环境土壤学PPT课件

1、土壤水 所有的水只有进入土壤转化为土壤水，才能被植物吸收利用。土壤水是作物吸水的土壤水是作物吸水的最主要来源。最主要来源。 土壤水并非纯水、而是稀薄的溶液。土壤水土壤水并非纯水、而是稀薄的溶液。土壤水实际上是指在实际上是指在105温度下从土壤中驱逐出来温度下从土壤中驱逐出来的水。的水。土壤水的重要性：土壤水的重要性：土壤水是土壤中最活跃的因素土壤水是土壤中最活跃的因素被植物的吸收被植物的吸收溶解矿质养分溶解矿质养分土壤水是土壤形成发育的催化剂参土壤水是土壤形成发育的催化剂参与土壤有机质的矿质化与腐殖化与土壤有机质的矿质化与腐殖化影响土壤的物理、化学和生物性质影响土壤的物理、化学和生物性质一、土

2、壤水分类型与性质一、土壤水分类型与性质土壤水土壤水 自由水自由水 束缚水束缚水 气态水气态水: :水汽，易凝结为液态水水汽，易凝结为液态水 固态水：固态水：冰，冬季寒冷的中高纬度地区冰，冬季寒冷的中高纬度地区化学束缚水化学束缚水物理束缚水物理束缚水化合水：化合水：H H2 2AlAl2 2SiSi2 2O O 8H8H2 2O O结晶水：结晶水：CaSOCaSO4 4 2H2H2 2O O吸湿水吸湿水 膜状水膜状水 毛管水毛管水 重力水重力水毛管悬着水毛管悬着水毛管上升水毛管上升水1 1、吸湿水、吸湿水 由干燥土粒吸附力从由干燥土粒吸附力从中吸附气态水分子中吸附气态水分子保持在土粒表面的水分称

3、为吸湿水。保持在土粒表面的水分称为吸湿水。 膜状水膜状水：吸湿水达到最大量后，靠土粒剩余的分子引力吸吸湿水达到最大量后，靠土粒剩余的分子引力吸附在吸湿水外面的一层水膜。又称松束缚水。附在吸湿水外面的一层水膜。又称松束缚水。 2.1 作用力作用力：土粒表面较弱的分子引力分子引力(范德华力)、水分子内聚力、交换性阳离子的水化作用2.3 水吸力水吸力：3.10.63MPa2.2 特特 点点：密度较大；冰点较低；移动缓慢；部分有效部分有效2 2、膜状水、膜状水 毛管水毛管水：受毛管力的作用在土壤毛管孔隙中保持和受毛管力的作用在土壤毛管孔隙中保持和运动的水分。运动的水分。 作用力作用力：土壤毛管孔隙（0

4、.060.002mm）的毛管力 特特 点点：自由水（保存、运动、溶解养分）； 有效水水吸力水吸力：0.630.008MPa3 3、毛管水、毛管水 毛管悬着水（与地下水无关）毛管悬着水（与地下水无关） 在地下水较深的情况下，在地下水较深的情况下，降水或灌溉水降水或灌溉水等等地面水进入土壤，地面水进入土壤，借助毛管力保持在上层土壤借助毛管力保持在上层土壤毛管孔隙中的水分毛管孔隙中的水分。它。它与来自地下水上升的毛与来自地下水上升的毛管水并不相连管水并不相连，好像悬挂在半空中一样，故称，好像悬挂在半空中一样，故称之为之为毛管悬着水毛管悬着水。毛管悬着水是毛管悬着水是地势较高处地势较高处植物吸收水分的

5、主要植物吸收水分的主要给源。给源。类型类型悬着毛管水悬着毛管水上升毛管水上升毛管水束缚水束缚水地下水地下水毛管上升水：毛管上升水： 地下水藉毛管力支持上升并保持在上层土地下水藉毛管力支持上升并保持在上层土壤毛管中的水分。壤毛管中的水分。 地势低洼区；地下水位高；地势低洼区；地下水位高；“回潮回潮”毛管水上升高度：毛管水上升高度：从地下水面到毛管上升水所从地下水面到毛管上升水所能到达的绝对高度能到达的绝对高度毛管持水量：毛管持水量：毛管毛管上升水的上升水的最大含量最大含量a.a.它是土壤中既能被土壤保持，又能被作物全部利它是土壤中既能被土壤保持，又能被作物全部利用的有效水；用的有效水；b.b.它

6、有溶解养分的能力；它有溶解养分的能力；c.c.能在毛管力作用下向上下左右方向移动，且速度能在毛管力作用下向上下左右方向移动，且速度快；快；d.d.具有输送养分到作物根部的作用。具有输送养分到作物根部的作用。毛管水是土壤中最宝贵的水分毛管水是土壤中最宝贵的水分 重力水：重力水：当土壤含水量超过田间持水量后，过当土壤含水量超过田间持水量后，过量的水分不能被毛管力所吸持，而在重力作用下沿量的水分不能被毛管力所吸持，而在重力作用下沿土壤大孔隙向下移动的水分。土壤大孔隙向下移动的水分。 4 4、重力水、重力水 地下水地下水河流河流二、土壤水分常数与土壤含水量二、土壤水分常数与土壤含水量 土壤水分数量指标

7、土壤水分数量指标 土壤水分常数土壤水分常数：在一定条件下，土壤各类型水在一定条件下，土壤各类型水分达到最大量时的土壤含水量。分达到最大量时的土壤含水量。 在一定条件下，同一土壤的水分常数保持相对在一定条件下，同一土壤的水分常数保持相对稳定的数值。稳定的数值。1 1、土壤水分常数、土壤水分常数 土壤中水分的质量与干土质量的比值，因在同地土壤中水分的质量与干土质量的比值，因在同地区重力加速度相同，所以又称重量含水量。区重力加速度相同，所以又称重量含水量。土壤质量含水量（土壤质量含水量（%）=土壤水质量土壤水质量干土质量干土质量100m = W1 W2W2100W1 ：湿土质量：湿土质量 W2 ：干

