農(nóng)田土壤生態(tài)與保護(hù)

第五章農(nóng)田土壤生態(tài)與保護(hù)5.1土壤培肥5.2土壤污染與治理5.3農(nóng)田土壤生態(tài)與保護(hù)5.4土壤資源評(píng)價(jià)5.1土壤培肥二、高產(chǎn)肥沃土壤的特征（1）良好的土體結(jié)構(gòu)

土體結(jié)構(gòu)是指土壤在1cm深度內(nèi)上下土層的垂直結(jié)構(gòu)，它包括土層厚度、質(zhì)地和層次結(jié)合。高度肥沃的旱地土壤一般都具有上虛下實(shí)的土體構(gòu)造，即耕作層疏松、深厚（一般在30cm左右），質(zhì)地較輕；心土層較緊實(shí)，質(zhì)地較粘。一、我國(guó)耕地的肥力狀況（自學(xué)）（2）適量協(xié)調(diào)的土壤養(yǎng)分北方高產(chǎn)旱作土壤，有機(jī)質(zhì)含量一般在15~20g/kg以上，全氮含量達(dá)1~15g/kg，速效磷含量10mg/kg以上，速效鉀含量150~200mg/kg以上，陽(yáng)離子交換量20cmol/kg以上。肥沃水稻土的適量有機(jī)質(zhì)含量為20－40g/kg，全氮量為，全磷和全鉀量分別為1~15g/kg以上，陽(yáng)離子交換量一般為10~25cmol/kg。（3）良好的物理性質(zhì)肥沃土壤大小孔隙1:2~4，土壤容重3，土壤總孔度50%或稍大于50％，其中通氣孔度一般在10％以上。（1）增施有機(jī)肥料，培育土壤肥力為作物提供營(yíng)養(yǎng)改善土壤物理性質(zhì)提高土壤肥力三、土壤培肥的基本措施（2）發(fā)展旱作農(nóng)業(yè)，建設(shè)灌溉農(nóng)業(yè)旱作土壤：降水量低（年均降水量250-500mm）或降水量雖然多（年均降水量500-700mm），但分配不勻，而且無(wú)灌溉條件的農(nóng)業(yè)土壤。發(fā)展灌溉，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)水利化是提高單產(chǎn)的重要措施。但要防止次生鹽漬化等現(xiàn)象發(fā)生。（3）合理輪作倒茬，用地養(yǎng)地結(jié)合

我國(guó)傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)。輪作倒茬一方面要考慮茬口特性，另一方面要考慮作物特性，合理搭配耗地作物、自養(yǎng)作物、養(yǎng)地作物等。（4）合理耕作改土，加速土壤熟化合理的耕作可以調(diào)節(jié)土壤固液氣三相物質(zhì)比例，增強(qiáng)土壤通透性。深耕結(jié)合施有機(jī)肥料，是增肥改土的一項(xiàng)重要措施。深耕的作用是加厚耕作層，改善土壤結(jié)構(gòu)和耕性，降低土壤容重，使土肥水相融，促進(jìn)微生物的活動(dòng)，改善作用的環(huán)境條件，加速土壤熟化。（5）防止土壤侵蝕，保護(hù)土壤資源土壤侵蝕：土壤在水和風(fēng)等外力的作用下，發(fā)生沖刷或吹失的現(xiàn)象稱為土壤侵蝕。土壤沙化：指良好的土壤（或可利用的土壤）變成含沙很多的土地甚至變成沙漠的過(guò)程。5.2土壤污染與治理1、土壤環(huán)境背景值是指未受或少受人類活動(dòng)（特別是人為污染）影響的土壤環(huán)境本身的化學(xué)元素組成及其含量。它是諸成土因素綜合作用下成土的過(guò)程的產(chǎn)物，所以實(shí)質(zhì)上是各自然成土因素（包括時(shí)間因素）的函數(shù)。2、土壤環(huán)境容量土壤具有一定容納固、液、氣相等物質(zhì)的能力，如土壤的熱容量、持水量（田間持水量、飽和持水量），再如對(duì)農(nóng)藥與化肥的施用有一定容量，對(duì)作物密植也有一定容量。若過(guò)度密植、或農(nóng)藥與化肥施用量、灌溉水量超過(guò)土壤相應(yīng)的容量，不僅不能增產(chǎn)，而且會(huì)導(dǎo)致減產(chǎn)與環(huán)境污染，或其他環(huán)境問(wèn)題。土壤環(huán)境容量系指土壤環(huán)境單元所允許承載的污染物質(zhì)的最大數(shù)量或負(fù)荷量。土壤污染：土壤本身具有較強(qiáng)的凈化能力，但是當(dāng)土壤中某些有害物質(zhì)含量過(guò)高，超過(guò)了土壤凈化能力，土壤微生物的生命活動(dòng)就受到抑制和破壞，從而使土壤遭受污染。3、土壤污染的來(lái)源主要來(lái)自于工業(yè)“三廢”。按農(nóng)田土壤被污染的途徑，有以下五個(gè)主要來(lái)源：（1）污水灌溉（2）施肥（3）施用農(nóng)藥（4）工業(yè)廢氣（5）工業(yè)廢渣

