第五章 农田土壤生态与保护

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,*,第五章 农田土壤生态与保护,5.1 土壤培肥,5.2 土壤污染与治理,5.3 农田土壤生态与保护,5.4 土壤资源评价,5.1 土壤培肥,二、高产肥沃土壤的特征,（1）良好的土体结构,土体结构是指土壤在1 cm深度内上下土层的垂直结构，它包括土层厚度、质地和层次结合。,高度肥沃的旱地土壤一般都具有上虚下实的土体构造，即耕作层疏松、深厚（一般在30cm左右），质地较轻；心土层较紧实，质地较粘。,一、我国耕地的肥力状况（自学）,（2）适量协调的土壤养分,北方高产旱作土壤，有机质含量一般在1520g/kg以上，全氮含量达115g/kg，速效磷含量10mg/kg以上，速效钾含量150200mg/kg以上，阳离子交换量 20cmol/kg以上。,肥沃水稻土的适量有机质含量为2040g/kg，全氮量为，全磷和全钾量分别为115g/kg以上，阳离子交换量一般为1025cmol/kg。,（3）良好的物理性质,肥沃土壤大小孔隙1:24，,土壤容重,3,，,土壤总孔度50%或稍大于50，其中通气孔度一般在10以上。,（1）增施有机肥料，培育土壤肥力,为作物提供营养,改善土壤物理性质,提高土壤肥力,三、土壤培肥的基本措施,（2）发展旱作农业，建设灌溉农业,旱作土壤：降水量低（年均降水量250-500mm）或降水量虽然多（年均降水量500-700mm），但分配不匀，而且无灌溉条件的农业土壤。,发展灌溉，实现农业水利化是提高单产的重要措施。但要防止次生盐渍化等现象发生。,（3）合理轮作倒茬，用地养地结合,我国传统经验。,轮作倒茬一方面要考虑茬口特性，另一方面要考虑作物特性，合理搭配耗地作物、自养作物、养地作物等。,（4）合理耕作改土，加速土壤熟化,合理的耕作可以调节土壤固液气三相物质比例，增强土壤通透性。,深耕结合施有机肥料，是增肥改土的一项重要措施。深耕的作用是加厚耕作层，改善土壤结构和耕性，降低土壤容重，使土肥水相融，促进微生物的活动，改善作用的环境条件，加速土壤熟化。,（5）防止土壤侵蚀，保护土壤资源,土壤侵蚀：土壤在水和风等外力的作用下，发生冲刷或吹失的现象称为土壤侵蚀。,土壤沙化：指良好的土壤（或可利用的土壤）变成含沙很多的土地甚至变成沙漠的过程。,5.2 土壤污染与治理,1、土壤环境背景值,是指未受或少受人类活动（特别是人为污染）影响的土壤环境本身的化学元素组成及其含量。它是诸成土因素综合作用下成土的过程的产物，所以实质上是各自然成土因素（包括时间因素）的函数。,2、土壤环境容量,土壤具有一定容纳固、液、气相等物质的能力，如土壤的热容量、持水量（田间持水量、饱和持水量），再如对农药与化肥的施用有一定容量，对作物密植也有一定容量。若过度密植、或农药与化肥施用量、灌溉水量超过土壤相应的容量，不仅不能增产，而且会导致减产与环境污染，或其他环境问题。,土壤环境容量系指土壤环境单元所允许承载的污染物质的最大数量或负荷量。,土壤污染：土壤本身具有较强的净化能力，但是当土壤中某些有害物质含量过高，超过了土壤净化能力，土壤微生物的生命活动就受到抑制和破坏，从而使土壤遭受污染。,3、土壤污染的来源,主要来自于工业“三废”。按农田土壤被污染的途径，有以下五个主要来源：,（1）污水灌溉,（2）施肥,（3）施用农药,（4）工业废气,（5）工业废渣,4、土壤污染物的主要种类,（1）无机物：如重金属、酸、碱、盐等。