土壤资源概况及合理利用途径课件

,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,土壤资源概况及合理利用途径,第一节 序言,土壤资源研究的意义、概念、特点与研究方法,第二节 土壤资源概况,世界与我国土壤资源的分布与数量质量概况,第三节 土壤资源的特点与存在问题,土壤资源的特点,土壤资源存在的问题,第四节 土壤退化及其恢复重建,第五节 土壤资源的合理利用途径,集约经营、提高单产、保护耕地、积极开发,第六节 土壤资源与环境,第七节 结语,土壤资源概况及合理利用途径,1,土壤资源研究慨论,第一节 绪言,1.1 土壤资源研究的意义,世界人口1980年已达44亿人。1980一1990年增长率为1.8%，人口达52.75亿,1990一2000年增长率为1.6%, 2000年达61.99亿人，其中48.74亿为发展中国家。地球的生物性食品的生产能力，大致可以承载120亿人。,因此，充分发挥土壤资源的生产潜力，提高土地承载力，是全世界面临的严峻挑战。,我国是世界上人口最多的国家，目前13亿，占全球近1/4，预计2030将达16亿。我国的土壤资源是有限的，特别是生产力高的土壤资源更加宝贵。,可见，随人口的急剧膨胀，人地矛盾日趋尖锐.正确了解土壤资源利用现状、存在问题及其发展趋势，并为合理开发利用寻求最佳途径和措施,是土壤资源工作者首要的迫切任务。,土壤资源研究慨论,2,1.2土壤资源的含义,自然资源是自然界中能为人们所利用的物质和条件的总称。土壤资源科学是自然资源的一个分支，是研究人与自然界中能转化为生产、生存资料来源的物质与能源相互间关系的科学，主要研究土壤资源的数量、质量、时空变化、发展及其合理开发利用、保护和管理的方法与途径。,1.2.1 土壤学与土壤资源,土壤科学发展的战略思考,(重点补充部分80张片子),1.2土壤资源的含义,3,-内容提 纲,一、土壤科学发展面临的形势与挑战,二、土壤科学发展认识的提升,三、土壤科学未来发展的战略需求,四、未来土壤学的研究方向与研究领域,五、近10-20年内土壤学的研究方向与研究需求项目,六、土壤学研究发展战略的几点思考,土壤科学发展的战略思考,-内容提 纲一、土壤科学发,4,土壤圈,岩石圈,大气圈,生物圈,水圈,一、土壤科学发展面临的形势与挑战,土壤：地球的皮肤,土壤圈岩石圈大气圈生物圈水圈一、土壤科学发展面临的形势与挑战,5,“世界当前面临的八大问题”,（土壤学面临的新机遇与挑战）,社,会,济,经,全,球,化,变,能,源,资,源,自,然,害,灾,人,类,活,动,与,健,康,土 壤,农 业,生态,环境,“世界当前面临的八大问题”,6,2000年-2050年人均谷物食物消费，公斤/人,资料来源：国际食物政策研究所（2008）,首先，今后确保农业安全的任务日趋艰巨。,从国际看-,2000年-2050年人均谷物食物消费，公斤/人 资料来源：,7,2000年-2050年谷物需求总量：+75%（食物+饲料），百万吨,2000年-2050年谷物需求总量：+75%（食物+饲料）,8,-从国内看：,2004-2050年我国人均食物消费预测：植物类 （公斤/人）,-从国内看： 2004-2050年我国人均食物消费,9,2004-2050年我国人均食物消费预测：动物类（公斤/人）,2004-2050年我国人均食物消费预测：动物类（公斤/人,10,工业化,城镇化,发展模式,资源短缺,成本上涨,市场竞争,劳动力外流等,约束因素,农业的比较效益不断下降,同时，我国提高农业比较效益的难度不断加大,发展模式资源短缺约束因素农业的比较效益不断下降同时，我国提高,11,守住我国耕地红线,（18亿亩）,的形势非常严峻,国务院核准,2010年耕地总保有量为19.12亿亩,，而,2006年，我国耕地总面积仅为18.27亿亩,，,直逼18亿亩警戒线,。,守住我国耕地红线（18亿亩）的形势非常严峻国务院核准2010,12,此外：,我国,现有耕地中2/3是中低产田,，其中约1/6耕地受污水灌溉、农药、重金属污染威胁，土壤有机质平均含量1，远低于发达国家的3，缺磷耕地占59，缺钾耕地占30。,要实现粮食年均增长1%，,保证粮食安全，除靠高产效多抗作物新品种培育外，关键是搞,好耕地保育，加强水土资源的优化配置，土壤培育与耕地改良与提高耕地质量和生产力,。,今后我国土壤学面临的农业安全形势十分严峻。,此外：,13,另外、我国区域性土壤污染趋势严重,据调查，长江流域、珠江流域、沿海经济带、松花江流域、辽河流域出现贯穿全流域以镉为主、铅、汞为辅的流域性、区域性异常；黄河流域高氟、高砷、低碘异常显著；全国大中小城市土壤普遍出现汞异常。,另外、我国区域性土壤污染趋势严重据调查，长江流域、珠江,14,第三、全球变化与土壤的关系密切,土壤在发生过程中，通过生成或消耗温室气体(CO,2,、CH,4,、N,2,O等)以及其它气体(如NH,3,、NO,x,)直接或者间接地影响气候变化；,全球变化通过降雨、温度和养分沉降等变化，影响土壤过程，也对生态系统的生产力及其稳定性产生影响。这些影响均将进一步促进土壤学对土壤中CH,4,和N,2,O排放量，土壤养分转化及土壤碳库建设等方面。