後）巴布亞新幾內亞的布干維爾（Bougainville）潘古納（Panguna）礦區，（1980年後）新幾內亞的奧克泰迪礦區（Ok Tedi），以及（1980年後）伊利安查亞（Irian Jaya）自由港（Freeport）礦區。[26]類似新喀裡多尼亞的例子，還發生在智利、澳大利亞、贊比亞、西伯利亞、美國猶他州等地。[27]
帶動土壤侵蝕大增的三大動力 土壤侵蝕的歷史跟大陸的形成一樣久遠。只有人類活動會加速土壤侵蝕，而其歷史則與農業一樣久遠，之前也有，但規模微不足道。到了現代，所有土壤侵蝕中約有60%～80%由人類造成。我們應該可以說，這樣的比例是史上最高紀錄。[28]
土壤侵蝕不但是一種多重的威脅，也是自古就有的。農田土壤流失會降低作物收成。土壤流失後，其流向通常都不利於人類。侵蝕土壤最後流入水庫及湖泊，影響水中生物，還會造成海岸線、港口及河道淤積，因此必須進行疏浚。現代疏浚機械發明之前，港口常因淤積被迫棄置，例如古代小亞細亞的米利都（Miletus）。被侵蝕的土壤通常需要數百年才能完全流入海中。[29]
在漫長的人類歷史中，曾有三大帶動土壤侵蝕增加的動力。[30]第一次是中東、印度和中國農業從河谷擴散到過去曾為森林的地區。這個過程發展得相當緩慢，約自公元前2000年到公元1000年，隨著國家、經濟體及人口增長，以及鐵器發明使砍伐森林變得容易而起。將既有植物剷除或焚燬以養殖其他作物或動物，侵蝕就會加速。如果發展出穩定的農耕或放牧系統，高侵蝕率通常會降下來，但鮮少能夠恢復到先前自然植被狀態的水平。無論如何，再怎麼穩定的農耕系統通常都無法長久，而會受到流行病、戰爭、移民及氣候變遷的影響。因此，儘管這種古老的土壤侵蝕原因早已達到高峰，直至今日仍未完全消失。
中國的黃土高原是土壤侵蝕史上第一股動力的典型案例。這片相當於法國大小的黃土地上，住著大約4000萬人。它位於黃河流域中段，是全世界最容易侵蝕的地區之一。這裡的土壤，是過去300萬年來風從蒙古帶來的沉積物所組成，組織鬆軟且相當容易移位。當地夏季常有傾盆大雨。在農耕之前，黃土高原多為森林所覆蓋（3000年前）的時候，[31]侵蝕作用每年帶走大約11億噸的土壤。接下來2000年內，間歇性的農耕清空了大部分的高原地區，侵蝕因此加劇，黃河也因此得名。到了20世紀初，土壤流失達每年17億噸，1990年更高達22億噸。[32]
全球土壤侵蝕第二次大幅度增加，則是發生在歐洲開拓疆土時期，以及全球農業市場一體化時期。這股動力始於1492年歐洲征服美洲及歐非殖民。美洲被征服造成當地人口浩劫，而在安第斯山脈與中美洲人口稠密的山區，梯田崩壞且土壤侵蝕的狀況暴增。由歐洲人引進的放牧在美洲興盛起來，動物的蹄造成更多土壤鬆動。這股造成土壤侵蝕的動力，約在1650—1700年人口數量穩定後減弱。[33]然而1840年後約6000萬歐洲人移居海外或西伯利亞，侵蝕又再增強。許多人定居城市，但有數百萬人在地處溫帶的北美、南美、南非與馬格裡布（Maghreb，指地中海摩洛哥、阿爾及利亞、突尼斯和利比亞西北部）、澳大利亞、新西蘭和北高加索地區耕地。[34]在以上多數地區，歐洲人入侵帶來了第一波嚴重且大規模的土壤侵蝕。[35]離開家園的農民，大多來自北歐，這一點相當重要。
這些農民對土地與農業的經驗相當特別。從愛爾蘭到波蘭的北歐地區，雨量溫和且地形坡度較低，土壤也較能抵抗侵蝕作用。一年當中耕種者隨時可放任農田閒置並讓有蹄類動物在其上遊蕩，而不會有土壤侵蝕的風險。溫和的降雨缺乏讓土壤移位的能量。但若將同樣的耕作與放牧系統，移植到土壤較輕、坡度較陡且雨量較大的地區，如美洲、南美、澳大利亞及亞洲內陸，就會造成破壞性的侵蝕。如果征服者與殖民者來自一個不會導致他們忽略土壤保持的環境，造成第二次土壤大規模侵蝕的動力就會削弱許多。