4、土壤污染物的主要種類（1）無(wú)機(jī)物：如重金屬、酸、堿、鹽等。（2）有機(jī)農(nóng)藥：如殺蟲劑、殺菌劑、除草劑等。（3）有機(jī)廢棄物：如油、酚等有機(jī)物。（4）化學(xué)肥料，如氮、磷肥等；污泥、礦渣、粉煤灰等。（5）放射性物質(zhì)及寄生蟲、病原菌和病毒等。5、土壤污染的防治（1）加強(qiáng)對(duì)土壤污染源的調(diào)查和監(jiān)測(cè)（2）徹底消除污染源（3）增施有機(jī)肥料及其他肥料（4）鏟除表土或換土（5）生物措施（6）采用人工防治措施5.3農(nóng)田土壤生態(tài)與保護(hù)1、土壤生態(tài)系統(tǒng)定義：是土壤生物與其周圍環(huán)境相互聯(lián)系和相互作用的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。一、農(nóng)田土壤生態(tài)概述2、土壤生態(tài)系統(tǒng)的意義：是陸地生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)；進(jìn)行物質(zhì)積累及能量流通；由生物和非生物兩部分組成；結(jié)構(gòu)可分為空間結(jié)構(gòu)和營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)一、農(nóng)田土壤生態(tài)概述二、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)特征（自學(xué)）三、農(nóng)田生態(tài)類型及建立（自學(xué)）土壤資源：是指具有農(nóng)、林牧業(yè)生產(chǎn)性能的土壤類型的總稱。土壤資源的特點(diǎn)：1、具有一定肥力；2、具有可更新性和可培育性；3、具有地域分異規(guī)律。5.4土壤資源評(píng)價(jià)5.4.1土壤資源概述一、世界土壤資源的現(xiàn)狀1、低質(zhì)量的土壤資源比例大可耕地占陸地總面積的23%已耕地占陸地總面積的10.7%2、類型繁多，利用差異大3、耕地面積小，分布不均，開發(fā)有一定潛力耕地面積1400萬(wàn)Km2，占陸地總面積的10.7%已耕地面積占可耕地的42%，尚有1600萬(wàn)Km2可耕地待開發(fā)。但①開發(fā)難度大，難以利用②分布不平衡，與人口分布不相適應(yīng)，非洲、南美洲，大洋洲人口少，但可開發(fā)耕地多1、土壤資源豐富、類型多樣按第二次全國(guó)土壤普查，土地總面積占世界陸地總面積的1/15，居第三位。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在我國(guó)土壤資源中，適于發(fā)展農(nóng)業(yè)或農(nóng)林結(jié)合的土壤約萬(wàn)Km2，占全國(guó)土壤資源總面積27.4%，適于發(fā)展林業(yè)和林農(nóng)結(jié)合的土壤約萬(wàn)Km2，占總面積25.38%；適于發(fā)展牧業(yè)或牧農(nóng)、牧林結(jié)合的土壤面積為萬(wàn)Km2，占總面積24.42%，僅部分適于林業(yè)或牧業(yè)的高山及亞高山土壤，面積為萬(wàn)Km2，占總面積20.7%；尚難開發(fā)利用的石質(zhì)山地及其他土地，共約萬(wàn)Km2，占總面積2.1%。二、我國(guó)土壤資源的特點(diǎn)2、山地面積多，平原面積少,地區(qū)差異大山地33%高原26%盆地19%平原12%丘陵10%90%以上的耕地和陸地水域分布在東南部50%以上的林地集中在東北和西南80%以上的草地分布在西北山地丘陵及高山的土壤占全國(guó)總面積的65%，3.人均土地少，分布不均總耕地面積為1.23億hm2，人均不到。我國(guó)與一些國(guó)家的土地資源占有情況對(duì)比國(guó)家土地總面積106ha人口106耕地106ha草地106ha林地106ha農(nóng)業(yè)人口%人均耕地hm2/p美國(guó)916.7246.1187.9241.5268.22.50.764英國(guó)24.257.26.9311.62.322.10.121加拿大922.125.945.9323.543.61.772中國(guó)948.71200118261196800.098如中國(guó)北方的農(nóng)牧交錯(cuò)帶、黃土高原、西部綠洲、卡斯特地區(qū)、荒漠化地區(qū)等。4、耕地質(zhì)量總體較差，自持能力弱中低產(chǎn)田占2/3，其中畝產(chǎn)低于150kg/畝的低產(chǎn)田占1/3.低產(chǎn)田的種類有：缺水地、坡地、風(fēng)沙地、鹽堿地、澇地、水浸地等。如南方低產(chǎn)紅壤的面積約為1200萬(wàn)公頃