,第三、全球变化与土壤的关系密切土壤在发生过程中，通,15,第四、全球不确定性因素影响,对我国农业及能源紧缺产生影响,土壤学对引发的极端灾害防治,土壤抗旱,土壤抗湿,土壤抗寒,地震； 风砂；,泥石流,第四、全球不确定性因素影响对我国农业及能源紧缺,16,报 告 提 纲,一、土壤科学发展面临的形势与挑战,二、土壤科学发展认识的提升,三、土壤科学未来发展的战略需求,四、未来土壤学的研究方向与研究领域,五、近10-20年内土壤学的研究方向与研究需求项目,六、土壤学研究发展战略的几点思考,报 告 提 纲一、土壤科学发展面临的形势与挑战,17,土壤是植物生长与农业生产的基础,土壤圈是地球最富生命力的圈层,土壤是地球陆地生态系统的重要基础,土壤是食物安全与人体健康的基本保障,土壤资源保护是生态环境建设的核心,土壤质量的培育是提高土壤综合生产能力的前提,全球土壤变化是人类生存的重要条件,土壤是城乡发展和人居环境建设的重要环节,土壤科学发展认识的提升,土壤是植物生长与农业生产的基础土壤科学发展认识的提升,18,对土壤认识,的,提升,农业,食物安全,土壤资源保护,土壤质量的培育,全球土壤变化,城乡发展,社会经济,生态环境保护,人体健康,能源与环境建设,提高土壤综合生产能力,人类生存发展,人居环境建设,自然灾害防治,对土壤认识的提升农业生态环境保护,19,报 告 提 纲,一、土壤科学发展面临的形势与挑战,二、土壤科学发展认识的提升,三、土壤科学未来发展的战略需求,四、未来土壤学的研究方向与研究领域,五、近10-20年内土壤学的研究方向与研究需求项目,六、土壤学研究发展战略的几点思考,报 告 提 纲一、土壤科学发展面临的形势与挑战,20,土壤科学未来发展的战略需求,从当前全球面临的,能源，资源矛盾、粮食安全和生态环境等问题看,，要求土壤科学在满足国家战略需求中发挥更加重要的作用；,从,土壤科学自身的发展规律看,，土壤学向现代土壤学发展的时机与条件日趋成熟；,因此，未来土壤学研究与发展战略需求的要求也更为迫切。,土壤科学未来发展的战略需求从当前全球面临的能源，资源矛盾、粮,21,报 告 提 纲,一、土壤科学发展面临的形势与挑战,二、土壤科学发展认识的提升,三、土壤科学未来发展的战略需求,四、未来土壤学的研究方向与研究领域,五、近10-20年内土壤学的研究方向与研究需求项目,六、土壤学研究发展战略的几点思考,报 告 提 纲一、土壤科学发展面临的形势与挑战,22,（一）未来土壤学研究的战略方向,（5个）,土壤圈物质循环与能量交换,（基础研究）,土壤资源与质量保护,土壤环境与生态安全,土壤景观与土壤过程,土壤生物与养分调控,（利用管理）,（环境整治）,（宏观调控）,（农业发展）,土壤与温室气体效应、土壤固碳、土/肥/水界面物质能量过程与交换、土壤组分互作与肥力维持、可变土壤特性及变化,土壤资源演变与评价、持续利用机制与模式、质量基础调查、退化过程与防治、土地利用生态环境效应、土壤基层系统分类、人类世中土壤变化新趋势,土壤污染机制与土壤健康质量、污染物转化生物有效性与农产品质量、风险评估、修复机理与技术、面源污染机制与控制,土壤景观与时空特征及演变、环境敏感物质转化迁移、发生过程与区域全球变化、土壤侵蚀等退化机制与防治,土壤生物过程与机制、基因资源多样性及其功能、养分平衡与施肥及其高效利用分子基础、水和元素循环耦合、土/植/肥互作及协调机制,（一）未来土壤学研究的战略方向（5个）土壤圈物质循环与能量交,23,（二）未来土壤学的研究领域（7个）,（二）未来土壤学的研究领域（7个）,24,土壤资源概况及合理利用途径课件,25,报 告 提 纲,一、土壤科学发展面临的形势与挑战,二、土壤科学发展认识的提升,三、土壤科学未来发展的战略需求,四、未来土壤学的研究方向与研究领域,五、近10-20年内土壤学的研究方向与研究需求项目,六、土壤学研究发展战略的几点思考,报 告 提 纲一、土壤科学发展面临的形势与挑战,26,第十九届国际土壤学会,应对不断变化世界的土壤学研究途径,（2010年，8月1-6日，澳大利亚，布里斯班）,第十九届国际土壤学会,27,第十九届国际土壤学会-,组织部门结构-（共计67个）,第一部门,:土壤的时空性（12个）,专题1.1.1 土壤形态和气候变化,专题1.1.2 土壤形态和环境危害,专题1.2.1 全球土壤空间信息系统,专题1.2.2 土壤地理学和生态学,专题1.3.1 土壤发生：比率和影响范围,专题1.3.2 地质年代技术与土壤形成,专题1.4.1 土壤分类和信息需求,专题1.4.2 土壤分类益处与限制土壤学,专题1.5.1 土壤变化的定量化监测,专题1.5.2 模拟变化土壤中的关键过程,专题1.6.1 风沉积物对土壤发生的影响,专题1.6.2 石灰岩环境中的土壤,第二部门:土壤属性与过程（10个）,专题2.1.1 结合土壤物理进行水分优化利用,专题2.1.2 土壤空隙结构的物理动力学,专题2.2.1 土壤生物地球化学界面的相互作用,专题2.2.2 土壤中有机物质的动态变化,专题2.3.1 土壤根系界面的相互作用,专题2.3.2 土壤中的基因表达与蛋白质组,专题2.4.1 土壤矿物及其可持续性,专题2.4.2 土壤矿物和污染物,专题2.5.1 土壤中的胞外蛋白和核酸,专题2.5.2 土壤金属和有机质的生物有效性,第十九届国际土壤学会-组织部门结构-（共计67个）第一,28,第三部门:土壤利用与管理（9个）,专题3.1.1 土壤评价方法的发展,专题3.1.2 农场系统和环境影响,专题3.2.1 高地农业与水土保持,专题3.2.2 利用溶度计改善水土管理,专题3.3.1 综合养分管理,专题3.3.2 分子生物学和优化营养,专题3.4.2 开发建设地的径流管理,专题3.5.1 重金属污染的土壤,专题3.5.2 风险评估和修复治理,第四部门:土壤在社会及环境可持,续发展中的作用（9个）,专题4.1.1 重视土壤自然资源,专题4.1.2,授纳环境的管理与保护,专题4.2.1 土壤、能量和粮食安全,专题4.2.2 土壤、水全球变化,专题4.3.1 不可持续生态系中土地利用变化的影响,专题4.4.1 将土壤信息传递给非农业用户,专题4.4.2 