第5章 农田土壤生态与保护2013

15.9
0.43×109
2.25×109 2.34×109
每克土真 菌个数
每克土放 线菌个数
2.06×104
2.69×106
6.37×104 7.24×104
5.39×106 13.4×106
3.50×104
6.65×106
4.03×104
7.43×106
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250500mm），或降水量虽然不少（年均降水量500700mm ），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。
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 12.5 t/ha，农田为6.5 t/ha，苔原1.4 t/ha，荒漠 0.03 1.4 t/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；
表4-4 土壤元素在植物中毒时的全量与有效浓度的比较
元素 Cu 作物 莴苣 辣椒 水稻 小白菜 元素含量(mg/kg) 中毒时土壤全量 中毒时土壤有效浓度 中毒时土壤全量 中毒时土壤有效浓度 中毒时土壤全量 中毒时土壤有效浓度 As 中毒时土壤全量 中毒时土壤有效浓度 Pb 萝卜 中毒时土壤全量 中毒时土壤有效浓度 水稻 中毒时土壤全量 中毒时土壤有效浓度 酸性土 20 0.5 80 2.6 50 31.0 27.0 1.7 13 0.82 230.5 71.9 中性土 130 0.45 150 2.5 85 32.5 10.0 1.05 10 1.29 411.8 126.7 石灰性土 ＞300 — 940 2.7 120 35.0 9.0 1.26 9 1.26 407.0 102.7
二、土壤污染的途径
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
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。
三、土壤污染的治理 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
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1.10～1.25 g/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9-15 mm
二、土壤培肥的基本措施 增施有机肥料，培育土壤肥力
41.49 30.93
猪厩肥＋化 肥N 100kg＋0.6 kg N/ha
44.01
化肥
0.73 N, 0.26 P2O5, 0.2K2Okg
脲酶活性 34.45 （NH4－ N,0.01mg /g土） 比对照增 加％
每克土细 菌个数
－
1.76×109
41.01
16.9
－12.8
24.0
2.22×109
(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
呼 吸 作 用 呼 吸 作 用 动物生产 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
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
处理 不施肥 猪厩肥 稻（麦）草 100kg/h 还田 a 9.3kg/ha
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)
土壤侵蚀 项目 面积 轻度侵蚀 中度侵蚀 强度侵蚀 极强度侵蚀 剧烈侵蚀 中度以上 254.03 135.05 47.62 25.76 29.96 238.41 ％ 51.59 27.42 9.67 5.23 6.08 48.41 面积 91.91 49.78 24.46 9.14 4.12 87.51 ％ 51.23 27.74 13.63 5.08 2.30 48.77 面积 94.11 27.87 23.17 16.62 25.84 93.50 ％ 50.16 14.86 12.35 8.86 13.77 49.84 面积 68.01 57.40 － － － 57.40 ％ 54.23 － － － － 45.77 土壤水蚀 土壤风蚀 冻融侵蚀
轻度以上
492.44
100.0
179.42
100.0
187.61
100.0
125.41 100.0
Байду номын сангаас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
一、土壤污染的判定
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
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。
Cr
莴苣
中毒时土壤全量
中毒时土壤有效浓度
182
5.7
1011
5.8
354
4.5
(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
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1.5×106 km2，水土流失所损失的土壤大致约50
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；
土壤养分适量、均衡
（1）旱地土壤：有机质15-20g/kg，全氮 1-1.5 g/kg，速效磷（P）>10 mg/kg，速 效钾>150-200 mg/kg，阳离子交换量>20 cmol(+)/kg （2）水稻土：有机质20-40g/kg，全氮 1.3-2.3 g/kg，全磷、全钾>1-1.5 g/kg， 阳离子交换量>10-25 cmol(+)/kg
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。
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
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）。
近地大气层
土 壤 生 生 物 A 态 带 B 系 统 C 植被层 土壤层
岩石风化层
R
基岩
蚯蚓
植 物 残 茬
细菌
线虫
线蚓 螨
真菌
节 肢 动 物
田 鼠
蛇 类
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。
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
各占1/3；
土壤培肥
我国耕地总量 1.3 亿公顷左右，高、中、低产田
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< 6 g/kg的耕地10% ； 缺磷耕地 59% ；缺钾耕地 23% ；水土流失 34% ；沙 化7%；低洼易涝6%；含盐>3g/kg占5%；潜育化水