第5章-农田土壤生态与保护2013总结.ppt

第六章农田土壤生态与保护 第一节土壤培肥第二节土壤污染与治理第三节农田土壤生态与保护第四节土壤资源评价第五节土壤清洁生产 第一节土壤培肥 我国耕地总量1 3亿公顷左右 高 中 低产田各占1 3 第二次土壤普查资料显示0 7亿公顷耕地中 优质地只占21 土壤有机质3g kg占5 潜育化水稻土占3 总的看来 耕地土壤肥力水平不高 培肥土壤是今后一个战略措施 一 高产肥沃土壤的特征 良好的土体构造适宜适量协调的土壤养分良好的物理性质 良好的土体构造 土体构造是指土壤在1m深度以内上下土层的垂直结构 包括土层厚度 质地和层次组合 1 高产肥沃旱地土壤上松下实 通气 透水 增温 保水 保肥 2 肥沃的水稻土具有松软肥厚的耕作层 18cm左右 既滞水又透水发育良好的犁底层 10cm左右 通气透水性好的斑纹层 心土层 潴育层 以及埋藏较深保水性较强的底土层 淀积层或青泥层 土壤养分适量 均衡 1 旱地土壤 有机质15 20g kg 全氮1 1 5g kg 速效磷 P 10mg kg 速效钾 150 200mg kg 阳离子交换量 20cmol kg 2 水稻土 有机质20 40g kg 全氮1 3 2 3g kg 全磷 全钾 1 1 5g kg 阳离子交换量 10 25cmol kg 良好的物理性质 质地适中耕性好有较多的水稳性团聚体大小孔隙比例1 2 4土壤容重1 10 1 25g cm3土壤总孔度50 或稍大于50 其中通气孔度一般在10 以上 因而有良好的水 汽 热状况 水稻土为爽水田 日渗漏量为9 15mm 二 土壤培肥的基本措施 增施有机肥料 培育土壤肥力发展旱作农业 建设灌溉农业合理轮作倒茬 用地养地结合合理耕作改土 加速土壤熟化防止土壤侵蚀 保护士壤资源 增施有机肥料 提高土壤肥力 1 改善土壤物理性质2 改善土壤化学性质3 提供作物需要的有机和无机营养4 提高土壤生物活性 不同肥料处理对土壤脲酶活性及微生物的影响 发展旱作农业 建设灌溉农业 旱作土壤 主要指由于降水量低 年均降水量250 500mm 或降水量虽然不少 年均降水量500 700mm 但分配不均 而且无灌溉条件的农业土壤 农业生产完全靠天然降水 良好的旱作土壤水分的性质应该是渗透易 蒸发少 保蓄强 建设灌溉农业时要注意 重视灌水与其他增产措施的结合 改进灌溉技术 节约用水 保护地下水资源 防止次生盐渍化 防止次生潜育化 合理轮作倒茬 用地养地结合 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 水稻 小麦 玉米 自养作物 大豆 花生 养地作物 草木犀 紫云英 有利于养地增产的轮作类有下面几种 绿肥作物与大田作物轮作豆科作物与粮棉作物轮作水旱轮作 合理耕作改土 加速土壤熟化 深耕的作用 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 改善作物的环境条件 加速土壤熟化 深耕要注意逐步加深 不乱土层 深耕的时间要因地制宜 华北和西北地区以秋耕和伏耕为佳 南方稻麦两茬 水旱轮作地区大多在秋种和冬种前进行深耕 有利于晒垡 通气 改善稻田土壤的理化性质 在南方两稻一肥区 冬前要赶种绿肥 只有在春天翻压绿肥时进行深耕 深耕还应与耙耱 施肥 灌溉相结合 防止土壤侵蚀 保护土壤资源 土壤侵蚀 指土壤在水和风等外力作用下 发生冲刷或吹失的现象 分为水蚀和风蚀 水蚀的结果是水土流失 我国当前水土流失面积约有1 5 106km2 水土流失所损失的土壤大致约50亿吨 主要防治措施是修筑梯田 风蚀的结果是土壤沙化 泛指良好的土壤或可利用的土壤变成含沙很多的土地或变成沙漠的过程 加强造林 严禁滥伐山林 不过度开垦放牧 发展水利 建设基本农田和牧场是防止沙化的根本途径 表 全国土壤侵蚀强度面积统计表 万km2 第二节土壤污染与治理 一 土壤污染的判定二 土壤污染的途径三 土壤污染的治理 土壤净化 从外界环境进入土壤中的各种污染物质 