除此之外，歐洲屯墾移民通常會讓當地人口移往邊陲地區，特別是那些土質不穩定的陡坡地，結果往往在第一次接觸犁或挖掘用棍棒後，就暴露在侵蝕作用下。這種現象在非洲南部、北部及東部的歐洲人屯墾區特別明顯。以南非、羅德西亞（Rhodesia，今津巴布韋）及肯尼亞為例，歐洲勢力讓白人農民取得較佳的土地。數百年來非洲農民以鋤頭及挖掘用棍棒（而非犁）在這片土地上耕作。但大約在1890年後，歐洲農民引進了犁和農業商業化，開始種植小麥、煙草、咖啡及其他作物。這在肯尼亞高地與羅德西亞「商業」（指白人所擁有的）土地造成嚴重侵蝕。與此同時，非洲自有的農耕則被驅趕至條件較差的土地，也就是坡度較陡或較為乾燥或兩者兼具的地區。在南非、巴蘇陀蘭（今萊索托）、羅德西亞北部和肯尼亞，人與牲畜擠在比以前更小的地方，也更難避免在不穩定的土壤上耕作。南非的黑人農民在1918年成立組織來關注土壤侵蝕問題（及其他議題）。到了20世紀30年代，南非許多地區的侵蝕狀況已達到警戒狀態。受美國應對沙塵暴事件經驗的激勵，南非當局注意到這個問題並嘗試實施水土保持機制。南非呼風喚雨的政治人物揚·史末資（Jan Smuts）為當時社會相當普遍的一種看法（至少是白人的看法）發聲，他說南非的「土壤侵蝕是這個國家所面臨最嚴重的問題，比任何政治問題都嚴重」[36]。政府估計數據顯示，在25年間土壤侵蝕造成農業生產力降低四分之一。然而，官方的防治侵蝕措施並不受民眾歡迎，偶爾甚至引發叛亂，因為相關措施通常牽涉到強迫勞動或強制撲殺耕牛。在萊索托，相關措施也因設計不良而引發民怨，不但沒有減少還可能加劇了侵蝕的狀況。
在南非的例子裡，土壤侵蝕加速源於眾多複雜的社會現象，尤其是屯墾移民社會的政治。白人屯墾區、文化和不當的技術都在其中扮演某種角色：犁與犁溝所造成的侵蝕，遠比以鋤耕作更為嚴重。至少在巴蘇陀蘭，傳教士成功地改變了非洲人對萬物有靈論的信仰，因而不知不覺解除了對砍樹、砍伐森林及土壤侵蝕的文化限制。此外，經濟作物的誘因與壓力也很重要。（大約在1920年後的）人口增長也發揮了部分作用，但在政治上限制非洲人留在保留區的決定，所起的作用更為重要。
另一個飽受爭議的因素，就是南部與東部非洲的文化，也就是公有土地所有制及對牛群的文化依附（cultural attachment）。除非好好規範，土地公有制會提供個人、家庭與宗族誘因，以過度放牧或加速土壤耕作使短期收成極大化。他們可以保留努力的成果，卻將代價散播到鄰近地區。由於牛群在當地可累積財富並象徵財富，成了非洲人努力增加牛群數量並過度放牧的誘因，除非社會規範不鼓勵這種做法。社會規範可能在太平時期有用，但在殖民主義、市場化及遠距離勞動遷移的各種壓力下證明是難以維持的，而這些因素就在1890—1960年撼動了南非人的生活。[37]其他許多歐洲海外殖民地，尤其是北美與澳大利亞，土地價格都相當便宜，有時簡直是任人自取。這有助於吸引移民，但也讓他們不願為土地投入金錢、時間或努力，因為破壞了一塊土地，很容易就可以另起爐灶。
此外，運河、鐵路、蒸汽船和電報讓全球各地市場以前所未見的方式聯結起來，因此在1870年以後，在北美大草原上耕作或在新西蘭南阿爾卑斯山脈放牧數千萬隻羊，對新移民而言才開始具有經濟意義。在這些地區，海外移民對生態造成的衝擊與人數不成比例，因為他們生產的貨物遠超過所需，可以銷售到遙遠的新興都會人口聚集地。[38]
加拿大西部的帕利澤三角帶（Palliser Triangle）就是此一現象的明顯例證。這是埃布爾達（Alberta）、薩斯喀徹溫（Saskatchewan）以及曼尼托巴（Manitoba）等草原省份中一個半乾旱的小麥種植帶。1857年，英國皇家地理學會派遣愛爾蘭人約翰·帕利澤（John Palliser）前往當地勘查。他發現這裡的土地不適宜人居住或屯墾。1885年加拿大太平洋鐵路開通前，這個地區一直屬於遊牧印第安人與水牛。受到鐵路公司宣傳的吸引，懷抱希望的屯墾移民陸續來到此地。1897年後大草原有好多年都雨量豐沛，原本數量不多的屯墾移民數量暴增。1901—1915年人口增加約15倍。吉卜林（Rudyard Kipling）1907年途經此地，還以為自己身處在新的「尼尼微城」（Nineveh）。[39]第一次世界大戰期間小麥價格高漲，還有1915年和1916年的大豐收，帶動了新的鐵路、城鎮和屯墾移民。
