环境学之人类与土壤圈
土壤在人类农业和自然环境中的重要性主要内容
PPT文档演模板
土壤在人类农业和自然环境中的重要 性主要内容
第三节 土壤科学的发展
一、近代土壤科学的发展
1、19世纪上半叶
1)19世纪前:欧洲受教会神权统治,把世界万物都认为 是神 的作用。植物生长是土壤供给植物“生活力”植物生 长
2)19世纪以后,许多科学家通过实验方法研究土壤。 Ø 水营养学说(桶中大树,柳树) Ø 腐殖质营养学说 Ø 发现硝石、污水、P、K等有营养作用。
第二节 土壤和土壤肥力的基本概念
我们课程的主要内容:
第一章 土壤矿物质
第二章 土壤有机质
第三章 土壤生物
第四章 土壤质地、孔性、结构
第五章 土壤力学性质和耕性
第六章 土壤水
第七章 土壤空气和热量
第八章 土壤胶体化学和表面反应
第九章 土壤酸碱反应
PPT文档演模板
土壤在人类农业和自然环境中的重要 性主要内容
土壤在人类农业和自然 环境中的重要性主要内
容
PPT文档演模板
2020/11/10
土壤在人类农业和自然环境中的重要 性主要内容
•主要内容:
•第一节 土壤在人类农业和自然环境中的重要性 •第二节 土壤和土壤肥力的基本概念 •第三节 土壤科学的发展 •第四节 土壤学科体系、研究内容和方法
PPT文档演模板
一、土壤的概念 2、土壤组成:
固体土粒:V40-50% 矿物质 岩石矿物风化95%; 有机质 动植微生物有机残体5%
粒间孔隙: 水 稀溶液、降水、地下水。 气 N2、O2 CO2 水气
生物: 动物、 植物、微生物
固、液、气三相比 是重要的土壤物理性质
PPT文档演模板
土壤在人类农业和自然环境中的重要 性主要内容
土壤的污染和治理概述
(风化过程)
液、生)
物质的组成、性质、结构
物质的平衡和循环
物理的 化学的 生物的 (土壤胶体表面本质和特性)
(水、 热、 能量) 物质的能量流动和平衡
研 1. 土壤圈与地球生命 究 2. 土壤圈与人类生存条件 方 3. 土壤与自然条件 向 4. 土壤圈与全球土壤变化
5. 土壤圈物质的组成、特性
图1 土壤圈的地位、内涵、功能及研究趋向
80
60 41
40
20
0 肉禽
100
16 奶
48 15
水产品
2004-2050年我国人均食物消费预测:动物类(公斤/人)
同时,我国提高农业比较效益的难度不断加大
发展模式
约束因素
资源短缺
工业化
成本上涨
城镇化
市场竞争
劳动力外 流等
农业的比较效益不断下降
守住我国耕地红线(18亿亩)的形势非常严峻
耕地面积(亿亩)
下降,导致土壤环境污染。
天然污染源 矿物风化后自然扩散,火山爆发后降落的火山灰等。
污
染
源
不合理地使用农药、化肥,污水灌溉,使用不符
人为污染源 合标准的污泥,城市垃圾及工业废渣等,固体废
物随意堆放或填埋,以及大气沉降物等。
污 化学污染物 染 物 生物类污染物 种 类 放射性污染物
重金属、硫化物、氟化物、农药等 病原微生物 主要是’*锶、”’铯等
环保部:一些农村调查区的环境形势严峻。地表水轻度污 染;土壤样品超标率为21.5%,垃圾场周边、农田、菜地 和企业周边土壤污染较重。
33
土壤污染现状
2012年,财政部与农业部两部委联合印发了《农产品产 地土壤重金属污染防治实施方案》,财政部向农业部拨 款8.27亿,由农业部在未来五年的时间内对全国农产品 产地的土壤污染状况进行调查。
环境土壤学知识点总结
环境土壤学复习重点第一章:绪论土壤是地球吸收和转化太阳能的最重要的过程媒介与物质载体,在其中发生着最重要的生命过程-呼吸与光合作用。
土壤环境学的研究对象:人类与土壤环境的特殊矛盾1.土壤的概念:位于地球陆地的、具有肥力的、能够生长植物的疏松表层。
(河流的底泥称为沉积物,其和沙漠都不是土壤。
)2.土壤的性能:生产、净化、生态。
(有可能考大题)生产:土壤首要的基本功能是具有生产性能,其本质属性是具有肥力。
净化:土壤的第二个基本功能是土壤的净化作用,即通过土壤生物对有毒有机和无机物质进行迁移转化(生物降解作用),通过土壤粘粒进行离子吸附与交换,通过土壤水分和空气对物质进行的稀释、扩散、溶解与沉淀的过程;以及因土壤的酸碱反应和氧化还原条件的改变,而致使有毒物质赋存形态的改变以及减少或降低、缓解土壤中有毒物质的浓度、毒性(或活性)的过程。
(土壤的净化作用体现在哪?)土壤中的细菌、真菌和放线菌等微生物的降解、转化和生物固定化作用.生态:土壤圈是一个开放复杂的耗散系统,是地表系统整体的组成部分。
3.土壤的特性:物理特性、生物特性、化学与物理化学特性物理特性:土壤圈是由固(有机物质和矿物质)、液(土壤水分和溶质)、气(土壤空气)多相物质、多层次组成的疏松多孔的复杂体系。
土壤的物理特征包括土体厚度、土体的垂直变异结构、质地、孔隙度和大中小空隙的比例、紧实度、土壤密度等。
良好的土壤应具备良好的土壤团粒结构,既有保水性、保肥性,又有透水性、透气性,还能有效抵抗雨蚀和风蚀,防止水土流失。
生物特性:土壤生物是生物圈的重要组成部分,从微生物至高等动植物,体现了从微观到全球陆地范围内的异乎寻常的生物多样性。
土壤生物可分为小型动物区系、中型动物区系、大型动物区系化学与物理化学特性(有可能考大题):A.土壤圈中的化学、物理化学过程的离子吸附和解吸作用。
