第十四章 土壤退化与土壤质量
主要内容 (重点 ):
教学目标与要求:
教学方式与手段:
课时安排与进度:
1.土壤退化的概念及分类
2.我国土壤退化的背景与基本态势(重点)
3.土壤退化主要类型及其防治(重点)
4.土壤质量及评价 (重点)
掌握土壤退化的概念,深刻认识我国土壤退化
的基本态势;了解我国土壤退化的主要类型及
其防治措施,掌握土壤质量的概念及评价方法
幻灯,动画演示;举例分析;录像演示
课时数,4课时
第十四章土壤退化与土壤质量
? 什么是土壤退化?什么是土壤质量?
? 土壤退化有哪些形式?你将明白什么土壤
沙化、荒漠化、水土流失、盐渍化及他们的
危害。
? 如何防治土壤退化?
? 我国土壤退化的形势如何?
教学目标
在本章您将学到以下内容:
第十四章土壤退化与土壤质量
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 4.6 亿公顷,占全国土地总面积的 40%,是
全球土壤退化总面积的 1/4 !!! 。
杞人忧天,谁人忧地!
呜呼!先天下之忧而
忧,后天下之乐而乐!
何人何时何地!
第一节我国土壤退化的现状
沙龙滚滚,谁人能挡!
草儿,你干么
躲到地下去?
十年九荒的盐碱窝
一、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
二、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 %。
?2010年前耕地占用总规模达866,7万公顷。
?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 1.2~2.5%,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
三、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?
sos 这都是人类对自然犯下的罪过!天堂无
限
南
无
阿
弥
陀
佛
为谁祈
祷?
我
国
土
壤
退
化
制
约
因
素
(一)土壤资源短缺、空间分布不均
1,人均土地少。
总更低面积为 1.23 亿 hm2,人均不到 0.1km2。
表 14 - 1 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 916.7 246.
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
一、土壤质量制约因素
2,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
3,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、
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。
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:
二、水资源制约
1、人均水资源少
2200m3/人,贫水国之一。
2、分布不均
南多北少,北旱南涝。
长江流域及长江以南的耕地至占全国
耕地的 38%,而径流量占全国 82%,黄
淮海平原占全国耕地的 40%,而径流量
只占 6%.
三、人口与社会经济的制约
中国用占世界 7%的耕地和 8%的淡水资源养活
占世界人口 22%的人!
人口 规模越来越大,人地矛盾更加尖锐。
中国 1990年近 11亿人,粮食 2175亿公斤
2000年近 13亿人,粮食需求 2500亿公斤。
2030年近 16亿人,粮食需求 4500亿公斤。
与此同时,耕地正在加速减少。
1980~ 1996年农业供水耕地分别减少3%,4% 而
同期人口增 22%。
1978~1993年, 全国耕地面积净减少 6432万亩 ( 相
当于一个四川省的耕地面积 )
1994年又净减少 600万亩, 相当于一个中等地区的
耕地面积 。
1967— 1987的 20年间, 全国被占用的耕地达 4亿亩
现在仍每年以 300万亩的速度减少 ;
土壤退化 指的是土壤 数量减少 和 质量降低 。
数量 减少可以表现为表土丧失,或整个土体的毁
失,或土地被非农业占用。
质量 降低表现在土壤物理、化学、生物学方面的
质量下降。
第二节土壤退化的概念及分类
一、土壤退化的概念
土地退化应该是指人类对土地的不合理
开发利用而导致土地质量下降乃至荒芜的过
程。
其主要内容包括森林的破坏及衰亡、草
地退化、水资源恶化与土壤肥力下降等。
土地退化
土
壤
退
化
的
认
识
自然作用和人为作用
数量和质量
人用和天用,合理开发利用
土地退化与土壤退化
在讨论土地退化或土壤退化时,两者常常混为一
谈,许多情形下,把土壤退化简单地作为土地退化
来讨论,反之亦然。
土地退化的直接后果是:
( 1 )直接破坏陆地生态系统的平衡及其生产力;
( 2 )破坏自然景观及人类生存环境;
( 3 )通过水分和能量的平衡与循环的交替演化诱发
区域乃至全球的土被破坏、水系萎缩、森林衰亡和气
候变化
土壤退化植物退化
水质退化
动物退化
人的退化
大气退化
火 水
金
土木
相
生
相
克
、
物
竟
天
择
、
自
然
平
衡
二、土壤退化的分类
1971 年,联合国粮农组织出版, 土壤退化, 一书。土壤退化包括
类:
侵蚀、盐碱、有机废料、传染性生物、
工业无机废料、农药、放射性、重金属、
肥料和洗涤剂、旱涝障碍、养分亏缺、非农占用
我国对土壤退化的分类:
1级 6类( A,B,C,D,E,F)
2级 18种
第三节土壤退化主要类型及其防治
一、土壤沙化和土地沙漠化
(一)土壤(地)沙化和沙漠化的类型
1,干旱荒漠地区的土壤沙化
2,半干旱地区土壤沙化
3,半湿润地区土壤沙化
沙化,指土壤在风蚀作用下,表层土壤细颗粒
减少而粗质砂粒增多的过程。
沙漠化, 是土壤在风蚀作用下,向沙漠生境演
化的过程。沙漠是沙漠化的顶极状态。
风蚀和风积
交错进行
干旱沙区:内蒙狼山 —宁夏贺兰山 —甘肃乌鞘岭以西
半干旱沙区:内蒙中西部、河北北部、陕北及宁夏东南部。
半湿润沙区:东北地区。
中国土壤风沙化分级
土壤沙化及沙
漠化的危害
我国从 1979 年到
1989 年 10 年间,草场退
化每年约 130 万公顷,人
均草地面积由 0.4 公顷下
降到 0.36 公顷。
2000 年我国发生 13 次
大的沙尘暴,每年经济损失高
大 540 亿元。
宁夏地区是古西夏国的范围,塔里木河流域是楼
兰古国的地域,大约在 1500 年前还是魏晋农垦
之地,但现在上述古文明已从地图上消失了。
从近代时间看,1961 年新疆生产建兵团 32 团开
垦的土地,至 1976 才 15 年时间,已被高 1 -
1.5m的新月形沙丘所覆盖。。
大海子在干涸
过度开采地下水,导致百年的树林死亡
二月春风似尖刀!
风啸啸沙龙舞!大漠漫漫归何处?