屯墾移民主要來自北美及歐洲的潮濕地區，雖然也有不少從美國大草原北遷而來。在學者與農學專家的推廣下，他們會在夏天休耕以保持土壤濕度。但大草原多風，而且到了20世紀20年代，這種做法在乾旱期導致了嚴重的風蝕現象，數千個農家（主要在埃布爾達省）只好放棄。20世紀30年代薩斯喀徹溫乾旱來襲。沙塵暴讓天空也為之晦暗。有300萬～400萬公頃（相當於比利時的國土面積）的草原地「全毀」。沙塵吹向了安大略，1934年甚至波及大西洋。社會與經濟的緊張形勢，相當於發生在美國平原相當知名的「沙塵暴」事件，讓主張社會主義的加拿大平民合作聯盟（Canadian Commonwealth Federation）這種非正統政黨在西部草原地區大獲成功，在埃布爾達省則有以右翼民粹主義為號召的加拿大聯邦（Canadian Commonwealth）。加拿大的沙塵暴事件也造成人口大舉移出，就像俄克拉荷馬與堪薩斯一樣。帕利澤三角帶農民的悲慘故事，歷經了繁榮、侵蝕與蕭條的循環。[40]
20世紀20、30年代各地乾旱及呈現拉鋸狀態的經濟動盪形勢，確實讓第二波全球性土壤侵蝕達到高峰。由於經濟全球化造成動盪，且當時肯尼亞尚未動用財政政策來抑制波動，全球經濟景氣高低的循環週期在這些時期特別明顯。不受控制的循環週期演變成農業擴張與棄置，而這就像微風和融雪會造成風化，讓全世界的土壤逐漸移位。19世紀中期即大力推動土壤保持的傑克斯（G.V.Jacks）和懷特（R.O.Whyte）認為，「1914—1934年，全球流失的土壤比過去整個歷史上的總和還多。」這毫無疑問是過於誇大，但其中還是有一絲、甚至不少真實性。[41]
大約1930年左右，歐洲屯墾疆界之內儘是誘人的農地，只有蘇聯哈薩克斯坦例外，在20世紀50年代及60年代因蘇聯體制特有的集中與加速型農業，重複出現上述現象。有了經驗之後，農民與牧民學到如何在屯墾初期就開始限制侵蝕的作用。但在這些地區，還是沒有農民與牧民能將侵蝕降低到過去或北歐的水平。
與第一波相同，第二波土壤侵蝕也引發了對立：持續進行土壤保護。數千年來農民小心保護土壤，在某些地方（例如印加時代的秘魯）也維持著高水平。但在多數社會中，特別是勞工相對於土地嚴重不足的地區，遵循土壤保護的信徒不多且缺乏官方支持。20世紀初出現了關切土壤流失的聲浪，其中尤以南非為甚。但土壤保護問題「相當棘手，充滿政治炸藥，而且永遠會拖上好多年」。[42]接著在20世紀30年代初期，乾旱襲擊美國南部平原，開始侵蝕近年才開始用犁耕作的土地。1934年，紅色的內布拉斯加沙塵吹進華府政治中心，吹進了國會議員的肺裡，土壤保護很快便成為美國政策一大議題。
美國土壤專家開始散播這項福音，特別是在英屬殖民帝國，還有地中海英國屬地及中國。與此同時，蘇聯當局在烏克蘭贊助設立美式防風林以抑制風蝕。數十個國家成立土壤保護機構，通常以美國為學習範例。中國在20世紀50年代成立防風的單位，政府持續進行研究、推廣並提供經費，有時也產生極佳的效果。在密西西比上游河谷黃土山坡地，20世紀90年代的侵蝕率為1925—1935年的一半。[43]在許多地區，控制侵蝕的做法降低了必要的代價。但還是沒有一個國家能杜絕侵蝕。因此如同上一波，第二波土壤侵蝕至今尚未結束。[44]
全球土壤侵蝕史上的第三波動力，出現在20世紀50年代，至今仍處於高峰狀態。從全球的角度來看，它與前面兩波有重疊之處，但主要影響不同的地區。1950年後由於傳染病受到控制，熱帶人口在健康與存活率方面經歷前所未有的爆發。人口增長，再加上國家政策與土地所有模式，造成土地需求大增，連陡峭的邊陲地帶都被墾荒。低地農民移居到高山地區，山地農民入侵雨林，其他人則殖民半乾旱地區。再一次，他們根深蒂固的農業知識及過往熟悉的牲畜與技術，往往證實並不適用於新農地。
1945年後由美國主導整合全球經濟體系，使全球市場關聯更加緊密，也在土壤侵蝕惡化現象中扮演了關鍵角色。咖啡、柑橘類水果、香蕉及肉牛，佔用了許多肥沃的熱帶低地，迫使主食生產移往邊緣地帶。在某些案例中，例如戰後巴西南部咖啡種植普及，商業作物直接移植到過去的森林區。[45]農耕以各種不同方式散佈在山坡地，還有過去鮮少涉獵的雨林帶。熱帶地區降雨多為傾盆大雨，具有極大的侵蝕力，因此即使立意良好，並有適當的知識與技術（這種組合相當少見），仍然很難阻止土壤侵蝕嚴重惡化。
菲律賓列島多為陡峭地形，雨季期間常有大雨，因此無須人類介入就容易產生侵蝕。在最北端的呂宋島，大約1800年起便開始砍伐森林來種植經濟作物。1898年美國軍隊將西班牙趕出菲律賓後，美軍的軍需官員帶來了穩定需求，經濟作物價格也因此大好。
