土壤肥料學(xué)第五章

1、第五章 土壤退化與土壤質(zhì)量 土壤退化的概念和分類我國土壤資源的現(xiàn)狀與退化得基本態(tài)勢土壤退化主要類型及其防治土壤質(zhì)量及評價內(nèi)容提要第一節(jié) 土壤退化的概念和分類我國土壤退化總面積達4.6 x 106 km2 ，占全國土地總面積的40%、全球土壤退化總面積的1/4。隨著人口資源環(huán)境之間矛盾的尖銳化，土壤退化問題日益嚴峻。認識土壤退化的類型、演化規(guī)律和后果，通過土壤質(zhì)量對土壤退化做出全面評價，尋求控制或防治土壤退化、提高土壤質(zhì)量的對策，對保持農(nóng)業(yè)及國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。一、土壤退化的概念（一）土壤退化的概念 指在各種自然和人為因素影響下，導(dǎo)致土壤生產(chǎn)力、環(huán)境調(diào)控潛力和可持續(xù)發(fā)展能力下降甚

2、至完全喪失的過程。簡言之，土壤退化是指土壤數(shù)量減少和質(zhì)量降低。 數(shù)量減少：表土喪失、或整個土體毀壞、或被非農(nóng)業(yè)占用。質(zhì)量降低：物理、化學(xué)、生物學(xué)性質(zhì)方面的質(zhì)量下降。1.土壤退化的原因：自然因素和人為因素共同作用的結(jié)果。自然因素包括破壞性自然災(zāi)害和異常的成土因素（如氣候、母質(zhì)、地形等），它是引起土壤自然退化過程（侵蝕、沙化、鹽化、酸化等）的基礎(chǔ)原因。而人與自然相互作用的不和諧即人為因素是加劇土壤退化的根本原因。2.土壤退化的本質(zhì)：土壤資源的數(shù)量減少和質(zhì)量降低。3. 防治土壤退化的首要任務(wù)：保護耕地土壤。從三方面正確理解土壤退化的概念：（二）土壤退化的影響因素 1、自然因素 （1）氣候 （2）成土

3、母質(zhì) （3）生物 （4）地形 （5）災(zāi)害 （6）時間 2、人為因素 （1）森林砍伐 （2）過度放牧 （3）不合理的農(nóng)業(yè)活動 （4）工業(yè)活動二、土壤退化的分類 聯(lián)合國糧農(nóng)組織1971年編寫土壤退化，我國20世紀80年代才開始研究土壤退化分類。目前還沒有一個統(tǒng)一的土壤退化分類體系。1、聯(lián)合國糧農(nóng)組織采用的土壤退化分類體系侵蝕、鹽堿、有機廢料、傳染性生物、工業(yè)無機廢料、農(nóng)藥、放射性、重金屬、肥料、洗滌劑；旱澇障礙、土壤養(yǎng)分虧缺耕地非農(nóng)業(yè)占用2、我國對土壤退化的分類 中國科學(xué)院南京土壤研究所借鑒國外的分類，結(jié)合我國的實際，采用了二級分類：一級分類：將我國土壤退化分為土壤侵蝕、土壤沙化、土壤鹽化、土壤污

4、染以及不包括上列各項的土壤性質(zhì)惡化和耕地的非農(nóng)業(yè)占用等六大類。二級分類：在一級分類（六大類）的基礎(chǔ)上進一步進行二級分類。表5-1 中國土壤退化分類一級二級A土壤侵蝕A1水蝕 A2凍融侵蝕A3重力侵蝕B土壤沙化B1懸移風(fēng)蝕B2推移風(fēng)蝕C土壤鹽化C1鹽漬化和次生鹽漬化 C2堿化D土壤污染D1無機物（包括重金屬和鹽堿類）污染 D2農(nóng)藥污染D3有機廢物污染D4化學(xué)肥料污染D5污泥、礦渣和粉煤灰污染D6放射性物質(zhì)污染D7寄生蟲、病原菌和病毒污染E土壤性質(zhì)惡化E1土壤板結(jié)E2土壤潛育化和次生潛育化E3土壤酸化E4土壤養(yǎng)分虧缺F耕地的非農(nóng)業(yè)占用中國土壤退化分類（續(xù)）第二節(jié) 我國土壤資源的現(xiàn)狀與退化的基本態(tài)勢