被土壤胶体所吸附 使其毒性降低 或土壤微生物和小动物对污染物质的分解 使有毒变为无毒的过程 土壤污染 当外界污染物质在土壤的积累量达到一定程度 超过了土壤自净能力的限度或者超过了土壤环境基准或土壤环境标准时 导致了土壤生产力的下降 破坏 构成了对植物和人畜直接或间接的危害 一 土壤污染的判定 土壤污染物 无机物 重金属 酸 碱 盐 有机农药 如杀虫剂 杀菌剂 除草剂 有机废弃物 如油 酚等有机物 化学肥料 如氮 磷肥等 污泥 矿渣 粉煤灰等 放射性物质及寄生虫 病原菌和病毒等 土壤污染指标的判定方法 一 生物一土壤系统法 二 化学法 三 土壤背景值法 一 生物一土壤系统法 以植物从土壤中吸收污染物后 其可食部分污染物含量达到食品卫生标准或产量因污染而减少10 时的土壤污染物浓度为土壤污染的临界值 低于该值为无污染土壤 超过该值时为污染土壤 二 化学法 根据土壤一生物系统的基础建立起来的 它是利用 土壤污染临界值 的概念 直接取其 临界值 的测定方法与指标 判断土壤是否受污染 表4 4土壤元素在植物中毒时的全量与有效浓度的比较 三 背景值法背景值法又称土壤本底值 是指在未受到或少受人类活动 特别是人为污染 影响下 土壤环境本身化学元素和化合物的含量 1 背景值的表示法常用有以下几种 用土壤样品平均值 X 表示 用平均值加减 个或两个标准差表示 2 污染指标判定土壤污染临界值 背景值 算术平均值 十2S 根据土壤污染途径的不同 可分以下四种 水质污染 由污水 包括工业污水与生活污水 灌溉而引起的土壤污染 大气污染 即工业废气 家庭燃气以及汽车尾气对土壤造成的污染 固体废弃物污染 包括工业废弃物 城市生活垃圾 污泥及农业污染等 肥料污染 未腐熟的有机肥农药污染 有机氯 有机磷农药其它途径的污染 包括石油污染 放射性物质污染 二 土壤污染的途径 土壤质量调查与监测彻底消除污染源增施有机肥料及其他肥料工程措施 客土改良生物措施 在污染区种植木本植物 工业用植物 种子改良剂措施 1 施用化学改良剂使重金属转为难溶性物质 如石灰 硫化钠 硫磺 2 植物修复 如羊齿类铁角蕨属 3 控制氧化还原条件 4 改变耕作条件 三 土壤污染的治理 第三节农田土壤生态与保护 一 土壤生态系统概述 土壤生态系统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 土壤生物的生长和活动依赖于环境中的光 热 水 空气和营养物质来维持 而环境因素又受气候 地貌 土壤 母质 水文等条件的影响 土壤生态系统是不断进行能量转换和物质循环的复杂的开放系统 一方面物质和能量在系统内部循环和转换 另一方面与外部环境通过输入和输出进行交换 土壤生态系统是陆地生态系统的基础 陆地生态系统包括森林生态系统 荒漠生态系统 农田生态系统等亚类 均以土壤和土壤生态系统为基础 土壤生态系统进行物质积累和能量流通 生物物质 陆地生态系统1003 108吨 年 森林12 5t ha 农田为6 5t ha 苔原1 4t ha 荒漠0 031 4t ha 进入土壤的有机质及能量 森林 草甸草原 农田 凋落物及腐殖质积累 草甸草原 森林 农田 光合产物形成的腐殖质 草甸草原 农田 森林 土壤生态系统由生物和非生物环境两部分组成 生物组分包括植物 动物 微生物 非生物环境包括日光 大气 土壤 母质 岩石 地表水及地下水等 土壤生态系统的结构分为空间结构和营养结构 土壤空间结构包括垂直结构和水平结构 垂直结构包括四个层次 近地大气层 植被层 土壤层 岩石风化层 水平结构因地形 土壤 生物群落或种群配置的差异而不同 如农田中的水田与旱田 草原盐生植物 低湿地的沼泽植物等土壤生态系统的营养结构即各类生物在食物营养上的相互依存 构成如下食物网 生产者 绿色植物 消费者 草食动物 肉食动物 分解者 微生物 根据传递方式和复杂程度可区分为食物链和食物网 农田生态系统的食物网 二 农田生态系统的生产特征 农田生态系统受人类控制 又受自然生态系统的调节 