像菲律賓中部宿霧這類更為偏遠的島嶼，則是因為溫飽需求與國際政治而進行墾荒，而非市場因素。（1898年）美國征服菲律賓，證實（大約在1860—1900年）人口下滑步入最重要的時期，但美國佔領後很快就支持人口增長與耕地開發。農民開發山坡砍伐森林；雨水沖刷了土壤。宿霧的高地開始被侵蝕，1920年人口壓力導致加速砍伐森林，惡化更是快速。這個現象在第二次世界大戰期間達到高峰，因為戰爭與日本佔領迫使更多菲律賓人移往高地與森林。1950年侵蝕速度開始放慢，部分原因是許多地區「已無土地可侵蝕」。在坡地進行等高耕作（contour plowing）及20世紀70年代之後的農林學研究，也有助於遏止侵蝕的浪潮，但仍無法完全停止。
接著是伐木公司進駐。自1946年起掌權的菲律賓政客，通過在菲國各地簽約授權伐木以中飽私囊。這造成快速且徹底的森林砍伐（主要發生在1960年後），侵蝕現象因而加速，以至於1989年世界銀行認定此為該國最嚴重的環境問題。[46]
非洲中部偏東的盧旺達是另一個高地梯田區，而當地土壤侵蝕的歷史也不遑多讓。這地區有肥沃的火山土壤、雨量充沛，疾病問題也相對較少，因此近代鄉村人口異常稠密。盧旺達西部是一整片高原，山區最高可達4000米。在春分、秋分時節，這些山坡地幾乎每天都會降下暴雨。1800年以前，這些山坡地只有森林及少量人口，但探險農耕隊逐漸進駐地勢較低的坡地。到了20世紀，移民步步向西推進。當時移民潮乃由人口壓力所帶動（見表1.3）。
表1.3 1910—1996年盧旺達人口密度
數據來源：Bart 1993；Derenne 1988；人口資料局1996
注a：這個數據相當於以色列、薩爾瓦多或海地的數字，較比利時低了10%。
政治上亦是如此。在1919年《凡爾賽和約》後取得德國殖民地的比利時當局，企圖借由強迫胡圖族（Hutu）農民進行大面積耕作並接受輪作，使土壤在雨季期間全無植物覆蓋，以降低饑荒的頻率。胡圖農民熟悉的防治侵蝕做法，因為比利時人想提升食物產量而就此失傳。由於農民縮短休耕並開墾新農地，因此侵蝕問題加劇。20世紀20年代和30年代，比利時官員開始注意到土壤快速侵蝕的問題，由於英國在殖民地也有類似做法，比利時開始強制實施強迫勞動的土壤保持計劃，至今當地人提起當年仍相當反感。1915年比利時總督稱盧旺達土壤侵蝕是「攸關生死之事」。[47]20世紀50年代初香蕉成為常見經濟作物後，有助於減少侵蝕現象。不像世上多數經濟作物，香蕉的大型葉片提供了良好的土壤覆蓋。然而，盧旺達許多地區的土壤仍持續快速流失。
1961年盧旺達獨立之後，由於每年人口增長率超過3%，陡坡地帶的農民屯墾區快速擴張。政府重新關注土壤侵蝕問題，再度強征勞力進行土壤保持計劃。在盧旺達部分地區，因人口日益稠密能提供足夠勞力來參與土壤保持工作，20世紀80年代部分坡地開始穩定下來。但其他地區侵蝕速度加劇。一場內戰（1994—1996年）及後續效應造成鄉間人口大幅下降，可能造成梯田區人口減少而常發生土壤侵蝕現象，但也可能沒有。盧旺達與布隆迪的鄉間人口密度仍是非洲最高。[48]
東非地區至少有一個獨立之后土壤保持計劃運作良好的例子，那就是肯尼亞的馬查科斯山（Machakos Hills）。肯尼亞的殖民土地政策，就是將非洲人集中在貧瘠的土地上，如鄰近內羅畢（Nairobi）、半乾旱且多陡坡的馬查科斯地區。至少從1930年起，馬查科斯山即為嚴重侵蝕所苦，造成糧食短缺問題並迫使人民遷往更乾旱的土地。在1930—1990年，人口密度增加了3倍且耕地面積增加6倍。但在20世紀70年代末，肯尼亞的土地保持工作及當地阿卡巴族（Akamba）農民防堵了侵蝕的浪潮。明顯的差別在於土地所有權更得以確保，尤其是耕作農民的所有權比牧人更加鞏固，此外由於肯尼亞當局與阿卡巴族群中既有的自助組織密切合作，政策的實行也更為民主。來自瑞典的資金也大有幫助。充足的勞動力與穩固的土地所有權，讓當地家庭願意整地、避免動物踐踏、挖掘溝渠及其他相關設施。即使人口密度增加，密集農耕仍穩住了馬查科斯山的土質。[49]