國(guó)土面積大而耕地少，分布不均衡且優(yōu)質(zhì)土壤少，人均水平低且后備資源少，山地多平原少旱澇災(zāi)害多?？偠灾和寥蕾Y源是土地資源的一個(gè)重要組成部分。土地是地球表面由空氣、土壤、地形地貌、水文、生物以及人類過(guò)去和當(dāng)前活動(dòng)結(jié)果所組成的經(jīng)濟(jì)綜合體。土地評(píng)價(jià)是對(duì)土地生產(chǎn)力高低的鑒定，亦即對(duì)土地的生物生產(chǎn)能力大小的鑒定。所以，土地評(píng)價(jià)是指在特定目的之下．對(duì)上地生產(chǎn)力高低的鑒定、評(píng)定和估價(jià)。對(duì)土地的評(píng)價(jià)過(guò)程也是人類對(duì)土地的自然屬性及其發(fā)展規(guī)律的認(rèn)識(shí)和掌握的過(guò)程。5.4.2土地資源評(píng)價(jià)土地評(píng)價(jià)與土壤評(píng)價(jià)不是同一個(gè)概念。土壤評(píng)價(jià)是依據(jù)土壤類型及其理化性質(zhì)等各種因素的差異進(jìn)行的土壤等級(jí)的評(píng)定。土壤肥力的高低．僅僅是若干土壤因素的綜合描述或評(píng)定，而不能把它作為土地質(zhì)量評(píng)定的惟一尺度。從系統(tǒng)觀點(diǎn)看問(wèn)題，構(gòu)成土地特征的各因素，包括地形、地貌、土壤、植被、水文和水文地質(zhì)等自然因素，也包括反映社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響的各因素。由此可見(jiàn)，在概念以及應(yīng)用范圍方面，土地評(píng)價(jià)要比土壤評(píng)價(jià)廣泛得多，尤其是待評(píng)價(jià)地區(qū)的范圍愈大，這種差別也就愈明顯。同時(shí)也要看到，土壤是土地的重要部分，土壤評(píng)價(jià)是土地評(píng)價(jià)中不可分割的重要組成部分，但是它們是不能相互取代的。土地評(píng)價(jià)包括數(shù)量評(píng)價(jià)和質(zhì)量評(píng)價(jià)，但核心是土地質(zhì)量評(píng)價(jià)。一、土地質(zhì)量評(píng)價(jià)（自學(xué)）二、土地評(píng)價(jià)的內(nèi)容（自學(xué)）5.4.3土壤質(zhì)量及評(píng)價(jià)一、土壤質(zhì)量的概念土壤質(zhì)量是土壤在生態(tài)系統(tǒng)界面內(nèi)維持生產(chǎn)，保障環(huán)境質(zhì)量，促進(jìn)動(dòng)物與人類健康行為的能力（Doran&Parkin1994）。美國(guó)土壤學(xué)會(huì)（1995）把土壤質(zhì)量定義為：在自然或管理的生態(tài)系統(tǒng)邊界內(nèi)，土壤具有動(dòng)植物生產(chǎn)持續(xù)性，保持和提高水、氣質(zhì)量以及支撐人類健康與生活的能力。土壤質(zhì)量？土壤健康？earthsoil土壤質(zhì)量是根據(jù)土壤的主要功能來(lái)定義

