第1页：第10章 土壤质量与土壤退化
第10章 土壤质量与土壤退化。
第2页：教学目标
教学目标：
- 什么是土壤退化？什么是土壤质量？
- 土壤退化的形式？土壤沙化、荒漠化、水土流失、盐渍化及危害。
- 如何防治土壤退化？
- 我国土壤退化的形势如何？
第3页：土壤质量的概念
第一节 土壤质量及评价 一、土壤质量 Soil Quality 的概念：
- Doran & Parkin（1994）
- 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
- 美国土壤学会（1995）
- 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
第4页：土壤质量与土壤健康
土壤质量？土壤健康？——两者的内涵与侧重点辨析。
第5页：土壤质量的三大功能
土壤质量是根据土壤的主要功能来定义，包括三大功能：
- 生产力（生产功能）
- 环境质量（环境功能）
- 动物健康（健康功能）
并与土壤肥力、生态平衡相联系。
第6页：土壤质量参数的选择原则
二、土壤质量的评价（一）选择土壤质量参数指标：
- 代表性
- 灵敏性
- 通用性
- 经济性
第7页：农事活动与土壤质量
图示农事活动与土壤质量及可持续农业目标间的关系：
- 保护性农事活动
- 作物轮作、残茬管理、保护耕作、侵蚀控制、永久性覆盖、少免耕、有机循环、综合性害虫杂草管理、水管理战略
- 可持续农业目标
- 高质量食物、现实的作物产量、环境健康、能量保护、自然资源保护、经济存活力、安全性
第8页：土壤质量的评价指标
（二）土壤质量的评价指标：
- 物理指标
- 质地、容重、入渗速率、田间持水量、含水量、水吸力等
- 化学指标
- OM、pH、EC、N、P、K、Eh 等
- 生物指标
- 微生物量碳和氮、潜在可矿化氮、土壤呼吸量、土壤酶等
第9页：土壤质量指标体系
- 土壤质量评价的农艺指标
- ①质地；②耕层厚度；③pH；④有机质；⑤全氮；⑥碱解氮；⑦速效磷；⑧速效钾；⑨容重；⑩CEC
- 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；⑦pH；⑧有机质；⑨可矿化氮；⑩呼吸作用
第10页：土壤肥力与环境、生态质量指标
- 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、速效氮磷钾、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
- 土壤生态质量
- 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；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
第11页：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）的土壤质量评价步骤：
- 确定管理措施及其对土壤质量的影响
- 确定当前可测定的参数
- 建立质量变化的监测体系
- 建立评价参数标准
- 分析数据，建立评价模型，求出适宜的参数
第12页：我国土壤退化的现状
第二节 我国土壤退化的现状：土壤退化指土壤数量减少和质量降低，是土地退化中最集中、最基础而最重要、且具有生态环境连锁效应的退化现象。
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。
第13页：土壤退化的典型景观
退化实景：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；万沟千壑——黄土高坡。
第14页：
第15页：土壤退化面积广、强度大、类型多
一、土壤退化面积广，强度大，类型多：
- 水土流失：1.5 亿公顷，几乎占国土 1/6
- 荒漠化：262 万平方公里，占国土 27.3%
- 草地退化：8700 万公顷，占全部草地 30%
- 污染农田：2000 万亩
区域差异：西部荒漠化、东部肥力退化、西南石质化、华北与东北盐碱化、黄土高原水土流失、长江流域成为“第二黄河”。
第16页：土壤退化速度快、影响深远
二、土壤退化速度快，影响深远：
- 1980～1996 年农业供水耕地减少 4%；2010 年前耕地占用 866.7 万公顷
- 年损失耕地 300—600 万亩；荒漠化 2640 平方公里
- 过去 30 年中土壤侵蚀面积增长速率为 1.2%~2.5%
- 我国年流失土壤 50 亿吨，流失养分相当于 4000 万吨化肥，流失土壤相当于 10 mm 土层
第17页：我国土壤退化类型的发展速度
我国土壤退化类型的速度
不同土壤退化类型的发展速度（千公顷/年）| 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 |
|---|
第18页：局部改善而总体继续恶化
三、局部改善而总体继续恶化：治理速度比退化速度慢。
汇报工作时大谈治理效果，向上级要钱时大谈问题和危害——存在资金问题，以及执行者与管理者之间的信息偏差。
第19页：我国与一些国家的土地资源
一、土壤质量制约因素（一）土壤资源短缺、空间分布不均 1、人均土地少，总耕地面积 1.23 亿 hm²。
我国与一些国家的土地资源占有情况
四国土地总面积、人口、耕地、草地、林地与人均耕地对比| 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/人） |
|---|
| 美国 | 916.7 | 246 | 187.9 | 241.5 | 268.2 | 2.5 | 0.764 |