内蒙古草原的理论载畜量应为 0.49 只羊 /ha,而实际
载畜量每公顷达 0.65 只羊,超出 33% 。
背井离乡
沙进人退
我国荒漠化现状
一、荒漠化的定义
根据联合国防治荒漠化, 公约, 的定义:
,荒漠化, 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 土地退
化 。
Desertification(荒漠化) 一词最早是有法国的科学家 A.Abreville
与 1949年提出,原意是指中非和西非年降水量在 700-1500mm之
间的半湿润、湿润地区的热带森林,由于人类滥伐、烧荒和耕作
导致森林的稀树草原化和干旱环境的出现以及类似的荒漠化景观
的演变模式。
Desertization—1959年由法国科学家 H.N.Lehourou提出,一般指
沙质荒漠化或沙漠化。主要是强调在沙漠边缘的干旱、半干旱地
区、由于人为活动作用,制造了“新沙漠”,气候因素则是一个
适宜的环境条件。
其他描述荒漠化、沙漠化这一现象和过程词汇有:
沙漠化(Desertization)、
干旱化(Aridization)、
贫瘠化(Aridification)、
干热化(Xerotization)、
萨赫勒化(Sahelisation)
隐蔽荒漠化(Cryptodesertification)。
常用沙漠蠕动(DesertCreeping)、
沙漠侵占(Desert Encroachm ent)、
侵入的沙漠(Encroaching desert)
沙质荒漠化(Sandy Desertification)
直到 1977年内罗毕国际荒漠化大会才确定了使用
Desertification来表示荒漠化。
二、荒漠化的发展现状
世界荒漠化
土壤荒漠化
据UNEP 1 991年有关资料,全球荒漠化面
积 3 592万km 2,相当于全球陆地面积的 1 /
4,广泛分布于各大洲 1 0 0多个国家,但主要
分布在亚洲 (占 3 7,45% )、非洲 (占 2 9,2
0 % )的发展中国家。全球 1 0亿人口受到荒
漠化影响,有 1.35亿人目前正面临耕地丧失、
背井离乡的困境。全球荒漠化每年仍以 5
万~ 7万km 2 的速度扩展,使世界每年为此
而蒙受 42 3亿美元的损失。
我国荒漠化现状
我国是荒漠化分布大国,现已发生荒漠化
面积 2 62.2万km 2,占该范围面积的 79.0 %,占
国土总面积 2 7.2 %。
我国荒漠化土地面积占干旱、半干旱、亚
湿润干旱地区总面积的比例与全球及各大洲相
比,不仅高于世界 69.0 %的平均水平,而且高出
各大洲的最高比例 5个百分点,比最低的占地比
例高出近 50 %。
我国土地荒漠化面积 2 62,2万km 2,其中
风蚀荒漠化 1 60,7万km 2,
水蚀荒漠化 2 0.5万km 2,
冰融荒漠化 3 6.3万km 2,
土壤盐渍化 2 3.3万km 2 。
主要分布在华北、西北地区,涉及 1 8个省
(区、市 )470个县 (旗、市 )。
荒漠化类型
我国干旱、半干旱和亚湿润干
旱地区的主体界线大体在大兴安岭
以西,锡林郭勒高原、黄土高原北
部,祁连山以北,柴达木盆地、青藏
高原西北部,至国界环绕成一个干
燥而寒冷的荒漠化气候区域。
荒漠化土壤的分布
造成土壤荒漠化的因素
1、自然因素
①干旱程度;② 全球气候变化 ;③地质因素
2、人为因素
①水资源的过渡开采;
②生态环境的恶化;
③滥垦、滥牧、滥伐。
总体而言,我国荒漠化有不断扩展与加重趋势,如
内蒙古自治区 1983 年退化草地面积为 2 133.7 × 104
hm2,而 1995 年时退化草地已发展到 3 869.9 × 104
hm2,作为我国荒漠化主体的风蚀荒漠化土地,50 年代
到 70 年代平均扩展速度是 1 560 km2.a-1, 70 年代中期
至 80 年代中期平均扩展 2 100 km2.a-1,至 90 年代中期
扩展速度平均达 2 460 km2.a-1,约相当于我国一个中等
县的土地面积。
据预测仅我国北方风蚀荒漠化所涉及的 212 个县(市、
旗)的风蚀荒漠化程度,将会由目前的 154 个轻度,35
个中度,23 个重度,发展到本世纪初的 76 个轻度,88
个中度,48 个重度,预计将有 96 个县(市、旗)的风
蚀荒漠化程度升级。
荒漠化 (desertification)的危害
发
展
态
势
严
峻
,
扩
展
速
度
快
塔里木河下游沿岸胡杨林面积 1958 年有 5.4 × 104
hm2,目前仅存 1.64 × 104 hm2,长达 180 km 的 "绿
色走廊 " 濒临毁灭;
内蒙古阿拉善地区荒漠化面积日益扩大,巴丹吉林、
腾格里、乌兰布和三大沙漠日渐连片,居延海已近干涸,
60% 的水井枯竭,
陕西榆林地区历史上曾是林草茂密的丰腴之地,随着
荒漠化的发展,林地草原破坏殆尽,在解放前的百余年间
流沙南移 50 km,至解放初期仅存灌木林 4 × 104 hm2,
林木覆盖率仅为 1.8%,流沙吞没农田,牧场 13.3 × 104
hm2,仅存的 11.0 × 104 hm2 耕地也被沙丘包围,26
× 104 hm2 牧场沙化,盐渍化,6 个城镇和 412 个村庄被
风沙侵袭和压埋。
导
致
生
态
环
境
恶
化
,
影
响
人
民
生
存
条
件
随着荒漠化面积的扩大和程度的增强,
我国干旱,半干旱和亚湿润干旱区的农田,
草场等可利用土地面积愈来愈少,使我国
平均每年损失可利用土地约 13.3 × 104
hm2 同时,荒漠化过程还因土壤侵蚀,造
成土壤有机质和养分损失严重,引起肥力
下降,每年仅风蚀荒漠化土地造成的有机
质,氮,磷损失量就达 5 590.68 × 104t,约
相当于 26 849.31 × 104 t 各类化学肥料,
总价值近 170 × 108 元。
造
成
农
牧
业
减
产
,
导
致
人
、
地
矛
盾
激
化
毁
坏
生
产
生
活
设
施
,
是
致
贫
的
根
源
?以西藏自治区为例,据不完全调查与统计,全区风
蚀荒漠化所造成的年直接经济损失约为 8630.37 ×
104 元,年经济损失总计高达 34.5 × 108 元,平均
经济损失达 718.0 元,km-2,人均风蚀荒漠化经济损
失值为 377.1 元。
?青海共和县沙珠玉乡上卡力岗村百余户人家,40
年来因流沙埋压房屋,曾迁居三次;
?特别是由于风蚀荒漠化而引发的 1993 年的, 5.5,
沙尘暴,席卷了我国西北大部地区,不但造成直接
经济损失约 5.6 × 108 元,死亡和丢失牲畜 12 ×
104 头(只),受灾牲畜 73 × 104 头(只),而且
还致死 85 人、致伤 264 人
破
坏
建
设
工
程
,
是
阻
碍
经
济
腾
飞
的
重
要
因
素
?在 3 000 km 以上受危害的铁路中,主要危害路段约
有 500 km,仅 1979 年 4 月 10 日一次沙尘危害就使
得南疆铁路路基风蚀 25 处,沙埋 67 处,受害总延长
3.8995 × 104 m,积沙量 4.5422 × 104 m3,桥涵积
沙 180 处,使南疆线中断行车 20 d,造成直接经济损
失 2 000 余万元
?黄河多年平均年输沙量 16 × 108 t 中,就有 12 ×
108 t 以上来自与荒漠化有关的地区。
?青海龙羊峡水库,因受荒漠化影响而进入库区的总泥
沙量每年有 3 130 × 104 m3,仅此一项每年造成的损
失就有近 4 700 × 104 元