吸引更多（青年）人从事土壤事业,专题4.5.1 土壤科学：历史、哲学和社会学,专题4.5.2 土壤与人类文明,专业会议（8个）,会议专题1 全球土壤制图网络工程,会议专题2 土壤生态系统服务,会议专题3 农业土壤健康管理政策,会议专题4 土壤温室气体,会议专题5 土壤和植物中的微量元素与作物和人类健康的关系,会议专题6 澳大利亚合作土壤科学,会议专题7 土壤碳吸存,会议专题8 土壤科学的高等教育,第三部门:土壤利用与管理（9个）专题3.1.1 土壤评价,29,四大部门会议（8个）,部门专题1.1 星际土壤学将土壤科学传播到其他行星,部门专题1.2 模拟土壤形成的时空性,部门专题2.1 湿地土壤和全球变化,部门专题2.2 未来陆地景观的管理,部门专题3.1 土地利用精密技术,部门专题3.2 养分最佳管理措施,部门专题4.1 为什么把土壤像污垢一样对待？,部门专题4.2 土壤与人类健康,工作组会议（11个）,工作组1.1 世界土壤资源参比基础(,WRB),的发展,工作组1.2 土壤结构多样性体系,工作组1.3 数字化土壤评估,工作组1.4 变化世界中的冷土,工作组1.5 土壤遥感：快速测量土壤,工作组3.1 硫酸盐土壤物质过程,工作组3.2 森林土壤过程和变化,工作组3.3 城市和工业区土壤,工作组3.4 全球变化和土壤盐渍化,工作组3.5 水稻土与水短缺,工作组4.1 退化土地上碳的吸存,四大部门会议（8个） 部门专题1.1 星际土,30,第19届国际土壤学大会，于2010年8月1-6日在澳大利亚布里斯班召开。出席本次大会的代表来全世界近100多个国家和地区，共1342人，其中我国出人员近200人。从上述大会主题报告内涵可以看出，当前世界正面临着资源、农业、生态、环境及人类文明进步的不断变化与挑战，土壤成为寻找解决这一系列问题的重要切入点，土壤科学的发展肩负着人类生存的重大现实任务。,本届大会共分4个部门（Division），21个专业委员会（Commission）和11个工作组（Working-group），并设立了8个大会专题报告会（Congress Symposium）和8个部门专题报告会（Division Symposium）。本次会议共收录论文2500篇，其中口头报告334篇（其中部门1有58篇、部门2有58篇、部门3有50篇、部门4有42篇、大会专题有37篇、部门专题有38篇、工作组有51篇），高于上一届口头报告320篇，墙报1200多个，,31,本次土壤学大会的主题是:,“应对不断变化世界的土壤解决方案”。,可以看出，从18届到19届这四年来，全球土壤科学及相关领域在研究手段、技术得到了新的发展，研究思路有所拓展:,1. 在土壤空间尺度上体现了宏观上更宏，可延伸全球信息和全球变化等尺度、甚至至星际土壤学。,2. 在微观上更微，可在纳米、原子、分子、基因、界面、颗粒、土体等尺度上展开土壤过程与作用机制研究；,3. 在土壤时间尺度上跨度更大，涉及古土壤发生过程的时间序列、陆地景观历史重建、土壤形成演化预测等；,4.在土壤过程认识上更向于定量化趋势，提出计量土壤学 概念，土壤变化的定量监测、土壤过程定量模型模拟等；,5.在土壤性质上强调土壤化学、物理及生物界面反应机理， 土壤生物地球化学界面、土壤-根界面、土壤-水界面行为等；,本次土壤学大会的主题是:,32,6.在土壤利用上更多的涉及土壤评价与利用规划、水土保持、养分综合管理以及土壤退化控制、修复与再利用等；,7.在土壤的社会环境效应上充分体现土壤的多服务功能，土壤与 食物安全和人类健康，土壤和环境、土壤的自然资本、生态系统服务、土壤与全球变化、土壤与教育文化和人类文明等，,这些认识提升有利于及时应对不断变化的世界，使土壤科学发展富有更高的战略需求，使该学科真正有所为而有所不为。,从全球土壤科学发展的区域来看，欧美等发达国家无论在基础理论，还是技术发展等方面仍然占据明显优势，大洋洲的部分国家也位居先进之列。,土壤资源概况及合理利用途径课件,33,随着科学技术的发展和国家土壤保护意识的提高，我国土壤科学研究水平得到显著提高，发展速度明显加快，但总体上还处于中等水平。与发达国家相比，仍存在明显的差距，主要体现在缺乏基础理论原始创新，长期定位试验重视程度不够，基础数据长期积累缺少，分析测试技术落后，政府投入有限。,因此，应充分结合我国土壤资源与现实问题的国情，瞄准土壤科学研究的国际前沿，加快中国土壤科学的国家战略规划，使我国土壤科学研究水平有一个大的提升和跨越。,土壤资源概况及合理利用途径课件,34,至2050年我国生态高值农业和生物产业体系建设特征与目标,至2050年我国生态高值农业和生物产业体系建设特征与目标,35,生态高值农业及生物产业体系,发展生态高值农业和生物产业体系是应对未来农业巨大挑战、实现农业持续发展的一项最重要的创新举措，其宗旨是在保护生态环境的前提下通过农业的高值化，大幅度提高农业生产能力、产业化水平、竞争力和比较效益。而其主要包括三个大的方面:,（1）农业生物质资源、水土资源和废弃资源的生态高值化利用；,（2）农产品的生态高值化生产；,（3）产后生态高值化加工。,生态高值农业及生物产业体系发展生态高值农业和生物产业体系是应,36,“生态高值农业”的实质内涵：,生态（,生态农业；水，土，气，生，岩，污）,高值（,农产值，农技值，农市值，农经值,）,其中，农产值农产品高量，高质，高效(农一产)。,农技值智能农业，高科值农业（农技一产）。,农市值市场经济价值（农二产）-农加转工。,农产经值产业化经济价值（农三产）-农经贸旅游文。,可见，生态高值农业是包括生态农业及环境与农业品高产，高质，高效及科技，市场，产业经济价值（包括农业的一，二，三产产值）相结合的总概念，是现代农业可持续发展的方向。