农田生态系统具有较高的净生产量和较高的光能利用效率 因而具有较高的生产力 农业生态系统的组成要素简单 结构单一 自我稳定性差 农田生态系统食物链短缺 农田生态系统是开放性系统农田生态系统因土壤 海拔 水利 运输等自然和社会经济条件的不同而有明显的地区差别 农田生态系统受自然与社会经济双重规律的制约 一 土壤生态系统的能量转换 1 土壤生态系统中能量的传递 分配与消耗 光合作用 植物生产 动物生产 呼吸作用 呼吸作用 土壤 大气 水域 微生物分解 2 农田生态系统中能量的转换 无机能 化肥 农药 燃油 电力 机械折旧 有机能 有机肥 劳畜力 种子 二 土壤生态系统的物质循环 土壤 生物 大气 水域系统中的物质在食物链各营养级之间的传递和转化就构成土壤生态系统的物质流 这些物质在土壤生态系统的垂直结构和营养结构中的循环过程就是土壤生态系统的物质循环 一般称为生物循环或生物地球化学循环 包括生物营养循环 水循环 各种化学元素的生物地球化学循环 生物营养循化主要是生物与土壤之间的营养元素交换循环过程 范围小 时间短 对研究土壤肥力和土壤资源利用有直接关系 生物地球化学循化是化学元素在土壤圈及其相关圈层之间的物质循化和转化过程 范围广 时间长 对研究土壤的发生演化和生态环境有重要意义 1 农业氮素循环 N2 NO3 NO2 NH3 有机氮 植物 动物 空气 土壤 反硝化作用 化学合成 硝化 还原 还原 亚硝化 氨化作用 合成作用 灼烧或生物遗体分解 流失 吸收 吸收 分解 生物 吸收 分解 2 农业磷素循环 3 农业钾素循环 含钾土壤母质 代换性钾 有机体 难溶性钾 水溶性钾 溶解 吸收 固定 分解 岩石 生物 风化作用 固定作用 土壤 径流 分解 固定 吸收 分解 固定 代换 分解 生物吸收 4 土壤水分循环 大气水 土壤水 植物水 地表水 地下水 蒸发蒸腾 截流降水 降水 蒸发 径流 渗入 上升 上升 渗漏 根吸水 透冠水 土壤水量平衡 指一定时间和一定空间的土壤生态系统中水分的收支状况 土壤贮水量变化 收入水量 支出水量 降水量 灌溉水量 地下水补给量 蒸发量 蒸腾量 径流量 渗漏量 三 农田生态类型及建立 根据主体生物的不同 农业型 农林型 农牧型 农渔型 综合性 能源型 根据生物地理和自然地理状况不同 山地生态农业 丘陵生态农业 平原生态农业 水网生态农业 城郊生态农业 根据能量物质转化特点 物质能量的多层分级利用 物质转化与再生 水陆物质能量交换 农业与工业结合的物质转化利用 多功能系统的完全代谢过程 根据生态设计和生态工程及其在农业中的应用 补缺利用型 多层利用型 综合利用型 净化利用型 根据产品生产情况不同 第一性生产型 资源保护型 消费型 多级生产型 综合利用型 第四节土壤资源评价 土地资源评价土壤资源评价土壤资源的开发与利用 土地资源 具有农 林 牧业生产能力的各种土壤类型的总称 是人类生存最基本 最广泛 最重要 不可代替的自然资源 一 土地资源评价 土地资源评价是指在特定目的下对土地生产力高低的鉴定 评定和估价 是对土地的自然属性及社会经济要素的综合鉴定 包括数量评价和质量评价 1 土地质量评价 土地的适宜性土地的限制性土地利用现状土地生产水平及潜力 2 土地评价的内容 土地评价因素和指标土地质量的评级土地评价图的编制 土地评价因素和指标 根据地区特点 有所侧重 力求准确反映土地自然属性的差异 注意选择影响土地生产力的稳定性评价因素 一般不选择动态因素作为评价指标 对于不同的土地类型 要选择相应的评价因素和指标 不仅要选择土地差异的自然因素 还要注意选择经济因素 全面评价土地质量 采用相对指标区分土地质量差异 并要简单易行 土地质量的评级 一级地 质量好 适宜性广二级地 土地质量较好 对作物有选择性三级地 土地质量中等 对作物选择性较强四级地 土地质量较差 适于林业 牧业五级地 土地质量差 不适于农业六级地 只能用于牧业和林业 适宜树种少七级地 放牧 造林困难八级地 不适宜于生产性利用 土地评价图的编制 