菲律賓、盧旺達與肯尼亞三地土壤侵蝕加速的時機、原因與結果均大不相同，跟其他地方相比差異更大，像斐濟就因為1960年後坡地開始大量種植甘蔗而加速土壤侵蝕，或像8000年前就開始農耕的巴布亞新幾內亞高地，因1930年以來開始在邊陲地區種植經濟作物而侵蝕率倍增；或者像玻利維亞、馬達加斯加、埃塞俄比亞、尼泊爾、斯里蘭卡、海地與危地馬拉。[50]然而在大部分的案例中，有兩個主要因素足以解釋近代土壤侵蝕何以增加，就是移民或人口的增長，以及市場聯結的強化。但這其中的關係永遠都很複雜。人口增長在某些狀況下對土壤侵蝕具有不良影響，在其他情形下卻能有效預防。經濟作物通常會帶動侵蝕作用，對盧旺達則並非如此。殖民政策（通常在獨立後仍然延續）和不確定的土地所有權，通常也在無意中扮演了極為重要的角色。
人口、政治及經濟的變革，帶動了全球第三波土壤侵蝕（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壞。農業科技的變革，也就是採用重機械，導致1930年以後的土壤板結（soil compaction）問題，特別是在1950年後拖拉機尺寸快速增加。現在有些農場器械重量甚至超過20噸。20世紀90年代在北美洲，土壤板結這種會抑制植物生長的現象，每年造成數十億美元的損失。[51]1960年後工業空氣污染及大量使用氮肥造成土壤酸化，其中尤以歐洲為最。灌溉（請見第5章）無意間造成土壤鹽化這個古老的問題，到1990年全球有大約7%的土地陷入此一狀況。與灌溉無關的鹽析作用在北美高原上崛起，造成大約100萬公頃土地（相當於黎巴嫩面積）休耕（1945—1990年）。大約在1950年，澳洲西部飽受「鹽蠕變」（salt creep）之苦。[52]最具決定性的因素是20世紀都市化與道路的興建覆蓋了土壤。在1945—1975年，有相當於美國內布拉斯加州或英國面積的農地遭到覆蓋。[53]上述所有土壤變遷減少了植被，造成更多徑流（runoff）與洪水氾濫，滲透反而減少，進而造成侵蝕。
結論
上述所有岩石圈及土壤圈的變遷，其後果均相當深遠，但在某些重要方面上也互相抵消。全球約有1/3地表正遭受各種形式的土壤退化。目前因人類活動造成退化的土地（約20億公頃，相當於美國加上加拿大的面積），相當於全球農耕面積的1/4。約有4.3億公頃，也就是美國得克薩斯州面積的7倍，已因侵蝕加速而產生「不可逆的破壞」。[54]有些土地受侵蝕破壞的程度更甚於其他地區。1978年，中國因土壤侵蝕而被迫放棄31%的可耕地。[55]非洲侵蝕率平均為歐洲的9倍，讓當地的糧食危機雪上加霜：非洲是1960年後唯一人均食物產量下滑的大陸。20世紀美國流失的表土，大約需要1000年才能形成，近年來更因侵蝕而每年損失17億噸的土壤。在1982年，40%的可耕地侵蝕速度高於官方最高標準。[56]估計顯示1994年美國土壤侵蝕造成每年每人約150美元損失，是全球平均數字的兩倍。[57]聯合國糧農組織（UNFAO）在1991年估計，光是侵蝕作用每年可損毀全球0.3%～0.5%的農田。這解釋了為何20世紀末砍伐森林會面臨如此大的壓力。[58]人類活動使得土壤侵蝕較過去自然形成率增加兩到三倍。[59]
但這又如何？在土壤退化速度達到最高峰的那幾年，全球食物產量仍以驚人的速度攀升。20世紀末，全球每人所能分得的食物比人類史上任何時期都要高。密集的肥料使用（主要在1950年後）、基因工程作物（主要在1970年後）再加上其他科學農業的神奇把戲，掩蓋了土壤侵蝕與退化的影響。在人類長久的歷史中，土壤退化及侵蝕證實並非區域性而是影響廣泛的問題。從地質的角度來看，除了少數地區以外，人為的侵蝕似乎影響不大。平均來說全球岩石的確已遭侵蝕，成了海底沉積物後再度結成岩石，被推上海平面後還是會再度被侵蝕，這在地球悠久歷史中大約發生過25次。[60]當然從這樣的角度來看，人類的問題實在不大。
