第十一章：土壤退化与防治.ppt

土壤退化与防治,土壤退化,土壤退化指数量的减少和质量的降低，即在自然环境的基础上，因人类不合理开发利用而加速的土壤质量和生产力下降的现象和过程。数量退化指具有农林牧生产力的土壤面积的减少。质量退化指土壤性质的恶化、土壤肥力与环境质量的下降。土地退化指人类对土地不合理还法利用而导致土地质量下降甚至荒芜的过程，包括森林的破坏及衰亡、草地退化、水资源恶化与土壤退化。,土壤退化的分类,土壤退化,土壤侵蚀,土壤沙化,土壤盐化,土壤污染,土壤性质恶化,耕地的非农业占用,水蚀,冻融侵蚀,重力侵蚀,悬移风蚀,推移风蚀,盐渍化和次生盐渍化,碱化,重金属、盐碱、农药、有机废物、化肥、废矿物、放射性物质、虫菌病毒,土壤板结、潜育化、酸化、养分亏缺,土壤退化,我国土壤退化的自然社会条件制约一、土壤资源短缺，空间分布不均1.人均占有率低2.土地资源空间分布不均，区域开发压力大3.生态脆弱区范围大4.耕地土壤质量总体差，2/3低产二、人口增长与社会经济发展对土壤退化的制约三、水资源短缺对土壤退化的制约,我国土壤退化的现状1.土壤退化的面积大，强度大、类型多2.土壤退化发展快、影响深远,1.土壤沙化,土壤沙化:主要是风蚀和风力堆积过程。1.1原因:极端干旱及大风过渡放牧乱挖乱樵水资源萎缩过渡开垦森林植被破坏,土壤沙化,1.2土壤沙化的危害,土地贫瘠化,1.2土壤沙化的危害,植被退化，适宜性变差,1.2土壤沙化的危害,土地沙化，利用程度降低,1.2土壤沙化的危害,沙尘暴，环境恶略,1.3土壤沙化的防治,草方格沙障,1.3土壤沙化的防治,营造防护林,1.3土壤沙化的防治,种植耐旱作物,1.3土壤沙化的防治,培育生物土壤结皮,1.4土壤沙化的防治,退牧还草,1.5土壤沙化的防治,减少耕作次数，少耕免耕,1.6土壤沙化的防治,选种适生植物,1.7土壤沙化的防治,秸杆覆盖,2.土壤（水土）流失,2.1概念土壤由水力或水力加重力作用而搬移运走的侵蚀类型。,水土流失,土壤（水土）流失,2.2水土流失的指标土壤侵蚀模数，即每年每平方公里的土壤流失量。,水土流失的主因：1.植被破坏2.坡地耕种3.年降雨分配不均,水土流失,洪水引起的冲刷,降雨对裸土产生的沟蚀,2.3水土流失的危害,2.3.1土壤薄层化2.3.2土壤质量下降2.3.3生态环境进一步恶化,2.4水土流失的防治:水土保持,Forestterracesuitableforreforestationindegradedmountainzones,Diversionditcheffectivefordrainingsteepslopes,Algerianterrace,水土保持,等高种植,水土保持,沿等高线营造防护林,水土保持,陡坡地退耕还林,水土保持,沿沟建淤地坝,水土保持,修水窖雨季蓄水,水土保持,生物工程,水土保持,生物措施,水土保持,生物措施,水土保持,工程措施与生物措施结合,水土保持,修建梯田,水土保持,沟道种植灌木防切沟发展,水土保持,修隔坡梯田,水土保持,梯田及培肥,水土保持,粮食作物与水保林间作,水土保持,沿等高线修梯田,3.土壤盐渍化,概念:土壤地表面积盐的过程.3.1土壤盐渍化的三条件3.1.1蒸发量大于降水量;3.1.2地下水位超过临界水位;3.1.3地下水矿化度高.3.2土壤盐渍化类型3.2.1现代土壤盐渍化;3.2.2残余土壤盐渍化;3.2.3潜在土壤盐渍化.,3.3土壤次生盐渍化,概念:由于不恰当的利用,使潜在盐渍化土壤中盐分趋向于表土层积聚的过程.原因:超量用水导致地下水位上升超过临界深度;高矿化度水灌溉(3g/L);灌排不配套,排水不畅;开垦利用本身含盐高的土壤.,3.4土壤次生盐渍化的防治,合理利用水资源;灌排配套发展,实施合理的灌溉制度;采用节水灌溉技术;减少渠系渗漏损失;改变种植制度,因地制宜建立生态农业结构;精耕细作.,4.土壤污染,4.1概念:指进入土壤的有机物、无机盐、能源物质等导致土壤质量的变化，可能影响土壤的正常使用，或危及人类健康和生态环境。,4.土壤污染,土壤污染概念的相对性和绝对性绝对性概念:人类活动向土壤添加有害物质,土壤即受到污染;数量相对性概念:土壤污染物浓度超过背景值加两倍标准差的临界浓度;现实相对性概念:不仅加入土壤的污染物浓度超过土壤的自净能力,或污染物在土壤中的累积量超过土壤基准量,从而给生态系统带来危害.