国家重点生态功能区示意图 中国地形图 人均可利用土地资源评价图 生态脆弱性评价图 人均可利用水资源评价图 自然灾害危险性评价图 目前开发强度示意图 农业战略格局示意图 生态安全战略格局示意图 国家禁止开发区域示意图 水资源开发利用率评价图 多年平均降水量分布图 二氧化硫排放分布图 化学需氧量排放分布图 生态重要性评价图 人口集聚度评价图 地均地区生产总值分布图 二 土壤资源评价 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 是土地评价中不可分割的重要组成部分 1 首要任务 评定土壤质量 统计数量 借以确定土壤的利用方向和土宜 并提出土壤的有利因素和不利因素 目的在于充分发挥土壤潜力 合理利用土壤资源 2 主要依据 土壤生产力 包括质和量 3 土壤资源评价原则 1 土壤属性是土壤资源评价的基础 2 土壤的利用方向和适宜性是土壤资源评价的中心 3 土壤生产力是土壤资源评价的标准 4 土壤资源评价方法 具体方法 1 土壤资源的类型评价 2 区域土壤资源评价 基本方法 1 野外调查与总结经验相结合 2 主导因素与综合分析相结合 三 土壤资源的开发利用 1 我国土壤资源的特点及开发利用现状 土壤资源极其丰富 山区土壤资源占的比重大 地区分布不平衡 人均耕地面积小 低产土壤占耕地的1 3 土地利用不合理 2 我国土壤资源的合理开发利用 宜农荒地资源的开发利用 西北干旱区 东北及内蒙古东部 南方山区 青藏高原和沿海滩涂 山地资源的开发利用 水土流失区域土壤资源的开发利用和综合治理 盐碱地的开发利用 荒漠化土壤的治理 一 土壤清洁生产及现状二 清洁生产的土肥管理 第五节土壤清洁生产 清洁生产 将整体预防的环境战略持续应用于生产过程 产品和服务中 以增加生态效率和减少人类及环境的风险 土壤清洁生产 将整体预防的环境战略持续应用于农业土壤的生产过程 农业产品和服务中 以增加农业生态效率和减少人类及环境的风险 一 土壤清洁生产的概念及现状 土壤清洁生产的含义 1 土壤的性状是优良的 无污染物 2 农业生产中的大气 水等基本生产环境是清洁的 无污染源 3 生产过程所用的生产资料是安全 无污染的 4 产品的质量是安全的 优质的 5 农业产品在储存 包装 运输 销售 加工等环节是清洁 无污染的 绿色食品 无污染 安全 优质 营养 清洁生产现状 1 产品或产品原料产地必须符合绿色食品生态环境质量标准 2 农作物种植 畜禽饲养 水产养殖及食品加工必须符合绿色食品生产操作规程 3 产品必须符合绿色食品质量和卫生标准 4 产品外包装必须符合国家食品标签通用标准 符合绿色食品特定的包装 装潢和标签规定 有机食品 天然 无害 健康 1 原料来自于有机农业生产体系或野生天然产品 2 有机食品在生产和加工过程中必须严格遵循有机食品生产 采集 加工 包装 贮藏 运输标准 禁止使用化学合成的农药 化肥 激素 抗生素 食品添加剂等 禁止使用基因工程技术及该技术的产物及其衍生物 3 有机食品生产和加工过程中必须建立严格的质量管理体系 生产过程控制体系和追踪体系 因此一般需要有转换期 4 有机食品必须通过合法的有机食品认证机构的认证 1 不影响环境 作物及人体健康2 有足够的有机质还回土壤3 减少污染 保护环境 提高肥力 二 土壤清洁生产的土肥管理 一 土壤清洁生产总的施肥要求 以有机肥为主 辅以其它肥料 以多元复合肥为主 单元素肥料为辅 以施基肥为主 追肥为辅 肥料种类符合要求 采用平衡施肥 尽量控制化肥的施用 如确实需要 可以有限度有选择地施用部分化肥 二 土壤清洁生产施肥原则 1 农家肥 有机肥 如堆肥 厩肥 人畜粪尿 沼气肥 绿肥 作物秸秆 泥肥 饼肥等 其中 应大力提倡高温堆肥 2 生物菌肥包括腐殖酸类肥料 根瘤菌肥料 磷细菌肥料 复全微生物肥料等 3 无机矿质肥料如矿物钾肥和硫酸钾 矿物磷肥等 4 微量元素肥料即以铜 铁 硼 锌 锰 钼等微量元素及有益元素为主配制的肥料 5 其它肥料如骨粉 氨基酸残渣 家畜加工废料