土壤圈的意义及作用ppt课件.ppt

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1、第一章 绪论,第一节土壤在人类农业生产和自然环境中的重要性 一、土壤是人类农业生产的基地（一）土壤是植物生长繁育和生物生产的基地 1、土壤的营养库作用：是陆地生物所需营养物质的重要来源；,2、土壤在养分转化和循环中的作用；无机物的有机化，有机物的矿质化；3、土壤的雨水涵养作用：是一个巨大的水库；4、土壤对生物的支撑作用；土壤中拥有种类繁多，数量巨大的生物群；5、土壤在稳定和缓冲环境变化中的作用；,（二）植物生产、动物生产和土壤管理关系 土壤管理 植物生产 动物生产,二、土壤圈的意义及作用（一）土壤圈的概念地球表层系统五大要素：大气圈、生物圈、岩石 圈、水圈、土壤圈,土壤圈是覆盖于地球和浅水域底

2、部的土壤所构成的一种连续体或覆盖层，它是地圈系统的重要组成部分。1、土壤圈涵义（1）永恒的物质与能量交换（2）最活跃与最富生命力的圈层（3）记忆块的功能（4）时空限制特征（5）仅部分为可再生资源2、土壤圈功能,（1）对生物圈支撑和调节生物过程，提供植物生长的养分、水分与适宜的物理条件，决定自然植被的分布与演替。（2）对水圈降水在陆地的重新分配、元素的生物地球化学行为和水分平衡、分异、转化及水圈的化学组成。（3）对岩石圈具有一定的保护作用，以减少其受各种外营力破坏，与岩石圈进行物质交换与地质循环。,（二）土壤圈在全球变化中的作用1、通过土壤圈与其它圈层的物质交换，影响土壤的全球变化2、通过全球土

3、被在时空上的演变，引起土壤全球变化3、通过人为活动对土壤圈的强烈作用，对全球土壤变化以至生存环境发生影响（1）人为砍伐森林，加剧水土流失（2）对土壤资源利用不当导致土壤退化严重（3）水稻田、沼泽地及湖泊产生痕量温室气体,(三)土壤圈的研究方向与内容,1、研究方向（1）土壤圈与生物圈之间养分元素的交换与平衡，土壤圈与水圈之间的水分循环与物质运动，土壤圈与大气圈之间的大量气体及痕量气体的交换与平衡，以及土壤圈与岩石圈之间元素迁移与转化；（2）土壤圈物质和能量循环与地球生命、人类生存条件、自然环境及全球变化之间的关系。,2、研究任务（1）土壤资源的开发利用与保护,研究低耗土壤资源的节约型开发利用；综

4、合治理和集约经营耕地；土壤资源承载能力；防止土地退化和提高土地质量；土地动态监测；土地数字化数据库(SOTER)。,（2）土壤肥力调节与农业持续发展,不同生态条件下土壤肥力演变；施肥技术与提高肥效；持续稳定的土壤肥力培育的研究；农业持续发展的理论与战略；农业持续发展中高效适度技术的管理、对策与合理布局；不同地区农业持续发展模式。,（3）土壤生态环境的建设。农业生态系统中土壤生态环境演替规律；土壤生态环境建设的研究；防止土壤污染。,（4）土壤圈物质循环及全球变化 土壤圈与大气圈大量与痕量气体交换与平衡。土壤圈与水圈的水循环。土壤圈与岩石圈元素迁移。土壤圈与生物圈养分元素交换与平衡。土壤圈物质组成

5、、性质、类型及时空变化规律。全球土被演变及土壤退化(土壤侵蚀、沙漠化、肥力退化、盐渍化、酸化、沼泽化)的时空变化，形成机理及预测预控。人类活动对土壤全球变化及人类环境变化的影响。,(四)土壤圈的地位,土壤圈的地位(position of pedosphere),气圈Gas-sphere,岩石圈Rocky-sphere,水圈Water sphere,生物圈Biosphere,土壤圈pedosphere,金属与微量元素物质循环,生物养分 物质循环,水分循环 与平衡,三、土壤是陆地生态系统的基础 1、保持生物活性、多样性和生产性；2、对水体和溶质流动起调节作用；3、对有机、无机污染物具有过滤、缓冲、

6、降解、固定和解毒作用；4、具有贮存并循环生物圈及地表的养分和其它元素的功能。,我国是个多山的国家,各种山地丘陵地面积占全部土地面积的65,平原区土地仅占35。我国人均耕地面积不到世界人均耕地的l/3。人均林地面积占世界人均林地面积的1/9。人均草地面积不到世界人均草地面积的1/2。2、质量的可变性 3、空间位置的固定性,四、土壤是最珍贵的自然资源 1、数量的有限性和固定性,第二节 土壤及土壤肥力的概念 一、土壤 能产生植物收获的地球陆地表面的疏松层次。自然土壤 农业土壤 重量%体积%矿物质 95 38 有机质5 12 土壤组成 存在于土壤孔隙中，二者相互消涨 气,土壤,固,液,二、土壤肥力,土