（,包括以下四个方面,）,“生态高值农业”的实质内涵：,37,现 状,2020年,2030年,2050年,1.,农,产,品,安,全,数量,粮食基本自给，其它农产品的进口总量与出口总量基本平衡,粮食自给率95%以上，其他农副产品基本自给,肉蛋奶等人均占有量增加60%,肉蛋奶等人均占有量增加1倍以上,质量,以自然携带的营养组分的动植物品种为主体，缺乏人工设计和创制的高营养与特定功能品种，同时生产和加工等环节受到污染,获得80-100个具有特定高营养组分或对人体健康具有可靠功效的功能型动植物新品种，生产和加工等环节的污染得到完全控制,具有高营养和功能型特征的优质农产品占比提高到20%以上,全面实现农产品优质化、营养化、功能化，高营养及功能型农产品占比提高50%以上,现 状2020年2030年2050年1.数量粮食基本自给，其,38,现 状,2020年,2030年,2050年,2.,生,态,农,业,生态农业模 式农业清洁生产土肥水光利用效率,生态农业初具规模，覆盖10%左右，没有成为农村经济发展的基本模式；模式多样，经营规模小，劳动投入高，产业化和商品化水平不高，技术体系不完备；,建立不同区域结构合理、功能稳定的模式,主要农区的生态系统结构得到优化,实现农业生态系统持续良性循环,生态农业模 式农业清洁生产土肥水光利用效率,化肥和农药过量使用20%以上，可降解农膜处于研制阶段,实现化肥和农药适量使用，开始应用可降解农膜,化肥和农药用量减少10%- 15%，可降解农膜等材料广泛应用,多功能安全高效肥料占30%，生物农药用量占30%,生态农业模 式农业清洁生产土肥水光利用效率,稻麦等C3作物光能利用率1%，土肥水综合利用率低下,稻麦等C3作物光能利用率提高到1.2%；土肥水综合利用率提高10%,稻麦等C3作物光能利用率提高到1.5%；土肥水综合利用率提高20%,稻麦等C3作物光能利用率提高到2%；土肥水综合利用率提高30%,现 状2020年2030年2050年2.生态农业模 式农业,39,现 状,2020年,2030年,2050年,3.,智,能,农,业,生产流通全程信息服务,覆盖到省和部分农业企业,覆盖到县级,覆盖到乡村,覆盖到每个生产和流通单元,主要农田信息综合监测系统,主要农区遥感估产，遥感旱情监测，洪涝雪灾灾情监测，测土配方施肥正在全国展开,全国及全球遥感估产，各种灾情遥感监测，建立农业资源数据库,主要农作物品质遥感监测，各种灾情预测，农业资源（水土林草）动态监测,多基本实现全国、程度、部分内容实现全球程度农业资源动态监测和预报,生产过程精准管理,正在开展试点,90大型温室设施农业、50的禽畜鱼大型人工养殖场、东北和新疆20的种植业实现单项或多项作业精准化，黄淮海平原、长江中下游开始大面积精准作业试点,80的禽畜鱼大型人工养殖场、东北和新疆40的种植业实现精化作业，黄淮海平原、长江中下游20精准化作业，其他地区开始试点,智能温室、人工养殖业基本实现精准化管理，东北和新疆70的种植业实现精化作业，黄淮海平原、长江中下游40精准化作业，其他地区20精准化作业,现 状2020年2030年2050年3.生产流通全程信息服务,40,现 状,2020年,2030年,2050年,4.,高,技,农,业,分子,设计,分子育种技术体系正在形成，已通过少量目的基因的转移和分子标记的跟踪实现对单一性状的分子改良，极少数的分子育种品种得到应用，其余均处于试验和验证阶段,形成分子育种技术体系，通过对多个基因的组合实现对多个性状的分子改良，分子育种品种的数量增加一个数量级以上,通过对关键基因及其时空表达过程、基因作用网络的调控实现对某类性状的分子设计，经过分子改良和分子设计的品种占比达到30%以上,实现覆盖全基因组的基因时空表达、翻译、修饰和调控技术，通过分子模块的耦合对动植物个体实行全基因组优化组装，从而创制出智能品种,农业生物质资源,生物质核心种质的分布、筛选和培育及其加工工艺和设备研究阶段,获得50-100个新生物质能源新品种、新种质；每年生产乙醇和生物柴油2千万吨,形成生物质资源相关产业群；每年生产乙醇和生物柴油5千万吨,每年生产乙醇和生物柴油1亿吨,高值转化（二产）,主要以现有动植物产品为原料进行简单开发的单项技术，缺乏成熟的技术体系和高值产品,形成生物基为原料的高附加值产品的研发体系,形成营养保健品、天然化妆品、酶制剂等产业群,形成农业高值转化的产业体系,服务型,农业（三产）,在大部分城市的郊区有所发展,初步建立集休闲、观光、教育、文化于一体的服务型农业产业,围绕大中城市，形成服务型农业产业群,形成景观优美、功能多样、城乡一体的服务型农业产业体系,现 状2020年2030年2050年4.分子分子育种技术体系,41,“生态高值农业”共包括九个方面：,1.1 耕地质量的定向培育与耕地资源集约利用,针对我国耕地资源减少的空间分布格局，研发区域耕地综合承载能力评价方法与技术、区域耕地集约利用与节地技术、区域耕地利用协同耦合与规划技术；,研究和建立不同区域 “耕地替代技术”（包括土地整理补充、宜耕地土地后备资源开发和土地复垦补充）；,建立区域耕地规模经营的政策和方法。全面建立国家土地资源安全保障与调控系统。,“生态高值农业”共包括九个方面：1.1 耕地质量的定向培育,42,1.2 流域水资源保护与持续利用,面对农业水危机的威胁，重点研究保障农业粮食安全的需水耗水规律和农业需水预测体系；,研究流域水资源的保障措施，开发和推广包括基于ET管理的真实农业节水新技术、地表水和地下水的合理开发利用、基于流域知识管理（KM）的农业节水型社会建设模式；,推进以流域水资源综合管理为核心的体制改革与制度创新，建设中国粮食安全水资源保障体系。