土壤荒漠化的防
治
1,营造防沙林带
2,实施生态工程
3,建立生态复合经营模式
4,合理开发水资源
5,控制农垦
塔里木河建国初年径流量
100 × 108 立方米,中游区水量
耗水致使下游断流,300 多公
里地段树、草枯萎和残亡,下
游地区的 4 万多人口,1 万多
公顷土地面临着生存威胁。
防风固沙
二、土壤流失 (soil erosion)
流水侵蚀为例,分面蚀和沟蚀两种主要方式。
前者 含溅蚀、片蚀和细沟侵蚀等不同发展阶段;
后者 为径流集中为股流而对地面土壤的冲刷,表现为
细沟、浅沟、切沟、冲沟和河沟等形式。
土壤流失 是土壤物质由于水力及水力加上重力
作用而搬运移走的侵蚀过程,也称水土流失作用
主要类型有,流水侵蚀, 重力侵蚀 和 冻融侵蚀
土壤侵蚀模数,即每年每平方公里土壤流失量
美国的土壤流失允许值是,耕地为 1250 吨 /平方公
里 ·年,牧场为 500 吨 /平方公里 ·年美国土壤保持局
提出了一个通用土壤流失方程以对侵蚀进行预测预
报:。
A=R ·K ·L ·S ·C ·P
这里,A为土壤流失量,R 为降雨侵蚀能量指标,
K 为土壤可蚀性因子,L 为坡长因子,S 为坡度因
子,C 为指标因子,P 为土壤保持因子这些因子需
要根据具体情况进行测定或估算。。
近 1 0年,国外在土壤 侵蚀 机理、土壤流失方程、
土壤侵蚀与土地生产力关系的评价方法、小流
域水土保持规划等 4方面也取得新进展。
土壤流失方程 (RUSLE)和预报模型(如
EPIC模型)都取得长足的发展和应用。
现状
我国水土流失的现状
黄土高原
长江中上游丘陵
东北平原
水
土
流
失
重
灾
区
水土流失面积 43万平方公
里,严重的 11万平方公里
南方 12省水土流失面积达
150万平方公里
发展速度快,30-50万平方
公里。
全国总水土流失面积约 300万平方公里。
土壤流失的分级指标
土壤流失(侵蚀)的因素
1、植被破坏
光板地的侵蚀模数 26901 kg/hm2.a
桉林地 6210 kg/hm2.a
针阔混交林 31 kg/hm2.a
2、坡地耕作
土壤流失量与坡度呈指数关系
3、季风气候的影响
4、地形地势的影响
对于现代土壤侵蚀
来说,人为因素是
主要影响因素。
这就是李自
成的家乡 —
米脂
过渡樵采导
致土壤侵蚀
--贫穷是落后与愚昧的根源
红 壤 水 土 流 失
四川盆地山地侵蚀
我国每年流失土壤超过 50 亿 t,占
世界总流失量的 1/5,受危害严重
的耕地约占全国 1/3,相当于耕地
削去 10mm 厚的土层,损失 N,
P,K 养分相当于 4000 多万 t 化肥。
全国水土流失面积到达 150 万平方
公里!相当与 50 个台湾省!
多可怕!你还睡得着吗?
土壤流失的防治
一,要宣传和树立全民的“国土危机”意识
二,以防为主,标本兼治
① 严禁乱砍乱伐,加大植被保护的力度
② 尽快退耕还林和退耕还草,严格限制利用强度;
③ 按自然规律利用和开发土壤资源;
宜耕则耕,宜林则林,宜草则草。
④ 实施科学的耕作法,如土壤保护耕作法。
⑤ 加大水土保护的工程投入
水利工程、生态工程、农田工程、生物工程等
小流域治理
护
坡
植
被
以色列的水土保持
以色列的水土保持
以色列的水土保持
黄 土 高 原 水 土 流 失
黄河在哭泣 …,lyz
黄河在哭、在流泪,
那是黄帝的泪 -浑浊的伤心泪 ;
黄河在流血;
那是龙的血 -浓浓的动脉血,
远古的硝烟淡去,浓浓的血迹将干;
千年的风在吹,吹不去你的泪痕斑斑。
大地张开干裂的嘴唇,
历史变成牛皮癣的梦魇 ……,.
黄河,不见昔日的倩影!
长江,也不是清清的水乡!
齐鲁大地,天上之水何处觅?
江南水乡,滚滚的洪水年年让人心悸!
长江,黄河,那是母亲的乳汁啊!
如果没有黄河,没有长江,
我们的子孙可怎么活?!
土壤流失对农业生产及生态
环境的影响
思考一,土壤流失有什么危害?
思考二,如果你是当地的官员,您将
如何治理当地的水土流失,还人 民一
个秀美的山川?
三、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
区,它是指易溶性盐分在土壤表层积累的现象或
过程。
我国盐渍土总面积约 1 亿公顷,
其中
现代盐渍化土壤 0.37 亿公顷,
残余盐渍化土壤 0.45 亿公顷,
潜在盐渍化土壤 0.17 亿公顷。
滨 海 盐 土 景 观
1,滨海湿润 —半湿润海水浸渍盐渍区
2、东北半湿润 —半干旱草原 —草甸盐渍区
3、黄淮海半湿润 —半干旱耕作草甸盐渍区
4、蒙古高原干旱 —半漠境草原盐渍区
5、黄河中上游半干旱 —半漠境盐渍区
6、甘、蒙、新干旱 —漠境盐渍区
7、青、新极端干旱漠境盐渍区
8、西藏高寒漠境盐渍区
(二)土壤次生盐渍化及其成因
土壤次生盐渍化是土壤潜在盐渍化的表象化。
① 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
面 蒸发耗损而聚于表土。
② 利用地面或地下矿化水(尤其是矿化度大于 3g/L 时)
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。
③ 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。
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
生盐碱化面积大增
(三)土壤盐渍化的防治
土壤盐渍化和次生盐渍化的防治应重点围绕, 水,
字做文章
1,合理利用水资源
① 合理灌溉 掌握灌溉时机,排盐而返盐,提高产量。
② 节水防盐技术 如滴灌、渗灌等,防止大水漫灌。
③ 减少输水渗漏
④ 井、灌、排相结合。
2,因地制宜地建立生态农业结构
水改旱,可有效防止次生盐化;
3,精耕细作
多施有机肥,控制灌溉水质。
曲 周 盐 碱 土
白 碱 土 危 害
1、高中低
2、二坡碱
3、低中高
水盐运动方向
积盐区
地形与土壤积盐关系
四、土壤潜育化与次生潜育化
土壤潜育化是土壤处于地下水和饱和,过饱和水长期浸润状
态下,在 1m内的土体中某些层段 Eh<200mV,并出现因
Fe,Mn 还原而生成的灰色斑纹层,或腐泥层,或青泥层,
或泥炭层的土壤形成过程常表现为 50cm土体内出现青泥
层。
治理方法:
开沟排水,消除渍害
我国土壤潜育化与次生潜育化水稻田有 400万亩。
主要分布在南方的鄱阳湖平原、珠江
1、开沟排水;
2、多种经营;
3、合理施肥;
4、耐渍品种。
潜育化的治理
五、土壤肥力衰退和污染
土壤肥力退化主要是 土壤养分衰退。
全世界养分退化面积为 1.5亿公顷左右,占世界耕地
面积 20%。我国土壤的肥力退化也十分严重,全国无
论南方还是北方,农田速效钾含量普遍呈下降趋势我
国土壤养分退化面积为 0.44亿公顷,占我国耕地的
60%,其中南方红壤养分退化面积为 0.2亿公顷,占
全国的 45%,占南方耕地 66%。在我国 4400万公顷的
中低产田中,普遍缺 N占 59.1%、缺磷占 22.9%,缺钾
占 50%,耕地有机质在 5~20g/kg之间,南方低产田 N、
P,K养分缺乏更严重,而 90%缺 B和 Mo,49%缺锌
(赵艺园,1996)。
第四节 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:
①质地; ②耕层厚度;③ pH; ④有机质 ⑤全氮;
⑥碱解氮;⑦速效磷; ⑧速效钾;⑨容重; ⑩ CEC.