8、土质量：干土质量（1 1）质量含水量（）质量含水量（m m）：）：2.土壤水的再分布土壤水的再分布 概念：概念：土壤水 入渗过程结束后，水在重力和吸力梯度影响下在土壤中向下移动重新分布的过程。 土壤水的再分布是土壤水的再分布是土壤水的不饱和流。土壤水的不饱和流。 土中水土中水的运动的运动重力作用下土中水的渗流重力作用下土中水的渗流附加应力作用下孔隙水的挤出附加应力作用下孔隙水的挤出表面张力作用产生的水分的移动表面张力作用产生的水分的移动孔隙水中离子浓度差别产生的渗附孔隙水中离子浓度差别产生的渗附电极作用下土中水的电渗电极作用下土中水的电渗有关实际工程问题有关实际工程问题流砂、管涌、冻胀、渗透固

9、结、流砂、管涌、冻胀、渗透固结、渗流稳定、粘性土的电加固渗流稳定、粘性土的电加固土的渗透性土的渗透性土的渗透土的渗透固结固结土的毛细土的毛细现象现象土壤水的来源是大气降水、凝结水、地下水和人工灌土壤水的来源是大气降水、凝结水、地下水和人工灌溉溉。其中大气降水是主要的来源，凝结水在干旱地区。其中大气降水是主要的来源，凝结水在干旱地区以及粗质土壤上也有一定意义。而地下水和人工灌溉以及粗质土壤上也有一定意义。而地下水和人工灌溉水，实际上主要也是从大气降水和部分地从凝结水转水，实际上主要也是从大气降水和部分地从凝结水转变而来。变而来。 大气降水除了植被（特别是林冠）截流和地面径流大气降水除了植被（特别

10、是林冠）截流和地面径流外，其余部分便进入土壤中成为土壤水。土壤水的外，其余部分便进入土壤中成为土壤水。土壤水的消耗有以下途径：消耗有以下途径：（1）向下渗漏、侧向径流和地）向下渗漏、侧向径流和地下径流；（下径流；（2）蒸发；（）蒸发；（3）蒸腾）蒸腾。所以，土壤的含。所以，土壤的含水量就是这些水分收入和支出的差额。水量就是这些水分收入和支出的差额。 1. 植被植被 蒸腾作用、植被组成和覆盖度对土壤水分影响较大。蒸腾作用、植被组成和覆盖度对土壤水分影响较大。2. 气候气候 降雨量和蒸发是重要因素。降雨量和蒸发是重要因素。3. 土壤物理性质土壤物理性质 土壤质地、结构和有机质含量等因素的影响。土壤

11、质地、结构和有机质含量等因素的影响。4. 地形地形 地形影响水分的再分配。地形影响水分的再分配。5. 水文地质水文地质 在不透水层接近地面、地下水位高的地方，支持在不透水层接近地面、地下水位高的地方，支持毛管水上行活跃。毛管水上行活跃。6. 人为的影响人为的影响 如灌溉、排水以及耕作等土壤管理措施。如灌溉、排水以及耕作等土壤管理措施。 土壤空气和近地面大气空气组成的差异土壤空气和近地面大气空气组成的差异1土壤空气中的CO2含量高于大气2土壤空气中的O2含量低于大气3土壤空气中的水汽含量一般高于大气4土壤空气中含有较高量的还原性气体（CH4等）土壤空气组成显然不是固定不变的。第一节 土壤空气 土

12、壤空气的变化规律：土壤空气的变化规律：第一节 土壤空气随着土层深度的增加，土壤空气中随着土层深度的增加，土壤空气中COCO2 2含量增大，含量增大，O O2 2含量减少，无论在膜含量减少，无论在膜地或露地均是如此；地或露地均是如此； 气温和土温升高，根系呼吸加强，微气温和土温升高，根系呼吸加强，微生物活动加快，土壤空气中生物活动加快，土壤空气中COCO2 2含量增含量增加，夏季加，夏季COCO2 2含量最高；含量最高； 覆膜田块的覆膜田块的COCO2 2含量明显高于未覆稻含量明显高于未覆稻草原露地，而草原露地，而OO2 2则反之则反之. .土壤空气中的土壤空气中的CO2和和O2的含量是相的含量

13、是相互消长的，二者的总和维持在互消长的，二者的总和维持在1922%之间之间.& 影响土壤空气运动和交换的主要因素影响土壤空气运动和交换的主要因素气象因素气象因素土壤因素土壤因素农业措施农业措施气温、气压、风力和降雨等气温、气压、风力和降雨等通气孔隙状况及其影响因素通气孔隙状况及其影响因素 (质质地、结构、松紧程度、土壤含水地、结构、松紧程度、土壤含水量等量等)。耕作、施肥、灌水等耕作、施肥、灌水等l土壤空气与植物生长土壤空气与植物生长 l土壤空气与根系土壤空气与根系 若土壤空气中若土壤空气中O2的含量小于的含量小于9或或10，根系发育就会，根系发育就会受到影响，受到影响，O2含量低至含

14、量低至5以下时，绝大多数作物根系停以下时，绝大多数作物根系停止发育。止发育。 O2与与CO2在土壤空气中互为消长，当在土壤空气中互为消长，当CO2含量大于含量大于1时，根系发育缓慢，至时，根系发育缓慢，至520，则为致死的含量。，则为致死的含量。 土壤空气中还原性气体，也可使根系受害，如土壤空气中还原性气体，也可使根系受害，如H2S使水使水稻产生黑根，导致吸收水肥能力减弱，甚至死亡。稻产生黑根，导致吸收水肥能力减弱，甚至死亡。 三、土壤空气与生态环境的关系三、土壤空气与生态环境的关系 土壤空气与种子萌发土壤空气与种子萌发 种子萌发，所需氧气主要由土壤空气提供，缺氧时，种子萌发，所需氧气主要由土

