土壤退化与土壤质量

1、第三章第三章 土壤退化与土壤质量土壤退化与土壤质量( (土壤质量及评价土壤质量及评价) )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：1.1.土壤退化的概念及分类土壤退化的概念及分类 2.2.我国土壤退化的背景与基本态势我国土壤退化的背景与基本态势3.3.土壤退化主要类型及其防治土壤退化主要类型及其防治4.4.土壤质量及评价土壤质量及评价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：8学时参考版本1 吕贻忠, 土壤退化与土壤质量2 徐秋芳, 土壤退化与土壤

2、质量第四节 土壤质量及评价一、土壤质量的概念一、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。生产力生产力土壤维持植物和动物持续生产的能力土壤维持植物和动物持续生产的能力环境质量环境质量土壤降低环境污染物和病菌损害，土壤降低环境污染物和病菌损害，调节新鲜空气和水质量的能力调节新鲜空气和水质量的能力动物和人类健康动物和人类健康土壤影响动植物和人类健康的

3、能力土壤影响动植物和人类健康的能力土壤质量土壤质量是土壤肥力质量、土壤环境质量是土壤肥力质量、土壤环境质量及土壤健康质量的综合量度。及土壤健康质量的综合量度。土壤质量土壤质量土壤肥力质量土壤肥力质量是土壤满足植物养分和生产是土壤满足植物养分和生产生物物质的能力、抗御土壤侵蚀，维持永续生生物物质的能力、抗御土壤侵蚀，维持永续生产所需的水分、养分、空气和热量的能力。产所需的水分、养分、空气和热量的能力。土壤环境质量土壤环境质量是土壤容纳、吸收、净化污是土壤容纳、吸收、净化污染物质，维护水和空气洁净，调节水、气质量染物质，维护水和空气洁净，调节水、气质量适于人畜和其他生物生长和繁衍的能力。适于人畜和

4、其他生物生长和繁衍的能力。土壤健康质量土壤健康质量是土壤生产安全和营养成分是土壤生产安全和营养成分完全的食品、促进人畜（和其他生物）健康能完全的食品、促进人畜（和其他生物）健康能力的量度。力的量度。 二、土壤质量的评价二、土壤质量的评价土壤质量土壤质量是土壤中退化性过程和保持性过程的是土壤中退化性过程和保持性过程的平衡结果，评价土壤质量要考虑土壤的多重功能。平衡结果，评价土壤质量要考虑土壤的多重功能。土壤质量评价指标土壤质量评价指标可以被简单的定义为可以被简单的定义为对土壤对土壤功能变化最敏感的土壤性质和过程功能变化最敏感的土壤性质和过程，众多的土壤质，众多的土壤质量评价指标组成最小数据集，用

5、来间接的评价土壤量评价指标组成最小数据集，用来间接的评价土壤功能。功能。目前对土壤质量评价指标的研究较多，人们普目前对土壤质量评价指标的研究较多，人们普遍认为土壤质量是遍认为土壤质量是不能直接测定不能直接测定的指标，需要通过的指标，需要通过测定不同的土壤性状来反映土壤质量，所以评价土测定不同的土壤性状来反映土壤质量，所以评价土壤质量必须借助一定的评价壤质量必须借助一定的评价指标体系指标体系。为了建立一个合适的为了建立一个合适的土壤质量评价指标体土壤质量评价指标体系系，需要了解，需要了解土壤质量的广泛内涵土壤质量的广泛内涵，以便揭，以便揭示不同自然和管理生态系统边界内土壤质量示不同自然和管理生态

6、系统边界内土壤质量的变化或演化。的变化或演化。从多方面来考察土壤质量：从多方面来考察土壤质量：土壤系统组分、结构及功能过程；土壤系统组分、结构及功能过程；土壤物理、化学及生物学性质；土壤物理、化学及生物学性质；土壤质量随时间、空间及状态等的变化。土壤质量随时间、空间及状态等的变化。二、土壤质量的评价二、土壤质量的评价二、土壤质量的评价二、土壤质量的评价（一）如何选择（一）如何选择土壤质量指标土壤质量指标 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（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

