土壤肥料学第五章.ppt

第五章 土壤退化与土壤质量,土壤退化的概念和分类我国土壤资源的现状与退化得基本态势土壤退化主要类型及其防治土壤质量及评价,内容提要,第一节 土壤退化的概念和分类,我国土壤退化总面积达4.6 x 106 km2，占全国土地总面积的40%、全球土壤退化总面积的1/4。随着人口资源环境之间矛盾的尖锐化，土壤退化问题日益严峻。认识土壤退化的类型、演化规律和后果，通过土壤质量对土壤退化做出全面评价，寻求控制或防治土壤退化、提高土壤质量的对策，对保持农业及国民经济的可持续发展具有重要的意义。,一、土壤退化的概念,（一）土壤退化的概念 指在各种自然和人为因素影响下，导致土壤生产力、环境调控潜力和可持续发展能力下降甚至完全丧失的过程。简言之，土壤退化是指土壤数量减少和质量降低。,数量减少：表土丧失、或整个土体毁坏、或被非农业占用。质量降低：物理、化学、生物学性质方面的质量下降。,1.土壤退化的原因：自然因素和人为因素共同作用的结果。自然因素包括破坏性自然灾害和异常的成土因素（如气候、母质、地形等），它是引起土壤自然退化过程（侵蚀、沙化、盐化、酸化等）的基础原因。而人与自然相互作用的不和谐即人为因素是加剧土壤退化的根本原因。2.土壤退化的本质：土壤资源的数量减少和质量降低。3.防治土壤退化的首要任务：保护耕地土壤。,从三方面正确理解土壤退化的概念：,（二）土壤退化的影响因素 1、自然因素（1）气候（2）成土母质（3）生物（4）地形（5）灾害（6）时间,2、人为因素（1）森林砍伐（2）过度放牧（3）不合理的农业活动（4）工业活动,二、土壤退化的分类 联合国粮农组织1971年编写土壤退化，我国20世纪80年代才开始研究土壤退化分类。目前还没有一个统一的土壤退化分类体系。,1、联合国粮农组织采用的土壤退化分类体系,侵蚀、盐碱、有机废料、传染性生物、工业无机废料、农药、放射性、重金属、肥料、洗涤剂；旱涝障碍、土壤养分亏缺耕地非农业占用,2、我国对土壤退化的分类,中国科学院南京土壤研究所借鉴国外的分类，结合我国的实际，采用了二级分类：一级分类：将我国土壤退化分为土壤侵蚀、土壤沙化、土壤盐化、土壤污染以及不包括上列各项的土壤性质恶化和耕地的非农业占用等六大类。二级分类：在一级分类（六大类）的基础上进一步进行二级分类。,表5-1 中国土壤退化分类,中国土壤退化分类（续）,第二节 我国土壤资源的现状与退化的基本态势,一、我国土壤资源的现状与存在问题,我国人均土壤资源占有率低我国土地资源空间分布不均匀，水土资源匹配不协调，区域开发利用压力大生态脆弱区域范围大、类型多耕地土壤质量总体较差，自维持能力弱，后备耕地资源少 耕地面积锐减，非农业占用逐渐增加,二、我国土壤退化的现状与基本态势,1、土壤退化的面积广、强度大、类型多,水土流失总面积达3.56 x 106 km2，占国土总面积的37.08%；,全国受污染的耕地约有100 x 103 km2，污水灌溉污染耕地22 x 103 km2，固体废弃物堆存占地和毁田1.3 x 103 km2，合计约占耕地总面积的110以上，其中多数集中在经济较发达的地区。