,1.2 流域水资源保护与持续利用面对农业水危机的威胁，重点研,43,1.3 农业生态系统养分循环增效机理,以农业野外台站为基础，构建覆盖全国主要农区养分循环过程的综合观测和研究体系，揭示农田生态系统养分循环规律及其协同增效机制与控制原理，为我国主要农区养分高效利用提供科技支撑。,主要研究内容包括：（1）农田生态系统养分循环观测与过程模拟；（2）养分及其与水碳协同增效机制。,1.3 农业生态系统养分循环增效机理以农业野外台站为基础，构,44,1.4 连作障碍的生态过程与调控,针对我国农业生产中高强度利用下的生态系统退化与连作障碍问题，从生态系统角度研究主要连作障碍的致病因子与发病过程、植物对连作障碍的响应与防御机制、土壤对连作障碍的反馈机制、土壤连作障碍的诊断指标与方法；,以预防为主的理念探讨土壤连作障碍的生态系统防治原理与技术，为农业生产资源的替代战略的实施、农产品质量的提高、农业可持续发展提供理论与技术支持。,1.4 连作障碍的生态过程与调控针对我国农业生产中高强度利用,45,1.5 农业面源污染控制与农业清洁生产,针对我国流域生态系统物质循环失调导致的面源污染，建立区域水土和环境监测网络，研究流域尺度养分和污染物的循环过程、界面交换机制、损失途径及其环境效应；,研究不同尺度（个体流域）的资源高效群体结构、景观生态格局和流域土地利用方式，提出稳定、高效、高产的流域生态系统的结构模式；,建立流域水土流失和农田面源污染（N、P与农药）控制的生物和工程技术与清洁生产体系，建立流域生态环境管理决策支持系统。,1.5 农业面源污染控制与农业清洁生产针对我国流域生态系统,46,1.6 农田增汇减排与应对全球变化的农业管理体系,针对流域复合生态系统，研究不同土地利用/覆盖模式下的坡地生物多样性和温室气体排放格局与全球变化响应机制，评价土地利用变化（退耕还林、还草和植被恢复）的碳汇效应，建立复合生态系统生物多样性保护技术以及增碳与温室气体减排技术与对策。,1.6 农田增汇减排与应对全球变化的农业管理体系针对流域复,47,1.7 精准农业和信息化农业科技发展研究,未来世界农业信息技术和精准农业的需求主要以互联网应用，遥感信息解译，专家系统、模型系统、智能信息系统、智能化装备为核心，并进行智能化、集成化、专业化、网络化、多媒体化、实用化和普及化，该项研究可为我国未来现代农业发展提供科学及技术支撑。,1.7 精准农业和信息化农业科技发展研究未来世界农业信息技,48,1.8,土壤质量标准研究,-,段增强建议,我国目前仅有与土壤科学相关的国家标准30余项，且大部分形成于上世纪八、九十年代，有些方法已显老旧。而国际标准化组织土壤质量技术委员会（ISO/ TC 190）已有近140项国际标准。这与,我国丰富的土壤资源类型,，数千年的农业耕作历史，且为,国际上土壤资源高强度利用典型代表的农业大国,和,多样的土壤生态环境,是不相适应的。,1.8 土壤质量标准研究,49,1.9 其他有关项目的研究-,张佳宝，张维理等建议,1.,主要农田地力提升及定向培育对策研究,2.土壤障碍因素的类型，分布及治理研究,3.土壤抗御突变气候变化能力及防治对策,研究,4.土壤基础及信息库建设工程研究,1.9 其他有关项目的研究-张佳宝，张维理等建议,50,2、土壤保护与污染土壤修复技术体系研究,（1）土壤保护技术体系研究,（2）污染土壤修复技术体系研究,2、土壤保护与污染土壤修复技术体系研究（1）土壤保护技术体系,51,（1）土壤保护技术体系研究,1）土壤保护科学技术对策研究,建立区域协调、空间优化、利用合理的土壤资源保护机制；,建立国家土壤质量评价方法指标体系和监测网，实现土壤资源科学保护和信息化管理；,建立和发展适合我国农业生产的耕地土壤质量分区管理系统，搭建管理信息共享与成果转化技术平台，形成农村地区有效推广和运行的土壤肥力质量培育创新机制。,（1）土壤保护技术体系研究1）土壤保护科学技术对策研究,52,2）土壤环境保护的标准化对策研究,健全土壤保护标准体系，强化分区和分类建设管理；,研究污染物的土壤生态毒理学，确定土壤环境背景值和生物地球化学基准；,建立我国土壤生态风险、健康风险和环境风险评估方法，制定污染场地管理规定和风险评估技术规范； 修订和健全适用于不同土地利用方式的国家土壤质量标准体系，开展各省、自治区和直辖市的土壤质量标准制订工作。,2）土壤环境保护的标准化对策研究,53,3）土壤保护的管理对策研究,建立相应管理机构，制订土壤保护规划、计划或行动纲领；构建和完善我国土壤保护法律法规；制定可操作的土壤保护法案实施细则；,建立和完善农药、肥料、污泥和农业废弃物的使用制度；实施土壤污染退化预防和修复制度，实施土壤修复经济生态补偿机制与制度；,发展土壤污染应急处理技术措施；建立土壤、水体、大气环境保护与土壤资源利用相协调的管理模式。,3）土壤保护的管理对策研究,54,（2）污染土壤修复技术体系研究,1）土壤污染控制和修复重点研究项目,包括：农田土壤污染控制与生态修复技术；金属矿区及周边污染土壤的联合修复技术；油田区污染土壤生态修复技术；企业重污染场地土壤修复技术等四个项目。,建立适合我国国情的污染土壤修复技术创新体系，为确保粮食生产与农产品质量安全、改善综合环境质量和保障生态安全与人体健康提供技术支撑。,（2）污染土壤修复技术体系研究1）土壤污染控制和修复重点研究,55,2）污染土壤修复与风险评价体系研究,包括基于流域生态系统复杂性和完整性的污染风险评价；基于流域社会经济系统和生物地球化学过程的污染综合控制技术；高效低能耗处理技术（含环境新材料）；受损、退化生态系统修复理论与实践研究等。