,（2）有机农药：如杀虫剂、杀菌剂、除草剂等。,（3）有机废弃物：如油、酚等有机物。,（4）化学肥料，如氮、磷肥等；污泥、矿渣、粉煤灰等。,（5）放射性物质及寄生虫、病原菌和病毒等。,5、土壤污染的防治,（1）加强对土壤污染源的调查和监测,（2）彻底消除污染源,（3）增施有机肥料及其他肥料,（4）铲除表土或换土,（5）生物措施,（6）采用人工防治措施,5.3 农田土壤生态与保护,1、土壤生态系统定义：,是土壤生物与其周围环境相互联系和相互作用的网络系统。,一、农田土壤生态概述,2、土壤生态系统的意义：,是陆地生态系统的基础；,进行物质积累及能量流通；,由生物和非生物两部分组成；,结构可分为空间结构和营养结构,一、农田土壤生态概述,二、农田生态系统的生产特征（自学）,三、农田生态类型及建立（自学）,土壤资源：是指具有农、林牧业生产性能的土壤类型的总称。,土壤资源的特点：,1、具有一定肥力；,2、具有可更新性和可培育性；,3、具有地域分异规律。,5.4 土壤资源评价,5.4 .1 土壤资源概述,一、世界土壤资源的现状,1、低质量的土壤资源比例大,可耕地占陆地总面积的23%,已耕地占陆地总面积的10.7%,2、类型繁多，利用差异大,3、耕地面积小，分布不均，开发有一定潜力,耕地面积1400万Km2，占陆地总面积的10.7%,已耕地面积占可耕地的42%，尚有1600万Km2可耕地待开发。,但开发难度大，难以利用,分布不平衡，与人口分布不相适应，非洲、南美洲，大洋洲人口少，但可开发耕地多,1、土壤资源丰富、类型多样,按第二次全国土壤普查，土地总面积占世界陆地总,面积的1/15，居第三位。,据统计，在我国土壤资源中，适于发展农业或农林结合的土壤约万,Km2,，占全国土壤资源总面积27.4%，适于发展林业和林农结合的土壤约万,Km2,，占总面积25.38%；适于发展牧业或牧农、牧林结合的土壤面积为万,Km2,，占总面积24.42%，仅部分适于林业或牧业的高山及亚高山土壤，面积为万,Km2,，占总面积20.7%；尚难开发利用的石质山地及其他土地，共约万,Km2,，占总面积2.1%。,二、我国土壤资源的特点,2 、,山地面积多，平原面积少,地区差异大,山地 33% 高原 26% 盆地 19% 平原 12% 丘陵 10%,90% 以上的耕地和陆地水域分布在东南部,50% 以上的林地集中在东北和西南,80% 以上的草地分布在西北,山地丘陵及高山的土壤占全国总面积的65%，,3.,人均土地少，分布不均,总耕地面积为 1.23 亿 hm2 ，人均不到 。,我国与一些国家的土地资源占有情况对比,国 家,土地总面积,10,6,ha,人口,10,6,耕地,10,6,ha,草地,10,6,ha,林地,10,6,ha,农业人口,%,人均耕地,hm,2,/p,美 国,916.7,246.1,187.9,241.5,268.2,2.5,0.764,英 国,24.2,57.2,6.93,11.6,2.32,2.1,0.121,加拿大,922.1,25.9,45.9,32,3.54,3.6,1.772,中 国,948.7,1200,118,261,196,80,0.098,如中国北方的农牧交错带、黄土高原、西部绿洲、卡斯特地区、荒漠化地区等。,4 、耕地质量总体较差，自持能力弱,中低产田占 2/3 ，其中亩产低于 150kg/亩的低产田占 1/3.,低产田的种类有：缺水地、坡地、风沙地、盐碱地、涝地、水浸地等。