土壤侵蚀退化研究进展

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土壤与环境 2001, 10(1): 72~76 Soil and Environmental Sciences
文章编号 1008-181X 2001 01-0072-05
土壤侵蚀退化研究进展
http://www.environment.soil.gd.cn E-mail: ses@soil.gd.cn
2 国内外土壤退化研究最新进展
国际上对土壤退化问题也越来越重视 1994 年在墨西哥第 15 届土壤学大会建议加强土壤 退化及土壤退化修复的研究 1997 年在加拿大多 伦多国际水土保持学会会议探讨了侵蚀引起的土 壤退化问题 国际土壤联合会于 1996 年和 1999 年分别在土耳其和泰国举行直接以土壤退化为主 题的第一届和第二届国际土地退化会议 并于 1996 年成立土壤退化研究工作组专门研究土壤退 化 在 1999 年会议上有很多学者提议将土壤退化 研究提到退化科学的高度来认识 并在会议上决 定于 2001 年在巴西召开第三届会议 此外 国内
Abstract: Basis on reviewing the history and present situation of the study on soil degradation processes in the world and China this paper summarized the recent development in the forming mechanism the processes models of soil degradation and the assessment indexes for soil degradation. Finally the main problems and futures of the research work in the field were put forward. Key words: soil erosion degradation physical degradation chemical degradation biological degradation; mechanism of degradation
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土壤与环境
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外土壤退化研究也取得较大进展 T.J.Schmit 等 1999 [31] 孙辉等 1999 [32]的研究结果表明
植物篱 过滤带可有效控制土壤退化 张兴昌 邵明安 2000 [33]研究了不同退化土壤 N P 流失 规律发现 20 µm 直径的团聚体是区分土壤有机质 和全 N 流失标准 王百群 刘国斌 1998 [34]研 究了黄土丘陵区泥沙养分富集与地形的关系 其 结果表明有机质与 N P K 的富集呈正相关 与 坡长 坡度呈负相关 王晓燕等 2000 [35] M.J.Lindstron 等 1998 [36]研究了耕作措施对 土壤退化的影响 卢金发 1999 [37]研究了土壤 退化坡带地带性的成因 近 10 多年 南京土壤所 对我国南方地区土壤退化研究较为深入 初步阐 明了红壤退化的机制 绘制了南方土壤退化图 并提出一些防治红壤退化的模式 濮励杰等
土壤化学退化主要表现为土壤养分流失而导 致养分的贫瘠化 在黄土高原区土壤退化主要以 土壤肥力降低和生产力低下为标志 土壤有机质
和有效 N P 含量急剧下降[20] 有不少学者研究了 降雨过程中土壤养分的流失途径 王纪增
1990 [22] 卫 中 平 1992 [23] 刘 秉 正 1995 [24]在研究黄土高原养分流失规律时发现 N 素流失与侵蚀泥沙量有关 唐克丽 1987 [25] 研究了黄河干支流悬移泥沙与土壤养分流失的关 系时发现 随泥沙细粒的增加 养分富集 逾靠 近下游 养分富集逾明显 余存祖 1983 [21]研 究了黄河中游土壤微量元素流失规律后 发现侵 蚀土壤中大多数有效态的微量元素有效态低于临 界值 土壤缺 Zn B Mo 的面积约占总量 1/3 缺 Mn 的面积约占一半 缺 Cu Fe 约占 1/3 他认为 由于侵蚀造成地表微量元素流失而重新分配从而 导致微量元素的贫瘠化 杨艳生 1993 [26]在研 究红粘土养分流失时却发现土壤养分流失以径流 水为主 在我国南方红壤由于土壤退化严重而导 致 P 元素极度缺乏 养分退化明显 1.3 土壤退化过程
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卢金伟等 土壤侵蚀退化研究进展
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式 Ln ER =i + 0.576 ln 土壤流失量 , i 为土壤团聚体函数 Verity 1990 [12]对加拿大 侵蚀暗棕壤研究表明 土壤有机质 N P S 随土 壤侵蚀强度增加而减少 前苏联 M.H.扎斯拉夫斯 基对退化的黑钙土进行研究发现 土壤腐殖质的 量总是随着土壤退化的增强而明显下降 Cihacek 等 1994 [13]对美国 15 种侵蚀土壤进行比较研 究 发现土壤有机 C 硝态 N 速效 P 和有机 Zn Fe Mn 下降 J.S.C.Mbagwu 1989 [14]等从土壤 团聚体角度研究了土壤利用方式对土壤退化的影 响 S.M.Dabney 等 1995 研究了草篱控制土壤 侵蚀退化的效果[15] 在我国土壤学者的研究主要集中于土壤 发生分类 土壤养分 土壤利用与改良及土壤侵 蚀等方面 在土壤退化方面的研究较少 我国土 壤学者从土壤的物理退化 化学退化和生物学退 化三个方面对土壤退化进行了定性研究 1.1 土壤物理退化