15、壤空气提供，缺氧时，葡萄糖酒精发酵，产生酒精，使种子受害。葡萄糖酒精发酵，产生酒精，使种子受害。土壤空气状况与植物抗病性土壤空气状况与植物抗病性（1）植物感病后，呼吸作用加强，以保持细胞内较高的氧）植物感病后，呼吸作用加强，以保持细胞内较高的氧水平，对病菌分泌的酶和毒素有破坏作用。水平，对病菌分泌的酶和毒素有破坏作用。（2）呼吸提供能量和中间产物，利于植物形成某些隔离区）呼吸提供能量和中间产物，利于植物形成某些隔离区阻止病斑扩大。阻止病斑扩大。（3）伤口呼吸增强，利于伤口愈合，减少病菌侵染。）伤口呼吸增强，利于伤口愈合，减少病菌侵染。l土壤空气与微生物活性土壤空气与微生物活性 土壤空气影响微生

16、物活动，影响有机质转化。土壤空气影响微生物活动，影响有机质转化。(1)(1)通气良好利于有机质矿质化。通气良好利于有机质矿质化。(2)(2)根系吸收养分，需通气良好条件下的呼吸作用根系吸收养分，需通气良好条件下的呼吸作用提供能量。提供能量。 土壤热容量是指单位质量（重量）或容积的土壤每升高（或降低）1所需要（或放出的）热量。 可分为：容积热容量； 质量热容量。第三节第三节 土壤热性质土壤热性质一、土壤热容量一、土壤热容量 土壤热扩散率 (土壤导温率）是指在标准状况下，在土层垂直方向上每厘米距离内，1的温度梯度下，每秒流入1cm2土壤断面面积的热量，使单位体积（1cm3）土壤所发生的温度变化。其

17、大小等于土壤导热率/容积热容量之比值。 上式中:为土壤导热率， Cv为土壤容积热容量。第三节第三节 土壤热性质土壤热性质三、土壤的热扩散率三、土壤的热扩散率)/(2秒厘米CvDl 土壤生物活性和肥力直接或间接地与土壤生物土壤生物活性和肥力直接或间接地与土壤生物有关。有关。l 土壤生物是土壤具有生命力的主要成分，在土土壤生物是土壤具有生命力的主要成分，在土壤形成和发育过程中起主导作用。壤形成和发育过程中起主导作用。l土壤生物是评价土壤质量和健康状况的重要指土壤生物是评价土壤质量和健康状况的重要指标之一。标之一。l土壤生物是地球生物圈生物多样性的重要组成土壤生物是地球生物圈生物多样性的重要组成部分

18、。部分。土壤生物的重要性土壤生物的重要性系统分类系统分类 按体型大小分类按体型大小分类小型土壤动物，体长在小型土壤动物，体长在0.20.2毫米以下毫米以下 中型土壤动物，体长中型土壤动物，体长0.2-20.2-2毫米毫米 大型土壤动物，体长大型土壤动物，体长2-202-20毫米毫米 巨型土壤动物，体长大于巨型土壤动物，体长大于2020毫米毫米 按食性分类按食性分类按土壤中生活时期按土壤中生活时期1. 土壤动物的分类土壤动物的分类分为植食性、菌食性、尸食性、粪食性、杂食性分为植食性、菌食性、尸食性、粪食性、杂食性和寄生性土壤动物等。和寄生性土壤动物等。 分为全期土壤动物，周期土壤动物，部分土分为

19、全期土壤动物，周期土壤动物，部分土壤动物等。壤动物等。 原生动物在土壤中的作用1、通过选择性的取食某些微生物(如细菌)，改变 微生物的群落结构，主要是调节细菌的数量。2、增进某些微生物的活性(如固N菌、排泄出的细 菌等)3、参与土壤植物残体的分解，如鞭毛虫与白蚁共 生，加速对木质素的分解。4、某些原生动物也侵害植物。造成植物病害，有 的可引起严重的人畜传染病。土壤微生物主要作用：土壤微生物主要作用：1 1、分解有机质，释放出碳氮磷硫等营养元素。、分解有机质，释放出碳氮磷硫等营养元素。2 2、土壤腐殖质的合成及土壤团聚体形成的胶结物质、土壤腐殖质的合成及土壤团聚体形成的胶结物质3 3、进行生物固

20、氮（部分细菌和蓝藻）、进行生物固氮（部分细菌和蓝藻）4 4、在氮、磷、硫等元素的转化中起主导作用。、在氮、磷、硫等元素的转化中起主导作用。5 5、土传病害的防除（致病微生物和抗生素的作用）、土传病害的防除（致病微生物和抗生素的作用）6 6、土壤有机污染物的解除、土壤有机污染物的解除真菌在土壤中的作用真菌在土壤中的作用 是土壤有机质的主要降解者。是土壤有机质的主要降解者。 某些真菌和植物的根系产生菌根。某些真菌和植物的根系产生菌根。 促进土壤结构的形成，菌丝的穿插促进土壤结构的形成，菌丝的穿插 对于促进土壤的凝聚有重要的作用。对于促进土壤的凝聚有重要的作用。 根际根际是指植物根系直接影响的土壤范

21、围。通常把根际范是指植物根系直接影响的土壤范围。通常把根际范围分成根际与根面二个区，受根系影响最为显著的区域是距围分成根际与根面二个区，受根系影响最为显著的区域是距活性根活性根1212毫米的土壤和根表面及共其粘附的土壤（也称根毫米的土壤和根表面及共其粘附的土壤（也称根面）。面）。 （二）、根际与根际效应（二）、根际与根际效应 根际效应：根际效应：由于植物根系的细胞组织脱落物和根系分泌物为由于植物根系的细胞组织脱落物和根系分泌物为根际微生物提供了丰富的营养和能量，因此，在植物根际的微生根际微生物提供了丰富的营养和能量，因此，在植物根际的微生物数量和活性常高于根外土壤，这种现象称为根际效应。物数量

22、和活性常高于根外土壤，这种现象称为根际效应。 分泌物分泌物氨基酸：各种氨基酸；氨基酸：各种氨基酸；有机酸：乙酸，丁酸，乳酸，柠檬酸，苹果酸等；有机酸：乙酸，丁酸，乳酸，柠檬酸，苹果酸等；碳水化合物：葡萄糖，果糖，核糖，半乳糖等；碳水化合物：葡萄糖，果糖，核糖，半乳糖等；维生素类物质：生物素，硫胺素等维生素类物质：生物素，硫胺素等死亡根系和脱落的根毛、根冠、根表皮细胞等。死亡根系和脱落的根毛、根冠、根表皮细胞等。脱落物脱落物离根越近，离根越近，CO2的含量越高，的含量越高，O2的含量越低；的含量越低；O2含量少影响根际范围的含量少影响根际范围的Eh，一般偏低；，一般偏低；由于根系分泌有机酸影响根

