壤圈土壤资源利用与保护

1、教学重点教学重点1. 理解土壤资源的概念及其特征理解土壤资源的概念及其特征2. 了解世界与中国土壤资源及其利用现状了解世界与中国土壤资源及其利用现状3. 掌握土壤退化机制及其防治对策掌握土壤退化机制及其防治对策第五节第五节 土壤资源合理利用与保护土壤资源合理利用与保护 近50年来随着世界人口增长、资源枯竭、环境恶化的加剧，土壤资源持续利用研究日益受到重视。1585年FAO、UNEP和国际土壤学会拟定了“世界土壤宪章”，其核心是研讨未来世界土壤资源与粮食安全、土壤圈与全球变化的相关性。 土壤资源土壤资源(soil resource)是指具有农业、林业、牧业生产性能的各种土壤类型的总称，是人类生存

2、与发展过程中最基本、最广泛、最重要的自然资源之一。土壤资源具有质(土壤肥力)和量(面积)两方面内容。一、 土壤资源及其特征1、 土壤资源的概念2、土壤资源的功能表现在：土壤是生产食物、木材和纤维的基地；土壤支持和调节地表生物过程与养分循环； 土壤调节陆地表面水分分配与过滤水质；土壤作为地球的“皮肤” 是生物的重要栖息地；土壤也是人类生产建设的主要基质。3、土壤资源的特点：、土壤资源的特点： a.具有一定生产力具有一定生产力 b.可更新性和可培育性可更新性和可培育性 c.空间存在形式具有地域分布规律，时间上有季节空间存在形式具有地域分布规律，时间上有季节性变化的周期性性变化的周期性 d.位置的固

3、定性，面积有限，其他资源不可替代位置的固定性，面积有限，其他资源不可替代 在世界土壤资源中土壤肥力水平低、限制性因素多的土壤比重大；而土壤肥力水平高、适宜性强的土壤所占比重较小。土壤资源生产潜力仍然很大，如图5-1所示。世界土壤资源及其人均占有量差异巨大。世界人均占有耕地0.25ha，大洋州最多为1.75 ha，亚洲最少为0.15 ha，如表5-1所示。 二、 世界土壤资源及其利用现状图5-1 世界土壤资源开发利用状况示意图(据Miller G T, 1556资料)表5-1 世界各大洲土壤资源利用状况表 从土壤形成的自然环境和社会历史条件，以及土壤诊断特性等方面来看，中国土壤资源具有以下特点：

4、中国土壤类型众多、土壤资源丰富；中国山地土壤资源所占比重大；中国耕地面积少、宜农后备土壤资源不多；中国土壤资源空间分布差异明显。 三、中国土壤资源及其利用现状四、土壤质量评价1 土壤质量 土壤质量(soil quality)或称土壤健康(health of soil)是指土壤具有维持生态系统生产力和动植物健康而不发生土壤退化和其他生态环境问题的能力。土壤健康一般为农学家、生产者及大众媒体所采用，它强调土壤的生产性能，即健康的土壤能持续生产出品质优良、数量丰富的农产品。 美国土壤学会指出健康土壤具有以下功能：维持生物活性、多样性和生产力的性能；具有分配和调节地表水分、溶质流动与循环的能力；具有过

5、滤、缓冲、固定、分解有机-无机物的能力；具有存储和循环利用生物养分和其他成分的能力；具有支持社会系统、保护人类居住环境及有关历史文化遗迹的性能。 土壤质量是土壤物理性状、化学组成和性质、生物群落组成及其结构，以及形成这些性状的物质能量迁移转化过程的综合体。在土壤质量评估过程中，需选取能代表土壤质量并能定量化的属性，然后将这些属性组成一简明数据集(Minimum Dataset=MDS)，如图5-2、5-3和表5-2所示。 图5-2 土壤质量指标体系与土壤功能的关系图式(据Doran，1554年资料改编)表5-2 土壤质量评价分析性指标及其土壤功能的联系 土壤是一个复杂的动态系统，在土壤野外调查

6、与采样分析过程中，必须按照土壤质量分析方案，采用标准化的调查观测、采样规程，并作必要的质量认证(quality assurance)和质量控制(quality control)。美国农业部(USAD)已建立了统一的土壤质量调查、采样、样品预处理与分析方法。 土壤退化(soil degradation)则是指因自然环境不利因素和人为利用不当引起的土壤肥力下降、植物生长条件恶化和土壤生产力减退的过程。以土壤退化为核心的土地退化，已成为困扰人类社会持续发展的主要障碍，如图5-6和表5-3所示。中国也是土壤退化十分严重的国家，如图5-7所示。2、 土壤退化的概念图5-6 世界土壤退化现状图 图5-7