土壤质量评价的生态学指标:
① 种群丰富度; ② 多样性指数;
③ 均匀度指数; ④ 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:
①团聚性; ②容重; ③至硬盘的距离;④渗滤性;
⑤电导率; ⑥持水率;⑦ pH; ⑧有机质;
⑨可矿化氮; ⑩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 1600~2000万速度增长, 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 5.2亿吨, 比 1990
年净增长 1.1亿吨, 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 4564.5亿公
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 3.69倍, 而粮食产量仅是 1977年的 1.67倍,
1984年后, 虽然化肥每年仍以 53kg/hm2的速度增加,
而粮食年产却近乎停滞不前 。
水资源危机:
进入 80年代以来, 由于城市和非农产业的迅猛扩张,
大量挤占农业水资源和农用耕地;农业水资源和耕地
资源, 水土资源对农业发展的约来不断硬化, 人口和
利资源矛盾日渐突出 。 1980~ 1996年农业供水耕地分
别减少3 %, 4% 而同期人口增 22% 。 与此同时, 水土
环境恶化 。 根据1996年, 中国环境状况公告,,
我国河流长度的 67% 被污染, 约占监测河流长度的 2/3。
七大水系污染程度由强到弱排序为:辽河, 海河, 淮
河, 黄河, 松花江, 珠江, 长江 。 其中辽河, 海河,
淮河污染最严重 。。 预计2010年全国缺水量将有
现在的400亿m 3 扩大到 1000亿m 3 。
土壤危机
SOS
21世纪, 在当长时间内, 我国农产品生产面临三个不可逆转的趋势:
一是土壤退化和耕地减少的趋势不可逆转
西北地区土壤荒漠化、黄土高原的水土流失、土壤酸化等受
自然因素控制的土壤退化不可能防止,也不能在短时期内受到
抑制;由于工业化、城市化过程的加速,耕地流失不可避免。
如 1978~1993年,全国耕地面积净减少 6432万亩(相当于一个四
川省的耕地面积),1994年又净减少 600万亩,相当于一个中等
地区的耕地面积,现在仍每年以 300万亩的速度减少;
二是人口增长的总体趋势不可逆转
虽然近年人口出生率不断下降,但由于人口基数不断增长,
致使总量增长速度不仅没有下降,反而有上升趋势。 1990每年
增长 1500万,现在以 2000万的速度增长;
三是消费水平的提高不可逆转
人们消费的肉、蛋、鱼等越多,则需要的粮食更多,1斤畜禽
类蛋白质要消耗几斤的粮食,各种粮食加工业的发展也对粮食
的需求增加。
( 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
大陆年径流量为 37?105升,每年从陆地流失的化
合物达 4000亿吨;土壤中的有机碳储量高达
1500Gt,土壤碳库储量是大气碳库 2倍,土壤有机
碳储量的变动,可向大气排放大量的 CO2,使温
室气体浓度上升,从而增强温室效应而影响全球
的气候变化。同时由农业上大量施用化肥、反硝
化作用产物 N2O及其它土壤气体如 CH4等释放,也
产生温室效应;土被的空间变化也影响全球变化。
如森林的砍伐导致地表覆盖变化,将影响地球的
辐射平衡及气候模式。
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 CO2的排放量 90年代初为 6.2亿吨,
占全球排放量的 10.7%,居世界第 3,CH4排放
量为 2612万吨,占全球的 4.7%,现在的排放数
量更大。
土壤污染
无声的定时炸弹
水土流失
蠕动的灾难
“吃祖宗的饭,断子孙的路,修自己的墓”
让地球上所有的
人快快惊醒吧!
因此摆在我们面前的问题是一方面人口在以指
数的速度增长, 而粮食产量目前的增产速度变慢,
能否保证以及如何使粮食增长满足人口增长的需要
不仅是一个十分头痛的社会问题, 更是一个棘手的
科学难题 。
这些问题让我们思考, 我们是在发展还是在倒退?
我们真的能够实现持续的发展吗? 我们是否真在
,吃祖宗的吃, 断子孙的路, 修自己的墓,? 因此,
我们应该从正反两面充分认识到粮食问题对土壤学
的挑战的严肃性和意义 。
当人口的洪峰向我国袭来时, 当土壤退化成不毛之
地时, 我们将何以为食, 何以为生?
增长的极限性
土壤资源的有限性
土壤肥力与承载力的极限性
粮食单产增长的极限性
化肥资源的有限性
空间的有限性
没
有
限
制
的
发
展
是
灭
亡
之
路
,
是
末
日
的
前
夜
。
全世界任何一个国家实施可持续发展战略, 无一例外地都
必须有序地通过三个基本台阶, 才能真正地进入到可持续发展
的门槛 。 中国现在还在门槛之外 。
第一台阶, 实现人口数量和规模 ( 自然增长率 ) 的, 零增长,,
同时在对应方向上实现人口质量的极大提高 。
第二台阶, 实现物质和能量消耗率的, 零增长,, 同时在对应
方向上实现社会财富的极大提高 。
第三台阶,实现生态和环境恶化速率的, 零增长,, 同时在对
应方向上实现生态质量和生态安全的极大提高 。
生态质量 (防止长期性的生态退化)和 环境质量 (防止短期性
的环境污染)的变化,与人口数量的压力和资源消耗巨大的压
力息息相关。
持续乎?不持续乎?
1、增加耕地面积
我国是一个后备土地资源贫乏的国家, 我国
目前未开垦的荒地共有 3300万公顷, 荒坡
7100公顷, 可利用的草原 2亿公顷, 可利用的
沿海滩涂 1300万公顷, 总量十分有限, 而且
开垦这些后备资源的投入和代价很高, 据估
算本世纪开发 1100万公顷的宜农荒地和 90万
公顷的滩涂, 需要投资 740~1060亿元, 而且
要付出巨大的生态代价 。
2、另一种方法是提高现有资源的利用率。
我国现有耕地中中低产田约占 2/3,对中低产田进行综合
治理, 提高化肥等投入的利用率, 发展节水农业提高耕的集约
化程度, 则有可能使我国粮食产量在一定时期内不断增长 。
1,制定严厉的水, 土资源法, 切实保护好现有的水土资源 。
2,推动高技术在农业上的利用, 提到水土资源的利用效率 。
( 1) 中低产田的改良
( 2) 发展节水农业, 沙漠农业
( 3) 土壤信息系统的建立及精确农业的实现
( 4) 生物工程的应用
希望总是有的,希望来源与对生活的热爱。未来的路就在我
们自己的脚下!