23、际的由于根系分泌有机酸影响根际的pH值，一般偏酸。值，一般偏酸。根系吸收作用强，分泌物也就多，根际效应也就大。根系吸收作用强，分泌物也就多，根际效应也就大。根系吸收作用强，根际水分充足，根际微生物发育根系吸收作用强，根际水分充足，根际微生物发育量也就大。量也就大。（a）有效化营养元素）有效化营养元素微生物的代谢作用加微生物的代谢作用加强了有机质的分解，促进植物营养元素的矿化，强了有机质的分解，促进植物营养元素的矿化，增强了对作物的养分供应。增强了对作物的养分供应。根际微生物通过溶解矿物中的磷酸盐，给植物提供可根际微生物通过溶解矿物中的磷酸盐，给植物提供可溶性的磷酸盐，加快植物对磷酸盐的吸收。溶

24、性的磷酸盐，加快植物对磷酸盐的吸收。（b）促进植物生长）促进植物生长根际微生物能合根际微生物能合成多种成多种生长素生长素、植物生长激素植物生长激素，加速种子，加速种子萌发和根毛发育。萌发和根毛发育。硫胺素硫胺素生物素生物素维生素维生素B12B12泛酸泛酸核黄素核黄素吲哚乙酸（吲哚乙酸（IAAIAA）赤霉素类赤霉素类节杆菌、假单胞菌和农杆菌能产生一些有机节杆菌、假单胞菌和农杆菌能产生一些有机物，刺激植物生长。物，刺激植物生长。（c）根际微生物分泌的抗生素类物质，）根际微生物分泌的抗生素类物质，有助于作物避免土著性病原菌的侵染或杀有助于作物避免土著性病原菌的侵染或杀死植物病原菌，却与其它根际微生物

25、建立死植物病原菌，却与其它根际微生物建立协作关系。协作关系。（d）产生铁载体（）产生铁载体（Siderophore），改善），改善植物的生长条件，促进植物生长。植物的生长条件，促进植物生长。（e）根际中的菌丝体可以转移植物中的放）根际中的菌丝体可以转移植物中的放射线物质和重金属等有害物质。射线物质和重金属等有害物质。（f）根际微生物产生二氧化碳，使钙增加）根际微生物产生二氧化碳，使钙增加可溶性，有利于植物吸收。可溶性，有利于植物吸收。（g）根际中自生固氮菌可以固定大量的）根际中自生固氮菌可以固定大量的N2，给植物提供有机和无机氮。，给植物提供有机和无机氮。（a）微生物与植物竞争矿质营养，在一定

26、时间内）微生物与植物竞争矿质营养，在一定时间内减少了对植物养分的供应，造成对植物生长的不利。减少了对植物养分的供应，造成对植物生长的不利。反消化细菌使含氮物质变成反消化细菌使含氮物质变成N2，养分损失。，养分损失。细菌对某些重要元素的固定可严重影响植物的发育。细菌对某些重要元素的固定可严重影响植物的发育。（b）由于不同植物根际条件的选择性，某些病原菌）由于不同植物根际条件的选择性，某些病原菌在相应植物的根际得到加富，更助长了病害的发生。在相应植物的根际得到加富，更助长了病害的发生。长期种植同一作物造成根际有毒物质积累，虽长期种植同一作物造成根际有毒物质积累，虽然每年施肥充足和采用相同的栽培措施

27、，但作然每年施肥充足和采用相同的栽培措施，但作物产量仍每年下降的现象。物产量仍每年下降的现象。（c）某些微生物产生的有毒物质能抑制种子的）某些微生物产生的有毒物质能抑制种子的发芽、幼苗的生长和根系的伸长。发芽、幼苗的生长和根系的伸长。（d）根际微生物产生生长激素过高，可抑制植）根际微生物产生生长激素过高，可抑制植物生长。物生长。据统计：因水土流失、盐渍化、沼泽化、土壤肥力衰减和据统计：因水土流失、盐渍化、沼泽化、土壤肥力衰减和土壤污染及酸化等造成的土壤退化总面积约土壤污染及酸化等造成的土壤退化总面积约 4.6 4.6 亿公顷，亿公顷，占全国土地总面积的占全国土地总面积的 40% 40% ，是全

28、球土壤退化总面积的，是全球土壤退化总面积的 1/4 1/4 ！。第一节我国土壤退化的现状第一节我国土壤退化的现状一、概念一、概念 土壤退化是指一种或数种营力结合，致使土壤退化是指一种或数种营力结合，致使干旱、半干旱及亚湿润干旱区农田、草原、牧干旱、半干旱及亚湿润干旱区农田、草原、牧场、森林和林地的生物或经济生产力和复杂性场、森林和林地的生物或经济生产力和复杂性下降或丧失。下降或丧失。我国土壤退化制约因素我国土壤退化制约因素（一）土壤资源短缺、空间分布不均（一）土壤资源短缺、空间分布不均1 、人均土地少。、人均土地少。 总更低面积为总更低面积为 1.23 亿亿 hm2 ，人均不到，人均不到 0.

