1、第八章第八章 土壤退化过程土壤退化过程与环境质量与环境质量(position of pedosphere)气圈气圈Gas-sphere岩石圈岩石圈Rocky-sphere水圈水圈Water sphere生物圈生物圈Biosphere土壤圈土壤圈Pedosphere金属与微量元素物质循环金属与微量元素物质循环生物养分生物养分 物质循环物质循环水分循环水分循环 与平衡与平衡S=f(cl,o,r,p,t,.)土壤变化：土壤变化：土壤与环境土壤与环境 土壤内部土壤内部 S=Se+Si土壤发育：有序化熵减土壤发育：有序化熵减环境：熵增加混乱度增加负熵（太环境：熵增加混乱度增加负熵（太 阳能）阳能）人为导
2、致的土壤退化人为导致的土壤退化 土壤退化：土壤退化：一个或多个功能不能发挥一个或多个功能不能发挥 农业生产力环境调节能力农业生产力环境调节能力 土壤退化的类型：土壤退化的类型：自然土壤形成过程自然土壤形成过程 人为活动：农业、城市化、工业化人为活动：农业、城市化、工业化 土壤侵蚀土壤侵蚀、荒漠化、酸化、盐渍化、荒漠化、酸化、盐渍化第二节第二节 土壤侵蚀与环境质量土壤侵蚀与环境质量一、土壤水蚀及其影响因子：一、土壤水蚀及其影响因子：降雨、水流（沟蚀、沟间侵蚀）降雨、水流（沟蚀、沟间侵蚀）气候因素：气候因素：降雨、生物生长、物质分解降雨、生物生长、物质分解 地表覆盖：地表覆盖：减少沟间侵蚀、减少径
3、流减少沟间侵蚀、减少径流 地形：地形：坡地坡地 平地平地 人为管理：人为管理：耕作、梯田耕作、梯田二、土壤水蚀的估计和预测二、土壤水蚀的估计和预测 Wischmeier等（等（1978）USLE Laflen等（等（1991）WEPPUSLE:A=RKLSCP R:降雨因子降雨因子 K:土壤可蚀性因子土壤可蚀性因子 LS:坡度和坡长的复合因子坡度和坡长的复合因子 C:覆盖度覆盖度 P:人为人为管理措施管理措施三、土壤水蚀对环境质量的影响三、土壤水蚀对环境质量的影响 原位影响：原位影响：耕作层丧失、土壤肥力、有机质下耕作层丧失、土壤肥力、有机质下降、植物有效水库容的下降、土壤热反降、植物有效水库
4、容的下降、土壤热反射能力增加及结壳和压实等射能力增加及结壳和压实等 评价：评价：估计侵蚀量；估计侵蚀量；侵蚀量作物产量侵蚀量作物产量 异位影响：异位影响：径流高峰增大，加剧洪水灾害；径流高峰增大，加剧洪水灾害；泥沙沉积影响河道、库容泥沙沉积影响河道、库容 黄河、三门峡水库黄河、三门峡水库受纳水体养分增高，产生富营养化受纳水体养分增高，产生富营养化 库湾、河口、湖泊水库库湾、河口、湖泊水库 磷：颗粒态磷磷：颗粒态磷(PAP)、溶解态磷、溶解态磷(DP)土壤有机碳流失土壤有机碳流失 对大气影响对大气影响 0.15我国水土流失情况我国水土流失情况水土流失治理水土流失治理 建设高标准基本农田，促进退耕
5、还林建设高标准基本农田，促进退耕还林 加大植被建设力度，从数量型向质量型加大植被建设力度，从数量型向质量型转变转变 机修梯田，推行生物经济复式埂机修梯田，推行生物经济复式埂 经济林建设走产业化发展的路子经济林建设走产业化发展的路子 有计划地发展畜牧业，减少植被破坏有计划地发展畜牧业，减少植被破坏第三节第三节 荒漠化过程及其环境影响荒漠化过程及其环境影响58.441.692.8世界范围世界范围 干旱区面积干旱区面积:62108hm236108hm2我国情况我国情况 荒漠化面积荒漠化面积2.62108hm2，占国土面积，占国土面积27.3 风蚀荒漠化：风蚀荒漠化：全国分布全国分布 水蚀荒漠化：水蚀
6、荒漠化：黄土高原北部、黄河中上游地区黄土高原北部、黄河中上游地区 盐渍荒漠化：盐渍荒漠化：西北、华北产粮区西北、华北产粮区 冻融荒漠化：冻融荒漠化：青藏高原青藏高原荒漠化概念荒漠化概念 指指干旱、半干旱、干旱的半湿润地区干旱、半干旱、干旱的半湿润地区在在自然自然和和人为活动人为活动影响下造成的土地退化。影响下造成的土地退化。土壤退化：侵蚀、盐碱化、肥力衰竭等土壤退化：侵蚀、盐碱化、肥力衰竭等 土壤生态与环境退化：植被覆盖度降低、生土壤生态与环境退化：植被覆盖度降低、生 物量减少、生物多样性下降等物量减少、生物多样性下降等（一）荒漠化过程的特点（一）荒漠化过程的特点 植被退化植被退化 生产力下降