7、壤肥力：在植物生活全过程中，土壤供应和协调植物生长所需水、肥、气、热的能力。(一）土壤肥力类型 1、自然肥力和人为肥力自然肥力：指土壤在自然因子(气候、生物、地形等)综合作用下所具有的肥力。人为肥力：土壤在人为条件熟化(耕作、施肥、灌溉等)作用下所表现出来的肥力。,2、潜在肥力与有效（经济）肥力 潜在肥力：土壤肥力在生产上没有发挥出来产生经济效益的部分。有效（经济）肥力：土壤肥力在当季生产中表现出来产生经济效益的部分。（二）基本观点 1、肥力因素的全面观点 全面分析 综合评定 2、肥力因素的供应和协调观点,3、土壤肥力与生产力统一的观点 环境条件 社会经济条件 科学技术条件 三、近代土壤学的发

8、展及主要观点 1、农业化学土壤学派 2、农业地质土壤学观点 3、土壤发生学派 4、土壤学发展的新观点 5、我国土壤学的发展概况,第三节 土壤学科体系、研究内容和方法 一、分支学科及研究内容（一）土壤物理学 主要研究土壤水、气、热运动及其调控的原理，其研究内容包括土壤水分、土壤质地、土壤结构、土壤力学性质、土壤溶质移动及土壤植物大气连续体(SPAC)中的水分运行和能量转移等。,（二）土壤化学 研究土壤化学组成，性质及其土壤化学反应过程的分支学科。重点研究土壤胶体的组成、性质，及土壤固液界面发生的系列化学反应。为开展土壤培肥、土壤管理、土壤环境保护提供理论依据。,（三）土壤微生物学 研究土壤中微生

9、物区系、多样性及其功能和活性的土壤学分支。,1、土壤微生物生态；2、土壤微生物与土壤物质循环(陆地N,P,S,C素循环)；,3、土壤酶活性；4、土壤微生物与土壤固氮作用；5、根际微生物与菌根；6、土壤微生物之间的相互作用；,7、农业措施对微生物的影响；8、土壤微生物与土壤的污染防治；9、有益微生物的农业应用。,（四）土壤生物化学 1、土壤腐殖质形成，特性、及其对土壤肥力的影响；2、土壤碳、氮、磷、硫的生物转化（有机碳、氮矿化作用和腐殖化作用）；3、土壤酶活性；4、有机生物制剂包括有机农药、杀虫剂、除草剂的生物降解及其对环境污染的影响等。,（五）土壤地理学 1、土壤发生和分类 土壤发生学是土壤地

10、理学的核心，重点研究土壤形成与自然成土因子和人为活动的复杂关系，并在此基础上，根据土壤的发生发育过程、土壤诊断学属性进行土壤分类。2、土壤分布规律 土壤是一个时间上处于动态、空间上具有垂直和水平方向上分异性的三维连续体。,3、土壤调查制图和土壤质量评价 应用现代新技术（如3S技术），建立土壤数据库和土壤信息系统；研究土壤质量评价标准、指标体系和退化土壤的恢复重建技术与措施。二、土壤学与相邻学科的关系 1、土壤学与地质学、水文学、生物学、气象学有着密切的关系；,2、土壤学与农学、农业生态学有着不可分割的关系；3、土壤学与环境科学联系密切。,土壤学,形态、发生、分类,肥力、保持、灌溉,水文学hyd

11、rology,地球化学geochemistry,土壤学Soil science,植物营养学plant nutrition,地质学geognosy,土力学soil mechanics,生态学bionomics,沉积学sedimentology,地貌学geomorphology,土壤学和相关学科的关系,稳定性,三、土壤学的任务（一）合理利用土壤 水土流失 土壤沙化 土壤次生盐渍化 土壤污染 农药污染 肥料污染“三废”污染,沙河远上白云间，孤城一座万仞山,1993年5月5日沙尘暴锋面,不合理的土壤资源利用和生态环境遭受破坏,Why,自然对人类的惩罚,2002年4月北京沙尘暴,（二）中低产土壤改良（三

12、）基础理论研究 1、土壤温室气体形成机理、变化规律与减缓途径的研究(重点是CH4、NxOy、CO2)；2、土壤污染发生类型、形成规律与防治途径研究；3、土壤退化时空变化、形成机理、调控对策；,4、土壤质量的演变机制、评价体系及恢复重建的研究；5、经济快速发展地区土壤环境演变机制与调控研究；6、不同地区土壤生态环境建设及其治理途径的研究；7、土壤与环境问题有关基础应用与开发项目的研究。,四、土壤学的研究方法（一）宏观研究和微观研究（二）综合、交叉研究（三）野外调查与实验室研究结合（四）新技术的应用,五、21世纪土壤科学所面临的挑战,来自人口膨胀的挑战如何保证粮食的持续增产来自全球生态环境的挑战如何保持土壤的生态健康功能，建立良好生态环境来自土壤学自身发展的挑战加强基础研究，加速新技术在土壤学领域内的应用社会对土壤学认同的挑战强化土壤资源在国民经济中的战略地位 立脚于为解决人类的吃饭问题和环境健康问题服务。,