29、1km2。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106ha人口106耕地106ha草地106ha林地106ha农业人口%人均耕地hm2/p美 国916.7246.1187.9241.5268.22.50.764英 国24.257.26.9311.62.322.10.121加拿大922.125.945.9323.543.61.772中 国948.71200118261196800.0982 、空间分布不均，地区差异大。、空间分布不均，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

30、西南80% 以上的草地分布在西北青藏高原占全国面积22.6%，人口占全国人口的0.5%。 我国的基本土情我国的基本土情 我国的基本土情我国的基本土情3 、生态脆弱区范围大。、生态脆弱区范围大。 如中国北方的农牧交错带、黄土高原、西部绿洲、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。卡斯特地区、荒漠化地区等。 我国的基本土情4 、耕地质量总体较差，自持能力弱。、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

31、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：总而言之：（二）、土壤荒漠化（二）、土壤荒漠化根据联合国防治荒漠化根据联合国防治荒漠化公约公约的定义：的定义：“荒漠化荒漠化”是指包括气候变异和人类活动在内的种种是指包括气候变异和人类活动在内的种种因素造成的干旱、半干旱和亚湿润干旱地区的因素造成的干旱、半干旱和亚湿润干旱地区的土地退土地退化。化。 造成土壤荒漠化的因素造成土壤荒漠化的因素1 1、自然因素、自然因素 干旱程度；干旱程度；全球气候变化；全球气候变化；地质因素地质因素2 2、人为因素、人为因素水资源的过渡开采；水资源的过渡开采；生态环境

32、的恶化；生态环境的恶化；滥垦、滥牧、滥伐。滥垦、滥牧、滥伐。（四）、土壤盐渍化与次生盐渍化（四）、土壤盐渍化与次生盐渍化土壤盐渍化主要发生在干旱、半干旱和半湿润地土壤盐渍化主要发生在干旱、半干旱和半湿润地区，它是指易溶性盐分在土壤表层积累的现象或区，它是指易溶性盐分在土壤表层积累的现象或过程。过程。1.类型类型（1）现代盐渍化）现代盐渍化（2）残余盐渍化）残余盐渍化（3）潜在盐渍化）潜在盐渍化 由于发展引水自流灌溉，导致地下水位上升超过其临界由于发展引水自流灌溉，导致地下水位上升超过其临界 深度，使地下水和土体中的盐分随土壤毛管水通过地深度，使地下水和土体中的盐分随土壤毛管水通过地 面面 蒸发

33、耗损而聚于表土。蒸发耗损而聚于表土。 利用地面或地下矿化水（尤其是矿化度大于利用地面或地下矿化水（尤其是矿化度大于 3g/L 时）时） 进行灌溉，而又不采取调节土壤水盐运动的措施，导进行灌溉，而又不采取调节土壤水盐运动的措施，导 致灌溉水中的盐分积累于耕层中。致灌溉水中的盐分积累于耕层中。 在开垦利用心底土积盐层的土壤过程中，过量灌溉的下在开垦利用心底土积盐层的土壤过程中，过量灌溉的下 渗水流溶解活化其中的盐分，随蒸发耗损聚于土壤表层。渗水流溶解活化其中的盐分，随蒸发耗损聚于土壤表层。次生盐渍化的成因次生盐渍化的成因 50年代大搞平原水库导致我国平原地区次年代大搞平原水库导致我国平原地区次生盐

34、碱化面积大增生盐碱化面积大增（二）土壤质量的评价指标（二）土壤质量的评价指标物理指标物理指标生物指标生物指标化学指标化学指标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：土壤质量评价的农艺指标：质地；质地； 耕层厚度；耕层厚度；pH； 有机质有机质 全氮；全氮；碱解氮；碱解氮；速效磷；速效磷； 速效钾；速效钾；容重；容重； CEC. 土壤质量评价的生态学指标：土壤质量评价的生态学指标： 种群丰富度；种群丰富度； 多样性指数；多样性指数； 均匀度指数；均匀度指数； 优势性指数；优势性指数；

35、美国土壤学家提出的土壤质量分析的最小指标矩阵：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；团聚性； 容重；容重； 至硬盘的距离；至硬盘的距离；渗滤性；渗滤性；电导率；电导率； 持水率；持水率；pH； 有机质；有机质；可矿化氮；可矿化氮； 呼吸作用。呼吸作用。（三）土壤质量的评价方法（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，求出适宜的参数一、土壤背景值一、土壤背景值 土壤背景值土壤背景值在理论上应该是土壤在自然成土过在理论上应该是土壤在自然成土过程

36、中，构成土壤自身的化学元素的组成和含量。程中，构成土壤自身的化学元素的组成和含量。即未受人类活动影响的土壤本身的化学元素组即未受人类活动影响的土壤本身的化学元素组成和含量。成和含量。 即严格按照土壤背景值研究方法所获得的尽可即严格按照土壤背景值研究方法所获得的尽可能不受或少受人类活动影响的土壤化学元素的能不受或少受人类活动影响的土壤化学元素的原始含量。原始含量。 土壤元素背景值的研究法土壤元素背景值的研究法样点布设和采集样点布设和采集确定采样单元确定采样单元1、减少同一单元的差异性减少同一单元的差异性2、综合考虑土壤类型、母质母岩等因素综合考虑土壤类型、母质母岩等因素3、确定合适的样点数确定合

37、适的样点数样点的选择样点的选择1、不应安排在多种土类和多种母质母岩交不应安排在多种土类和多种母质母岩交叉分布的边缘地带叉分布的边缘地带2、应避开工业污染源的影响应避开工业污染源的影响3、既要考虑交通便利，同时样点又必须远、既要考虑交通便利，同时样点又必须远离铁路、公路至少离铁路、公路至少300米外米外 土壤背景值的应用土壤背景值的应用 农田施肥：农田施肥：是预测元素丰缺程度，制订施肥规划、是预测元素丰缺程度，制订施肥规划、方案的基础数据。方案的基础数据。 土壤污染评价土壤污染评价：土壤质量评价，划分质量等级和进土壤质量评价，划分质量等级和进行污染评价，划分污染等级，均必须以土壤背景值行污染评价

38、，划分污染等级，均必须以土壤背景值作为基础参数和标准。作为基础参数和标准。 土壤环境容量土壤环境容量：是研究和确定土壤环境容量，制订是研究和确定土壤环境容量，制订土壤环境标准的不可缺少的基础数据。土壤环境标准的不可缺少的基础数据。 环境医学和食品卫生环境医学和食品卫生：通过对元素背景值的分析，通过对元素背景值的分析，可以找到土壤、植物、动物和人群之间某些异常元可以找到土壤、植物、动物和人群之间某些异常元素的相互关系。素的相互关系。“基准”数据土壤负载容量土壤负载容量 污染物的污染物的土壤负载容量土壤负载容量亦称亦称土壤环境容量土壤环境容量，是指在，是指在一定环境单元、一定时限内遵循环境质量标准