,中国沙化土地已经达到1.7 x 106 km2，占国土面积的18.12，影响着近4亿人口的生产和生活；,图 红壤地区严重水土流失形成的“红色沙漠”,科尔沁左翼后旗阿骨拉苏木的天然草场不断被流沙吞噬,2、土壤退化速度快，影响深远,2006 年与上年相比，耕地面积净减少31103 km2，减少0.25%；,90%的可利用天然草原不同程度地退化,每年以20103 km2的速度递增；,我国北方沙漠化土地面积已超过 380 x 103 km2，并继续以每年 3.6103 km2的速度加速扩展。,三、土壤退化的后果,陆地生态系统的平衡和稳定遭到破坏，土壤生产力和肥力降低；破坏自然景观及人类生存环境，诱发区域乃至全球的土被破坏、水系萎缩、森林衰亡和气候变化；水土流失严重，自然灾害频繁，特大洪水危害加剧，对水库构成重大威胁；化肥使用量不断增加，而化肥的报酬率和利用率递减，环境污染加剧；农业投入产出比增大，农业生产成本上升。人地矛盾突出，生存环境恶化；食品安全和人类健康受到严重威胁。,第二节 土壤退化主要类型及其防治,一、土壤沙化和土地沙漠化,沙漠化是指干旱、半干旱和部分湿润地带在干旱多风和疏松沙质地表条件下，由于人为高强度土地利用等原因，破坏了脆弱的生态平衡，使原非沙质荒漠的地区出现了以风沙活动为主要标志的土地退化过程。土壤沙化是土地沙漠化的一种具体表现形式，通常是土壤遭受水力、风力或者化学侵蚀后，土壤中粘粒流失，剩下粗粒，发生土壤结构破坏、功能退化的的过程。,风蚀和风力堆积过程是沙漠化的主要过程。土壤沙化包括草地土壤的风蚀过程及在较远地段的风沙堆积过程。,（一）土壤沙化和土地沙漠化的概念,（二）中国土壤沙化和土地沙漠化的特点和分布,2005年底，全国沙化土地面积达174.3万km2，占国土面积的18%，涉及全国30个省841个县。,中国土壤沙化可分为三种类型：,（1）干旱荒漠地区的土壤沙化,主要分布在内蒙古的狼山-宁夏的贺兰山-甘肃的乌鞘岭以西的广大干旱荒漠地区，沙漠化发展快，面积大。该地区由于气候极端干旱土壤沙化后很难恢复。,（2）半干旱地区土壤沙化,主要分布在内蒙古中西部和东部、河北北部、陕北及宁夏东南部。该地区属农牧交错的生态脆弱带，由于过度放牧、农垦，沙化呈大面积区域化发展，这一沙化类型区人为因素很大，土壤沙化有逆转可能。,（3）半湿润地区土壤沙化,主要分布在黑龙江、嫩江下游，其次是松花江下游、东辽河中游以北地区。呈狭带状断续分布在河流沿岸。沙化面积较小，发展程度较轻，并与土壤盐渍化交错分布，属林-牧-农交错的地区，降水量在500mm左右。对这一类型的土壤沙化，控制和修复是完全可能的。,新疆塔克拉玛干沙漠,（三）土壤沙漠化产生的原因,（1）自然成因：干旱气候引起的风沙,（2）人为成因：人为活动引起的风沙,（四）土壤沙化和土地沙漠化的危害,缩小了人类的生存和发展空间；导致土地生产力的严重衰退造成严重的经济损失加剧了生态环境的恶化,（五）土壤沙化和土地沙漠化的防治,（1）加强教育宣传，完善法制（2）退耕还林、还草，营造防沙林带，实施生态工程（3）调整产业结构，合理利用土壤资源，建立生态复合经营模式（4）合理开发水资源（5）控制农垦,二、土壤侵蚀,土壤侵蚀是指土壤或成土母质在外力（水、风、冻融、不合理的生产活动等）作用下被破坏、剥蚀、搬运和沉积的过程。,水力侵蚀是最主要的一种形式，习惯上被称为水土流失。