,如南方低产红壤的面积约为,1200,万公顷,国土面积大而耕地少，分布不均衡且优质土壤少，,人均水平低且后备资源少，山地多平原少旱涝灾害多。,总而言之：,土壤资源是土地资源的一个重要组成部分。,土地是地球表面由空气、土壤、地形地貌、水文、生物以及人类过去和当前活动结果所组成的经济综合体。,土地评价是对土地生产力高低的鉴定，亦即对土地的生物生产能力大小的鉴定。所以，土地评价是指在特定目的之下对上地生产力高低的鉴定、评定和估价。对土地的评价过程也是人类对土地的自然属性及其发展规律的认识和掌握的过程。,5.4.2 土地资源评价,土地评价与土壤评价不是同一个概念。土壤评价是依据土壤类型及其理化性质等各种因素的差异进行的土壤等级的评定。土壤肥力的高低仅仅是若干土壤因素的综合描述或评定，而不能把它作为土地质量评定的惟一尺度。从系统观点看问题，构成土地特征的各因素，包括地形、地貌、土壤、植被、水文和水文地质等自然因素，也包括反映社会经济影响的各因素。由此可见，在概念以及应用范围方面，土地评价要比土壤评价广泛得多，尤其是待评价地区的范围愈大，这种差别也就愈明显。同时也要看到，土壤是土地的重要部分，土壤评价是土地评价中不可分割的重要组成部分，但是它们是不能相互取代的。土地评价包括数量评价和质量评价，但核心是土地质量评价。,一、土地质量评价（自学）,二、土地评价的内容（自学）,5.4.3 土壤质量及评价,一、土壤质量的概念,土壤质量是土壤在生态系统界面内维持生产，保障环境质量，促进动物与人类健康行为的能力（ Doran& Parkin 1994 ）。,美国土壤学会（ 1995 ）把土壤质量定义为：在自然或管理的生态系统边界内，土壤具有动植物生产持续性，保持和提高水、气质量以及支撑人类健康与生活的能力。,土壤质量？,土壤健康？,earth soil,土壤质量是根据土壤的主要功能来定义,三大功能：,生产力 （生产功能）,环境质量（环境功能）,动物健康（健康功能）,土壤肥力,动物健康,环境质量,生态平衡,二、土壤质量的评价,（一）如何选择土壤质,量参数指标,1、代表性,2、灵敏性,3、通用性,4、经济性,（二）土壤质量的评价指标,物理指标,生物指标,化学指标,OM、pH、EC、N、P、K、Eh等,质地、容重,入渗速率、田持、含水量、水吸力等,微生物量碳和氮、潜在可矿化氮、土壤呼吸量、土壤酶等,土壤质量评价的农艺指标：,质地； 耕层厚度；,pH,； ,有机质 全氮；,碱解氮；速效磷； 速效钾；容重； ,CEC.,土壤质量评价的生态学指标：, 种群丰富度； 多样性指数；, 均匀度指数； 优势性指数；,美国土壤学家提出的土壤质量分析的最小指标矩阵：,团聚性； 容重； 至硬盘的距离；渗滤性；电导率； 持水率；pH； 有机质；可矿化氮； 呼吸作用。,土壤肥力与农作性状,有机质、土壤结构、pH、紧实度、渗滤性、持水率、耕层厚度、土壤质地、土壤通气、土壤侵蚀状况、速效氮速效磷、速效钾、,土壤排水性,土壤环境质量,背景值,污染指数,植物或作物中污染物,环境容量,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,微生物区系,磷酸酶活性,脲酶活性,土壤生态质量,节肢动物,蚯蚓,种群丰富度,多样性指数,优势性指数,均匀度指数,杂草,土壤质量指标体系,（三）土壤质量的评价方法,美国SCS（土壤保持局）的土壤质量评价目标,当前可测定的参数,确定管理措施及其对土壤质量的影响,建立质量变化的监测体系,建立评价参数标准,分析现有的数据，建立评价模型，求出适宜的参数,农业发展面临的挑战,80年代增长的极限，,90年代美国布朗的著作谁来养活中国人，使中国,人不得不考虑饥饿会再次敲响中国的大门吗？