,2）污染土壤修复与风险评价体系研究,56,3）土壤环境污染与健康效应研究,包括新型污染物的致毒机理与快速诊断技术；食源污染物的综合控制技术；大气环境质量，特别是氧化剂和颗粒物对人体健康的影响机制及其控制技术；环境基因组学研究及其共享平台；环境流行病学与现代信息技术耦合，形成环境疾病预测预报技术。,3）土壤环境污染与健康效应研究,57,土壤环境科技研究与发展计划设想,骆永明建议2010年5月,（一）总体思路与目标,针对我国土壤环境污染突出问题，围绕保障,农产品质量安全、饮用水质量安全、生态安全、人体健康，以及应对全球气候变化与环境外交,的迫切需求，全面系统研究,土壤环境分析方法与技术、污染与修复调控机理、污染风险与基准标准、监测方法及技术与设备、污染控制修复技术与设备、面源污染及酸化控制技术、固碳和温室气体控制技术、信息与应用技术、,促进土壤环境科学与技术进步，建立土壤环境监管支撑技术体系，促进土壤环境保护、生态建设与经济社会可持续发展。,土壤环境科技研究与发展计划设想骆永明建议2010年5月（,58,（二）任务与路线图,（共九项）,1土壤环境分析方法与技术体系,研究内容：土壤重金属、类金属、持久性有机污染物及新型污染物的分析方法及其参比物质、标准物质，构建我国土壤环境分析方法体系与参考物质库；,研究目标：,建立和发展我国土壤环境污染物分析方法、技术与设备体系，系统研制适用土壤环境分析的参比、标准物质，,为我国土壤环境研究提供方法学、标准物质和技术平台。,（二）任务与路线图（共九项）1土壤环境分析方法与技术体系,59,2土壤环境污染与修复调控机理,研究内容：,研究我国不同区域和不同利用方式下土壤污染时空分布规律、成因、态势及其影响；污染物之间及其与无机营养元素之间的相互作用机制；土壤重金属污染物的植物修复分子机理；土壤有机毒物的根际微生物代谢过程、多过程协同降解及生物修复机理；土壤污染物的微生物、动物致毒机理、地下食物网传递过程和生物响应机制。,研究目标：,揭示我国,土壤污染的分布规律、成因及危害，阐明污染土壤修复与调控机理,，为土壤污染预防、控制与修复技术发展提供科学依据。,2土壤环境污染与修复调控机理,60,3土壤环境污染风险、基准与标准体系,研究内容,：研究基于,土壤分类级别和空间尺度,的土壤环境背景基准；,农田,土壤污染物的生物有效性、作物-食物链富集规律以及,生态风险,；不同利用方式,下场地,土壤污染物暴露途径、模型与,健康风险及迁移风险,；。,研究目标：,系统,构建不同区域尺度（,国家、省或地方,）和不同利用方式下的土壤污染风险评估方法、环境基准与标准体系，,为国家土壤环境质量评价、风险管理和相关法律法规的制定奠定基础。,3土壤环境污染风险、基准与标准体系,61,4土壤环境监测技术与设备体系,研究内容：,研究土壤污染化学、生物与生态监测方法技术与设备；,原位,土壤固、液、气相监测技术与设备；,在线与联网,监测技术与设备；土壤环境电化学和,生物传感器,监测技术与设备；土壤污染事故应急自动监测设备；区域土壤及场地环境的定位监测技术、设备与支撑平台。,研究目标：,建立我国土壤环境监测方法、技术与设备体系，,建设支撑平台，提升国家土壤环境质量监测能力,。,4土壤环境监测技术与设备体系,62,5土壤环境污染控制、修复技术与设备体系,研究内容：,研发不同行业污染场地的物理、化学修复关键技术与移动式或固定式的修复设备；矿区土壤污染控制与生态修复技术及设备；农田土壤重金属污染的物化修复、生物修复及其联合修复技术与设备；农田土壤有机污染生物强化原位修复技术与设备；,研究目标：,建立,农田、场地、矿区土壤污染,控制与修复技术与设备体系，,提升我国土壤环境修复技术水平，促进土壤修复产业化发展,。,5土壤环境污染控制、修复技术与设备体系,63,6土壤环境面源污染及酸污染控制技术体系,研究内容：,研究基于多点原位动态观测的流域稻田氮磷迁移通量及其时空变化规律和预测模型；基于种植制度调整及保护性耕作的农田面源污染防控技术、,养殖业固体废弃物资源化利用技术,、农田径流氮、磷的生态拦截技术；农田面源污染综合技术集成与示范应用；土壤氮磷污染发生发展的临界值与数值化模拟和,最佳管理方法,；,研究目标：,提出基于多源的,农田面源污染防控的综合技术集成技术,体系；建立有效遏制,土壤酸污染的多目标控制技术体系,。为我国土壤环境面源污染及酸化控制提供技术支撑。,6土壤环境面源污染及酸污染控制技术体系,64,7土壤环境固碳和温室气体控制技术体系,研究内容：,研究不同生态系统或管理措施下,土壤碳库演变与固碳潜力,；主要类型土壤有机碳库特征、稳定性与生态功能；不同类型土壤温室气体排放特征与影响因素；建立多目标、多类型的长期野外观察网络；全球变化背景下不同类型生态系统土壤碳动态的模型模拟和准确预测；全球气候变化对,土壤污染物变化、传输、迁移与土壤生物多样性的影响,；研发我国不同生态系统下土壤固碳与温室气体减排的技术体系。,研究目标：,揭示土壤环境,挥发性气体排放规律及其与气候变化的互馈关系,，建立我国主要土壤固碳和温室气体排放控制的技术体系。,7土壤环境固碳和温室气体控制技术体系,65,8土壤环境信息与应用技术体系,研究内容：,建设土壤样本库、土壤-植物富集系数库、土壤生物毒性数据库、污染物属性数据库及土壤污染调查数据库等，集成全国不同行政级别、多属性的土壤环境数据；研究基于土壤类型及其属性的空间插值技术、土壤环境信息的多尺度转化技术；遥感、地探雷达获取的土壤属性与污染相关数据、图像信息的识别、解译及远程传输技术；,研究目标：,开发适于我国土壤环境特征的信息与应用技术，建立土壤环境信息的获取、分析、应用与集成体系，实现全国数字土壤环境网络共享。