主要内容 (重点 ):
教学目标与要求:
教学方式与手段:
课时安排与进度:
1.土壤退化的概念及分类
2.我国土壤退化的背景与基本态势(重点)
3.土壤退化主要类型及其防治(重点)
4.土壤质量及评价 (重点)
掌握土壤退化的概念,深刻认识我国土壤退化
的基本态势;了解我国土壤退化的主要类型及
其防治措施,掌握土壤质量的概念及评价方法
幻灯,动画演示;举例分析;录像演示
课时数,4课时
第十四章土壤退化与土壤质量
? 什么是土壤退化?什么是土壤质量?
? 土壤退化有哪些形式?你将明白什么土壤
沙化、荒漠化、水土流失、盐渍化及他们的
危害。
? 如何防治土壤退化?
? 我国土壤退化的形势如何?
教学目标
在本章您将学到以下内容:
第十四章土壤退化与土壤质量
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 4.6 亿公顷,占全国土地总面积的 40%,是
全球土壤退化总面积的 1/4 !!! 。
杞人忧天,谁人忧地!
呜呼!先天下之忧而
忧,后天下之乐而乐!
何人何时何地!
第一节我国土壤退化的现状
沙龙滚滚,谁人能挡!
草儿,你干么
躲到地下去?
十年九荒的盐碱窝
一、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
二、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 %。
?2010年前耕地占用总规模达866,7万公顷。
?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 1.2~2.5%,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
三、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?
sos 这都是人类对自然犯下的罪过!天堂无
限
南
无
阿
弥
陀
佛
为谁祈
祷?
我
国
土
壤
退
化
制
约
因
素
(一)土壤资源短缺、空间分布不均
1,人均土地少。
总更低面积为 1.23 亿 hm2,人均不到 0.1km2。
表 14 - 1 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 916.7 246.
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
一、土壤质量制约因素
2,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
3,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、
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。
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:
二、水资源制约
1、人均水资源少
2200m3/人,贫水国之一。
2、分布不均
南多北少,北旱南涝。
长江流域及长江以南的耕地至占全国
耕地的 38%,而径流量占全国 82%,黄
淮海平原占全国耕地的 40%,而径流量
只占 6%.
三、人口与社会经济的制约
中国用占世界 7%的耕地和 8%的淡水资源养活
占世界人口 22%的人!
人口 规模越来越大,人地矛盾更加尖锐。
中国 1990年近 11亿人,粮食 2175亿公斤
2000年近 13亿人,粮食需求 2500亿公斤。
2030年近 16亿人,粮食需求 4500亿公斤。
与此同时,耕地正在加速减少。
1980~ 1996年农业供水耕地分别减少3%,4% 而
同期人口增 22%。
1978~1993年, 全国耕地面积净减少 6432万亩 ( 相
当于一个四川省的耕地面积 )
1994年又净减少 600万亩, 相当于一个中等地区的
耕地面积 。
1967— 1987的 20年间, 全国被占用的耕地达 4亿亩
现在仍每年以 300万亩的速度减少 ;
土壤退化 指的是土壤 数量减少 和 质量降低 。
数量 减少可以表现为表土丧失,或整个土体的毁
失,或土地被非农业占用。
质量 降低表现在土壤物理、化学、生物学方面的
质量下降。
第二节土壤退化的概念及分类
一、土壤退化的概念
土地退化应该是指人类对土地的不合理
开发利用而导致土地质量下降乃至荒芜的过
程。
其主要内容包括森林的破坏及衰亡、草
地退化、水资源恶化与土壤肥力下降等。
土地退化
土
壤
退
化
的
认
识
自然作用和人为作用
数量和质量
人用和天用,合理开发利用
土地退化与土壤退化
在讨论土地退化或土壤退化时,两者常常混为一
谈,许多情形下,把土壤退化简单地作为土地退化
来讨论,反之亦然。
土地退化的直接后果是:
( 1 )直接破坏陆地生态系统的平衡及其生产力;
( 2 )破坏自然景观及人类生存环境;
( 3 )通过水分和能量的平衡与循环的交替演化诱发
区域乃至全球的土被破坏、水系萎缩、森林衰亡和气
候变化
土壤退化植物退化
水质退化
动物退化
人的退化
大气退化
火 水
金
土木
相
生
相
克
、
物
竟
天
择
、
自
然
平
衡
二、土壤退化的分类
1971 年,联合国粮农组织出版, 土壤退化, 一书。土壤退化包括
类:
侵蚀、盐碱、有机废料、传染性生物、
工业无机废料、农药、放射性、重金属、
肥料和洗涤剂、旱涝障碍、养分亏缺、非农占用
我国对土壤退化的分类:
1级 6类( A,B,C,D,E,F)
2级 18种
第三节土壤退化主要类型及其防治
一、土壤沙化和土地沙漠化
(一)土壤(地)沙化和沙漠化的类型
1,干旱荒漠地区的土壤沙化
2,半干旱地区土壤沙化
3,半湿润地区土壤沙化
沙化,指土壤在风蚀作用下,表层土壤细颗粒
减少而粗质砂粒增多的过程。
沙漠化, 是土壤在风蚀作用下,向沙漠生境演
化的过程。沙漠是沙漠化的顶极状态。
风蚀和风积
交错进行
干旱沙区:内蒙狼山 —宁夏贺兰山 —甘肃乌鞘岭以西
半干旱沙区:内蒙中西部、河北北部、陕北及宁夏东南部。
半湿润沙区:东北地区。
中国土壤风沙化分级
土壤沙化及沙
漠化的危害
我国从 1979 年到
1989 年 10 年间,草场退
化每年约 130 万公顷,人
均草地面积由 0.4 公顷下
降到 0.36 公顷。
2000 年我国发生 13 次
大的沙尘暴,每年经济损失高
大 540 亿元。
宁夏地区是古西夏国的范围,塔里木河流域是楼
兰古国的地域,大约在 1500 年前还是魏晋农垦
之地,但现在上述古文明已从地图上消失了。
从近代时间看,1961 年新疆生产建兵团 32 团开
垦的土地,至 1976 才 15 年时间,已被高 1 -
1.5m的新月形沙丘所覆盖。。
大海子在干涸
过度开采地下水,导致百年的树林死亡
二月春风似尖刀!
风啸啸沙龙舞!大漠漫漫归何处?