然而從長遠歷史的中程角度來看，土壤退化與侵蝕可能會為人類帶來重大後果。人類已經在地球上最好的農地上打出肥料這張牌，增加氮或磷酸鹽並不會再增加產量。以荷蘭為例，20世紀90年代因過度使用肥料無效且有害，因此減少肥料使用。世界上其他地區，尤其是非洲，儘管需要額外進行灌溉，不過增加肥料使用即可能複製曾發生在歐洲與東亞的奇跡。但這還是有所局限，肥料無法彌補土壤流失後的影響。儘管難以辨別，但作物育種這個20世紀高產量背後的另一大推手，同樣有其局限。很明顯地，食物系統中還存在某種漏洞，我們只要利用更多的土地和肥料並培育出更好的作物，能夠餵飽的人數就能多出數十億人。但同樣明顯的是，不論就環保或傳統角度來看，這種做法的代價都相當昂貴，因為靠更多的投入來生產食物必得花費更多金錢。因此，所有土壤退化、侵蝕、板結、覆蓋和污染的問題仍被忽略，尤其如果開始出現淡水或能源限制的痛苦，更會帶動灌溉與肥料的成本上揚。正如1900年，我們現在的食物供給有97%來自消失中的土壤。[61]就像肯尼亞馬查科斯山的故事告訴我們的，土壤流失是因為疏忽所致，而非必然發生的現象。
[1]相關信息請見Pimentel et al.1995：1118–9。
[2]Hillel 1991：23–30；Rozanov et al.1990：203–5；Stanners and Bourdeau 1995：147–8。土壤除了產生生物量外還有許多其他有用的功能。它可以過濾有毒物質及病原體，防止地下水污染，且通過微生物作用可中和許多污染物。它還有助於調節陸地圈（geosphere）、生物圈及大氣圈之間的互動，所承載的碳也比大氣圈或所有地面上的生質總量還多。
[3]Smil 1990：431。1994年全球最大的磷酸巖生產國為摩洛哥、智利、泰國及俄羅斯（美國內政部1995：10–11）。
[4]閃電會從大氣氮中產生氨，部分借由雨水帶進土壤及生物圈。
[5]德國硝酸鹽廠商在20世紀20年代成立聯合出口組織，至少在埃及等地小有斬獲（Friedrich 1993）。
[6]Smil 1994：182、189–90以及Smil 1993：165均提及哈柏的重要性。Goran 1967則提到其生平。博施在1925年成為大企業IG Farben的老闆，並於1931年獲得諾貝爾化學獎。
[7]Hillel 1991：129、132。
[8]數據來自Brown et al.1996：9及Solbrig與Solbrig 1994：215。
[9]根據Smil 1993：165計算，光是含氮肥料便能支持地球上1/3或1/4的居民。東亞及歐洲西北部的農業對化學肥料的依賴最深（還有毛里求斯等產糖的小島）。
[10]Wes Jackson這個說法引述自Opie 1993：257及Olson 1987：220–21。缺乏鋅會造成磷過高；大量使用氮和鉀常導致缺乏錳。微量營養素包括氮、磷和鉀，是所有植物所必需；微量營養素、鐵、鋅和其他數不清的微量營養素，需要量極少但仍有其必要。
[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與Yamane 1981；Logan 1990；Nriagu 1990a、1996。1980年以前，人為散佈微量元素（經由採礦、冶煉、燃燒燃料等）的數量遠遠超過火山、森林大火、潮汐和其他自然力量。相關比例如下：砷中毒，3︰1；鎘，7︰1；鉛，25︰1；水銀，11︰1（Brown et al.1990：439）。有關土壤中含鉛對健康的影響，請見Mielke et al.1983。
[15]Tolba and El-Kholy 1992：249估計當時有10萬種商用化合物；Prager 1993估計為8萬種。
[16]Colten 1994。
[17]J.Clapp 1994認為20世紀80年代末期數量有3000萬噸至4500萬噸，其中20%運往發展中國家。Prager 1993估計的數字略低。世界銀行一位高階經濟學家堅稱，有毒廢棄物的國際貿易就經濟角度而言是合理的，應予以鼓勵而非禁止。
[18]在美國，軍隊在超過1萬處釋放出或儲存了330億立方米的危險廢棄物。預估清理費用在1700億～3700億美元間，需要75年才能完成（USDOE 1995）。至於蘇聯在民主德國所留下的遺跡，請見German Advisory Council on Global Change 1995：175。