土壤胶体表面和溶液间的离子吸附和解吸作用,土壤胶体表面和溶液间的离子吸附交换量以每千克土壤吸附或交换溶液中的阳离子的摩尔数(mol/kg-1)表示,即土壤阳离子交换量(CEC)。
5 土壤圈
2020年1月31日
7
三、土壤形态
土壤形态是指土壤和土壤剖面外部形 态特征,如土壤剖面构造、土壤颜色、 质地结构、结持性、孔隙度等。
土壤的这些特征是成土过程的反应和 外部表现。通过土壤的外部形态,可以 区分土壤和风化壳的差别,也可以区分 各土壤类型。
2020年1月31日
8
(一)土壤剖面与土壤发生层次 1、土壤剖面 土壤剖面:指从地表垂直向下的土壤纵剖面,是 由性质和形态各异的土层重叠在一起构成的。不同 类型的土壤,具有不同形态的土壤剖面。 这些土层大致呈水平状,是土壤成土过程中物质 发生淋溶、淀积、迁移和转化形成的。一般将这些 土层称为土壤发生层。 每一种成土类型都由其特征性的发生层组合,形 成不同的土壤剖面。
2020年1月31日
13
长期受人为耕作、灌溉、施肥活动的影
(2)耕作土壤层的划分和命名 响,其剖面与自然土壤剖面不同。
耕作层(表土层):属人为表层类,包括灌淤表
层,堆垫表层、肥熟表层和水耕表层。土性疏松、
结构良好、有机质含量高、颜色较暗、肥力水平
较高
犁底层(亚表土层):在耕作层之下,经长期耕
作压实,土壤呈层片状结构,紧实,腐殖质含量
壤同成土条件之间存在密切关系。
道库恰耶夫建立的土壤形成因素学说,概括起来有四个基本观点:
①土壤是母质、气候、生物、地形和时间五大自然因素综合作用的产
物;
②所有的成土因素始终是同时存在,并同等重要和相互不可替代地参
与了土壤形成过程;
③土壤永远受制于成土因素的发展变化而不断形成和演化,土壤是一
淋溶作用:指土壤中的下渗水,从 土壤剖面的上层淋溶或浮悬土壤中某 种成分的作用。
淀积层(B):物质累积的层次。 淀积作用:指下渗水到达剖面下层 沉淀其中某些溶解物或悬浮物的作用。
自然地理学 第六章 土壤
四、土壤物质
• 土壤是由固相(矿物质、有机质)、液相(土壤 水分)、气相(土壤空气)等三相物质组成的, 它们之间是相互联系、相互转化、相互作用的有 机整体
(一)土壤矿物质
1. 原生矿物:土壤原生矿物是指各种岩石受到不同程 度的物理风化,而未经化学风化的碎屑物,其原来的 化学组成和结晶构造均未改变。 2. 次生矿物: 次生矿物是由原生矿物经风化后重新形 成的新矿物,其化学组成和构造都经过改变,而不同 于原来的原生矿物。
• 土壤有机质在土壤肥力中的作用
1. 土壤有机质是植物养料的源泉 2. 土壤有机质具有离子代换作用、络合作用和缓冲 作用 3. 土壤有机质能改善土壤物理性质 4. 土壤有机质是植物生长激素
(三)土壤水分
• 土壤水分(Soil moisture)是土壤的重要组成成分之 一。它不仅是植被生活不可缺少的生存因子,而且它 和可溶性盐构成土壤溶液,成为向植物供给养分的介 质。 1. 土壤水分的来源及其耗损 土壤水分主要来自大气 降水、灌溉水、地下水。此外,水汽的凝结也会增加 土壤水分的含量,但这种水分含量很少,不占重要地 位。土壤水分的消耗主要有土壤蒸发、植物吸收和蒸 腾,水分渗漏和径流损失等,其中地面蒸发和水分渗 漏最为重要。
式中П代表土壤;К代表气候;О代表生物;Г代表岩石;Р代表地形;Т 代表时间。
• 本世纪40年代美国土壤学者詹尼(H.Jenny)提出与道 库恰耶夫相似的函数关系式: s =f (cl,o,r,p,t…)
式中s代表土壤;cl代表气候;o代表生物;r代表地形;P代表母质;t 代表时间;点号代表尚未确定的其他因素。
(2)有机胶体:包括腐殖质、有机酸、蛋白质及其衍生物 等大分子有机化合物。
地球环境与人类的关系
地球环境与人的关系人类,作为地球的主人,自从诞生的那天起,就与周围的地理环境发生着密切的关系。
一方面,人类的生活活动和生产活动需要不断地向周围环境获取物质和能量,以求自身的生存和发展,同时,又将废弃物排放于地理环境之中;另一方面,环境根据自身的规律在不停地形成和转化着一定的物质和能量,不为人类的主观需求而改变其客观属性,也不为人类的有目的活动而改变自己发展的过程。
因此,在环境有限地自循环过程中,人类无限制地资源开采和环境破坏无疑打破了这一平衡。
不管是在现有环境中谋求发展,还是抛弃旧的寻求新的环境,人类究竟能走多远?从生物性来看,在与地球各部分的相互作用中,人类的生存与发展形成了如今这种形式。
1.人类与大气圈大气圈是地球外面由各种气体和悬浮物组成的复杂流体系统,是在生命活动参与下长期发育而形成的。
地球大气的主要成分是氮和氧。
地球各圈层,尤其是生物圈各组分,与大气圈保持着十分密切的物质和能量的交换,使大气各组分之间保持着极其精细的平衡。
30亿年前,大气圈中氧浓度只有现在的千分之一,原始的生命为了躲避紫外线致命的伤害,只能存在于水下10m深处。
到距今6亿年时,氧浓度达到现水平的百分之一,出现了臭氧的保护,生命开始出现在水面上,成为生命史的第一个关键浓度。
到4亿多年前,氧浓度达到现水平的十分之一,臭氧的浓度进一步增加,生命才能从海洋登上陆地,这是生命史上的第二个关键浓度。
可以看见,氧浓度对生命的出现与发展起到非常重要的作用。
目前下层大气中氧气的浓度为21%,这是亿万年来生物圈进化与大气圈相互作用的结果。