内蒙古草原的理论载畜量应为 0.49 只羊 /ha,而实际
载畜量每公顷达 0.65 只羊,超出 33% 。
背井离乡
沙进人退
我国荒漠化现状
一、荒漠化的定义
根据联合国防治荒漠化, 公约, 的定义:
,荒漠化, 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 土地退
化 。
Desertification(荒漠化) 一词最早是有法国的科学家 A.Abreville
与 1949年提出,原意是指中非和西非年降水量在 700-1500mm之
间的半湿润、湿润地区的热带森林,由于人类滥伐、烧荒和耕作
导致森林的稀树草原化和干旱环境的出现以及类似的荒漠化景观
的演变模式。
Desertization—1959年由法国科学家 H.N.Lehourou提出,一般指
沙质荒漠化或沙漠化。主要是强调在沙漠边缘的干旱、半干旱地
区、由于人为活动作用,制造了“新沙漠”,气候因素则是一个
适宜的环境条件。
其他描述荒漠化、沙漠化这一现象和过程词汇有:
沙漠化(Desertization)、
干旱化(Aridization)、
贫瘠化(Aridification)、
干热化(Xerotization)、
萨赫勒化(Sahelisation)
隐蔽荒漠化(Cryptodesertification)。
常用沙漠蠕动(DesertCreeping)、
沙漠侵占(Desert Encroachm ent)、
侵入的沙漠(Encroaching desert)
沙质荒漠化(Sandy Desertification)
直到 1977年内罗毕国际荒漠化大会才确定了使用
Desertification来表示荒漠化。
二、荒漠化的发展现状
世界荒漠化
土壤荒漠化
据UNEP 1 991年有关资料,全球荒漠化面
积 3 592万km 2,相当于全球陆地面积的 1 /
4,广泛分布于各大洲 1 0 0多个国家,但主要
分布在亚洲 (占 3 7,45% )、非洲 (占 2 9,2
0 % )的发展中国家。全球 1 0亿人口受到荒
漠化影响,有 1.35亿人目前正面临耕地丧失、
背井离乡的困境。全球荒漠化每年仍以 5
万~ 7万km 2 的速度扩展,使世界每年为此
而蒙受 42 3亿美元的损失。
我国荒漠化现状
我国是荒漠化分布大国,现已发生荒漠化
面积 2 62.2万km 2,占该范围面积的 79.0 %,占
国土总面积 2 7.2 %。
我国荒漠化土地面积占干旱、半干旱、亚
湿润干旱地区总面积的比例与全球及各大洲相
比,不仅高于世界 69.0 %的平均水平,而且高出
各大洲的最高比例 5个百分点,比最低的占地比
例高出近 50 %。
我国土地荒漠化面积 2 62,2万km 2,其中
风蚀荒漠化 1 60,7万km 2,
水蚀荒漠化 2 0.5万km 2,
冰融荒漠化 3 6.3万km 2,
土壤盐渍化 2 3.3万km 2 。
主要分布在华北、西北地区,涉及 1 8个省
(区、市 )470个县 (旗、市 )。
荒漠化类型
我国干旱、半干旱和亚湿润干
旱地区的主体界线大体在大兴安岭
以西,锡林郭勒高原、黄土高原北
部,祁连山以北,柴达木盆地、青藏
高原西北部,至国界环绕成一个干
燥而寒冷的荒漠化气候区域。
荒漠化土壤的分布
造成土壤荒漠化的因素
1、自然因素
①干旱程度;② 全球气候变化 ;③地质因素
2、人为因素
①水资源的过渡开采;
②生态环境的恶化;
③滥垦、滥牧、滥伐。
总体而言,我国荒漠化有不断扩展与加重趋势,如
内蒙古自治区 1983 年退化草地面积为 2 133.7 × 104
hm2,而 1995 年时退化草地已发展到 3 869.9 × 104
hm2,作为我国荒漠化主体的风蚀荒漠化土地,50 年代
到 70 年代平均扩展速度是 1 560 km2.a-1, 70 年代中期
至 80 年代中期平均扩展 2 100 km2.a-1,至 90 年代中期
扩展速度平均达 2 460 km2.a-1,约相当于我国一个中等
县的土地面积。
据预测仅我国北方风蚀荒漠化所涉及的 212 个县(市、
旗)的风蚀荒漠化程度,将会由目前的 154 个轻度,35
个中度,23 个重度,发展到本世纪初的 76 个轻度,88
个中度,48 个重度,预计将有 96 个县(市、旗)的风
蚀荒漠化程度升级。
荒漠化 (desertification)的危害
发
展
态
势
严
峻
,
扩
展
速
度
快
塔里木河下游沿岸胡杨林面积 1958 年有 5.4 × 104
hm2,目前仅存 1.64 × 104 hm2,长达 180 km 的 "绿
色走廊 " 濒临毁灭;
内蒙古阿拉善地区荒漠化面积日益扩大,巴丹吉林、
腾格里、乌兰布和三大沙漠日渐连片,居延海已近干涸,
60% 的水井枯竭,
陕西榆林地区历史上曾是林草茂密的丰腴之地,随着
荒漠化的发展,林地草原破坏殆尽,在解放前的百余年间
流沙南移 50 km,至解放初期仅存灌木林 4 × 104 hm2,
林木覆盖率仅为 1.8%,流沙吞没农田,牧场 13.3 × 104
hm2,仅存的 11.0 × 104 hm2 耕地也被沙丘包围,26
× 104 hm2 牧场沙化,盐渍化,6 个城镇和 412 个村庄被
风沙侵袭和压埋。
导
致
生
态
环
境
恶
化
,
影
响
人
民
生
存
条
件
随着荒漠化面积的扩大和程度的增强,
我国干旱,半干旱和亚湿润干旱区的农田,
草场等可利用土地面积愈来愈少,使我国
平均每年损失可利用土地约 13.3 × 104
hm2 同时,荒漠化过程还因土壤侵蚀,造
成土壤有机质和养分损失严重,引起肥力
下降,每年仅风蚀荒漠化土地造成的有机
质,氮,磷损失量就达 5 590.68 × 104t,约
相当于 26 849.31 × 104 t 各类化学肥料,
总价值近 170 × 108 元。
造
成
农
牧
业
减
产
,
导
致
人
、
地
矛
盾
激
化
毁
坏
生
产
生
活
设
施
,
是
致
贫
的
根
源
?以西藏自治区为例,据不完全调查与统计,全区风
蚀荒漠化所造成的年直接经济损失约为 8630.37 ×
104 元,年经济损失总计高达 34.5 × 108 元,平均
经济损失达 718.0 元,km-2,人均风蚀荒漠化经济损
失值为 377.1 元。
?青海共和县沙珠玉乡上卡力岗村百余户人家,40
年来因流沙埋压房屋,曾迁居三次;
?特别是由于风蚀荒漠化而引发的 1993 年的, 5.5,
沙尘暴,席卷了我国西北大部地区,不但造成直接
经济损失约 5.6 × 108 元,死亡和丢失牲畜 12 ×
104 头(只),受灾牲畜 73 × 104 头(只),而且
还致死 85 人、致伤 264 人
破
坏
建
设
工
程
,
是
阻
碍
经
济
腾
飞
的
重
要
因
素
?在 3 000 km 以上受危害的铁路中,主要危害路段约
有 500 km,仅 1979 年 4 月 10 日一次沙尘危害就使
得南疆铁路路基风蚀 25 处,沙埋 67 处,受害总延长
3.8995 × 104 m,积沙量 4.5422 × 104 m3,桥涵积
沙 180 处,使南疆线中断行车 20 d,造成直接经济损
失 2 000 余万元
?黄河多年平均年输沙量 16 × 108 t 中,就有 12 ×
108 t 以上来自与荒漠化有关的地区。
?青海龙羊峡水库,因受荒漠化影响而进入库区的总泥
沙量每年有 3 130 × 104 m3,仅此一项每年造成的损
失就有近 4 700 × 104 元