5、一、我國土壤資源的現(xiàn)狀與存在問題 我國人均土壤資源占有率低我國土地資源空間分布不均勻，水土資源匹配不協(xié)調(diào)，區(qū)域開發(fā)利用壓力大生態(tài)脆弱區(qū)域范圍大、類型多耕地土壤質(zhì)量總體較差，自維持能力弱，后備耕地資源少 耕地面積銳減，非農(nóng)業(yè)占用逐漸增加 二、我國土壤退化的現(xiàn)狀與基本態(tài)勢 1、土壤退化的面積廣、強度大、類型多水土流失總面積達3.56 x 106 km2，占國土總面積的37.08%；全國受污染的耕地約有100 x 103 km2，污水灌溉污染耕地22 x 103 km2，固體廢棄物堆存占地和毀田1.3 x 103 km2，合計約占耕地總面積的110以上，其中多數(shù)集中在經(jīng)濟較發(fā)達的地區(qū)。中國沙化土地已

6、經(jīng)達到1.7 x 106 km2，占國土面積的18.12，影響著近4億人口的生產(chǎn)和生活；圖 紅壤地區(qū)嚴重水土流失形成的“紅色沙漠”科爾沁左翼后旗阿骨拉蘇木的天然草場不斷被流沙吞噬 2、土壤退化速度快，影響深遠 2006 年與上年相比，耕地面積凈減少31103 km2，減少0.25%；90%的可利用天然草原不同程度地退化,每年以20103 km2的速度遞增；我國北方沙漠化土地面積已超過 380 x 103 km2，并繼續(xù)以每年 3.6103 km2的速度加速擴展。三、土壤退化的后果陸地生態(tài)系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定遭到破壞，土壤生產(chǎn)力和肥力降低；破壞自然景觀及人類生存環(huán)境，誘發(fā)區(qū)域乃至全球的土被破壞、水系

7、萎縮、森林衰亡和氣候變化；水土流失嚴重，自然災(zāi)害頻繁，特大洪水危害加劇，對水庫構(gòu)成重大威脅；化肥使用量不斷增加，而化肥的報酬率和利用率遞減，環(huán)境污染加?。晦r(nóng)業(yè)投入產(chǎn)出比增大，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本上升。人地矛盾突出，生存環(huán)境惡化；食品安全和人類健康受到嚴重威脅。 第二節(jié) 土壤退化主要類型及其防治一、土壤沙化和土地沙漠化沙漠化是指干旱、半干旱和部分濕潤地帶在干旱多風(fēng)和疏松沙質(zhì)地表條件下，由于人為高強度土地利用等原因，破壞了脆弱的生態(tài)平衡，使原非沙質(zhì)荒漠的地區(qū)出現(xiàn)了以風(fēng)沙活動為主要標志的土地退化過程。土壤沙化是土地沙漠化的一種具體表現(xiàn)形式，通常是土壤遭受水力、風(fēng)力或者化學(xué)侵蝕后，土壤中粘粒流失，剩下粗粒，發(fā)

8、生土壤結(jié)構(gòu)破壞、功能退化的的過程。風(fēng)蝕和風(fēng)力堆積過程是沙漠化的主要過程。土壤沙化包括草地土壤的風(fēng)蝕過程及在較遠地段的風(fēng)沙堆積過程。（一）土壤沙化和土地沙漠化的概念（二）中國土壤沙化和土地沙漠化的特點和分布 2005年底，全國沙化土地面積達174.3萬km2，占國土面積的18%，涉及全國30個省841個縣。中國土壤沙化可分為三種類型：（1）干旱荒漠地區(qū)的土壤沙化主要分布在內(nèi)蒙古的狼山-寧夏的賀蘭山-甘肅的烏鞘嶺以西的廣大干旱荒漠地區(qū)，沙漠化發(fā)展快，面積大。該地區(qū)由于氣候極端干旱土壤沙化后很難恢復(fù)。（2）半干旱地區(qū)土壤沙化主要分布在內(nèi)蒙古中西部和東部、河北北部、陜北及寧夏東南部。該地區(qū)屬農(nóng)牧交錯的