目前还没有观测到大气氧浓度变化。
然而,作为大气微量组分的一些气体浓度已经发生实质性变化则是不争的事实。
其中最引人注目的是CO2和O3等气体浓度的变化。
20~30亿年以前,大气圈中CO2的浓度很高,约为今天CO2浓度的10倍。
到16亿年前,随着含氧大气圈的形成,大气CO2的浓度逐渐下降到今天的水平。
一定浓度CO2的存在,对地表温度的调节至为重要。
人为作用对土壤环境质量的影响及对策
人为作用对土壤环境质量的影响及对策龚子同陈鸿昭骆国保覆盖于地球陆地表面的薄层土壤圈是影响控制人类和陆生动植物生存和发展的重要资源和环境很早以前在人类活动未强行干预主要生物群落的时候随着气候冷暖干湿的波动生物群落和下垫面等自然环境因素的变化土壤性质的变化通常是缓慢的可是当前各种类型的土壤正面临着史无前例的冲击人类活动直接或间接地加速了土壤环境的变化在时间尺度上这种变化往往超过土壤的自然变化成为未来土壤环境变化的新趋势它威胁着人类的生存环境亟需引起广泛重视及制定适当的对策1近百年来土壤环境的变化近百年来由于人口迅速增加自然植被破坏开荒扩耕及其它过度的资源开发土壤环境的变化主要表现为土壤和土地退化生产力下降土壤生态环境日益恶化它直接影响了全球环境变化和可持续发展据联合国环境署UNEP和粮农组织FAO的调查地球上2/3的陆地曾被森林所覆盖其面积达76亿hm2现在只剩下26.4亿hm280%的亚洲农地来自森林世界耕地面积从1850 ̄1950年的100a之间由5.38亿hm2增加到12亿hm2[1]到90年代已超过14亿hm2[2]全球33%的地表受到荒漠化的威胁影响人口超过10亿人因各种不合理的人为活动所引起的土地退化面积已达19.6亿hm2就土地退化类型来看土壤侵蚀退化是最重要的土地退化类型其退化面积占总退化面积的84%H.Eswaran[3 ̄4]认为土地生产力的下降50%是由于土壤侵蚀和荒漠化造成的全世界每年因土壤侵蚀而流失的土壤达750亿t其中从耕地流失的土壤约为250亿t所损失的土壤养分几乎等于世界商品肥料的生产量相当于4000亿美元的损失至于土壤侵蚀造成的异地效应对环境破坏造成的损失更是无法估量以我国的情况来说在人口压力和农业低投入双重作用下土地退化和生态平衡失调的问题尤为突出它已成为制约我国经济社会可持续发展的重要因素我国土地退化的主要形式有如下几种1.1水土流失土壤与环境Vol.9 No.18据国务院公布的资料我国水土流失面积达376万km2其中水蚀面积179万km2,风蚀面积188万km2年损失粮食180万 ̄300万t耕地水土流失面积已达4000万hm2其中坡度为25以上且严重水土流失的陡坡耕地670万hm2每年流失表土10亿t由于受自然条件的影响有80%的水土流失未得到有效治理而且西南地区还存在大量的泥石流灾害黄河长江每年由于流失土壤而带走的氮磷钾质量达4400万t[5]1.2土地荒漠化我国是世界上荒漠化危害严重的国家之一荒漠化土地面积达262.2km2占国土总面积的27.3%超过全国现有耕地面积的总和有60%的贫困县集中在沙区目前有400万hm2农田处在沙漠威胁之中部分地区形成沙进人退的局面每年因风沙造成的粮食损失达15亿t1.3土壤盐碱化我国盐碱化土地达9913万hm2其中现代盐渍化土壤3693万hm2潜在盐渍化土壤1733万hm2在现有耕地中次生盐渍化面积达933万hm2[5]由于不适当灌溉等原因有的地区次生盐渍化面积还在扩大1.4土壤化学性质恶化这种恶化主要表现在水田潜育化土壤酸化和养分亏缺等我国南方地区水田潜育化面积有433万hm2据1982年2400个监测点的雨水分析酸雨频率占44.5%酸雨遍及我国22个省市受害耕地面积达287万hm2全国缺钾土壤面积占耕地面积由1949年的39%上升到1983年的46%缺磷土壤面积占耕地面积由1957年的27%上升到1983年的70%1.5水土污染我国现有耕地受污染面积达2667万hm2其中受工业三废污染的为1000万hm2受大气污染的为667万hm2受农药残留和过量施肥污染的为1000万hm2[5]1993年我国氮肥以N计消费量达2.011107t占世界第一有些经济发达地区氮肥用量已达350kg/hm2其中苏南稻田5个点的平均渗漏量为24.5kg/hm2从60年代初我国大规模施用磷肥以来到1992年土壤中积累的磷以P2O5计达6107t据联合国粮农组织1993年统计我国农田磷素进入水体的通量为19.5kg/hm2比美国高8倍氮磷污染使湖泊出现了富营养化[8]上述资料说明我国土地退化严重必须采取有效的防治措施提高土地资源质量2未来土壤环境变化的趋势目前尚无综合的理论体系对土壤环境变化进行预测我们拟从气候变化人口压力和大型工程建设等3个方面对土壤环境的影响进行预测2.1气候变化的影响当前全球气候变暖是由于CO2CH4N2O和氟氯烃化合物等大量排放到大气中形成温室效应所引起的其中氟氯烃化合物将由于限制使用而逐步减少但燃烧矿物燃料而产生的大量CO2将继续进入大气层此外全球每年有质量分数为30%的CO270%的CH490%的N2O的排放来自土壤和土地利用[6 ̄7]这些都不会轻易改变近百年来地球气温平均大约上升了0.5由于大气系统中存在着滞后现象即使现在停止排放温室气体在今后30 ̄40a或更长一点时间温度仍可能进一步升高0.5 ̄1.5这将给环境带来许多变化一是由于地表气温升高海洋也将变暖海水膨胀高纬度地区和山地的冰川冻土将融化我国东北和青藏高原多年的冻土及祁连山天山喜马拉雅山等山地的小冰川将缩小甚至消失这将增加水流注入海洋二是到2030年世界海平面可能要升高10 ̄20cm造成一部分滨海地区淹没一些湿地消失大片土地可能受到潜育化或盐渍化的威胁三是降水格局和季节性起了变化我国东部地区由于降水量的增加而可能增加洪涝灾害热带地区由于热带风暴变得更加强烈降水量增加水土流失量增大西北内陆区由于干旱程度增强土壤荒漠化和盐渍化将进一步扩大和增强四是土壤空间格局和物种产生重新分布亚热带和温带的南界将北移面对全球气候变暖的挑战监测土壤环境的变化制定持续利用土地资源的战略显得非常迫切2.2人口压力的影响我国人口已近13亿2030年将达15亿以人均口粮230kg肉类消耗量30kg计算2000年需粮食5.77亿t按口粮消费与肉类消费互为消长的关系2030年需要生产粮食8亿t才能做到供需平衡但据近20年来的实践经验我国大致每10a能增加粮食生产能力1亿t虽然目前我国粮食单产已达先进农业国家的水平但如果没有生物技术的新突破和大量资金的投入要继续保持大幅度增产难度较大[9]然而人们对防治土地退化还是有所作为的例如江西省兴国县已作出了榜样自1983年该县被列为全国治理水土流失重点县以来水土流失面积从18.9万hm2下降到9.5万hm2植被覆Vol.9 No.l龚子同等人为作用对土壤环境质量的影响及对策9盖率从28.8%提高到56.2%黄淮海平原经过20多年的治理盐碱土面积从原来的400万hm2减少到200万hm2以下土壤次生盐渍化已基本得到控制宁夏沙坡头风沙防治试验站自1956年建站以来保证了包兰铁路畅通无阻30a在提高土壤肥力改善生态环境方面取得重要成果的有甘肃景泰荒漠绿洲防治耕地退化的农业模式吉林西部农牧交错带土壤沙化防治和景观建设模式开发利用江南红壤(富铁土)的江西千烟洲模式等2.3大型工程建设的影响现以三峡工程对库区土地承载能力的影响为例说明大型工程建设对土壤环境的影响1984年南京土壤研究所承担三峡工程对库区土地承载能力的影响的课题经过8a的调查研究以卫星遥感数据监督分类图作框架配合实地调查和其它资料编制成110万库区土地资源评价图对库区土地资源作出了评价结果显示三峡水库淹没湖北省和四川省20个县市区库区被淹没耕地2.38万hm2柑桔地4960hm2淹没区涉及72.55万人人多地少和后备宜农荒地资源不足的矛盾十分突出因此三峡工程的兴建对库区土地资源可能产生如下的影响1增加粮食缺口和土地承载的压力建坝后耕地受淹城镇和工矿企业搬迁还要占用耕地约2867hm2移民安置区耕地将减少按每公顷产粮4.5 ̄7.5t计算将减少粮食12万 ̄20万t这种人地矛盾还将影响其它产业的发展2开荒造地破坏植被可能引起新的水土流失3移民安置发展乡镇企业可能造成新的环境污染3土壤环境变化的主要对策从以上所述各种情况来看土壤环境的变化由完全取决于自然因素的变化转为人为因素加速其变化与人口增长植被破坏过度耕垦以及工业化和城市化进程有密切的联系这个趋势难以完全避免但也可控制关键在于科学地认识它以及正确地采取措施要进行区域性和全球性的行动来对付这种严重的挑战应该强调防重于治最有效的措施是控制人口过速增长控制过分采伐森林和破坏植被为了加速退化土壤治理与粮食安全生产及生态环境建设的协调发展还应提高化肥农药和能源利用率控制有害化学物质在土壤水体中的聚集速度和温室气体的排放提倡土壤和生物资源的持续利用等为此下列一些主要对策和应急计划应该予以考虑3.1科学认识土壤与环境的关系古代人们把土壤解释为土者吐生物也认为土壤是作物生长的条件和养分的供应者近代土壤学家把土壤看作各种成土因素的承受者由此形成了五大成土因素学说1933年瑞典科学家S.Mattson首次提出了土壤圈的概念这一概念不仅反映大气圈水圈生物圈和岩石圈对土壤的作用而且也反映了土壤对四大圈的反作用二次世界大战以后世界经济迅速发展人口激增给土壤带来空前的压力主要表现在人类对土壤的需求与日俱增对土壤施加的作用和影响越来越大在人为作用下一方面对土壤有一系列正面的影响另方面对土壤乃至环境也带来了负面的影响土壤中温室气体的释放施肥对水体的污染土壤污染物对植物生长的影响以及工矿区土壤物质的搅动等都是前所未有的因此土壤不仅与作物生长有关而且与人类生存环境联系在一起所以当代的土壤学不仅要为农业服务而且要为资源环境保护作贡献[11 ̄12]3.2因地制宜开发利用土壤资源每一类土壤都有其独特的性质结构和功能应有特定的管理措施同时应使已经退化污染和破坏了的土壤尽快修复和复垦以适应人们的需求对水土流失土壤退化生产力下降和生态系统恶化的侵蚀土壤来说,坡改梯基本农田建设与大面积坡耕地整治相结合是保障粮食供应和推进侵蚀环境综合治理的关键措施[13]例如长江上游水土保持重点防治工程的重点治理区进行坡改梯基本农田建设经6a治理1989 ̄1995年坡度大于25度的陡坡耕地还林幅度达77%人均基本农田符合一定质量标准且划定为必须保护的农田由0.02hm2增加到0.067hm2人均产粮由373kg增加到441kg同时发展了果树等经济林木的生产人均收入由249元增加到532元[14]这既有效地促进了粮食生产又促进了陡坡退耕还林还草当然由于我国丘陵山区自然条件复杂和农村经济基础差异较大必须强调因地制宜发展不同类型的生态农业建设例如坝地农业梯田农业防风固沙林网田农业引水拉沙造田农业客土造田农业引洪淤地农业农林(果)农牧(草灌)复合型坡地生态农业等3.3实施一系列防止土壤环境恶化的措施对农田基本建设城市建设和发展规划应根据现实和将来可能的变化在实现土壤有效管理和生态环境建设方面下功夫一是切实加强耕地保护工作确保实现耕地总量动态平衡坚定土壤与环境Vol.9 No.110不移地执行建设用地走内涵挖潜的路子加快土地利用由粗放型向集约型转变加大土地开发整理力度增加有效耕地面积同时要适当开发耕地后备资源二是按不同类型区的特点保护和优化生态环境保障土地可持续利用首先要严禁毁坏森林草原开垦耕地禁止围湖造田和侵占江河滩地其次要实施大规模绿化工作大力植树种草减缓自然生态恶化三是根据温带和亚热带南界北移的各种模式大力培育适应土壤和气候不同变化的潜在作物果树林木牧草新品种并研究其合理配置和布局规划四是注意规划滨海城镇海岛港湾海岸及沿湖的各种防御工程及时地进行建设[15]3.4加强土壤环境变化研究和监测土壤环境变化虽可预测但它的影响往往不易被察觉到近年来我国对大气和水域污染的监测作了大量工作在制订环境保护措施中起了很大作用这个事实告诉我们对土壤环境变化不仅要加强其过程的研究而且要进行土壤肥料长期定位网络的监测研究才能掌握其变化规律根据各地的监测结果结合土壤管理经验制订出适应各种变化的措施各地的农业环境监测站土壤肥力定位监测站生态农业试验区和农业保护区应把这项工作列为自己的任务3.5加强全社会的环保意识与基础性问题的研究土壤环境变化是涉及自然科学和社会科学的学科是一项庞大的系统工程由于土壤环境变化中的土地退化水土污染等是一个由量变到质变的渐进过程容易被社会大众所忽视而土壤和土地的价值又通常被低估这些已成为环境变化中的重要社会问题因此一方面要加大宣传普及和教育的力度动员全社会都依法参与环境管理和保护树立忧患意识特别值得重视的是环保教育要从娃娃抓起国家应编制大中小学及成人教育的环保教材使环保教育成为全民的必修课逐步养成十分珍惜每一寸土地和切实保护耕地的社会风尚另一方面要强化土壤环境变化中基础性规律性问题的研究基础研究要占一定的比例才能及时提供生产治理过程中的科学技术指导这是保证生产治理可持续发展促进生态环境建设上新台阶的关键4结语大量事实证明低投入高产出的农业生产方式是难以保障人口日益增长对物质的需求的更谈不上满足一个高质量的生活水平和环境水平了低投入高产出不可避免地会产生土地退化水土污染和生物多样性丧失而高投入高产出又可能产生一些有关环境社会和单一生物性的问题两者都可能对生态系统造成永久性的损害这就要求土壤学工作者必须扩展认识层面全方位多层面地来认识土壤和土地资源的本质以确保粮食安全生产和生活环境质量的提高虽然土壤环境变化可能给经济社会可持续发展带来的确切影响目前还不十分清楚但我们应该未雨绸缪才能立于不败之地参考文献:[1]世界资源研究所,国际环境与发展研究所,世界资源1988 ̄1989[M].中国科学院自然资源综合考察委员会译.北京:北京大学出版社,1990.20 ̄26[2]世界资源研究所,联合国环境规划署,联合国开发计划署.世界资源报告1994 ̄1995[M].夏堡等译.北京:中国环境科学出版社,1995.390。
土壤环境.
第五章土壤环境【学习指南】本章介绍了土壤环境学研究的一些基本对象和概念,包括土壤及其特性、土壤的形成过程、土壤的物质组成、土壤结构、土壤类型、土壤侵蚀、土壤背景值、土壤环境容量、土壤污染等基本概念。
通过本章的学习,要求掌握以下内容:1、掌握土壤及其特性的基本概念,并了解土壤形成过程中的主要的决定因子2、掌握土壤的物质组成,土壤气、固、液三相的构成情况3、理解土壤结构的含义,了解土壤结构与土壤肥力之间的关系,并了解土壤类型的划分情况4、掌握土壤侵蚀以及土壤侵蚀的分类,并了解土壤侵蚀的危害5、掌握环境污染物的种类与土壤环境污染的危害。
第一节土壤圈一、土壤的概念土壤环境是环境的重要组成部分,土壤圈和大气圈、水圈、岩石圈以及生物圈一起,构成了我们人类生存的自然环境。
土壤圈位于地表,是由土壤构成的。
土壤是地球陆地表面连续不断的自然体,一般地,土壤被定义为:位于地球陆地,具有肥力、能够生长植物的疏松表层。
土壤的最重要的特性是土壤具有肥力,除此之外,土壤环境还具有缓冲性、同化和净化性能。
这些特性使得土壤成为人类社会生存发展的一种重要资源,也使土壤在稳定和保护人类生存环境中起着重要的作用。
土壤肥力是土壤为植物生长供应和协调营养条件与环境条件的能力。
它是土壤物理、化学、生物等性质的综合反映。
土壤中各个肥力因素(水、肥、气、热)是相互联系和相互制约的。
良好的作物生长必须要求诸肥力因素同时存在和互相协调。
土壤中水、肥、气、热的协调能力,主要决定于土体构型和耕层土壤结构。
正是由于土壤具有肥力这个特性,才使得土壤具有了巨大的生产能力。
据估计,在地球大气层上界垂直于太阳光的平面上所接受的太阳辐射能约为8.4kJ/(cm2·min),这叫太阳常数。
天空晴朗时大约有80%的能量能够到达地面,云层浓密时只有不到45%的能量能到达地面,而大约42%为云和尘反射,约10%为臭氧、水汽及其他气体分子所吸收。
平均只有大约0.1%能为植物所固定并转化为化学能。
第六章 土壤圈..