,1、土壤侵蚀的概念和类型,（一）土壤侵蚀的类型及其表征,以外力性质为依据，土壤侵蚀类型的划分：,水力侵蚀:风力侵蚀:重力侵蚀:冻融侵蚀:人为侵蚀:,面蚀、沟蚀,泻溜、崩坍、滑坡等,气流冲击下，土粒、砂粒等脱离地表,温度变化水分相变，对土体造成的机械破坏,挖掘、运移和淤积，土壤人为侵蚀日趋严重,沟蚀,崩坍,滑坡,泥石流,2、土壤侵蚀的表征,土壤侵蚀模数：单位面积和单位时段内的土壤侵蚀量，单位为t/(km2.a)；单位时段内的土壤侵蚀厚度，单位mm/a。,（二）我国土壤侵蚀状况和特点,1、土壤侵蚀面积大，分布范围广；土壤侵蚀面积484.74万km2，其中水力161.22万km2，风力195.70万km2，还有冻融127.82万km2。2、流失强度大，侵蚀严重区比例高；年均土壤侵蚀总量45.2亿吨，主要江河多年平均侵蚀模数为3400t/(km2.a)，部分区域超过3万t/(km2.a)。严重水土流失县646个。3、侵蚀成因复杂，区域差异明显。,中国水土流失分布区图,（三）影响土壤侵蚀的因素,自然因素：水土流失发生、发展的先决条件，或者叫潜在因素,人为因素：加剧水土流失的主要原因,地形,气候,土壤,植被,植被破坏（如滥垦、滥伐、滥牧）,坡耕地垦植（如陡坡开荒、顺坡耕作、过度放牧）,由于开矿、修路未采取必要的预防措施等,（四）土壤侵蚀的危害,我国是世界上土壤侵蚀最严重的国家之一，主要发生在黄河中上游黄土高原地区、长江中上游丘陵地区和东北平原地区，水土流失严重。其主要危害包括以下方面：,破坏土壤资源,土壤肥力和质量下降,环境恶化生态,加剧贫困,破坏水利、交通工程设施,土壤侵蚀,黄土高原,江南丘陵,（1）树立保护土壤，保护生态环境的全民意识,（五）土壤侵蚀的防治,（2）防治兼顾、标本兼治,三、土壤盐渍化与次生盐渍化,土壤盐渍化是指易溶性盐分在土壤表层积累的现象或过程，也称盐碱化。主要发生在干旱、半干旱和半湿润地区。由于土壤盐化与碱化往往相伴发生,所以长期以来人们将土壤可溶性盐分的增加笼统地称为“土壤盐碱化”。,土壤次生盐渍化是土壤潜在盐渍化的表象化。由于不恰当的利用，使潜在盐渍化土壤中盐分趋向于表层积聚的过程，称土壤次生盐渍化。,盐化、碱化、盐碱化；次生盐渍化、次生盐碱化,（一）土壤盐渍化类型,现代盐渍化 残余盐渍化 潜在盐渍化,土壤盐化,气候干旱、地势低洼、排水不畅、地下水位高、地下水矿化度大等是盐渍化形成的重要条件，母质、地形、土壤质地层次等对盐渍化的形成也有重要影响。,（二）土壤次生盐渍化及其成因,土壤盐分的运动，主要受土壤水分运行规律和盐分溶解度规律支配。“盐随水来，盐随水去，水散盐留”为盐碱土区水盐运行的基本规律。,盐渍化的机制：盐分向表层积聚的运动,盐渍化的条件：一些有利于盐分向土表移动的因素,半干旱半湿润季风气候是土壤盐渍化的前提；地形地貌是盐分累积分异的重要条件；地下水状况是土壤盐渍化的主导因素；母质和生物也是土壤盐渍化的形成条件；人类活动是引起土壤次生盐渍化的主因,(三）盐渍化的危害,引起植物“生理干旱”盐分的直接毒害作用降低土壤养分的有效性恶化土壤物理和生物学性质,（四）土壤盐渍化的防治,1、合理利用水资源实施合理灌溉制度采用节水防盐的灌溉技术减少输配水系统的渗漏损失处理好蓄水与排水及引灌与井灌的关系2、农业措施3、化学措施,三、土壤潜育化与次生潜育化,土壤潜育化：土壤处于地下水或饱和、过饱和水长期浸润状态下，在1 m内的土体中某些层段Eh 200mV，因Fe、Mn还原而生成的灰色斑纹层(腐泥层、青泥层或泥炭层)的土壤形成过程。