9、生態(tài)脆弱帶，由于過度放牧、農(nóng)墾，沙化呈大面積區(qū)域化發(fā)展，這一沙化類型區(qū)人為因素很大，土壤沙化有逆轉(zhuǎn)可能。（3）半濕潤地區(qū)土壤沙化主要分布在黑龍江、嫩江下游，其次是松花江下游、東遼河中游以北地區(qū)。呈狹帶狀斷續(xù)分布在河流沿岸。沙化面積較小，發(fā)展程度較輕，并與土壤鹽漬化交錯分布，屬林-牧-農(nóng)交錯的地區(qū)，降水量在500mm左右。對這一類型的土壤沙化，控制和修復(fù)是完全可能的。新疆塔克拉瑪干沙漠（三）土壤沙漠化產(chǎn)生的原因（1）自然成因：干旱氣候引起的風(fēng)沙（2）人為成因：人為活動引起的風(fēng)沙（四）土壤沙化和土地沙漠化的危害縮小了人類的生存和發(fā)展空間；導(dǎo)致土地生產(chǎn)力的嚴重衰退造成嚴重的經(jīng)濟損失加劇了生態(tài)環(huán)境的惡

10、化（五）土壤沙化和土地沙漠化的防治（1）加強教育宣傳，完善法制（2）退耕還林、還草，營造防沙林帶，實施生態(tài)工程（3）調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，合理利用土壤資源，建立生態(tài)復(fù)合經(jīng)營模式（4）合理開發(fā)水資源（5）控制農(nóng)墾二、土壤侵蝕土壤侵蝕是指土壤或成土母質(zhì)在外力（水、風(fēng)、凍融、不合理的生產(chǎn)活動等）作用下被破壞、剝蝕、搬運和沉積的過程。水力侵蝕是最主要的一種形式，習(xí)慣上被稱為水土流失。1、土壤侵蝕的概念和類型（一）土壤侵蝕的類型及其表征以外力性質(zhì)為依據(jù)，土壤侵蝕類型的劃分：水力侵蝕:風(fēng)力侵蝕:重力侵蝕:凍融侵蝕:人為侵蝕:面蝕、溝蝕瀉溜、崩坍、滑坡等氣流沖擊下，土粒、砂粒等脫離地表溫度變化水分相變，對土體造成的

11、機械破壞挖掘、運移和淤積，土壤人為侵蝕日趨嚴重溝蝕崩坍 滑坡泥石流2、土壤侵蝕的表征土壤侵蝕模數(shù)：單位面積和單位時段內(nèi)的土壤侵蝕量，單位為t/(km2.a)；單位時段內(nèi)的土壤侵蝕厚度，單位mm/a。（二）我國土壤侵蝕狀況和特點1、土壤侵蝕面積大，分布范圍廣； 土壤侵蝕面積484.74萬km2，其中水力161.22萬km2，風(fēng)力195.70萬km2，還有凍融127.82萬km2。2、流失強度大，侵蝕嚴重區(qū)比例高； 年均土壤侵蝕總量45.2億噸，主要江河多年平均侵蝕模數(shù)為3400t/(km2.a)，部分區(qū)域超過3萬t/(km2.a)。嚴重水土流失縣646個。3、侵蝕成因復(fù)雜，區(qū)域差異明顯。中國水土