|---|
| 英国 | 24.2 | 57.2 | 6.9 | — | — | 2.1 | 0.121 |
|---|
| 加拿大 | 922.1 | 25.9 | 45.9 | 323.5 | 43.6 | — | 1.772 |
|---|
| 中国 | 948.7 | 1300 | 118 | 261 | 196 | 80.0 | 0.098 |
|---|
说明：原文为图片表格，部分国家的草地、林地与农业人口比例数值粘连、无法安全切分，以“—”保留待核实；中国一行的农业人口比例按 80.0 解读，建议对照原图核实。
第20页：我国土地资源空间分布不均
2、空间分布不均，地区差异大：
- 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 0.5%
第21页：生态脆弱区范围大
3、生态脆弱区范围大：如北方的农牧交错带、黄土高原、西部绿洲、喀斯特地区、荒漠化地区等。
第22页：耕地质量总体较差
4、耕地质量总体较差，自持能力弱：中低产田占 2/3。低产田种类：缺水、坡地、风沙、盐碱、涝地、水浸地。南方低产红壤约 1200 万公顷。
总而言之：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。
第23页：水资源制约
二、水资源制约：
- 人均水资源少，2200 m³/人，属贫水国家
- 分布不均，南多北少，北旱南涝：长江流域及以南的耕地占全国耕地的 38%，径流量占全国 82%；黄淮海平原占全国耕地的 40%，径流量只占 6%
第24页：人口与社会经济的制约
三、人口与社会经济的制约：中国用占世界 7% 的耕地和 8% 的淡水资源养活世界 22% 的人口！
人口规模越来越大，人地矛盾更加尖锐：1990 年近 11 亿人，粮食 2175 亿公斤；2000 年近 13 亿人，粮食 2500 亿公斤；2030 年近 16 亿人，粮食 4500 亿公斤。与此同时，耕地正在加速减少。
第25页：土壤退化的概念
第3节 土壤退化的概念及分类 一、土壤退化的概念：土壤退化指土壤数量减少和质量降低。
- 数量减少
- 表土丧失，或整个土体的毁失，或土地非农业占用
- 质量降低
- 土壤物理、化学、生物学方面的质量下降
第26页：土壤退化的连锁效应
土壤退化的连锁效应：土壤退化 → 植物退化、水质退化、动物退化、人的退化、大气退化。
第27页：土壤退化的分类
二、土壤退化的分类：
- 联合国粮农组织
- 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
- 我国分类
- 1 级 6 类（A、B、C、D、E、F），2 级 18 种
第28页：
第29页：
第30页：土壤沙化与土地沙漠化
第4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）类型：
- 沙化
- 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
- 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
第31页：我国沙区的分布
- 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
第32页：土壤沙化及沙漠化的危害
土壤沙化及沙漠化的危害：
- 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，每年经济损失高达 540 亿元
- 宁夏塔里木河流域是楼兰古国的地域，约 1500 年前还是魏晋农垦之地，现已消失
- 1961 年新疆生产建设兵团 32 团开垦的土地，至 1976 年仅 15 年即被高 1—1.5 m 的新月形沙丘覆盖
第33页：
第34页：草原载畜量超载
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%。
第35页：全球土壤荒漠化状况
土壤荒漠化（UNEP，1991）：全球荒漠化面积 3592 万 km²，相当于全球陆地面积的 1/4，广泛分布于各大洲 100 多个国家，主要分布在亚洲（占 37.45%）、非洲（占 29.2%）的发展中国家。
全球 10 亿人口受到荒漠化影响，1.35 亿人正面临耕地丧失、背井离乡的困境。全球荒漠化每年以 5 万～7 万 km² 的速度扩展，每年蒙受 423 亿美元的损失。
第36页：荒漠化的类型与分布
荒漠化类型：
- 风蚀荒漠化 160.7 万 km²
- 水蚀荒漠化 20.5 万 km²
- 冰融荒漠化 36.3 万 km²
- 土壤盐渍化 23.3 万 km²
主要分布在华北、西北地区，涉及 18 个省（区、市）470 个县（旗、市）。
第37页：
第38页：造成土壤荒漠化的因素
- 1、自然因素
- ①干旱；②全球气候变化；③地质因素
- 2、人为因素
- ①水资源的过度开采；②生态环境的恶化；③滥垦、滥牧、滥伐
第39页：土壤荒漠化的防治
土壤荒漠化的防治：
- 营造防沙林带
- 实施生态工程
- 建立生态复合经营模式
- 合理开发水资源
- 控制农垦
第40页：土壤流失
二、土壤流失 soil erosion
第41页：
第42页：土壤流失的主要类型
土壤流失：土壤物质由于水力及水力加重力作用而搬运移走的侵蚀过程。主要类型：流水侵蚀、重力侵蚀和冻融侵蚀。
- 流水侵蚀
- 分面蚀和沟蚀两种主要方式：面蚀含溅蚀、片蚀和细沟侵蚀等发展阶段；沟蚀为径流集中为股流冲刷地面，表现为细沟、浅沟、切沟、冲沟和河沟等形式