,8土壤环境信息与应用技术体系,66,9土壤环境政策、资金机制与监管体系,研究内容：,研究我国土壤污染环境管理急需的,法律法规和标准、规范,等体系框架与制订方法学；污染土壤环境修复的,资金筹措机制,；国家土壤,优先控制污染物名录和污染场地分类管理方法,；土壤环境功能区划的方法学，土地功能置换的支撑标准与管理办法；,研究目标：,提出我国土壤环境管理政策、规划与法律制定的方法学，,建立完善的土壤环境政策、融资和监管体系,，为提升国家土壤环境监管水平和服务政府科学决策提供依据。,9土壤环境政策、资金机制与监管体系,67,（三）“十二五”土壤环境科技研究建议,一 调查性：继续摸清家底,1、,加密调查,，查清污染范围及污染源：在全国土壤污染调查基础上，调查高含量区和重要敏感区（粮食主产区、菜篮子基地），机进一步摸清家底；,2、,场地调查,：数量、分布和污染程度，建立档案和修复清单；,3、,生物有效性调查，,包括生态、环境风险评估,（三）“十二五”土壤环境科技研究建议一 调查性：继续摸清家底,68,二 基础性,1、土壤污染界面,过程,与调控修复,机理,研究,2、土壤环境污染毒性、风险评估与,基准,研究,3、土壤污染物的分析方法与质控质保(标物）研究,4、土壤污染源解析、诊断和评价技术,二 基础性,69,三 技术性,1、土壤及场地污染控制和修复技术及设备研究,2、土壤环境监测技术与设备研究,3、土壤面源污染和酸污染控制技术研究,4、土壤固碳和温室气体排放调控技术研究,5、土壤环境信息与自动制图技术研究,三 技术性,70,报 告 提 纲,一、土壤科学发展面临的形势与挑战,二、土壤科学发展认识的提升,三、土壤科学未来发展的战略需求,四、未来土壤学的研究方向与研究领域,五、近10-20年内土壤学的研究方向与研究需求项目,六、土壤学研究发展战略的几点思考,报 告 提 纲一、土壤科学发展面临的形势与挑战,71,（一）五项准则,一、现代土壤学必须重视学科的综合与交叉融合；,二、现代土壤学必须重视土壤学新的分支学科的建立与发展；,三、现代土壤学必须面向科学目标与社会需求；,四、现代土壤学必须重视新技术与方法的创新和应用；,五、现代土壤学必须使土壤科学研究日趋国际化。,（一）五项准则一、现代土壤学必须重视学科的综合与交叉融合；,72,（二）必需与时俱进地做好土壤学科发展战略规划,战略定位,“土壤是地球生命的主要载体，今天她不仅是农业的基础，也是保障人类食物安全、饮水安全和生态环境安全的基础”。,（二）必需与时俱进地做好土壤学科发展战略规划战略定位,73,重大战略研究计划,（1）全国土壤资源数量和质量变化规律及其监测平台建设；,（2）土壤植物系统物质循环与资源节约型农业技术；,（3）土壤环境风险评估与修复技术；,（4）全球变化与土壤圈的响应；,（5）高值农业的农田生态建设。,重大战略研究计划,74,理论创新研究,（1）土壤圈层理论研究,（2）土壤过程界面理论,（3）土壤全球变化机理研究,（4）土壤环境生态学理论,（5）土壤高强度利用与环境协调理论,（6）高值农业的土壤环境机理,领域前沿布局,1、土壤圈物质循环与全球变化,2、土壤资源与质量保护,3、土壤肥力与高值农业,4、土壤环境与生态安全,理论创新研究领域前沿布局,75,科学思想与方法创新,以国家重大战略发展需求为导向；,瞄准世界土壤科学技术发展的前沿；,坚持以土壤圈层理论与方法为科学思想；,运用多学科交叉方法、融合的高新技术，建立现代土壤学。,(完),科学思想与方法创新,76,土 壤 学 发 展 理 念 框 架 图,土壤圈,气,水,生,岩,天、地、生,数、理、化,界面-交-融-发展,粒-分-原-核-电子,顶天,顶天,立地,立地,重交-联,重交-联,土壤圈物质循环与土壤全球变化,-,土壤与气、水、生、岩C、N、S、P等物质循环及调控,人口、土壤资源环境演变与G-R-C的社会经济可持续发展,土壤（地）覆盖的数量、质量演替，时空变异，动力学机理，资源保护及管理,土壤遥感信息及三S技术，G-R-C土壤发生规律与系统分类，Soter制图及“数字土壤”网络体系,土壤生态环境与肥力质量与农业持续发展理论及调控技术,土壤与气、水、生、岩界面的质量演变、物质循环及持续利,土壤养分与土壤肥力的能量转化，生物功能与平衡调控,土壤的化学、生物与电化学原理及环境演化机制与调控,土壤环境质量演变及修复原理,土壤肥力与环境演变对农产品品质及农业可持续发展,宏观开拓-针对与面向 G-R-C,微观深化-针对与面向 C-R-G,土壤科学学术方向（土壤圈）,土 壤 学 发 展 理 念 框 架 图土壤,77,土壤圈,气,水,生,资 源,生态(农业,),环 境,肥,力,调,节,质,量,评,价,经 济 协 调,土壤科学的发展方向图,（土资生环境经协圈）,岩,土壤圈气水生资 源生态(农业)环 境肥力调节质量评价经,78,气,土,生,水,社会经济,（协调）,环 境,人 口,资 源,人为影响,人口-资源-环境-经济协调图,气土生水社会经济环,79,土壤科学正在朝向土壤圈与水岩气生地球圈层间交互作用的方向发展。,土壤科学的理论基础，在于阐明土壤圈与水岩气生圈层的交互作用、界面过程、形成机制、发生效应与调控原理。,土壤科学的实践基础，在于阐明土壤圈中资源生态环境经济之间的协调关系，并在土壤资源利用、土壤生态环境与农业（肥力）重建与调控中起推动作用。,可见,今后土壤科学的发展将更加重视土壤圈的理论与实践应用与提高，并在我国国民经济可持续发展中起到关键作用。,结语,土壤科学正在朝向土壤圈与水岩气生地球圈层间交互作用的,80,近代土壤学的历史已150余年，其历史是土壤科学从萌芽到壮大的过程。