12、流失分布區(qū)圖（三）影響土壤侵蝕的因素自然因素：水土流失發(fā)生、發(fā)展的先決條件，或者叫潛在因素人為因素：加劇水土流失的主要原因地形氣候土壤植被 植被破壞（如濫墾、濫伐、濫牧）坡耕地墾植（如陡坡開荒、順坡耕作、過度放牧）由于開礦、修路未采取必要的預(yù)防措施等 （四）土壤侵蝕的危害 我國是世界上土壤侵蝕最嚴重的國家之一，主要發(fā)生在黃河中上游黃土高原地區(qū)、長江中上游丘陵地區(qū)和東北平原地區(qū)，水土流失嚴重。其主要危害包括以下方面：破壞土壤資源土壤肥力和質(zhì)量下降環(huán)境惡化生態(tài),加劇貧困破壞水利、交通工程設(shè)施土壤侵蝕黃土高原江南丘陵（1）樹立保護土壤，保護生態(tài)環(huán)境的全民意識（五）土壤侵蝕的防治（2）防治兼顧、標本兼

13、治三、土壤鹽漬化與次生鹽漬化土壤鹽漬化是指易溶性鹽分在土壤表層積累的現(xiàn)象或過程，也稱鹽堿化。主要發(fā)生在干旱、半干旱和半濕潤地區(qū)。由于土壤鹽化與堿化往往相伴發(fā)生,所以長期以來人們將土壤可溶性鹽分的增加籠統(tǒng)地稱為“土壤鹽堿化”。土壤次生鹽漬化是土壤潛在鹽漬化的表象化。由于不恰當?shù)睦?，使?jié)撛邴}漬化土壤中鹽分趨向于表層積聚的過程，稱土壤次生鹽漬化。鹽化、堿化、鹽堿化；次生鹽漬化、次生鹽堿化（一）土壤鹽漬化類型 現(xiàn)代鹽漬化 殘余鹽漬化 潛在鹽漬化土壤鹽化氣候干旱、地勢低洼、排水不暢、地下水位高、地下水礦化度大等是鹽漬化形成的重要條件，母質(zhì)、地形、土壤質(zhì)地層次等對鹽漬化的形成也有重要影響。（二）土壤次生

14、鹽漬化及其成因土壤鹽分的運動，主要受土壤水分運行規(guī)律和鹽分溶解度規(guī)律支配?！胞}隨水來，鹽隨水去，水散鹽留”為鹽堿土區(qū)水鹽運行的基本規(guī)律。鹽漬化的機制：鹽分向表層積聚的運動鹽漬化的條件：一些有利于鹽分向土表移動的因素半干旱半濕潤季風(fēng)氣候是土壤鹽漬化的前提；地形地貌是鹽分累積分異的重要條件；地下水狀況是土壤鹽漬化的主導(dǎo)因素；母質(zhì)和生物也是土壤鹽漬化的形成條件；人類活動是引起土壤次生鹽漬化的主因(三）鹽漬化的危害引起植物“生理干旱”鹽分的直接毒害作用降低土壤養(yǎng)分的有效性惡化土壤物理和生物學(xué)性質(zhì)（四）土壤鹽漬化的防治1、合理利用水資源實施合理灌溉制度采用節(jié)水防鹽的灌溉技術(shù)減少輸配水系統(tǒng)的滲漏損失處理好

15、蓄水與排水及引灌與井灌的關(guān)系2、農(nóng)業(yè)措施3、化學(xué)措施三、土壤潛育化與次生潛育化土壤潛育化：土壤處于地下水或飽和、過飽和水長期浸潤狀態(tài)下，在1 m內(nèi)的土體中某些層段Eh 200mV，因Fe、Mn還原而生成的灰色斑紋層(腐泥層、青泥層或泥炭層)的土壤形成過程。（一）基本概念土壤次生潛育化：是指因耕作或灌溉等人為原因，土壤（主要是水稻土）從非潛育型轉(zhuǎn)變?yōu)楦呶粷撚偷倪^程。表現(xiàn)為50cm土體內(nèi)出現(xiàn)青泥層。（二）次生潛育化稻田的形成原因排水不良；水過多；過渡耕墾。（三）潛育化和次生潛育化的危害還原性有害物質(zhì)較多；土性冷；養(yǎng)分轉(zhuǎn)化慢。（四）改良和治理潛育化和次生潛育化土壤的改良和治理應(yīng)從環(huán)境治理做起，治本