7、、群落结构简单、植物生产力下降、群落结构简单、植物生物多样性降低、植被再生能力下降生物多样性降低、植被再生能力下降 土壤退化土壤退化 土壤侵蚀、土壤性质恶化土壤侵蚀、土壤性质恶化 植被与土壤退化相互作用植被与土壤退化相互作用荒漠化的形成过程荒漠化的形成过程植被覆盖减少植被覆盖减少下渗减弱、径流下渗减弱、径流加强、蒸发加强加强、蒸发加强地面变干燥地面变干燥植被蒸腾作用减弱，植被蒸腾作用减弱，空气湿度减小空气湿度减小降水减少，蒸发加强降水减少，蒸发加强（荒漠化）（荒漠化）（二）荒漠化过程的影响因子（二）荒漠化过程的影响因子 主要原因：主要原因：水分短缺水分短缺 干旱、半干旱干旱、半干旱 人为活动的
8、影响：加速荒漠化人为活动的影响：加速荒漠化（1 1）土地滥垦与不适宜的种植业发展）土地滥垦与不适宜的种植业发展（2 2）过度放牧与不当的草场管理）过度放牧与不当的草场管理（3 3）森林滥伐与地表植被的破坏）森林滥伐与地表植被的破坏800mm400mm200mm人为因素人为因素过度开垦过度开垦人为因素人为因素过度樵采过度樵采（三）荒漠化评价的土壤和环境指标（三）荒漠化评价的土壤和环境指标 潜在产量损失：潜在产量损失：田间实验方法田间实验方法 植被指标、土壤指标和人类活动指标植被指标、土壤指标和人类活动指标沙地草场：沙地草场：植被盖度、表土层厚度、植被盖度、表土层厚度、风蚀模数、土壤有机质风蚀模数
9、、土壤有机质 植被群落类型植被群落类型（四）荒漠化治理（四）荒漠化治理1.植物固沙植物固沙 建立人工植被或恢复天然植被建立人工植被或恢复天然植被2.工程治沙工程治沙 利用地形地物设置障碍物或铺压遮蔽利用地形地物设置障碍物或铺压遮蔽3.化学固沙化学固沙 在流动沙地上喷洒化学胶结物质在流动沙地上喷洒化学胶结物质4.旱地节水旱地节水 低压管道输水、喷灌微灌低压管道输水、喷灌微灌 5.退化地开发退化地开发 沙地衬膜水稻栽培沙地衬膜水稻栽培 整治措施整治措施植树造林植树造林设置沙障设置沙障草方格草方格藻类结皮固沙藻类结皮固沙第四节第四节 土壤酸化与环境质量土壤酸化与环境质量 进入土壤的进入土壤的H+的来
10、源：的来源：CO2的溶解的溶解 H2CO3、生物体分泌、生物体分泌 SOx、NOx 全球范围内全球范围内pHKMgCaHAl（3）植物凋落物产生具有强酸性的有机物）植物凋落物产生具有强酸性的有机物高岭石高岭石三水铝石三水铝石（二）铝的活化（二）铝的活化 矿物的溶解沉淀理论矿物的溶解沉淀理论 Al(OH)3+3H+Al3+3H2O logAl3+=logKsp-3pH+14 有机质吸附理论有机质吸附理论 RAl(3-x)(s)+xH+RHx(s)+Al3+溶解有机碳的配位溶解理论溶解有机碳的配位溶解理论 DOC二、土壤酸化的主要成因二、土壤酸化的主要成因（1）自然土壤发生过程）自然土壤发生过程
11、矿物分解、合成盐基流失富铁铝化矿物分解、合成盐基流失富铁铝化 酸性硫酸盐土的形成：酸性硫酸盐土的形成：FeS2+3.5O2+H2O Fe2+2SO42-+2H+（2）生物地球化学平衡的失调）生物地球化学平衡的失调 NH4+、K+、Na+、Ca2+、Mg2+H+（3）施肥和土壤管理）施肥和土壤管理（4）大气酸沉降）大气酸沉降 NH4+2O2 2H+NO3-+H2O三、土壤酸化的环境效应三、土壤酸化的环境效应1.作物效应作物效应 生产力下降、生产力下降、CEC下降、铝中毒下降、铝中毒2.水质效应水质效应 对水体中盐基养分的影响对水体中盐基养分的影响 缓冲酸沉降缓冲酸沉降Al释放（中毒）释放（中毒）
12、第五节第五节 土壤盐渍化土壤盐渍化土壤盐渍化土壤盐渍化土壤碱化土壤碱化土壤盐化土壤盐化可溶性盐类在土壤可溶性盐类在土壤中的累积中的累积土壤胶体被钠离子饱土壤胶体被钠离子饱和的过程和的过程主要发生在灌溉地区主要发生在灌溉地区一、土壤盐渍化过程及其影响因子一、土壤盐渍化过程及其影响因子 S=C本底本底+C输入输入 C输出输出 盐分的来源：盐分的来源：矿物的风化、降雨、含盐构造矿物的风化、降雨、含盐构造地层、地下水、灌溉水、人为活动地层、地下水、灌溉水、人为活动 土壤盐分迁移：土壤盐分迁移：随自由水运动（重力下渗运动、随自由水运动（重力下渗运动、毛管水蒸发毛管水蒸发）溶质的扩散迁移：溶质的扩散迁移：浓度梯度浓度梯度对流迁移：对流迁移：由运动的水携带（孔隙）由运动的水携带（孔隙）二、盐渍化土壤的管理二、盐渍化土壤的管理（一）盐土和碱土的判断（一）盐土和碱土的判断盐土：盐土：盐积层厚度盐积层厚度1530cm 1020g/kg 与干燥度成正比与干燥度成正比碱土：碱土：Na+阈值阈值 钠吸附比钠吸附比(SAR)SAR13Na+(Ca2+Mg2+)0.5（二）盐渍土的管理（二）盐渍土的管理 不合理的灌溉不合理的灌溉次生盐渍化主因次生盐渍化主因 森林植被破坏、过度放牧、土地利用森林植被破坏、过度放牧、土地利用和耕作方式的改变、化学污染等和耕作方式的改变、化学污染等