,（一）来自人口膨胀的挑战如何保证粮食的持续增产,中国目前以每年净增人口16002000万速度增长，现已达13亿左右，迄今为止，人类粮食的来源仍主要来源于土壤，尽管设施农业发展迅速，但要大规模地进行粮食生产的工厂化是不太可能的。人类对粮食的需求仍必须通过土壤这个载体来实现。,以人均,400kg,的消费水平，需要粮食,亿吨，比,1990,年净增长,亿吨，平均每年要增加,2000,万吨，年增长率为,2.2%,。,我国耕地面积不到世界耕地的,7%,，粮食产量已占世界产量的,23.6%,。,而自,1984,年以来，我国粮食增产速度变慢。如,1978,年到,1984,年粮食产量由,3,亿吨突破,4,亿吨，只用了,6,年时间，而,1984,到,1993,年近,10,年，粮食产量从,4073,亿公斤增长到,亿公斤，仅上升了半个台阶。,化肥的效益下降，从,1978,年起，化肥用量几乎直线上升，产量增长速度远远低于化肥用量的增长，如,1984,年每公顷化肥的用量是,1977,年的,倍，而粮食产量仅是,1977,年的,倍，,1984,年后，虽然化肥每年仍以,53kg/hm,2,的速度增加，而粮食年产却近乎停滞不前。,（二） 来自全球生态环境的挑战如何保,护水土资源，建立良好生态环境,全球变化包括土壤退化及淡水资源短缺、森林锐减、物种灭绝、温室效应、臭氧破洞增加等 。,我国目前面临生态环境问题也十分严峻，其中土壤荒漠化、水土流失、水资源紧缺、森林滥伐、草原退化、温室气体的排放、土壤污染、酸化、盐渍化的问题都十分严重,如我国CO,2,的排放量90年代初为亿吨，占全球排放量的10.7%，居世界第3，CH,4,排放量为2612万吨，占全球的4.7%，现在的排放数量更大。,1、土壤退化面积广，强度大，类型多,全国总水土流失面积： 1.5 亿公顷，几乎 1/6 国土；,荒漠化面积： 262 万平方公里，占国土 27.3%,草地退化面积： 8700 万公顷，占全部草地 30% ；,全国受污染农田,2000,万亩,西部荒漠化,东部肥力退化,西南石质化,华北、东北盐碱化,黄土高原,水土流失,长江,第二黄河,2、土壤退化速度快，影响深远,1980,1996,年农业供水耕地分别减少,3,、,4%,而同期人,口增,22,。,年前耕地占用总规模达,.,万公顷。,目前每年损失耕地达,300-600,万亩； 荒漠化面积发展速度：,2640,平方公里,/,年。,过去,30,年中，土壤侵蚀面积的增长速率为,1.22.5%,，致使长江成为中国的第二条“黄河” 。,我国每年流失土壤,50,亿吨，流失的土壤养分,4000,万吨化肥，流失的土壤相当于,10mm,的土层。,我国土壤退化类型的发展速度,土壤退化类型,发展速度（千公顷/年),耕地占用,150,耕地剥离,100,土壤流失,300-400,土壤沙化,4900,草地退化,1300,3、局部改善而总体继续恶化,治理速度比退化速度慢,向上级回报工作时，大谈治理效果,向上级要钱时，大谈问题和危害；,沙越治越多，树越种越少！,有灾易致富，救灾升官快。,执行者,管理者,资金,问题,谁来救救地球！,谁来救救人类？谁来救救中国？,但是，,希望总是有的，希望来源于对生活的热爱。,未来的路就在我们自己的脚下！,让我们共同来保护、开发和利用宝贵的土壤资源！,谢谢!,