土壤荒漠化的防
治
1,营造防沙林带
2,实施生态工程
3,建立生态复合经营模式
4,合理开发水资源
5,控制农垦
塔里木河建国初年径流量
100 × 108 立方米,中游区水量
耗水致使下游断流,300 多公
里地段树、草枯萎和残亡,下
游地区的 4 万多人口,1 万多
公顷土地面临着生存威胁。
防风固沙
二、土壤流失 (soil erosion)
流水侵蚀为例,分面蚀和沟蚀两种主要方式。
前者 含溅蚀、片蚀和细沟侵蚀等不同发展阶段;
后者 为径流集中为股流而对地面土壤的冲刷,表现为
细沟、浅沟、切沟、冲沟和河沟等形式。
土壤流失 是土壤物质由于水力及水力加上重力
作用而搬运移走的侵蚀过程,也称水土流失作用
主要类型有,流水侵蚀, 重力侵蚀 和 冻融侵蚀
土壤侵蚀模数,即每年每平方公里土壤流失量
美国的土壤流失允许值是,耕地为 1250 吨 /平方公
里 ·年,牧场为 500 吨 /平方公里 ·年美国土壤保持局
提出了一个通用土壤流失方程以对侵蚀进行预测预
报:。
A=R ·K ·L ·S ·C ·P
这里,A为土壤流失量,R 为降雨侵蚀能量指标,
K 为土壤可蚀性因子,L 为坡长因子,S 为坡度因
子,C 为指标因子,P 为土壤保持因子这些因子需
要根据具体情况进行测定或估算。。
近 1 0年,国外在土壤 侵蚀 机理、土壤流失方程、
土壤侵蚀与土地生产力关系的评价方法、小流
域水土保持规划等 4方面也取得新进展。
土壤流失方程 (RUSLE)和预报模型(如
EPIC模型)都取得长足的发展和应用。
现状
我国水土流失的现状
黄土高原
长江中上游丘陵
东北平原
水
土
流
失
重
灾
区
水土流失面积 43万平方公
里,严重的 11万平方公里
南方 12省水土流失面积达
150万平方公里
发展速度快,30-50万平方
公里。
全国总水土流失面积约 300万平方公里。
土壤流失的分级指标
土壤流失(侵蚀)的因素
1、植被破坏
光板地的侵蚀模数 26901 kg/hm2.a
桉林地 6210 kg/hm2.a
针阔混交林 31 kg/hm2.a
2、坡地耕作
土壤流失量与坡度呈指数关系
3、季风气候的影响
4、地形地势的影响
对于现代土壤侵蚀
来说,人为因素是
主要影响因素。
这就是李自
成的家乡 —
米脂
过渡樵采导
致土壤侵蚀
--贫穷是落后与愚昧的根源
红 壤 水 土 流 失
四川盆地山地侵蚀
我国每年流失土壤超过 50 亿 t,占
世界总流失量的 1/5,受危害严重
的耕地约占全国 1/3,相当于耕地
削去 10mm 厚的土层,损失 N,
P,K 养分相当于 4000 多万 t 化肥。
全国水土流失面积到达 150 万平方
公里!相当与 50 个台湾省!
多可怕!你还睡得着吗?
土壤流失的防治
一,要宣传和树立全民的“国土危机”意识
二,以防为主,标本兼治
① 严禁乱砍乱伐,加大植被保护的力度
② 尽快退耕还林和退耕还草,严格限制利用强度;
③ 按自然规律利用和开发土壤资源;
宜耕则耕,宜林则林,宜草则草。
④ 实施科学的耕作法,如土壤保护耕作法。
⑤ 加大水土保护的工程投入
水利工程、生态工程、农田工程、生物工程等
小流域治理
护
坡
植
被
以色列的水土保持
以色列的水土保持
以色列的水土保持
黄 土 高 原 水 土 流 失
黄河在哭泣 …,lyz
黄河在哭、在流泪,
那是黄帝的泪 -浑浊的伤心泪 ;
黄河在流血;
那是龙的血 -浓浓的动脉血,
远古的硝烟淡去,浓浓的血迹将干;
千年的风在吹,吹不去你的泪痕斑斑。
大地张开干裂的嘴唇,
历史变成牛皮癣的梦魇 ……,.
黄河,不见昔日的倩影!
长江,也不是清清的水乡!
齐鲁大地,天上之水何处觅?
江南水乡,滚滚的洪水年年让人心悸!
长江,黄河,那是母亲的乳汁啊!
如果没有黄河,没有长江,
我们的子孙可怎么活?!
土壤流失对农业生产及生态
环境的影响
思考一,土壤流失有什么危害?
思考二,如果你是当地的官员,您将
如何治理当地的水土流失,还人 民一
个秀美的山川?
三、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
区,它是指易溶性盐分在土壤表层积累的现象或
过程。
我国盐渍土总面积约 1 亿公顷,
其中
现代盐渍化土壤 0.37 亿公顷,
残余盐渍化土壤 0.45 亿公顷,
潜在盐渍化土壤 0.17 亿公顷。
滨 海 盐 土 景 观
1,滨海湿润 —半湿润海水浸渍盐渍区
2、东北半湿润 —半干旱草原 —草甸盐渍区
3、黄淮海半湿润 —半干旱耕作草甸盐渍区
4、蒙古高原干旱 —半漠境草原盐渍区
5、黄河中上游半干旱 —半漠境盐渍区
6、甘、蒙、新干旱 —漠境盐渍区
7、青、新极端干旱漠境盐渍区
8、西藏高寒漠境盐渍区
(二)土壤次生盐渍化及其成因
土壤次生盐渍化是土壤潜在盐渍化的表象化。
① 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
面 蒸发耗损而聚于表土。
② 利用地面或地下矿化水(尤其是矿化度大于 3g/L 时)
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。
③ 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。
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
生盐碱化面积大增
(三)土壤盐渍化的防治
土壤盐渍化和次生盐渍化的防治应重点围绕, 水,
字做文章
1,合理利用水资源
① 合理灌溉 掌握灌溉时机,排盐而返盐,提高产量。
② 节水防盐技术 如滴灌、渗灌等,防止大水漫灌。
③ 减少输水渗漏
④ 井、灌、排相结合。
2,因地制宜地建立生态农业结构
水改旱,可有效防止次生盐化;
3,精耕细作
多施有机肥,控制灌溉水质。
曲 周 盐 碱 土
白 碱 土 危 害
1、高中低
2、二坡碱
3、低中高
水盐运动方向
积盐区
地形与土壤积盐关系
四、土壤潜育化与次生潜育化
土壤潜育化是土壤处于地下水和饱和,过饱和水长期浸润状
态下,在 1m内的土体中某些层段 Eh<200mV,并出现因
Fe,Mn 还原而生成的灰色斑纹层,或腐泥层,或青泥层,
或泥炭层的土壤形成过程常表现为 50cm土体内出现青泥
层。
治理方法:
开沟排水,消除渍害
我国土壤潜育化与次生潜育化水稻田有 400万亩。
主要分布在南方的鄱阳湖平原、珠江
1、开沟排水;
2、多种经营;
3、合理施肥;
4、耐渍品种。
潜育化的治理
五、土壤肥力衰退和污染
土壤肥力退化主要是 土壤养分衰退。
全世界养分退化面积为 1.5亿公顷左右,占世界耕地
面积 20%。我国土壤的肥力退化也十分严重,全国无
论南方还是北方,农田速效钾含量普遍呈下降趋势我
国土壤养分退化面积为 0.44亿公顷,占我国耕地的
60%,其中南方红壤养分退化面积为 0.2亿公顷,占
全国的 45%,占南方耕地 66%。在我国 4400万公顷的
中低产田中,普遍缺 N占 59.1%、缺磷占 22.9%,缺钾
占 50%,耕地有机质在 5~20g/kg之间,南方低产田 N、
P,K养分缺乏更严重,而 90%缺 B和 Mo,49%缺锌
(赵艺园,1996)。
第四节 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:
①质地; ②耕层厚度;③ pH; ④有机质 ⑤全氮;
⑥碱解氮;⑦速效磷; ⑧速效钾;⑨容重; ⑩ CEC.