,如果说一个世纪以前，李比希(1840)的矿质营养学说、盖德罗依茨(1848)的土壤吸附学说、法鲁(1865)的农业地质学说、道库恰耶夫(1874)的土壤发生学说和Hilgard(1893)的土壤形成理论奠定了近代土壤科学的发展基础，那么，可以预见，在跨入的21世纪新纪元中，近代土壤科学，随着自然科学和土壤学分支的发展而不断发展，特别是通过对土壤圈及其物质循环与土壤信息化、土壤环境及质量的深入研究，必将对在理论与实践产生创新的推进，并对人类生存与自然环境的改善作出新的更大的贡献。,近代土壤学的历史已150余年，其历史是土壤科学从萌芽,81,（2）土壤资源与土地资源,土壤资源是具有生产生物性产品能力的各种土壤类型的总称，包括土壤类型、组合及其性质特征、生产力与利用方向。土壤资源研究，是将土壤作为一种资源，对其生产力进行分析、对比、评价，并统计其面积，并提出合理利用和改良措施。土壤资源与土地资源有相似之处，但两者又并不相同。,土地是地表与地段中全部自然因素在内的综合体，包括过去和现代人类活动对白然环境的作用。它包括自然界对人类生产活动，如气候、地形、地质、水文地质、水文、土壤、植被等。,它们叉可概括为很稳定的资源(气候、地形、地质形成物)、较稳定的资源(土壤和水，土地的一些人为因素)和较不稳定的资源(植被和有关的生物学特征)三类。可见土地包括土壤和非土壤，它的特性主要由土壤特性和其它较稳定或可预测的周期性表现出来。,土壤是土地组成主要因素之一，亦即景观因素之一，从土地资源利用角度上看，土壤资源不仅是土地资源的一个必不可少的部分，而且还是土地的主要成分。因此，研究土地资源，关键在于研究土壤资源。,（2）土壤资源与土地资源,82,I-22 土壤资源研究中的基本概念,土壤资源与土地资源研究中的许多概念术语有异有同，,土壤肥力(soil fertility),是土壤供应和协调植物生长所需的营养和环境因素的能力。,土壤生产力(soil productivity),是在一定的经济和技术条件下，以所生产的物质的产量和质量表现的土壤品质。 土壤生产力反映了,土地质量(land quality),，可以由土地适宜性、限制性或土地潜力等表征。,土地适宜性（land suitability),是土地对特定利用方式的适宜程度，反映在一定条件下土地的不同用途及其生产能力。,土地潜力(land capability),是土地在一般用途下达到一定生产水平的内在固有能力，或是土地在一定利用方式或一定管理实践方面的潜在能力。,生产潜力(production potentiality),则是在一定条件下，克服某些跟制因素后土地生产水平的提高程度。目前国际上用的词汇，如“ 土地评价”、“ 土地潜力”和“ 土地适宜性”，实为同义语，土地评价就是土地适宜性分类。,近年来土地生产力研究迸一步延伸为土地承载力研究。,土地承载力（land carrying capacity),可以理解为当地条件下单位土地上最大的生物生产能力及其维持人类在较良好的生活条件下所能供养的人口限度,它把土壤资源研究提高到产业结构、资源与人口平衡的新高度。,I-22 土壤资源研究中的基本概念,83,1-3土壤资源的基本特点(七个特性),l31 整体性,各种资源在生物图中相互依存，相互制约，构成完整的资源生态系统。虽然为了进行研究或是从利用的角度出发，例如砍伐森林，必然要引起土壤和地表径流的变化，加剧土壤侵蚀，对野生动物甚至局部气候也会有一定的影响。,另外，一个地区的资源生态系统绝不是孤立的，一个系统的变化又不可避免地耍涉及到别的系统。例如黄土高原的水土流失不仅使当地农业生产长期处于低产落后状态，而且造成黄淮海平原的洪、涝、盐、碱等灾害。,1-3土壤资源的基本特点(七个特性),84,132 有限性,物质、空间和运动等都是无限的，但在具体的空间和时间范围内，就人类与资源的关系而言，又是有限的。地球上现有耕地（15亿)公顷，其余可开垦为农用的土地约10公顷。在这些土壤资源中，仅11土壤对于农业没有严重的限制因子。由于不合理的耕作、放牧和采伐。水土流失己愈来愈严重，有些土壤因不合理的耕作、洪涝、盐碱等造成退化，沙漠化也在不断加剧，由工业以及农业中量施用化学物质而引起的土壤污染也在加重,估计近20年内世界1/3的耕地将会消失。,1-33 地域性,土壤资源的地域性特点很强。土壤资源的分布，既受地带性因素的影晌，叉受非地带性因子的制约。使各地的土壤资源都具有特殊性，因此土壤资源的研究开发、利用必须掌握因地制宜的原则，重视区域土壤资源的综合研究。,132 有限性,85,134 动态性,土壤资源从某种意义上说，是一种再生性资源。土壤圈中的物质循环和能量流动，与资源生态系统的其它成分间形成复杂的结构，维持相对稳定的、动态的平衡。土壤中营养元素的循环、转化与土壤对植物生长的供应能力、过程等等，都会随着所处生态系统的变化而变化。,I3-5 层次性,土壤资源包括的范围很广，从某种土壤的化学、物理或矿物等成分到土种，从土种、土类直到土壤圈，都可以成为利用和研究的对象。在空间范围上，它可以是一个局部地段，也可以是一个地区、一个国家甚至洲和全球。因此在进行土壤资源研究时，必须首先明确其所处的水平和等级，然后决定采用相应的信息。,134 动态性,86,1-3-6 多用性,土壤资源具有多种功能和多种用途。对于农业部门来说，土壤是供作物、树木、牧草生长的介质，对于工业部门而言，土壤又是制造砖、瓦陶瓷的原材料，是道路、建筑物等的基础，对环保部门，土壤又是污染物的最后归宿地，土壤的自净作用对除污染有着十分重要的效益;对于食品、医药部门，土壤是微生物的富集区，是新菌种的来源。,1-3-7 国际性,一个国家或一个地区对自然资源开发利用所造成的后果往往会超出一个国家的国界范围而影响到世界其它地区。因此国际间合作研究和协议增多。土壤资源也是如此，联合国粮农组织(fA0)与教科