三大功能：

生產(chǎn)力（生產(chǎn)功能）環(huán)境質(zhì)量（環(huán)境功能）動(dòng)物健康（健康功能）

土壤肥力動(dòng)物健康環(huán)境質(zhì)量生態(tài)平衡二、土壤質(zhì)量的評(píng)價(jià)（一）如何選擇土壤質(zhì)量參數(shù)指標(biāo)1、代表性2、靈敏性3、通用性4、經(jīng)濟(jì)性（二）土壤質(zhì)量的評(píng)價(jià)指標(biāo)物理指標(biāo)生物指標(biāo)化學(xué)指標(biāo)OM、pH、EC、N、P、K、Eh等質(zhì)地、容重入滲速率、田持、含水量、水吸力等微生物量碳和氮、潛在可礦化氮、土壤呼吸量、土壤酶等土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)的農(nóng)藝指標(biāo)：①質(zhì)地；②耕層厚度；③pH；④有機(jī)質(zhì)⑤全氮；⑥堿解氮；⑦速效磷；⑧速效鉀；⑨容重；⑩CEC.土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)的生態(tài)學(xué)指標(biāo)：①種群豐富度；②多樣性指數(shù)；③均勻度指數(shù)；④優(yōu)勢(shì)性指數(shù)；美國(guó)土壤學(xué)家提出的土壤質(zhì)量分析的最小指標(biāo)矩陣：①團(tuán)聚性；②容重；③至硬盤的距離；④滲濾性；⑤電導(dǎo)率；⑥持水率；⑦pH；⑧有機(jī)質(zhì)；⑨可礦化氮；⑩呼吸作用。土壤肥力與農(nóng)作性狀有機(jī)質(zhì)、土壤結(jié)構(gòu)、pH、緊實(shí)度、滲濾性、持水率、耕層厚度、土壤質(zhì)地、土壤通氣、土壤侵蝕狀況、速效氮速效磷、速效鉀、土壤排水性土壤環(huán)境質(zhì)量背景值污染指數(shù)植物或作物中污染物環(huán)境容量地表水污染物地下水污染物土壤生物活性微生物量C/N比土壤呼吸微生物區(qū)系磷酸酶活性脲酶活性土壤生態(tài)質(zhì)量節(jié)肢動(dòng)物蚯蚓種群豐富度多樣性指數(shù)優(yōu)勢(shì)性指數(shù)均勻度指數(shù)雜草土壤質(zhì)量指標(biāo)體系（三）土壤質(zhì)量的評(píng)價(jià)方法美國(guó)SCS（土壤保持局）的土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)目標(biāo)當(dāng)前可測(cè)定的參數(shù)確定管理措施及其對(duì)土壤質(zhì)量的影響建立質(zhì)量變化的監(jiān)測(cè)體系建立評(píng)價(jià)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)分析現(xiàn)有的數(shù)據(jù)，建立評(píng)價(jià)模型，求出適宜的參數(shù)農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

80年代《增長(zhǎng)的極限》，90年代美國(guó)布朗的著作《誰(shuí)來(lái)養(yǎng)活中國(guó)人》，使中國(guó)人不得不考慮《饑餓會(huì)再次敲響中國(guó)的大門嗎？》（一）來(lái)自人口膨脹的挑戰(zhàn)——如何保證糧食的持續(xù)增產(chǎn)中國(guó)目前以每年凈增人口1600~2000萬(wàn)速度增長(zhǎng)，現(xiàn)已達(dá)13億左右，迄今為止，人類糧食的來(lái)源仍主要來(lái)源于土壤，盡管設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速，但要大規(guī)模地進(jìn)行糧食生產(chǎn)的工廠化是不太可能的。人類對(duì)糧食的需求仍必須通過(guò)土壤這個(gè)載體來(lái)實(shí)現(xiàn)。以人均400kg的消費(fèi)水平，需要糧食億噸，比1990年凈增長(zhǎng)億噸，平均每年要增加2000萬(wàn)噸，年增長(zhǎng)率為2.2%。我國(guó)耕地面積不到世界耕地的7%，糧食產(chǎn)量已占世界產(chǎn)量的23.6%。而自1984年以來(lái)，我國(guó)糧食增產(chǎn)速度變慢。如1978年到1984年糧食產(chǎn)量由3億噸突破4億噸，只用了6年時(shí)間，而1984到1993年近10年，糧食產(chǎn)量從4073億公斤增長(zhǎng)到億公斤，僅上升了半個(gè)臺(tái)階。化肥的效益下降，從1978年起，化肥用量幾乎直線上升，產(chǎn)量增長(zhǎng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于化肥用量的增長(zhǎng)，如1984年每公頃化肥的用量是1977年的倍，而糧食產(chǎn)量?jī)H是1977年的倍，1984年后，雖然化肥每年仍以53kg/hm2的速度增加，而糧食年產(chǎn)卻近乎停滯不前。（二）來(lái)自全球生態(tài)環(huán)境的挑戰(zhàn)——如何保護(hù)水土資源，建立良好生態(tài)環(huán)境全球變化包括土壤退化及淡水資源短缺、森林銳減、物種滅絕、溫室效應(yīng)、臭氧破洞增加等。我國(guó)目前面臨生態(tài)環(huán)境問(wèn)題也十分嚴(yán)峻，其中土壤荒漠化、水土流失、水資源緊缺、森林濫伐、草原退化、溫室氣體的排放、土壤污染、酸化、鹽漬化的問(wèn)題都十分嚴(yán)重如我國(guó)CO2的排放量90年代初為億噸，占全球排放量的10.7%，居世界第3，CH4排放量為2612萬(wàn)噸，占全球的4.7%，現(xiàn)在的排放數(shù)量更大。1、土壤退化面積廣，強(qiáng)度大，類型多全國(guó)總水土流失面積：1.5億公頃，幾乎1/6國(guó)土；荒漠化面積：262萬(wàn)平方公里，占國(guó)土27.3%草地退化面積：870