土壤圈
第一节 土壤圈的物质组成及特性 第二节 土壤形成与地理环境间的关系 第三节 土壤分类及空间分布规律 第四节 土壤类型特征
第五节 中国土壤系统分类体系之间的参比
第六节 土壤资源的合理利用和保护
第一节 土壤圈的物质组成及特性
一、土壤概述
1、土壤的定义 地球陆地表面能够生长植物的疏松表层。由于人类对土 壤的利用方式不同,常对土壤产生不同的概念。 2、土壤肥力 土壤供应和协调植物正常生长所需的养分、水分、空气、 温度的能力。 3、土壤质量
2、影响
(1)性质:土壤继承了成土母质的特性,成土母质中的矿
物成分、元素组成影响土壤的性质。 (2)养分状况:矿质元素 (3)土壤质地:土壤机械组成
(二)气候因素
影响土壤的组成、土壤发育的速度、土壤中有机质的积
累。 (三)生物因素 生物是土壤中有机质的来源,不同的植被类型下发育的 土壤类型不同。 (四)地形因素 地形通过影响水热条件影响土壤发育过程,同时不同的 地形部位成土母质不同,因而土壤发育有差异。
4、澳大利亚土壤分布规律
土壤分布呈半环状、自北、东、南三面向内陆和西部依 次分布热灰化土、红壤和砖红壤、变性土、红棕壤、红褐土、 灰钙土、荒漠土。
第四节 土壤类型特征
一、有机土
有机土是在地面积水或长期土壤水分饱和,生长水生植
物的条件下,以泥炭化成土过程为主,富含有机质的土壤。
1、成土环境:潮湿潴水低地
2、成土过程:泥炭积累过程和潜育化过程 3、主要诊断层和诊断特性:潮湿的水分状况、具有草 根层、泥炭层、腐泥层、潜育层。 了解其他各类土壤的成土环境、成土过程、特性。
二、人为土
人为土是人为耕作灌溉、施肥培育活动下创造的具有新
(完整word版)人类活动对各圈层的影响
人类活动对各圈层的影响地球是一个特殊的物理化学系统,它和别的太阳系其他行星不同,不但有生物圈和生命的长期作用,有液态水圈和氮-氧形成的大气圈,还有与固体地圈的板块运动。
从而决定了地球系特有的物质运动与元素行为特征。
因而,这一系列的特征使得这颗特别的星球变得更加神秘而与众不同——因为开始有了人类的出现,生存与发展。
整个地球不是一个均质体,而是具有明显的圈层结构。
如果细分,地球总共可以分为八个圈层。
地球圈层分为地球外圈和地球内圈两大部分。
地球外圈可进一步划分为四个基本圈层,即大气圈、水圈、生物圈和岩石圈;地球内圈可进一步划分为三个基本圈层,即地幔圈、外核液体圈和固体内核圈。
此外在地球外圈和地球内圈之间还存在一个软流圈,它是地球外圈与地球内圈之间的一个过渡圈层,位于地面以下平均深度约150公里处。
其中岩石圈、软流圈和地球内圈一起构成了所谓的固体地球。
地球各圈层在分布上有一个显著的特点,即固体地球内部与表面之上的高空基本上是上下平行分布的,而在地球表面附近,各圈层则是相互渗透甚至相互重叠的,其中生物圈表现最为显著,其次是水圈。
近半个世纪以来,在居于中心地位的智慧圈中,人类活动对环境变化发挥着越来越大的作用,他对其他六个圈层干扰强度和广度业已远远超过了他们各自的自然振荡值。
人类活动干扰大自然能力和规模空前增长,使地表覆被、土地利用类型以及自然生态系统发生了巨大而深刻的变化。
量多面广的污染物干扰了原有的生物地球化学循环,引发了一系列全球变暖、臭氧层耗竭、酸雨肆虐、水体污染和水资源短缺、森林及湿地萎缩、灾害频发和生物多样性减少等环境危机。
一切皆源于人类的无序发展,环境污染,生态破坏等种种人类生态环境问题,而环境质量演变有无不受制于人文过程以及生态破环境与地球系统的变化,继而对人类的生存和发展构成现实或潜在的威胁。
一.人类活动对大气圈的影响大气圈是地球表面由各种气体、水汽和多种悬浮物及其他杂质组成的复杂的流体系统,是生命活动长期参与作用的结果。
土壤圈
藻类,以及生活于土壤中的高等植物器官 (根系)等;
土壤动物区系包括至少有部分生活史
是在土壤中度过的所有动物,种类极 其繁多。
土壤水分
大气降水渗入土壤内部,充填土壤中的
孔隙,形成土壤中的水分。根据水分在
土壤中的存在方式,通常可分为吸湿水、
4、土壤酸碱性对养分有效性的影响
在正常范围内,植物对土壤酸碱性 敏感的原因,是由于土壤pH值影响土壤 溶液中各种离子的浓度,从而影响各种 元素对植物的有效性。
(1)氮在pH6~8时有效性较高,是由于pH在 小于 6 时,固氮菌活动降低,而大于 8 时,硝 化作用受到抑制; ( 2 )磷在 pH6.5~7.5 时有效性较高,由于在 pH小于6.5时,易形成磷酸铁、磷酸铝,有效 性降低,在pH高于7.5时,则易形成磷酸二氢 钙;
气明显不同。
土壤空气是不连续的。由于不易于交换,
局部孔隙之间的空气组成往往不同。
土壤空气一般含水量高于大气。在土壤含水
量适宜时,土壤空气的相对湿度接近100%。
土壤空气
土壤空气中CO2
,O 2和
N2含量不同于大气。这是
由于植物根系的呼吸和土壤微生物对有机残体 的好气性分解,消耗了土壤孔隙中的 O2,同时 产生大量CO2的缘故。
腐殖质是由微生物从有机组织合成的新化
合物,或者由原始植物组织变化而成的比较
稳定的分解产物,约占土壤有机部分总量的
85-90%。
腐殖质是一种复杂化合物的混合物,通
常呈黑色或棕色,性质为胶体状。它具
有比土壤无机组成中粘粒更强的吸持水
分和养分离子的能力,因此,少量的腐
土壤圈的意义及作用
水文学 hydrology
土壤学和相关学科的关系
三、土壤学的任务
(一)合理利用土壤
水土流失
土壤沙化
土壤次生盐渍化
土壤污染 农药污染 肥料污染 “三废”污染
1993年5月5日沙尘暴锋面
Why
沙河远上白云间,孤城一座万仞山
不合理的土壤资源利用和生态环境遭受破坏
2002年4月
自然对人类的惩罚 北京沙尘暴