[19]這個約略的估計數字假設1900年人口為2000年的1/4，全球經濟為1/14，而全球經濟與採礦相關的活動也更甚以往。
[20]Sherlock 1931：238。
[21]Nir 1983：70。
[22]Hooke引述自Monastersky 1994。Ryabchikov 1975：142估計人類每年以犁移動3000平方千米，開採出1000億噸的鐵砂、燃料、岩石及砂石。
[23]1950—1990年，美國的採礦活動「破壞」的沃土面積相當於新澤西州（Arnold et al.1990：77）。
[24]Meade et al.1990：266。新西蘭與澳大利亞也利用水力採礦，做法是用高壓水管衝去鬆動的岩石與土壤。1909年後美國加州將其列為違法，不過當時它所移動的土壤已是巴拿馬運河土方量的8倍。
[25]Dupon 1986；Winslow 1993。在1994年，鎳占新喀裡多尼亞國民生產總值（GNP）1/4（US Department of the Interior 1995：587）。
[26]Hyndman 1994。奧克泰迪礦區的採礦作業使新幾內亞最大河流弗萊河（Fly River）水中充斥重金屬。潘古納礦區的尾礦（tailing）讓布干維爾賈巴河（Jaba River）全毀，其污染和侵蝕狀況甚至成為20世紀80年代末期巴布亞新幾內亞當地人尋求獨立的叛亂活動中的一大政治議題。自由港銅金礦區的重金屬污染了當地土壤與水源。在上述所有案例中，因採礦活動導致生態破壞而受苦的當地人都訴諸政治暴力，當局甚至動用澳大利亞、巴布亞及印度尼西亞軍隊來保護礦場。（直到1975年，巴布亞新幾內亞與布干維爾均屬澳大利亞管轄。）
[27]美國猶他州擁有全球最大的人造坑洞賓漢銅礦場（Bingham Canyon）（Goudie 1985）。Ripley et al.1996詳述了加拿大採礦作業對環境的影響；Young 1996：105–30則對澳大利亞的狀況有所紀錄。
[28]相關估計數據請見Alexander 1993：230、Judson 1968：373和Lal and Pierce 1991a：2。作者同事同時也是土壤科學家的蒂姆·比奇（Tim Beach）認為，60%～80%的數字還是太低。
[29]Meade et al.1990。
[30]摘自Dregne 1982；同時請見Butzer 1975。
[31]此為一般看法，Fang and Xie 1994以及Ren and Walker 1998也支持此一說法，但Menzies 1996：556–8則提出質疑。
[32]Wen 1993：73–5；Ren and Zhu 1994。黃河1855年改道後，三角洲向黃海擴張50千米。1970年起，三角洲因為水壩攔住沉積物而停止擴大（Milliman et al.1987）。根據Lal 1990：145，黃河中段有50%的重量為泥沙。
[33]Smith and Baillie 1985。墨西哥長期侵蝕狀況請見Heine 1983。
[34]以1910年左右的美國為例，有1/8的移民居住在當地，主要來自德國、斯堪的那維亞與英國，但也有1/6到1/10的愛爾蘭、意大利與波蘭移民。總體來說，1870—1920年期間約有10%～15%的美國農場為移民所經營，而威斯康星、明尼蘇達和達科他州的比例更高達60%～65%（Conzen 1990）。
[35]Butzer 1975：70。
[36]Jacks and Whyte 1939：21。肯尼亞小說家伊麗莎白·赫胥黎（Elspeth Huxley）也認為土壤侵蝕是一大威脅，且防治侵蝕的措施比政治還重要。請見《經濟學人》所刊載其訃聞（Economist,18 January 1997：86）。
[37]Anderson 1984；Beinart 1984；Khan 1997,SADCC 1987；Showers 1989；Stocking 1985；Whitlow 1988；羅德西亞北部類似案例，請見Pletcher 1991。下文出自Jacks and Whyte 1939：247：「從開普敦到開羅，歐洲影響力必須為土地快速、部分地區甚至無法控制的生物惡化現象負起責任。」防治侵蝕機制因為干擾放牧或耕作，在許多地方都不受歡迎。請見Campbell 1991。