7、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； 耕层厚度；pH； 有机质 全氮；碱解氮；速效磷； 速效钾；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； 多样性指数； 均匀度指数； 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：团聚性； 容重； 至硬盘的距离；渗滤性；电导率； 持水率；pH； 有机质；可矿化氮； 呼吸作用。土壤肥力与土壤肥力与农作性状农作性状有机质、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

8、壤环境质量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土壤生物活性美国土壤微生物学家（Kemedy等，1995）根据当时可接受的测定项目和方法，提出了下面土壤质量微生物学指标体系：有机碳；微生物生物量（A总生物量，B细菌生物量，C真菌生物量，D微生物生物量碳、氮比）；潜在可矿化氮；土壤呼吸；酶活性（A脱氢酶，B磷酸酶，C精氨酸酶，D芳基硫酸酯酶）；生物量碳与有机碳比；呼吸量与生物量比；微生物群落（A基质利用，B脂肪酸分析，C核酸分析）。土壤生态质量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土壤质量指标体系（三

9、）土壤质量的评价方法（三）土壤质量的评价方法首先要确定有效、可靠、敏感、可重复及可接受的指标，建立全面评价土壤质量的框架体系。 随着地统计学、GIS 技术、模糊数学、计量经济学等在土壤质量评价的应用，土壤质量评价方法已呈多样化发展，可以根据评价对象、功能以及评价范围选择相适宜的评价方法。可根据不同的评价目标和技术水平选择或设计合适的评价方法。国际上比较常用的评价方法有以下几种:土壤质量综合评分法土壤质量综合评分法土壤质量动力学方法土壤质量动力学方法土壤质量多变量指标方法土壤质量多变量指标方法土壤相对质量评价法土壤相对质量评价法美国美国SCS（土壤保持局）的土壤质量评价目（土壤保持局）的土壤质量

10、评价目标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The end农业发展面临的挑战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（一）来自人口膨胀的挑战如何保证粮食的持续增产如何保证粮食的持续增产中国目前以每年净增人口中国目前以每年净增人口16002000万速度增长，现已达万速度增长，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，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

11、农业发展迅速，但要大规模地进行粮食生产的工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。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

12、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。19801996年农业供水耕地分别减少、4% 而同期人口增22。与此同时，水土环境恶化。根据年中国环境状况公告，我国河流长度的67被污染

13、，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。预计年全国缺水量将有现在的亿扩大到 亿。土壤危机SOS21世纪，在相当长时间内，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19781993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

14、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）（二） 来自全球生态环境的挑战来自全球生态环境的挑战如何保如何保 护水土资源，建立良好生态环境护水土资源，建立良好生态环境全球变化

15、包括土壤退化及淡水全球变化包括土壤退化及淡水资源短缺、森林锐减、物种灭资源短缺、森林锐减、物种灭绝、温室效应、臭氧破洞增加绝、温室效应、臭氧破洞增加等等 大陆年径流量为37105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

16、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” 让地球上所有的让地球上所有的人快快惊醒吧！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

17、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。第一台阶第一台阶：实现人口数量和规模（自然增长率）

18、的“零增长零增长”， 同时在对应方向上实现人口质量的极大提高。第二台阶第二台阶：实现物质和能量消耗率的“零增长零增长”，同时在对应方向上实现社会财富的极大提高。第三台阶：第三台阶：实现生态和环境恶化速率的“零增长零增长”，同时在对应方向上实现生态质量和生态安全的极大提高。生态质量生态质量（防止长期性的生态退化）和环境质量环境质量（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？持续乎？不持续乎？1、增加耕地面积、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开垦的荒地共有3300万公顷，荒坡万公顷，荒坡7100公顷，可利公顷，可利用的草原用的草原2亿公顷，可利用的沿海滩涂亿公顷，可利用的沿海滩涂1300万公顷，万公顷，总量十分有限，而且开垦这些后备资源的投入和代总量十分有限，