土壤污染的最大危害性在于:不仅毒害土壤,降低其生产能力,而且可以通过食物链传递,对动植物及人类产生危害.,4.2土壤背景值与环境容量,土壤背景值:土壤在自然成土过程中,构成土壤自身的化学元素的组成和含量,即土壤未受人类活动影响的土壤本身的化学元素组成和含量.土壤环境容量:土壤环境单元在一定时限内遵循环境质量标准,既保证农产品产量和生物学质量,同时也不使环境污染时,土壤所能承纳污染物的最大容量.即土壤污染物的起始值和最大负荷量的差.,4.3土壤的自净作用,概念:指进入土壤的污染物,在土壤矿物质、有机质和土壤微生物的作用下,经过一系列的物理、化学及生物化学过程,降低其浓度或改变其形态,从而消除或降低污染物毒性的现象.类型:物理自净作用:进入土壤的污染物随水迁移,通过渗滤作用排出土体,或有机污染物通过挥发、扩散进入大气;只能降低浓度或迁移并可能造成地下水或大气污染;化学和物理化学自净作用:土壤中污染物通过吸附、配合、沉淀、氧化还原作用使其毒性浓度降低的过程;实际是土壤缓冲性能的发挥,未排除并可能积累起来,最终仍可能被生物吸收;生物化学净化作用:有机污染物在微生物及酶作用下,通过生物降解,被分解为简单的无机物而消散的过程.真正实现净化.,4.4土壤污染物的来源,工业“三废”，即废气、废水、废渣，农药、化肥、城市垃圾、污泥、放射性微粒等。,土壤污染,土壤污染物的来源,交通事故（车、飞机）后燃料及其它有机物添加到土壤中。,土壤污染物的来源,人为增加的有毒物质如溶剂、油漆、颜料、家用清洁剂等。,4.5土壤污染物的分类,一、重金属污染物汞（Hg）、镉（Cd）、铅（Pb）、络（Cr）、铜（Cu）、锌（Zn），类金属砷（As）和非金属氟（F）也包含其中。,4.5土壤污染物的分类,二、有机污染物（二）三氯乙醛（重多化工产品、药物、农药的合成原料。（三）油类污染物（四）表面活性剂污染物（五）废塑料制品,二、有机污染物（一）农药：1.农药直接施入土壤或拌种、浸种2.喷洒农药落到地面或作物上的农药被淋洗到地表3.大气中悬浮农药以气态或经雨水溶解和淋洗到地面4.随死亡动物或污水灌溉进入土壤,4.5土壤污染物的分类,4.5土壤污染物的分类,三、固体废物与放射性污染物1.工业固体废物2.城市垃圾3.放射性物质,4.6土壤性质对污染物毒性的影响,污染物进入土壤后的物理、化学及生物化学反应主要包括:吸附解吸附、沉淀溶解、络合解络合、同化矿化、降解转化等过程.粘粒矿物对污染物毒性的影响:铝硅酸盐对重金属和离子态有机农药及氧化物对氟、钼、砷、铬等含氧根的吸附,起到固定或暂时失活的减毒效应;有机质对污染物毒性的影响:通过静电吸附或络合(螯合)降低毒性;土壤酸碱性对污染物毒性的影响:通过影响物质的电荷性、沉淀溶解平衡、吸附解吸附平衡及络合平衡来改变污染物的毒性;酸性下毒性强,碱性下易生成氢氧化物沉淀,毒性降低;土壤氧化还原状况对污染物毒性的影响:氧还交替利于有机物降解,还原条件下,硫可导致重金属产生沉淀,降低毒性;,农药和化肥的污染,Whennotusedbytheplantsthenutrientscanenterstreamsandlakesduringtherun-offorleachingevents.Onceinabodyofwater,thesechemicalscontinuetopromotethegrowthofplants,theresultingplantdetritusisfoodformicro-organisms,andasthepopulationofsuchorganismsgrows,thesupplyofoxygeninthewaterisdepleted.,富营养化,BiochemicalOxygenDemand,orBOD.Thismeansthatthewateriscapableofsupportingalargepopulationofbacteriathatwillhaveahighdemandforoxygen.,生物控制减少农药施用,Chooseacovercropasabio-controlforaspecificpestTimetillagetogivecropsthebestadvantagefromtheresultingbiologicalactivityManagehabitatsattheedgeoffieldstosupportpredatorsofpests,生物控制,Choosepesticidespartiallybasedonthenon-targetorganismstheyaffectChooseasourceofcompostandmanurebasedonhowitimpactsdiseaseorcrop-enhancingorganisms,土壤污染的防治,Informationneededtocleanupmaterialsaddedtosoilinclude:1)Kindofmaterial-organicorinorganic-isthematerialbiodegradable,isthematerialdangeroustoanimalsandhumans,2)howmuchmaterialwasaddedtothesoil,willitoverloadtheorganismsinthesoil;3)C:Nratioofthematerial,areadditionalnutrientsneeded(N&P),土壤污染的防治,4)KindofSoil-willthesoilbeabletohandlethematerialbeforegroundwateriscontaminated,5)Growingconditionsforthesoilorganisms-isittoocold,toowetetc.6)Howlonghasthematerialbeenonthesite-isthereevidenceofenvironmentalproblems,isitundergoingdecomposition.7)Immediatedangertopeopleandtheenvironment-Urgencyofthesituation.,污染土壤的生物修复,Atreatmentprocessthatusesmicroorganisms(yeast,fungi,orbacteria)tobreakdown,ordegrade,hazardoussubstancesintolesstoxicornontoxicsubstances(carbondioxideandwater),生物修复的条件,TemperaturefavorablefororganismsWateravailable(nearfieldcapacity)Nutrients(N,P,K)inadequatesupplyC:Nratioofmaterial30:1MaterialaddedissimilartonaturallyoccurringorganicmaterialOxygeninsufficientquantity,生物修复技术的运用,Biostimulation(stimulatesbiologicalactivity)Bioventing(Injectair/nutrientsintounsaturatedzonegoodformidweightpetroleum,jetfuel)Biosparging（喷、淋、鼓泡）(Injectair/nutrientsintounsaturatedandsaturatedzones)Bioaugmentation(inoculatessoilwithmicrobes),LessexpensiveCreateslessdustLesspossibilityofcontaminantreleaseintoenvironmentGoodforlargevolumesSlowerDoesntworkwellinclaysorhighlylayeredsubsurfaces,生物刺激加速修复,Biosparging,生物修复的后处理,Slurry-phase（泥浆、淤泥、残渣）Soilcombinedwithwater/additivesintank,microorganisms,nutrients,oxygenaddedSolid-phaseLand-farming:soilputonpad,leachate（淋洗液）collectedSoilbiopiles:soilheaped,airaddedComposting:biodegradablewastemixedwithbulkingagent,EasiertocontrolUsedtotreatwiderrangeofcontaminantsandsoiltypesCostlyFaster,生物修复,浓缩阶段,固态堆放,影响有机化学物质转化的过程,光降解,吸附与排出,挥发,生物降解,淋失,化学分解,流失,作物收获移走,解毒,可能转化为有毒或无,土壤pH对重金属吸