[38]當然，農業疆界對都會人口區的開放，有時意味著既有田地可能休耕，進而減少部分地區的侵蝕。這種狀況絕對可能發生，但因為全球人口增長使耕作與放牧的土地總面積增加，因此減少侵蝕的規模不會太大。田地休耕的淨效應很小（除非是梯田耕作），因為新開發的耕作田地侵蝕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。美國沙塵暴事件請見Worster 1979。20世紀50及60年代哈薩克斯坦也因為不當農耕所帶來的風蝕所破壞，19世紀90年代末之澳大利亞每逢乾旱也會因此所苦。
[41]Jacks and Whyte 1939：213。第二波土壤侵蝕的例證，請見Bahre 1979：76–7（以智利為例）、Barker and McGregor 1988（以牙買加為例）、Barrett 1997：ch.3（以北高加索為例）、Beach 1994（以明尼蘇達為例）、Molina Buck 1993（以阿根廷為例），以及Wilson and Ryan 1988（以安大略為例）。
[42]此為赫胥黎說法，引述自Dregne 1982：12。
[43]Argabright et al.1996。
[44]有關土壤保持的歷史，請見Dregne 1982、Grove 1990、Helms 1992、Reij et al.1996和Wen 1993。Lal 1990：132、Opie 1993：9和Pimentel 1993：4則對土壤保持計劃的成效與適當性提出質疑。
[45]Foweraker 1981；McNeill 1988。
[46]De Bevoise 1995；Kummer 1991：41,1994；Lewis 1992：174–6,182–4。銅礦開採也加劇了宿霧的侵蝕問題：該國銅礦規模過去與現在均為東南亞最大，每天傾倒的礦渣達10萬噸。
[47]Bart 1993：23。
[48]Ibid.339–45；Derenne 1988。戰後盧旺達人口再次快速增長，主要是因為胡圖人與圖西人（Tutsi）實行「報復性生育」（revenge fertility）以確保未來的安全與政治地位。圖西人與胡圖人之間的戰爭，至少從1959年之後便一再爆發，在許多地區造成人口下滑，進而可能因為缺乏勞工而導致梯田地區侵蝕加劇。
[49]Moore 1979；Ondiege 1996；Tiffen et al.1994。這個成功的案例可能無法輕易複製到其他地區，因為阿卡巴人過去即有私有土地的歷史，這在非洲並不常見。創立於1974年的肯尼亞土壤保持計劃，可能是非洲最成功者。
[50]見Blaikie 1985：177–9、Lal 1990：133–41及Roberts 1989：168–69（討論多個熱帶地區）；Grepperud 1996（埃塞俄比亞）；Ives and Messerli 1989（尼泊爾）；McCreery 1989（危地馬拉）；Zimmerer 1993（玻利維亞）；以及Randrianarijaona 1983（馬達加斯加）。
[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年以來歐洲多數地區土壤的酸度已提升一到二級，肥沃程度因此降低（並增加對人造肥料的依賴）。歐洲人已不自覺地破壞了自己相較於世上其他地區更為肥沃的土質。在歐洲，36%的土壤不受任何限制，其他地區則僅有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。官方土壤流失最高標準，是根據推測土壤生成率所估計的數字。
[57]Pimentel et al.1995。
[58]Solbrig and Solbrig 1994：231引述。
[59]Judson 1968：371。Lal and Pierce 1991a：2認為增加了2.6倍，但這樣的精確度在數據中相當少見。
[60]Judson 1968：373。
[61]1900年數據請見Shaler 1905：139。