第六章土壤资源的合理利用与保护

第六章土壤资源的合理利用与保护

教学目的：掌握土壤资源特征和功能；了解世界土壤利用现状。

教学重点：土壤资源利用的问题

学时：2

第一节土壤资源

一、土壤资源

1、土地资源是指具有农、林、牧业生产性能的土壤类型的总称，是人类生活和生产最基本、最广泛、最重要的自然资源，属于地球上陆地生态系统的重要组成部分。

2、土壤资源特点：

1）土壤具有一定的生产力，通过人的劳动可以在土壤上生产出人类必需的各种有机物质的产品。

2）土壤资源的面积（数量）是有限的。

3）土壤资源具有可更新牲和可培育性。

4）土壤资源在空间上具有严格的地域性，在时间上具有明显的季节性等变化。

3、土壤的功能：

1）支持和调节地表生物和非生物之间的物质循环；

2）影响地表的水循环以及热量平衡；

3）影响地表水分的下渗、径流；

4）保护岩石圈，延缓风化；

5）土壤对污染物的净化作用

二、世界土壤资源概况

1、低质量的土壤资源比例大

地球上陆地总面积约14900万平方公里，而无冰覆盖的陆地面积约13000万平方公里，其中可耕地约有3000万平方公里，约占陆地面积的23%，已耕地仅有1400万平方公里，只占陆地面积的10.7%，可见耕地面积是很少的。

2、类型繁多，利用差异大

3、耕地面积小，分布不均，开发有一定潜力

耕地面积占陆地总面积的10.7%，已耕地面积占可耕地的42%，尚有1600万Km2可耕地待开发，但①开发难度大，难以利用。②分布不平衡，与人口分布不相适应，非洲、南美洲，大洋洲人口少，但可开发耕地多。

耕地面积不仅小，而且分布上也很不均衡。

主要问题：分布不均、耕地面积小、减少、退化、污染

三、我国土壤资源的特点

1.土壤资源丰富、类型多样。

初计有12个土纲60个土类。不但具有世界上主要的森林土壤，而且具有肥沃的黑土、黑钙土以及其他草原土壤，同时还具有世界上特有的青藏高原土壤，因此对发展农、林、牧生产具有广泛的应用价值。据统计，在我国土壤资源中，适于发展农业或农林结合的土壤约263.33万平方公里，占全国土壤资源总面积27.4%，适于发展林业和林农结合的土壤约243.33万平方公里，占总面积25.38%；适于发展牧业或牧农、牧林结合的土壤面积为234.47万平方公里，占总面积24.42%，仅部分适于林业或牧业的高山及亚高山土壤，面积为198.66万平方公里，占总面积20.7%；尚难开发利用的石质山地及其他土地，共约20.24万平方公里，占总面积2.1%。

2.山地面积多，平原面积少。

平原盆地占国土面积的26%，丘陵占10%，山地高原占64%，而且许多海拔在2000米以上。寒漠、冰川有2万平方公里；沙漠、戈壁约110万平方公里；石质山面积约43万平方公里。山地丘陵及高山的土壤占全国总面积的65%。

我国土地面积中有20%开发利用土是有困难的，但从另一角度来看，广阔的丘陵、山地，复杂而多变的山地气候，也为我国发展多种果林、药材等经济林木以及开发牧场提供了场所。

3、人均耕地面积少、分布不平衡。

据统计，全国耕地面积约100万平方公里，只占全国总土地面积的10.41% ，而印度、丹麦、法国、德国等国的耕地在总土地中占的比重都在30% 以上，有的甚至超过50%，我国耕地的绝对数量约100万平方公里，即约15亿亩，只占世界同类耕地的7%，居世界第四位。人均耕地面积933平方米（即1.4亩），远低于世界人均2867平方米（即4.3亩）的占有水平。同时分布上又很不平衡，约85%的耕地集中于仅占全国土地面积44%的东部季风区22个省（市）内，其中大部分分布于温带、暖温带和亚热带的湿润、半湿润地区。而占全国面积一半以上的西部各省、区，其耕地只占全国耕地的15%，耕地只占这些省（区）土地总面积23.3%，总的来说，我国人均耕地不仅少，而且分布也过于集中。

4、耕地质量总体较差。

中低产田占 2/3 ，其中亩产低于 150kg/亩的低产田占 1/3.