,（一）基本概念,土壤次生潜育化：是指因耕作或灌溉等人为原因，土壤（主要是水稻土）从非潜育型转变为高位潜育型的过程。表现为50cm土体内出现青泥层。,（二）次生潜育化稻田的形成原因,排水不良；水过多；过渡耕垦。,（三）潜育化和次生潜育化的危害,还原性有害物质较多；土性冷；养分转化慢。,（四）改良和治理,潜育化和次生潜育化土壤的改良和治理应从环境治理做起，治本清源、因地制宜、综合利用。,开沟排水，消除渍害；多种经营，综合利用；合理施肥；开发耐渍植物品种,第四节 土壤质量及评价,一、土壤质量的概念,20世纪70年代初，土壤质量一词出现在土壤学文献上，并逐步成为国际土壤学研究的热点。土壤质量是维持地球生物圈最重要的因子之一，可以从生产力、可持续性、环境质量、对人类营养健康的影响等多方面来定义土壤质量。土壤质量是土壤在生态系统的范围内，维持生物的生产能力、保护环境质量及促进动植物与人类健康的能力。,生产力土壤维持植物和动物持续生产的能力,环境质量土壤降低环境污染物和病菌损害，调节新鲜空气和水质量的能力,动物和人类健康土壤影响动植物和人类健康的能力,土壤质量是土壤肥力质量、土壤环境质量及土壤健康质量的综合量度。,土壤质量,二、土壤质量评价的指标体系,土壤质量是土壤中退化性过程和保持性过程的平衡结果，评价土壤质量要考虑土壤的多重功能。土壤质量评价指标可以被简单的定义为对土壤功能变化最敏感的土壤性质和过程，众多的土壤质量评价指标组成最小数据集，用来间接的评价土壤功能。目前对土壤质量评价指标的研究较多，人们普遍认为土壤质量是不能直接测定的指标，需要通过测定不同的土壤性状来反映土壤质量，所以评价土壤质量必须借助一定的评价指标体系。,为了建立一个合适的土壤质量评价指标体系，需要了解土壤质量的广泛内涵，以便揭示不同自然和管理生态系统边界内土壤质量的变化或演化。,从多方面来考察土壤质量：土壤系统组分、结构及功能过程；土壤物理、化学及生物学性质；土壤质量随时间、空间及状态等的变化。,土壤质量参数指标的选择应符合如下条件：,代表性：一个指标能代表或反映土壤质量的全部或至少一个方面的功能；,灵敏性：能灵敏地指示土壤与生态系统功能与行为变化；,通用性：能适用于不同生态系统，也能适用于时间和空间的变化；,经济性：测定或分析花费较少，测定过程简便快速。,1、选择评价土壤质量参数指标的原则,2、土壤质量评价的指标（1）定性指标 软数据：差、一般、好等（2）定量指标,定量指标包括物理、化学和生物学三方面：,物理指标：土壤质地、土层和根系深度、土壤密度和渗透率、田间持水量、土壤持水特征、土壤含水量和土壤温度等。化学指标：土壤有机碳和全氮、土壤pH、电导率、矿化氮、磷和钾等。生物学指标：微生物生物量碳和氮，潜在可矿化氮、土壤呼吸量、生物量碳/有机总碳、呼吸量/生物量等。,三、土壤质量的评价方法,随着地统计学、GIS 技术、模糊数学、计量经济学等在土壤质量评价的应用，土壤质量评价方法已呈多样化发展，可以根据评价对象、功能以及评价范围选择相适宜的评价方法。,国际上比较常用的评价方法有以下几种:,名词解释：土壤退化、土地退化、土壤侵蚀、土壤沙化、土壤盐渍化、土壤潜育化、土壤质量土壤侵蚀的基本类型及其危害，如何防治？土壤沙化的成因、危害及其防治。土壤质量的评价指标有哪些？,复习思考题,