39、，既能保一定环境单元、一定时限内遵循环境质量标准，既能保证土壤质量，又不产生次生污染时，土壤所能容纳污染证土壤质量，又不产生次生污染时，土壤所能容纳污染物的最大负荷量。物的最大负荷量。土壤负载容量不是一个固定值而是一个土壤负载容量不是一个固定值而是一个范围值范围值。土壤负载容量的研究方法土壤负载容量的研究方法 土壤负载容量的研究通过对自然环境、社会经济与污土壤负载容量的研究通过对自然环境、社会经济与污染状况调查，污染物生态效应、环境效应、物质平衡的研染状况调查，污染物生态效应、环境效应、物质平衡的研究，确定土壤临界含量。究，确定土壤临界含量。自然环境、社会经济与污染状况调查自然环境、社会经济与

40、污染状况调查污染物生态效应的研究污染物生态效应的研究污染物环境效应的研究污染物环境效应的研究物质平衡研究物质平衡研究土壤污染物临界含量的确定土壤污染物临界含量的确定土壤负载容量的计算土壤负载容量的计算土壤环境容量的确定土壤环境容量的确定生物容量法生物容量法化学容量法化学容量法土壤环境容量的影响因子土壤环境容量的影响因子土壤性质的影响土壤性质的影响指示物的影响指示物的影响污染历程的影响污染历程的影响环境因素的影响环境因素的影响化合物类型的影响化合物类型的影响二、土壤污染的概念二、土壤污染的概念 土壤污染土壤污染就是指人类活动产生的物质（污染物），通过就是指人类活动产生的物质（污染物），通过多种途

41、径进入土壤，其数量和速度超出了土壤的容纳能多种途径进入土壤，其数量和速度超出了土壤的容纳能力和土壤的净化速度，因而使土壤的性质、组成及性状力和土壤的净化速度，因而使土壤的性质、组成及性状等发生变化的现象。等发生变化的现象。 污染物质的积累过程逐渐占据优势，破坏了土壤的自然污染物质的积累过程逐渐占据优势，破坏了土壤的自然动态平衡，从而导致土壤自然正常功能失调，土壤质量动态平衡，从而导致土壤自然正常功能失调，土壤质量恶化，影响作物的生长发育，以致造成作物产量和质量恶化，影响作物的生长发育，以致造成作物产量和质量的下降，并通过食物链引起对生物和人类的直接危害，的下降，并通过食物链引起对生物和人类的直

42、接危害，甚至形成对有机生命的超地方性危害甚至形成对有机生命的超地方性危害污染判定：污染判定： 从土壤污染的概念来看，判断土壤是否发生污染有两从土壤污染的概念来看，判断土壤是否发生污染有两个指标：个指标： 一是一是土壤背景值土壤背景值（或本底值）：土壤中某元素的平均（或本底值）：土壤中某元素的平均含量超过背景值，即发生了土壤污染。含量超过背景值，即发生了土壤污染。 二是二是生物指标生物指标，土壤中某有害元素或污染物含量较高，土壤中某有害元素或污染物含量较高时，被时，被植物植物吸收的量也相应增加，可引起植物的一系吸收的量也相应增加，可引起植物的一系列反应，土壤列反应，土壤微生物区系微生物区系会发生

43、变化，受污染的植物会发生变化，受污染的植物被人们食用后会对被人们食用后会对人体健康人体健康产生不良影响，上述植物、产生不良影响，上述植物、微生物及人体受到的危害程度等均可作为度量污染的微生物及人体受到的危害程度等均可作为度量污染的生物指标。生物指标。（一）土壤污染的类型（一）土壤污染的类型 1. 1. 水质污染型水质污染型 2. 2. 大气污染型大气污染型 3. 3. 固体废物污染型固体废物污染型 4. 4. 农业污染型农业污染型 5. 5. 综合污染型综合污染型1. 1. 水质污染型水质污染型 这是土壤环境污染的这是土壤环境污染的最主要类型最主要类型，污染源主要是，污染源主要是工业工业废水废

44、水、城市生活污水城市生活污水和和受污染的地面水体受污染的地面水体。 据报道，在日本曾有受污染的地面水体所造成的土壤据报道，在日本曾有受污染的地面水体所造成的土壤污染占土壤污染总面积的污染占土壤污染总面积的80%的情况，而且绝大多数的情况，而且绝大多数是由污水灌溉（是由污水灌溉（污灌污灌）造成的。）造成的。 目前，我国污水灌溉的农田面积已达目前，我国污水灌溉的农田面积已达330多万公顷。多万公顷。 近年来，广州近郊因为污水灌溉而污染农田近年来，广州近郊因为污水灌溉而污染农田2700ha，因施用含污染物的底泥造成因施用含污染物的底泥造成1333ha的土壤被污染，的土壤被污染，污染面积占郊区耕地面积

45、的污染面积占郊区耕地面积的46%。 很多年来污灌在我国北方地区已成为一种重要的农业灌溉很多年来污灌在我国北方地区已成为一种重要的农业灌溉形式。如果使用恰当，利用经过形式。如果使用恰当，利用经过预处理预处理的城市生活污水或的城市生活污水或某些工业废水进行农田灌溉，一般某些工业废水进行农田灌溉，一般可有增产效果可有增产效果，因为这，因为这些污水中些污水中含有许多植物生长所需要的营养元素含有许多植物生长所需要的营养元素。 采用污灌采用污灌节省了灌溉用水节省了灌溉用水，并且使污水得到了土壤的，并且使污水得到了土壤的净化净化，减少了治理污水的减少了治理污水的费用费用。 但因为城市生活污水和工矿企业废水中

46、含有许多有毒、有但因为城市生活污水和工矿企业废水中含有许多有毒、有害物质，成分相当复杂，如果将这些污水、废水害物质，成分相当复杂，如果将这些污水、废水直接输入直接输入农田，可能造成土壤环境的农田，可能造成土壤环境的严重污染严重污染。污灌有没有好处？污灌有没有好处？ 经由水体污染所造成的土壤环境污染，由经由水体污染所造成的土壤环境污染，由于污染物质大多以于污染物质大多以污水灌溉形式污水灌溉形式从地表进从地表进入土体，所以污染物一般集中于入土体，所以污染物一般集中于土壤表层土壤表层。但是，随着污灌时间的延续，某些污染物但是，随着污灌时间的延续，某些污染物质可随水质可随水自土体上部向土体下部迁移自土