低产田的种类有：缺水地、坡地、风沙地、盐碱地、涝地、水浸地等。如南方低产红壤的面积约为1200万公顷

四、土壤资源开发利用中存在的问题

1.耕地逐年减少，人地矛盾突出。

耕地面积减少是一个世界性的问题。

我国人地矛盾更突出，从50年代初期至1980年不到30年的期间，人均占有耕地少了667m2（1亩）。40多年来，开荒造田虽达2513万公顷，但减少耕地达4073

万公顷，而人口增加了6亿多。如太湖地区近期工业建设每年占用耕地1.8%，南方不少地区的耕地占用比率也在2—3%之间。1988年全国农村建房占用耕地约67万公顷，随着人口每年新增1600万以上的速度发展，生存空间则越来越小，严重威胁着中华民族的生存与发展。

2.土壤侵蚀严重，危害巨大。

到20世纪末人均表土总量将从792吨降到469吨，减少33%。估算全国土壤流失量每年50亿吨（实际上远不止此数），相当于流失氮、磷、钾肥4000万吨，这些土壤养分流失量，折合成化肥，约相当于全国化肥的年产量。水土流失不仅对农、林业生产造成严重的威胁，同时对水利、交通、工矿事业等带来巨大危害。

3.土壤资源退化，肥力下降。

由于土壤侵蚀和垦殖利用不合理，使土壤退化，生产力下降。

4.土壤盐碱化、沙化加剧。

世界各大洲干旱、半干旱地区均有不同程度的盐碱土分布，其面积约占干旱区面积的39%，主要分布在亚欧大陆、北美洲大陆西部、非洲大陆北部，其中前苏联的盐碱土面积最大，约7500万公顷，印度有692.6万公顷，巴基斯坦约600万公顷。

我国盐碱土主要在黄淮海平原、东北西部、河套地区、西北内陆干旱半干旱地区，以及滨海地带，估计总面积20万平方公里以上。

土壤沙化也是干旱、半干旱地区土壤资源的一种退化现象。

我国是世界上沙漠化最严重的国家之一。

5.土壤受污染日益严重，农田生态恶化。

随着工农业生产的发展，工业“三废”剧增以及农药、化肥的大量使用，加之管理不善，进入土壤的有害物质逐年增多，致使有毒、有害物质在土壤中的含量达到危害植物正常生长发育的程度，并通过食物链的传递，从而影响到人类的健康。

第二节土壤的退化和荒漠化

一、土壤退化

1.土壤退化：指的是土壤数量减少和质量降低。数量减少可以表现为表土丧失，或整个土体的毁失，或土地被非农业占用。质量降低表现在土壤物理、化学、生物学方面的质量下降。

2.土地退化：是指人类对土地的不合理开发利用而导致土地质量下降乃至荒芜的过程。其主要内容包括森林的破坏及衰亡、草地退化、水资源恶化与土壤肥力下降等。

土地退化与土壤退化：在讨论土地退化或土壤退化时，两者常常混为一谈，许多情形下，把土壤退化简单地作为土地退化来讨论。

土地退化的直接后果是：

（ 1 ）直接破坏陆地生态系统的平衡及其生产力；

（ 2 ）破坏自然景观及人类生存环境；

（ 3 ）通过水分和能量的平衡与循环的交替演化诱发区域乃至全球的土被破坏、水系萎缩、森林衰亡和气候变化

3、土壤退化主要表现

1.土壤（地）沙化和沙漠化

沙化：指土壤在风蚀作用下，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。

4、我国土壤退化

据统计：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 。我国从 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 年以来我国发生 13 次大的沙尘暴, 每年经济损失高大 540 亿元。

二、荒漠化

（一）荒漠化

1、“荒漠化”是指包括气候变异和人类活动在内的种种因素造成的干旱、半干旱和亚湿润干旱地区的土地退化。

荒漠化一词最早是有法国的科学家A.Abreville与1949年提出，原意是指中非和西非年降水量在700-1500mm之间的半湿润、湿润地区的热带森林，由于人类滥伐、烧荒和耕作导致森林的稀树草原化和干旱环境的出现以及类似的荒漠化景观的演变模式。

1959年由法国科学家H.N.Lehourou提出，一般指沙质荒漠化或沙漠化。主要是强调在沙漠边缘的干旱、半干旱地区、由于人为活动作用，制造了“新沙漠”，气候因素则是一个适宜的环境条件。

直到1977年内罗毕国际荒漠化大会才确定了使用“荒漠化”来表示荒漠化。

2、造成土壤荒漠化的因素

自然因素：①干旱程度；②全球气候变化；③地质因素

人为因素：①水资源的过渡开采；②生态环境的恶化；③滥垦、滥牧、滥伐。（二）荒漠化现状

1、世界荒漠化

据统计，1991年全球荒漠化面积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 ,但主要分布在亚洲 (占37.45% )、非洲 (占