土壤质量评价的生态学指标:
① 种群丰富度; ② 多样性指数;
③ 均匀度指数; ④ 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:
①团聚性; ②容重; ③至硬盘的距离;④渗滤性;
⑤电导率; ⑥持水率;⑦ pH; ⑧有机质;
⑨可矿化氮; ⑩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 1600~2000万速度增长, 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 5.2亿吨, 比 1990
年净增长 1.1亿吨, 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 4564.5亿公
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 3.69倍, 而粮食产量仅是 1977年的 1.67倍,
1984年后, 虽然化肥每年仍以 53kg/hm2的速度增加,
而粮食年产却近乎停滞不前 。
水资源危机:
进入 80年代以来, 由于城市和非农产业的迅猛扩张,
大量挤占农业水资源和农用耕地;农业水资源和耕地
资源, 水土资源对农业发展的约来不断硬化, 人口和
利资源矛盾日渐突出 。 1980~ 1996年农业供水耕地分
别减少3 %, 4% 而同期人口增 22% 。 与此同时, 水土
环境恶化 。 根据1996年, 中国环境状况公告,,
我国河流长度的 67% 被污染, 约占监测河流长度的 2/3。
七大水系污染程度由强到弱排序为:辽河, 海河, 淮
河, 黄河, 松花江, 珠江, 长江 。 其中辽河, 海河,
淮河污染最严重 。。 预计2010年全国缺水量将有
现在的400亿m 3 扩大到 1000亿m 3 。
土壤危机
SOS
21世纪, 在当长时间内, 我国农产品生产面临三个不可逆转的趋势:
一是土壤退化和耕地减少的趋势不可逆转
西北地区土壤荒漠化、黄土高原的水土流失、土壤酸化等受
自然因素控制的土壤退化不可能防止,也不能在短时期内受到
抑制;由于工业化、城市化过程的加速,耕地流失不可避免。
如 1978~1993年,全国耕地面积净减少 6432万亩(相当于一个四
川省的耕地面积),1994年又净减少 600万亩,相当于一个中等
地区的耕地面积,现在仍每年以 300万亩的速度减少;
二是人口增长的总体趋势不可逆转
虽然近年人口出生率不断下降,但由于人口基数不断增长,
致使总量增长速度不仅没有下降,反而有上升趋势。 1990每年
增长 1500万,现在以 2000万的速度增长;
三是消费水平的提高不可逆转
人们消费的肉、蛋、鱼等越多,则需要的粮食更多,1斤畜禽
类蛋白质要消耗几斤的粮食,各种粮食加工业的发展也对粮食
的需求增加。
( 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
大陆年径流量为 37?105升,每年从陆地流失的化
合物达 4000亿吨;土壤中的有机碳储量高达
1500Gt,土壤碳库储量是大气碳库 2倍,土壤有机
碳储量的变动,可向大气排放大量的 CO2,使温
室气体浓度上升,从而增强温室效应而影响全球
的气候变化。同时由农业上大量施用化肥、反硝
化作用产物 N2O及其它土壤气体如 CH4等释放,也
产生温室效应;土被的空间变化也影响全球变化。
如森林的砍伐导致地表覆盖变化,将影响地球的
辐射平衡及气候模式。
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 CO2的排放量 90年代初为 6.2亿吨,
占全球排放量的 10.7%,居世界第 3,CH4排放
量为 2612万吨,占全球的 4.7%,现在的排放数
量更大。
土壤污染
无声的定时炸弹
水土流失
蠕动的灾难
“吃祖宗的饭,断子孙的路,修自己的墓”
让地球上所有的
人快快惊醒吧!
因此摆在我们面前的问题是一方面人口在以指
数的速度增长, 而粮食产量目前的增产速度变慢,
能否保证以及如何使粮食增长满足人口增长的需要
不仅是一个十分头痛的社会问题, 更是一个棘手的
科学难题 。
这些问题让我们思考, 我们是在发展还是在倒退?
我们真的能够实现持续的发展吗? 我们是否真在
,吃祖宗的吃, 断子孙的路, 修自己的墓,? 因此,
我们应该从正反两面充分认识到粮食问题对土壤学
的挑战的严肃性和意义 。
当人口的洪峰向我国袭来时, 当土壤退化成不毛之
地时, 我们将何以为食, 何以为生?
增长的极限性
土壤资源的有限性
土壤肥力与承载力的极限性
粮食单产增长的极限性
化肥资源的有限性
空间的有限性
没
有
限
制
的
发
展
是
灭
亡
之
路
,
是
末
日
的
前
夜
。
全世界任何一个国家实施可持续发展战略, 无一例外地都
必须有序地通过三个基本台阶, 才能真正地进入到可持续发展
的门槛 。 中国现在还在门槛之外 。
第一台阶, 实现人口数量和规模 ( 自然增长率 ) 的, 零增长,,
同时在对应方向上实现人口质量的极大提高 。
第二台阶, 实现物质和能量消耗率的, 零增长,, 同时在对应
方向上实现社会财富的极大提高 。
第三台阶,实现生态和环境恶化速率的, 零增长,, 同时在对
应方向上实现生态质量和生态安全的极大提高 。
生态质量 (防止长期性的生态退化)和 环境质量 (防止短期性
的环境污染)的变化,与人口数量的压力和资源消耗巨大的压
力息息相关。
持续乎?不持续乎?
1、增加耕地面积
我国是一个后备土地资源贫乏的国家, 我国
目前未开垦的荒地共有 3300万公顷, 荒坡
7100公顷, 可利用的草原 2亿公顷, 可利用的
沿海滩涂 1300万公顷, 总量十分有限, 而且
开垦这些后备资源的投入和代价很高, 据估
算本世纪开发 1100万公顷的宜农荒地和 90万
公顷的滩涂, 需要投资 740~1060亿元, 而且
要付出巨大的生态代价 。
2、另一种方法是提高现有资源的利用率。
我国现有耕地中中低产田约占 2/3,对中低产田进行综合
治理, 提高化肥等投入的利用率, 发展节水农业提高耕的集约
化程度, 则有可能使我国粮食产量在一定时期内不断增长 。
1,制定严厉的水, 土资源法, 切实保护好现有的水土资源 。
2,推动高技术在农业上的利用, 提到水土资源的利用效率 。
( 1) 中低产田的改良
( 2) 发展节水农业, 沙漠农业
( 3) 土壤信息系统的建立及精确农业的实现
( 4) 生物工程的应用
希望总是有的,希望来源与对生活的热爱。未来的路就在我
们自己的脚下!