立脚于为解决人类的吃饭问题和环 境健康问题服务。
影响;
2、土壤碳、氮、磷、硫的生物转化(有机碳、 氮矿化作用和腐殖化作用); 3、土壤酶活性; 4、有机生物制剂包括有机农药、杀虫剂、除草 剂的生物降解及其对环境污染的影响等。
(五)土壤地理学
1、土壤发生和分类
土壤发生学是土壤地理学的核心,重点研究土
壤形成与自然成土因子和人为活动的复杂关系,并
在此基础上,根据土壤的发生发育过程、土壤诊断
学属性进行土壤分类。 2、土壤分布规律 土壤是一个时间上处于动态、空间上具有垂直 和水平方向上分异性的三维连续体。
3、土壤调查制图和土壤质量评价 应用现代新技术(如3S技术),建立土壤数据 库和土壤信息系统;研究土壤质量评价标准、指标 体系和退化土壤的恢复重建技术与措施。
二、土壤学与相邻学科的关系
力学性质、土壤溶质移动及土壤植物大气连续体 (SPAC)中的水分运行和能量转移等。
(二)土壤化学 研究土壤化学组成,性质及其土壤化学反应过 程的分支学科。重点研究土壤胶体的组成、性质, 及土壤固液界面发生的系列化学反应。为开展土壤 培肥、土壤管理、土壤环境保护提供理论依据。
(三)土壤微生物学
研究土壤中微生物区系、多样性及其功能 和活性的土壤学分支。 1、土壤微生物生态;
自然地理学 第六章 土壤圈
中国汉字里的 “土”,实际上就反
映了土壤在自然地理
环境中的位置和作用。 “二”代表了土壤的 位置是在岩石面以上, 地面以下,处在大地 的表层;“|”则是 表示土壤能够生长植 物。
(1)岩屑—大块岩石破坏后的残屑,但仍然是一种矿物质 集合体;在土壤中它们是最粗大的成分,通常以砾石和粗 砂的形式出现。 (2)原生矿物—岩屑进一步分解破坏、矿物集合体分散后 的产物;在形态上它们是单独的矿物晶体,但在成分上和 结构上与原始母岩中的矿物一致,没有产生性质的变化。 原生矿物多是一些抗风化能力较强的矿物,如石英和某些 长石类矿物。原生矿物的晶体相对较大,在土壤中多以砂 粒和粉砂的形式出现。 (3)次生矿物——原生矿物化学风化或蚀变后的新型矿物, 是在疏松母质发育和土壤形成作用进行时,由不稳定的原 生矿物风化形成的,多属粘粒一级,如铝硅酸盐粘粒(高 岭石、蒙脱石、伊利石等)和铁、铝的氧化物等。
(一)土壤矿物质和有机质
1、土壤矿物质 土壤矿物质——土壤中的无机物质,源于岩石
的风化作用,它在大小和组成上都是多变的。从起 源来说,土壤矿物质包括:岩石碎屑(detritus)、 原生矿物(primary mineral)、次生矿物 (secondary mineral)三个部分。
土壤发育阶段示意图
2、土壤有机质
(1) 含量 在矿质土壤的表层有机质一般仅占1%~5%,但其作用
和对土壤理化性质的影响能力却远远超过其重量的比例。 (2) 分类
土壤中的有机质包括两大类: A、非特殊性有机质;B、 土壤腐殖质(humus)
(3) 原始来源 土壤有机质的原始来源是植物的死亡组织和一部分动
环境化学第四章土壤环境化学
环境化学第四章土壤环境化学第四章土壤环境化学1、土壤圈:处于岩石圈最外面的一层疏松的部分,具有支持植物和微生物生长繁殖的能力。
是联系有机界和无机界的中心环节,还具有同化和代谢外界进入土壤的物质的能力。
主要元素O、Si、Al、Fe、C、Ca、K、Na、Mg、Ti、N、S、P等。
2、土壤是由固体、液体和气体三相共同组成的多相体系。
其本质属性是具有肥力土壤固相包括土壤矿物质和土壤有机质。
土壤矿物质:是岩石经过物理和化学风化的产物,由原生矿物和次生矿物构成。
土壤有机质:土壤中含碳有机物的总称,是土壤形成的标志,土壤肥力的表现。
土壤水分:来自大气降水和灌溉土壤中的空气:成分与大气相似,不连续,二氧化碳比氧气多。
3、土壤具有缓和其酸碱度发生激烈变化的能力,它可以保持土壤反应的相对稳定,称为土壤的缓冲性能。
4、土壤中存在着由土壤动物、土壤微生物和细菌组成的生物群体。
5、典型土壤随深度呈现不同层次,分别为覆盖层、淋溶层、淀积层和母质层。
6、土壤的显著特点是具有:隐蔽性、潜在性和不可逆性。
7、岩石化学风化分为氧化、水解和酸性水解三个过程。
8、什么是土壤的活性酸度与潜性酸度?根据土壤中H+的存在方式,土壤酸度可分为活性酸度与潜性酸度两大类。
(1)活性酸度:土壤的活性酸度是土壤溶液中氢离子浓度的直接反映,又称有效酸度,通常用pH表示。
(2)潜性酸度:土壤潜性酸度的来源是土壤胶体吸附的可代换性H+和Al3+。
当这些离子处于吸附状态时,是不显酸性的,但当它们经离子交换作用进入土壤溶液后,即可增加土壤溶液的H+浓度,使土壤pH值降低。
根据测定潜性酸度的提取液不同,可分为代换性酸度、水解性酸度:代换性酸度:用过量的中性盐(KCl、NaCl等) 淋洗土壤,溶液中金属离子与土壤中H+、Al3+离子交换。
用强碱弱酸盐淋洗土壤,溶液中金属离子可将土壤胶体吸附的H+、Al3+离子代换出来,同时生成弱酸,此时测定该弱酸的酸度称水解性酸度。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
§⒈土地荒漠化
二、中国土地荒漠化面积、类型
⒈中国土地荒漠化面积
根据《联合国防治荒漠化公约》规定的指标,中国可能 发生荒漠化的地理范围,即干旱、半干旱及亚湿润干旱 区的总面积为332.7万km2的地区,在此范围内实际已发 生荒漠化的面积为262.2万km2,占该地区面积的79.0%, 占国土面积的27.3%。 ⒉中国土地荒漠化的类型
中国可能发生荒漠化的地理范围—即湿润指数为0.05~ 0.65的干旱、半干旱和亚湿润干旱区,总面积为332.7万 km2,占国土总面积的34.6%。