47、体上部向土体下部迁移，有，有时甚至时甚至达到地下水层达到地下水层。水质污染型的土壤污染特征水质污染型的土壤污染特征2. 2. 大气污染型大气污染型 污染物质来源于被污染的大气，其污染特点是以大气污染污染物质来源于被污染的大气，其污染特点是以大气污染源为中心呈环状或带状分布，且长轴沿主风向伸长。污染源为中心呈环状或带状分布，且长轴沿主风向伸长。污染的面积、程度和扩散的距离，取决于污染物质的种类、性的面积、程度和扩散的距离，取决于污染物质的种类、性质、排放量、排放形式及风力大小等。质、排放量、排放形式及风力大小等。 污染物质主要集中在污染物质主要集中在土壤表层土壤表层，主要污染物是大气中的，主要污

48、染物是大气中的二二氧化硫氧化硫、氮氧化物氮氧化物和和颗粒物颗粒物等，它们通过等，它们通过沉降和降水沉降和降水而降而降落到地面。大气中的二氧化硫等落到地面。大气中的二氧化硫等酸性氧化物酸性氧化物使雨水酸度增使雨水酸度增加，从而引起土壤酸化，破坏土壤的肥力与生态系统地平加，从而引起土壤酸化，破坏土壤的肥力与生态系统地平衡。衡。 各种大气各种大气飘尘飘尘中包括重金属、非金属有毒有害物质及放射中包括重金属、非金属有毒有害物质及放射性散落物等多种物质，它们也会造成土壤的多种污染。性散落物等多种物质，它们也会造成土壤的多种污染。3. 3. 固体废物污染型固体废物污染型 固体废物系指被丢弃的固体废物系指被丢

49、弃的固体状物质和泥状物质固体状物质和泥状物质，包括，包括工矿业废物、工矿业废物、污泥和城市垃圾污泥和城市垃圾等。在土壤表面堆放或处理、处置固体废物、废等。在土壤表面堆放或处理、处置固体废物、废渣会占用大量耕地。渣会占用大量耕地。 固体废物除了固体废物除了占用大量耕地占用大量耕地之外，还可通过之外，还可通过大气扩散大气扩散或或降水降水淋滤淋滤使周围地区的土壤受到污染，因此，将这种土壤污染称为使周围地区的土壤受到污染，因此，将这种土壤污染称为固体废固体废物污染型物污染型。 有害固体废物长期堆存，经过雨雪的淋溶作用，可溶成分随水有害固体废物长期堆存，经过雨雪的淋溶作用，可溶成分随水从从地表向下渗透地

50、表向下渗透，并向土壤迁移转化，有害物质富集，使堆场附近，并向土壤迁移转化，有害物质富集，使堆场附近土质酸化、碱化、硬化，甚至发生重金属型污染。土质酸化、碱化、硬化，甚至发生重金属型污染。 这种污染的污染特征属这种污染的污染特征属点源性质点源性质，主要是造成土壤环境的，主要是造成土壤环境的重金属重金属污染污染，以及油类、病原菌和某些有毒有害有机物的污染。，以及油类、病原菌和某些有毒有害有机物的污染。4. 4. 农业污染型农业污染型 指由于农业生产的需要而指由于农业生产的需要而不断使用化肥、农药、城市垃不断使用化肥、农药、城市垃圾堆肥、污泥等圾堆肥、污泥等引起的土壤环境污染。污染程度与化肥、引起的

51、土壤环境污染。污染程度与化肥、农药的数量、种类、利用方式及耕作制度等有关。农药的数量、种类、利用方式及耕作制度等有关。 有些农药如有机氯杀虫剂有些农药如有机氯杀虫剂DDTDDT、六六六等，可在土壤中、六六六等，可在土壤中长期残留，并在生物体内富集。氮、磷等化学肥料中凡长期残留，并在生物体内富集。氮、磷等化学肥料中凡未被植物吸收利用和未被根层土壤吸附固定的养分都会未被植物吸收利用和未被根层土壤吸附固定的养分都会在根层以下积累或转入地下水，成为在根层以下积累或转入地下水，成为潜在的环境污染物。潜在的环境污染物。 残留在土壤中的农药和氮、磷等化合物在残留在土壤中的农药和氮、磷等化合物在地面径流或土地

52、面径流或土壤风蚀壤风蚀时，就会向其他地方转移，时，就会向其他地方转移，扩大扩大土壤的污染范围。土壤的污染范围。 农业污染型的污染物质主要集中农业污染型的污染物质主要集中在土壤表层或耕层在土壤表层或耕层，其，其分布比较广泛，属于分布比较广泛，属于面源污染面源污染。5. 5. 综合污染型综合污染型 土壤环境污染的发生往往是土壤环境污染的发生往往是多源性质多源性质的。对于同的。对于同一区域受污染的土壤，其污染源可能同时来自受一区域受污染的土壤，其污染源可能同时来自受污染的地面水、大气，或同时来自固体废物以及污染的地面水、大气，或同时来自固体废物以及农药、化肥等多方面。因此，土壤环境的污染往农药、化肥

53、等多方面。因此，土壤环境的污染往往是往是综合污染型综合污染型的，但对于一个地区或区域的土的，但对于一个地区或区域的土壤来说，土壤污染可能是以某一污染类型或某两壤来说，土壤污染可能是以某一污染类型或某两污染类型为主。污染类型为主。（二）土壤污染的特点（二）土壤污染的特点1、土壤污染具有隐蔽性（潜伏性）和滞后性、土壤污染具有隐蔽性（潜伏性）和滞后性2、土壤污染的易累积性、土壤污染的易累积性3、土壤污染具有不可逆转性和长期性、土壤污染具有不可逆转性和长期性4、土壤污染的难治理性、土壤污染的难治理性5、土壤污染具有后果严重性、土壤污染具有后果严重性按土壤自净作用机理的不同，可分为按土壤自净作用机理的不