29.20% )的发展中国家。全球10亿人口受到荒漠化影响 ,有1.35亿人目前正面临耕

地丧失、背井离乡的困境。全球荒漠化每年仍以5万～ 7万ｋｍ2的速度扩展 ,使世界每年为此而蒙受423亿美元的损失。

2、我国荒漠化现状

我国是荒漠化分布大国,现已发生荒漠化面积 262.2万ｋｍ2,占该范围面积的79.0% ,占国土总面积27.2%。

我国荒漠化土地面积占干旱、半干旱、亚湿润干旱地区总面积的比例与全球及各大洲相比 ,不仅高于世界69.0 %的平均水平,而且高出各大洲的最高比例5个百分点,比最低的占地比例高出近50%。

我国干旱、半干旱和亚湿润干旱地区的主体界线大体在大兴安岭以西 ,锡林郭勒高原、黄土高原北部 ,祁连山以北 ,柴达木盆地、青藏高原西北部 ,至国界环绕成一个干燥而寒冷的荒漠化气候区域。

3、荒漠化的危害

1）发展态势严峻，扩展速度快。

导致生态环境恶化，影响人民生存条件；

造成农牧业减产，导致人、地矛盾激化；

毁坏生产生活设施，是致贫的根源；

破坏建设工程，是阻碍经济腾飞的重要因素。

4、土壤荒漠化的防治

1）营造防沙林带

2）实施生态工程

3）建立生态复合经营模式

4）合理开发水资源

5）控制农垦

第三节土壤资源评价

一、土壤质量(soil quality)或称土壤健康(health of soil)是指土壤具有维持生态系统生产力和动植物健康而不发生土壤退化和其他生态环境问题的能力。

二、评价内容：一是土壤持续的生产力，即土壤提高植物和生物生产力的能力；二是环境质量，即土壤降低环境污染物和病菌损害的能力；三是动物健康，即土壤质量影响动植物和人类健康的能力；四、土壤的生态质量，即维护生态系统平衡与生物多样性的能力。

三、土壤资源评价的依据

土壤资源评价的主要依据是土壤生产力。土壤生产力的高低包括质和量两个方面。

四、土壤资源评价的原则：

(1) 土壤生产力是土壤资源评价的基础

(2) 土壤的利用方向和土宜是土壤资源评价的中心

(3) 各种因素的综合分析是土壤资源评价的重要环节

(4) 坚持当前与长远、养地与用地相结合的原则，是土壤资源评价的出发点

五、土壤质量评价方法

土壤质量的评价方法目前国际上尚无统一的标准，国内外提出的土壤质量评价方法主要有以下几种：

1、多变量指标克立格法（MVIT）

Smith(1993)利用多变量指标克立格法来评价土壤质量。这种方法可以将无数量限制的单个土壤质量指标综合成一个总体的土壤质量指数，这一过程称为多变量指标转换，是根据特定的标准将测定值转换为土壤质量指数。各个指标的标准代表土壤质量的最优的范围或阈值。该方法的优点是可以把管理措施、经济和环境限制因子引入分析过程，其评价范围可从农场到地区水平，评价的空间尺度弹性大。

2、土壤质量动力学法

Larson(1994)提出土壤质量的动力学方法，从数量和动力学特征上对土壤质量进行定量。某一土壤的质量可看作是它相对于标准(最优)状态的当前状态，土壤质量(Q)可由土壤性质qi的函数来表示：

Q = f(qi…n)

描述Q的土壤性质qi，是根据土壤性质测定的难易程度、重视性高低及对土壤质量关键变量的反映程度来选择的最小数据集。例如，土壤生产力指数（PI）是由土壤pH、容重、有效水容量对根系生长的满足度计算的，用来估计土壤侵蚀对土壤生产力质量及其变化的影响。该法适用于描述土壤系统的动态性，特别适合于土壤可持续管理。

3、土壤质量综合评分法

Doran等（1994）提出土壤质量的综合评分法，将土壤质量评价细分为对6个特定的土壤质量元素的评价，这6个土壤质量元素分别为作物产量、抗侵蚀能力、地下水质量、地表水质量、大气质量和食物质量，根据不同地区的特定农田系统、地理位置和气候条件，建立数学表达式，说明土壤功能与土壤性质的关系，通过对土壤性质的最小数据集评价土壤质量。

4、土壤相对质量法

通过引入相对土壤质量指数来评价土壤质量的变化，这种方法首先是假设研究区有一种理想土壤，其各项评价指标均能完全满足植物生长的需要，以这种土壤的质量指数为标准，其它土壤的质量指数与之相比，得出土壤的相对质量指数（RSQI），从而定量地表示所评价土壤的质量与理想土壤质量之间的差距，这样，从一种土壤的RSQI值就可以表示土壤质量的升降程度，从而可以定量地评价土壤质量的变化。该方法方便、合理，可以根据研究区域的不同土壤选定不同的理想土壤，针对性强，评价结果较符合实际。