7、中国土壤退化现状图 (据焦居仁，2003) 与土壤形成发育过程相类似，土壤退化过程也是在自然因素和人为因素共同作用下的一个复杂过程，其中形成因素的异常或人类不合理的土壤利用方式则是土壤退化的根根本原因本原因，如图5-8和图5-5所示。一般将土壤退化过程划分为土壤侵蚀、土壤风蚀沙化、土壤侵蚀、土壤风蚀沙化、土壤盐碱化、土壤污染土壤盐碱化、土壤污染等。图5-8 影响土壤退化的主要因子关系图式 图5-5 土壤剖面退化与发育的一般图式 （一）耕地逐年减少，人地矛盾突出 （二）土壤侵蚀的危害 （三）土壤退化生产力下降 （四）土壤盐碱化 （五）土地沙化 （六）土壤污染 土壤侵蚀是在各种外营力的作用下，土壤

8、物质被剥离、迁移、沉积的过程，如图5-10和5-10所示。自然状态下的土壤侵蚀速度缓慢，常与自然成土过程处于动态平衡状态；人类活动对自然生态环境的破坏，常导致土壤侵蚀过程急剧发展，称为加速侵蚀，其侵蚀速率巨大，这就是一般所讲的土壤侵蚀。 土壤侵蚀图 5-10 土壤水力侵蚀过程图式 a：雨滴打击表土；b: 雨滴溅蚀；c：坡面土壤水蚀过程图 5-11 土壤侵蚀景观(据焦居仁，2003) 美国农业部(1565)开发了的反映土壤侵蚀量与各影响因子相互关系的通用土壤流失方程(USLE)，如下：A = f (R,K,L,S,C,P) 式中：A是年均土壤流失量；R是降雨因子；K是土壤因子；L是坡长因子；S是

9、坡度因子；C是作物因子和P是耕作管理因子。 土壤风蚀沙化 土壤风蚀沙化是指当风速超过45 m/s，地表疏松干燥的细小土壤颗粒被风吹而扬起，离开原地土壤表层的现象。它主要发生在干旱半干旱区。土壤风蚀沙化作为一种土壤退化现象，它不仅破坏土壤资源、减低土壤生产力，同时还污染生态环境、影响区域社会经济的发展和人民生活的改善。 根据土壤颗粒运动特点，可以将土壤风蚀沙化过程分解为吹蚀过程、搬运过程和堆积过程。沙粒开始起动的临界风速(Vp)与沙粒直径(D)、气温、土壤性状等因子有关。据R.A.拜格诺的研究，粒径大于0.1mm的土粒，其起动临界风速(Vp)与土粒直径(D)有密切关系，如图5-125-16所示。

10、 图5-14 土壤风蚀沙化过程的一般图式图5-16 土壤风蚀沙化景观 土壤风蚀预报是制定土壤风蚀防治措施的理论基础，也是土壤风蚀科学研究水平的重要标志。近50年来国际土壤学界在深入调查、观察、实验模拟的基础上，建立了一系列土壤风蚀预报模型，包括土壤风蚀方程(WEQ)、修正土壤风蚀方程(RWEQ)、土壤风蚀预报系统(WEPS)。 土壤盐碱化是指土壤中可溶性盐分随水向表土层(020 cm)运移而累积至含量超过0.1% (或富含石膏土壤为0.2)的过程。按对植物生长发育危害和表土层盐分含量，可将土壤盐碱化分为强度、中度、轻度。 土壤盐碱化及其防治对策土壤污染 土壤是人类最基本的生产资料和劳动的对象；

11、土壤又是人类生产和生活的场所。这样人类活动可使来自外界的大量物质快速、集中地投入到土壤圈的局部，在土壤中累积，从而造成了土壤污染。土壤污染物归并为无机污染物和有机污染物两大类。 土壤作为一个开放系统，是地表各环境要素相互作用的枢纽，因而造成土壤污染的物质来源极为广泛。根据土壤污染物的来源可以将土壤污染划分为：水体污染型、大气污染型、农业污染型、固体废物污染型、生物污染型。土壤污染防治与修复技术 利用生物技术修复被污染的土壤是当今国际学术界研究的热点。它包括：植物根系从土壤溶液中萃取污染元素(Phytoextraction)；植物在生理代谢过程催化土壤污染元素的挥发(Phytovolatilization)；植物生理代谢对土壤污染元素的固化 (Phytostabilization)。五、土壤资源和合理利用和