干旱、半干旱和亚湿润干旱区分布于新疆、内蒙古、西 藏、青海、甘肃、河北、宁夏、陕西、山西、山东、辽 宁、四川、云南、吉林、海南、河南、天津、北京18个 省(自治区、直辖市)的大部或一部分,共涉及471个县 (市、旗)。
荒漠化成因
§⒈土地荒漠化
⒉中国土地荒漠化的成因
人为活动 人口增长对土地的压力,是土地荒漠化的直接原因。干 旱土地的过度放牧、粗放经营、盲目垦荒、水资源的不 合理利用、乱樵采、过度砍伐森林、不合理开矿等是人 类活动加速荒漠化扩展的主要表现。
自然成因 中国荒漠化区特殊的气象气候特征(风、降水)、地表 组成物质(沙、黄土)以及局部特殊的地貌特征(地表 低洼,排水不畅)。
湿润指数
荒漠化范围:“干旱、 极干旱区
<0.05
半干旱和亚湿润干旱地 干旱区
0.05~0.20
区表”现;形式为“土地退化”。半干旱区
0.21~0.50
亚湿润干旱区 0.51~0.65
湿润区
>0.65
§⒈土地荒漠化
区域§全/1球国~有家21世0(0界多旱×荒地个10面漠3国k积m化2家)概和况地荒(漠区×化1、0)面3k1积m02 亿多轻荒度人漠口化中,程度约度(占重×陆度1地03k极面m2重)度
人类与土壤圈
我们必须与其他生命共同分享我们的地球 —蕾切尔·卡逊
§⒈土地荒漠化
§1~1 荒漠化概念
⒈概念的提出: desertification,法国科学家,非洲。
⒉概念: “指包括气候变化和人类活动在内的多种因素 造成的干旱、半干旱及亚湿润干旱区的土地退化”。
造成荒漠化的原因;
气候区划分
气候区
①土壤中含有各种各样的微生物和土壤动物。
②土壤是绿色植物生长的基地,通过植物的吸收作 用,土壤中的污染物质起着转化和转移的作用。 ③土壤中存在有复杂的有机和无机胶体体系。
§⒉土壤环境污染
⒉对土壤自净作用的理解
①广义理解
土壤净化过程主要是污染物在土体内以挥发、稀释、 扩散而降低污染浓度,减少毒性;经沉淀变为难溶化 合物;为胶体牢固地吸附,而难以被植物利用暂时退 出生物小循环,脱离食物链;通过化学和生物降解, 变为毒性较小、无毒性甚至营养物质;从土体迁移至 大气和水体。
积全1球/3的范围5受16到92荒漠化的27威45胁5 。荒42漠37化使47全03世1界30每1 年蒙75
受非4洲20多亿美12元86的0经济损1失00,00而且荒11漠80化1还27以2 每7年0750003~3
北70美00洲km2的速7度32扩4 展。 795
134 588 73 -
南美洲
5160
§⒊化学农药对土壤的污染
⒉有机磷类农药 主要特点:有剧烈毒性,但比较易于分解,在环境中 残留时间短,在动植物体内,因受酶的作用,磷酸酯进 行分解不易蓄积,因此常被认为是较安全的一种农药。 主要品种
②狭义理解:生物和化学降解作用
§⒉土壤环境污染
三、土壤污染源 工业污染源 农业污染源 生物污染源
四、土壤污染发生类型 水体污染型 大气污染型 农业污染型 固体废弃物污染型
§⒉土壤环境污染
五、土壤污染物 有机物类 重金属污染物 放射性物质 化学肥料 致病的微生物
§⒊化学农药对土壤的污染
以主导成因划分 以退化土地利用类型分 以荒漠化程度分
§⒈土地荒漠化
三、中国土地荒漠化成因
⒈关于土地荒漠化成因的认识
第一种观点认为,气候干旱是荒漠化的主要原因,人 类活动的冲击是次要的。 第二种观点认为,人类不合理的经济活动是荒漠化形 成的主要动力,气候变化是次要因素之一。 第三种观点认为,荒漠化是气候和人类活动共同作用 的结果。持此观点的学者较多,但其中大部分人认为, 自然和人为因素在荒漠化过程中的驱动作用很难区分。
791
418 311 62 -
大洋洲
6633
875
836 24 11 4
欧洲
2997
994
138 807 18 31
亚洲
16718
14000 1567 1701 430 5
印度
2551
1074
--- -
中国
3327
2622 915 641 1030 -
§⒈土地荒漠化
§1~3 中国的土地荒漠化
一、中国荒漠化地区概况
§⒉土壤环境污染
一、土壤污染的概念及特征 ⒈土壤污染的概念 人类活动产生的污染物进入土壤并积累到一定程度,引起 土壤质量恶化的现象。 ⒉判断土壤是否发生污染的指标
土壤背景值(本底值) 生物指标 ⒊土壤污染特性
隐蔽性、持久性、易积累性、间接有害性
§⒉土壤环境污染
二、土壤的自净作用 ⒈土壤自净概念 土壤本身通过吸附、分解、迁移、转化,而使进入土壤 的污染物质的浓度降低进或污染物毒性消失的过程。
二、有机氯与有机磷类农药简介
⒈有机氯类农药
主要品种:DDT(二氯二苯基三氯乙烷)和六六六(六 氯环己烷),艾氏剂(六氯-六氢化-二甲萘)、狄氏剂和 异狄氏剂(六氯-环氧-八氢化-二甲萘)等。
主要特点:化学性质稳定,在环境中残留时间长,短 期内不易分解,易溶于脂肪中,并在脂肪中蓄积,长期 使用是造成环境污染的最主要农药类型。
破坏生态系统,如有机氯农药不仅对害虫有杀伤毒 害作用,同时对害虫的天敌及传粉昆虫等益虫益鸟也 有杀伤作用;
长期使用同类型的农药,使害虫产生了抗药性,因 而增加了农药的使用量和防治次数,也大大增加了防 治费用;
长期大量使用农药,使农药在环境中逐渐积累,尤 其是在土壤环境中,产生了农药环境问题。
§⒊化学农药对土壤的污染
一、土壤农药污染概述 ⒈农药的类型
①根据农药防治对象可分为:杀虫剂、杀菌剂、除草剂、 灭鼠剂等; ②根据化学组成可分为:有机氯、有机磷、有机汞、有 机砷、氨基甲酸酯类等;
③根据农药在环境中的物理状态可分为:粉状、可溶性 液体、挥发性液体等。
⒉农药的重要作用
§⒊化学农药对土壤的污染
⒊农药大量使用的后果