第43页：土壤侵蚀模数与流失方程
土壤侵蚀模数，即每年每平方公里土壤流失量。通用土壤流失方程（美国土壤保持局）：
A = R·K·L·S·C·P
- A
- 土壤流失量
- R
- 降雨侵蚀力因子
- K
- 土壤可蚀性因子
- L
- 坡长因子
- S
- 坡度因子
- C
- 覆盖与管理因子
- P
- 土壤保持措施因子
这些因子需根据具体情况进行测定或估算。
第44页：我国水土流失的现状
我国水土流失的现状：黄土高原、长江中上游丘陵、东北平原为水土流失重灾区。
- 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
第45页：土壤侵蚀强度分级标准
土壤流失的分级指标（水利部 SL190-96）
土壤侵蚀强度分级标准（年平均侵蚀模数与流失厚度）| 级别 | 年平均侵蚀模数（t/km²） | 年平均流失厚度（mm） |
|---|
| 微度 | <200、500、1000 | <0.15、0.37、0.74 |
|---|
| 轻度 | 200、500、1000—2500 | 0.15、0.37、0.74—1.9 |
|---|
| 中度 | 2500—5000 | 1.9—3.7 |
|---|
| 强度 | 5000—8000 | 3.7—5.9 |
|---|
| 极强度 | 8000—15000 | 5.9—11.1 |
|---|
| 剧烈 | >15000 | >11.1 |
|---|
说明：原文“极强度”一行的年平均流失厚度记作 2.9—11.1，与前一行“强度”的上限 5.9 不衔接，按分级序列应为 5.9—11.1，此处已修正并说明。
第46页：土壤流失的因素
土壤流失（侵蚀）的因素：
- 植被破坏
- 坡地耕作，土壤流失量与坡度呈指数关系
- 季风气候
- 地形地势
第47页：土壤流失的防治
土壤流失的防治：
- 一、宣传和树立全民的“国土危机”意识
- 提高全社会水土保持意识
- 二、以防为主，标本兼治
- ①严禁乱砍乱伐，加大植被保护力度；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；④实施科学的耕作法，如土壤保护耕作法；⑤加大水土保持的工程投入（水利工程、生态工程、农田工程、生物工程等）
第48页：等高种植与小流域治理
图示黄土高原水土流失治理措施：等高种植、小流域治理、护坡植被。
第49页：土壤盐渍化及其类型
三、土壤盐渍化与次生盐渍化：主要发生在干旱、半干旱和半湿润地区，指易溶性盐分在土壤表层积累的现象或过程。
（一）土壤盐渍化及类型：
- 现代盐渍化
- 残余盐渍化
- 潜在盐渍化
附：白碱土的危害。
第50页：我国盐渍土资源面积
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。
第51页：滨海盐土景观
滨海盐土景观：图示沿海地区盐渍土壤的地表特征与植被状况。
第52页：次生盐渍化及其成因
（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。
- 发展引水自流灌溉，导致地下水位上升超过临界深度，使地下水和土体中的盐分随毛管水通过地面蒸发而聚于表土
- 利用地面或地下矿化水（尤其矿化度大于 3 g/L 时）灌溉，又不采取调节土壤水盐运动的措施
- 在利用心底土积盐层的过程中，过量灌溉的下渗水流溶解活化盐分，随蒸发耗损聚于土壤表层
第53页：土壤盐渍化的防治
（三）土壤盐渍化的防治：
- 1、合理利用水资源
- ①合理灌溉；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
第54页：土壤潜育化与次生潜育化
四、土壤潜育化与次生潜育化：土壤处于地下水与饱和、过饱和水长期浸润状态下，在 1 m 内的土体中某些层段 Eh <200 mV，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 50 cm 土体内出现青泥层。
治理方法：开沟排水，消除渍害。
第55页：我国潜育化水稻田分布
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等地。
第56页：潜育化的治理
潜育化的治理：
- 开沟排水
- 多种经营
- 合理施肥
- 选用耐渍品种
第57页：土壤肥力衰退和污染
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约 1.5 亿公顷，占世界耕地面积 20%
- 我国土壤养分退化面积 0.44 亿公顷，占耕地的 60%，其中南方红壤养分退化面积 0.2 亿公顷，占全国的 45%、占南方耕地 66%
- 我国 4400 万公顷中低产田中，缺 N 占 59.1%、缺磷占 22.9%、缺钾占 50%
- 耕地有机质在 5~20 g/kg 之间，南方低产田 N、P、K 养分缺乏更严重，90% 缺 B 和 Mo，49% 缺锌
第58页：土壤退化的防治对策
土壤退化的防治对策：
- 1、增加耕地面积
- 我国后备土地资源贫乏：未开垦荒地 3300 万公顷，荒坡 7100 公顷，可利用草原 2 亿公顷，可利用沿海滩涂 1300 万公顷，总量十分有限，且开垦投入和代价很高
- 2、提高现有资源的利用率
- （1）制定严厉的水土资源法，切实保护水土资源；（2）推动高技术应用：中低产田改良、发展节水农业与沙漠农业、建立土壤信息系统与精确农业、生物工程应用
第59页：思考题
思考题：
- 土壤质量的概念和主要指标
- 什么是土壤退化？主要有哪些类型？
- 如何控制土壤流失？
- 潜育化土壤有哪些特征？