16、清源、因地制宜、綜合利用。開溝排水，消除漬害；多種經(jīng)營，綜合利用；合理施肥；開發(fā)耐漬植物品種第四節(jié) 土壤質(zhì)量及評價一、土壤質(zhì)量的概念20世紀70年代初，土壤質(zhì)量一詞出現(xiàn)在土壤學(xué)文獻上，并逐步成為國際土壤學(xué)研究的熱點。土壤質(zhì)量是維持地球生物圈最重要的因子之一，可以從生產(chǎn)力、可持續(xù)性、環(huán)境質(zhì)量、對人類營養(yǎng)健康的影響等多方面來定義土壤質(zhì)量。土壤質(zhì)量是土壤在生態(tài)系統(tǒng)的范圍內(nèi)，維持生物的生產(chǎn)能力、保護環(huán)境質(zhì)量及促進動植物與人類健康的能力。生產(chǎn)力土壤維持植物和動物持續(xù)生產(chǎn)的能力環(huán)境質(zhì)量土壤降低環(huán)境污染物和病菌損害，調(diào)節(jié)新鮮空氣和水質(zhì)量的能力動物和人類健康土壤影響動植物和人類健康的能力土壤質(zhì)量是土壤肥力質(zhì)量

17、、土壤環(huán)境質(zhì)量及土壤健康質(zhì)量的綜合量度。土壤質(zhì)量二、土壤質(zhì)量評價的指標體系土壤質(zhì)量是土壤中退化性過程和保持性過程的平衡結(jié)果，評價土壤質(zhì)量要考慮土壤的多重功能。土壤質(zhì)量評價指標可以被簡單的定義為對土壤功能變化最敏感的土壤性質(zhì)和過程，眾多的土壤質(zhì)量評價指標組成最小數(shù)據(jù)集，用來間接的評價土壤功能。目前對土壤質(zhì)量評價指標的研究較多，人們普遍認為土壤質(zhì)量是不能直接測定的指標，需要通過測定不同的土壤性狀來反映土壤質(zhì)量，所以評價土壤質(zhì)量必須借助一定的評價指標體系。為了建立一個合適的土壤質(zhì)量評價指標體系，需要了解土壤質(zhì)量的廣泛內(nèi)涵，以便揭示不同自然和管理生態(tài)系統(tǒng)邊界內(nèi)土壤質(zhì)量的變化或演化。從多方面來考察土壤質(zhì)

18、量：土壤系統(tǒng)組分、結(jié)構(gòu)及功能過程；土壤物理、化學(xué)及生物學(xué)性質(zhì)；土壤質(zhì)量隨時間、空間及狀態(tài)等的變化。土壤質(zhì)量參數(shù)指標的選擇應(yīng)符合如下條件：代表性：一個指標能代表或反映土壤質(zhì)量的全部或至少一個方面的功能；靈敏性：能靈敏地指示土壤與生態(tài)系統(tǒng)功能與行為變化； 通用性：能適用于不同生態(tài)系統(tǒng)，也能適用于時間和空間的變化；經(jīng)濟性：測定或分析花費較少，測定過程簡便快速。1、選擇評價土壤質(zhì)量參數(shù)指標的原則 2、土壤質(zhì)量評價的指標 （1）定性指標 軟數(shù)據(jù)：差、一般、好等 （2）定量指標定量指標包括物理、化學(xué)和生物學(xué)三方面： 物理指標：土壤質(zhì)地、土層和根系深度、土壤密度和滲透率、田間持水量、土壤持水特征、土壤含水量和土壤溫度等。 化學(xué)指標：土壤有機碳和全氮、土壤pH、電導(dǎo)率、礦化氮、磷和鉀等。 生物學(xué)指標：微生物生物量碳和氮，潛在可礦化氮、土壤呼吸