54、同，可分为: : 物理净化作用（如农药的挥发扩散）物理净化作用（如农药的挥发扩散） 物理化学净化作用物理化学净化作用（如离子交换吸附如离子交换吸附） 化学净化作用（如酸的中和）化学净化作用（如酸的中和） 生物净化作用（如有机物的生物降解）生物净化作用（如有机物的生物降解）一、土壤组成对污染物毒性的影响一、土壤组成对污染物毒性的影响（一）粘粒矿物对污染物毒性的影响（一）粘粒矿物对污染物毒性的影响 粘粒矿物的吸附行为显著影响污染物在土壤的活粘粒矿物的吸附行为显著影响污染物在土壤的活度和毒性。度和毒性。 水溶态和交换态的重金属元素的毒性较大，专性吸水溶态和交换态的重金属元素的毒性较大，专性吸附态的重

55、金属的毒性较小。附态的重金属的毒性较小。 一般土壤质地愈粘，氧化含量越多，土壤对重金属一般土壤质地愈粘，氧化含量越多，土壤对重金属的的专性吸附专性吸附作用越强，重金属的毒性越小。作用越强，重金属的毒性越小。（二）有机质对污染物毒性的影响（二）有机质对污染物毒性的影响 静电吸附、络合作用静电吸附、络合作用含氧官能团。含氧官能团。 当土壤当土壤pH上升时，生成的络合物稳定性增加。上升时，生成的络合物稳定性增加。 胡敏酸和富啡酸可以与金属离子形成可溶性的和不胡敏酸和富啡酸可以与金属离子形成可溶性的和不可溶性的络合（螯合）物，主要依赖于饱和度。可溶性的络合（螯合）物，主要依赖于饱和度。 富啡酸金属离子

56、络合物比胡敏酸金属络合物的溶解富啡酸金属离子络合物比胡敏酸金属络合物的溶解度大。度大。 二、土壤酸碱性对污染物毒性的影响二、土壤酸碱性对污染物毒性的影响 土壤溶液中的大多数金属元素（包括重金属）在酸性土壤溶液中的大多数金属元素（包括重金属）在酸性条件下以游离态或水化离子态存在，毒性较大，而在条件下以游离态或水化离子态存在，毒性较大，而在中、碱性条件下易生成难溶性氢氧化物沉淀，毒性大中、碱性条件下易生成难溶性氢氧化物沉淀，毒性大为降低。为降低。 电荷形态、沉淀电荷形态、沉淀融解、吸附融解、吸附解吸、络合螯合等解吸、络合螯合等 不同的不同的pH值条件下，重金属的形态也不同，值条件下，重金属的形态也

57、不同，pH的变化的变化可改变其吸附、沉淀、络合特性，也改变其毒性。可改变其吸附、沉淀、络合特性，也改变其毒性。三、土壤氧化还原状况对污染物毒性的影响三、土壤氧化还原状况对污染物毒性的影响 大多数有机氯农药在还原条件下才能加速代谢。大多数有机氯农药在还原条件下才能加速代谢。 大多数重金属都亲硫，故在还原条件下易生产成硫化大多数重金属都亲硫，故在还原条件下易生产成硫化物而降低其毒性，通气后其毒性增强。水稻抽穗前淹物而降低其毒性，通气后其毒性增强。水稻抽穗前淹水使水使Cd转化为转化为CdS，可降低米中镉的数量。，可降低米中镉的数量。 但在还原和酸性条件下，砷的毒性较强。铁、锰氧化但在还原和酸性条件下

58、，砷的毒性较强。铁、锰氧化物可降低其毒性。物可降低其毒性。 二氧化锰可氧化土壤中的三价铬，而有机质可把六价二氧化锰可氧化土壤中的三价铬，而有机质可把六价的铬还原成三价铬。的铬还原成三价铬。 在通气良好和碱性土壤中，在通气良好和碱性土壤中，Ca3(AsO4)2是是最稳定的含砷矿物，其次是最稳定的含砷矿物，其次是Mn3(AsO4)2，后者在碱性和酸性环境中都可能形成。后者在碱性和酸性环境中都可能形成。 在还原和酸性（在还原和酸性（pH6）土壤）土壤中，砷（中，砷（III）氧化物和砷硫化物是稳定的。在还原性土氧化物和砷硫化物是稳定的。在还原性土壤溶液中，壤溶液中，As(III)离子丰富存在。砷气离子

59、丰富存在。砷气AsH3只有在土壤溶液很酸，氧化还原电位只有在土壤溶液很酸，氧化还原电位极低时才产生。极低时才产生。 加入加入氧化铁、二氧化锰氧化铁、二氧化锰的处理，土壤水溶的处理，土壤水溶性总砷比对照下降了性总砷比对照下降了25左右，左右，As(III)也也从对照的从对照的39.5%下降到下降到7左右。这显然是左右。这显然是 外加的铁、锰使土壤固定、吸附砷的能力增加，水溶性砷就减少； Eh不同，As(III)不同，对水稻生长影响不同。说明土壤氧化原还电位高和加入铁锰物质有利于消除水稻砷害。土壤重金属污染的定义土壤重金属污染的定义 土壤重金属污染土壤重金属污染是指由于人类活动将重金属带入是指由于

60、人类活动将重金属带入到土壤中，致使土壤中重金属含量明显高于背景含量、到土壤中，致使土壤中重金属含量明显高于背景含量、并可能造成现存的或潜在的土壤质量退化、生态与环并可能造成现存的或潜在的土壤质量退化、生态与环境恶化的现象。境恶化的现象。 环境科学中人们通常关注环境科学中人们通常关注汞汞(Hg)、镉镉(Cd)、铅铅(Pb)、铬铬(Cr)、铜铜(Cu)、锌锌(Zn)、镍镍(Ni)、钼钼(Mo)、钴钴(Co)等，等，还有类金属还有类金属砷砷(As)。土壤重金属污染特点土壤重金属污染特点 (1)重金属不能被微生物降解，是环境长期、潜在的污重金属不能被微生物降解，是环境长期、潜在的污染物；染物；(2)因土壤胶体