以上土壤质量评价方法各有优点，实际工作中可以根据评价区域的时间和空间尺度、评价的土壤类型、评价的目的等，选择适宜的评价方法。

六、土壤质量评价指标体系

土壤质量是土壤的许多物理、化学和生物学性质，以及形成这些性质的一些重要过程的综合体现，土壤质量指标则是土壤属性的外在量度，由于对各种土壤属性与功能之间的关系，以及形成各种土壤属性的过程机理等问题尚未十分明确，目前的土壤质量评价体系仍无明确标准，土壤质量的研究仍然只是从不同关心角度进行的尝试。

1、土壤质量评价指标选择原则

有效性原则：选取的指标能正确反映出土壤的基本功能，是土壤中决定物理、化学及生物学过程的主要特性，对表征土壤功能是有效的。

敏感性原则：选取的土壤质量指标对土壤利用方式，人为扰动过程，土壤侵蚀强度及程度的变化有足够敏感的反应。如果所选指标对土壤变化反应不敏感，则对监测土壤质量变化没有使用价值。但是，指标的敏感性要以监测土壤质量变化的时间尺度而定。

实用性原则：选取的土壤质量指标要易于定量测定，简便实用。在田间或实验室测定时，测定过程稳定，测定误差低，具有较高的再现性与适宜的精度水平。

通用性：影响土壤质量的因素很多，必须立足于综合的、系统的观点。通过分析各种土壤特性在土壤质量形成中的主次作用，选取那些有重要影响的指标，尤其是不要遗漏制约土壤生产力的主要指标。另一方面，也不要无限制地扩大指标的选择面，使整个指标体系复杂化。

2、土壤质量评价指标选择

一般说来，反映土壤质量与健康的诊断特征可以分成两组，一组是描述土壤健康的描述性特征，另一组是分析性指标，具有定量单位，常为科学家所用。分析性指标通常包括物理指标、化学指标和__生物指标，在土壤质量评价中需要根据不同的土壤、不同的评价目的，按照上述指标选择原则对这些指标进行取舍组合。

（1）土壤物理指标

由于土壤结构的稳定性控制了生态系统内的许多功能，是土壤最基本的质量指标。在评价土壤质量的基本定量体系中，物理性指标包括：土壤质地、土层和根系深度、土壤容重和渗透率、田间持水量、土壤持水特征、土壤含水量。

（2）土壤化学指标

土壤质量的化学指标包括有机C和N，矿化态的N、P、K、pH、电导率。

（3）土壤生物指标

土壤中的生物是维持土壤质量的重要组成部分，土壤生物学性质能敏感地反映出土壤质量健康的变化，是土壤质量评价不可缺少的指标。生物学指标包括土壤上生长的植物、土壤动物、土壤微生物，其中，应用最多的是土壤微生物指标，多数研究认为，土壤微生物(包括微生物量、土壤呼吸等)是土壤质量变化最敏感的指标。

Kennedy（1995）提出的土壤质量微生物指标包括生物量、细菌、真菌、土壤呼吸、微生物区系以及与微生物活动有关的参数。

第四节土壤资源的利用与保护

一、利用和保护相结合，防治土壤的侵蚀

今后在开发利用土壤资源时应注意利用和保护相结合。土壤资源保护主要是防止

土壤侵蚀，防治土壤沙化，培肥土壤，提高有机质和养分的含量，改善生态系统，使

土壤资源显现出应有的生态效益和社会经济效益。

二、采用多种措施，改良盐碱土及沙土

改良盐碱土和防止次生盐渍化是遍及各大洲许多国家的一个重要问题。改良盐碱

土必须是抗旱、治涝、治盐碱相结合，其主要措施有：

1.冲洗。

2.排水。

3.井灌井排。

4.合理耕作。

5.生物措施。

6.化学改良措施。

三、培肥土壤，提高单位面积产量

提高土壤的质量首先要大力发展农田基本建设。

四、防治结合，减少土壤污染

首先控制污染源，这可通过制订环境保护法、土壤环境容量，农田水质标准，农

用污泥中有毒物质控制标准等，以控制和消除土壤污染源；同时采取相应的农业技术

措施进行治理，。

五、扩大耕地面积，限制乱占农业用地

扩大耕地面积主要靠开垦荒地。世界各大洲都有一些荒地可垦，表6-2-3是按各

大洲估计的已耕地占可耕地面积比。

随着世界人口的激增和城市化的发展，世界各国的人口中心有侵占最肥沃的农业

土壤的趋势，为了社会的长远利益，发展城市工业、交通要全盘考虑土地利用，制订

周密合理的规划，尽量限制乱占农业用地。

六、加强土地整理、综合整治、合理布局

要充分发挥土壤资源的优势，就要因地制宜地合理安排农业生产布局和结构，使农、林、牧都能协调发展。