望土壤侵蚀退化研究的进一步发展方向
关键词 土壤侵蚀退化 物理退化 化学退化 生物退化 退化机理
中图分类号 S157
文献标识码 A
The development in research work on soil degradation
LU Jin-wei LI Zhan-bin
Institute of soil and water conservation, Chinese Academy of Sciences and Ministry of Water Resources, Yangling Shaanxi 712100, China
 ̄80%的氮和 7%-30%的磷上以溶解态流失 White 1986 [8]认为土壤养分的流失的途径是主要通过 泥沙携带输移的 大约 90%以上的养分损失是存在 侵蚀沉积物中 而不是存在流水中 Stoltenbery 1953 [9]认为泥沙对养分有一定的富集作用 富 集比 ER 指泥沙养分含量与原始土壤中养分含 量之比 Sharpley 1980 [10] 在 模 拟 降 雨 条 件 下 发现 ER 随雨强 坡度的增加而降低 Smith 1991 [11]通过模拟试验 提出计算 ER 经验公
土壤退化同样可导致土壤生物种类和数量减 少 其中噬腐生物减少 土壤有害生物增加 土 壤微生物活性降低 微生物分泌物减少 周礼恺 1983 [27] 李松 1991 [28] 史衍玺 1998 [29] 研究了土壤退化与土壤酶的相关性 土壤酶的活 性与土壤退化程度呈负相关 且可用来评价土壤 肥力状况 认为蔗糖酶和见性 碱性磷酸酶的活 性可作为反映土壤退化程度的指标 土壤退化的 结果是导致土壤生产力的下降 李鼎新 1988 [18] 章明奎 1995 [30]在研究侵蚀退化土壤小麦 生产性状时发现由于侵蚀而导致土壤生产力下 降 小麦生物产量明显降低 以上这些研究从不 同角度研究侵蚀土壤的退化特征 并取得一定的 成果 但是对侵蚀土壤退化研究处于从某些土壤 物理 化学特性定性描述土壤退化特征 没涉及 到土壤退化的本质
土壤物理退化主要表现表土流失 土壤颗粒 粗化 结构性变差 田积莹 1964 [16]在子午岭 林区研究表明 草地开垦 4 年后土壤团聚体下降 20% 杨艳生 1991 在研究坡耕地通透性时发 现 土壤通透性影响入渗和产流 进而影响侵蚀 和土壤退化[17] 朱显漠 1984 指出黄土高原土 壤退化表现表土的大量流失 李鼎新 1988 [18] 研究杏子河流域黑垆土分布性状时发现 黄土丘 陵区土壤大多已失去 A 层和 A+B 层 土壤向岩化 方向发展 万勇善 史德明 1991 [19]在研究南 方花岗岩区土壤沙化过程时发现 地表径流一般 先带走表层土壤中的粘粒 使表土粗化 土壤厚 度变薄 土体构型劣化其含沙量相对增加 土壤 化学退化主要表现为土壤养分流失而导致养分的 贫瘠化 在黄土高原区土壤退化主要以土壤肥力 降低和生产力低下为标志 土壤有机质和有效 N P 含量急剧下降[20] 余存祖 1983 [21]研究了黄 河中游土壤微量元素流失规律后 发现侵蚀土壤 中大多数有效态的微量元素有效态低于临界值 土壤缺 Zn B Mo 的面积约占总量 1/3 缺 Mn 的 面积约占一半 缺 Cu Fe 约占 1/3 他认为由于 侵蚀造成地表微量元素流失而重新分配从而导致 微量元素的贫瘠化 在我国南方红壤由于土壤退 化严重而导致 P 元素极度缺乏 养分退化明显 1.2 土壤化学退化
1 国内外土壤侵蚀退化研究回顾
自联合国粮农组织 FAO 于 1971 年提出 土壤退化问题以来 土壤退化问题日益受到人们 的关注 美国的土壤学者 Menzel 1978 [5] Hubbard 1983 [6] Mcdowell 1984 [7]等在研 究美国几个大区域土壤侵蚀时发现地表径流中有 8
卢金伟 李占斌
中国科学院 水利部水土保持研究所 陕西 杨陵 712100
摘要 从土壤物理退化 化学退化和生物学退化等 3 个方面回顾了国内外的土壤退化过程研究的历史与现状 全面总结了
国内外在土壤侵蚀退化形成的过程 机理 影响因素以及评价土壤退化的指标方法等方面的最新研究进展 最后提出了土
壤退化过程和防治方法研究中存在的主要问题 并从多学科交叉的角度和土壤侵蚀退化机理研究及定量动态监测角度来展
1998 [38]在我国首次运用 137Cs 示踪法对我国西 部风蚀地区土壤退化进行定量评价 史衍玺 1998 [29]在研究土壤质量演变时 从指标的易测 可比性和应用性出发 结合土壤退化的过程 选 取土壤有机质 碱解氮 速效磷 水稳性团粒含 量 酶指标等几个指标 作为定量化土壤退化的 指标 孙波 赵其国 1999 [39]从影响土壤的物 理学过程 水分运动 土壤结构的变化等 化 学过程 养分的流失 阴阳离子的吸附交换等过 程 和生物学过程 微生物的分解合成及酶活性 的变化等 三方面的退化入手 建立了评价土壤 退化的指标体系 在 90 年代后期 国内外土地退 化研究出现新的进展 在几个基于 RS GIS 的指 标基础上 归纳出了绝对 相对和差异三种退化 的评价思想 直接运用图象处理软件 给定不同 的权重综合地确定土地退化类型和程度的两种技 术监测路线 进行土壤退化定量评价
基金项目 中国科学院百人计划资助项目 B98015700
作者简介 卢金伟 1976
男 硕士研究生
收稿日期 2000-11-20
科学及侵蚀学科关注的热点 但是直到今天为 止 有关土壤退化的许多理论问题及过程机理尚 不清楚 还没有统一的土壤退化指标和定量化评 价方法 因此 了解国内外的土壤退化研究发展 的动向 对于开展土壤侵蚀退化研究具有重要意 义
土壤退化是指在各种自然环境条件 特别 是人为因素影响下所发生的导致土壤的农业生产 能力或土地利用能力和环境调控能力的下降 80 年代 刘良梧等 1995 结合我国山地丘陵多 土壤侵蚀分布广的特点 把由于水 风 重力等 外营力作用使得土壤物质发生迁移而引起的土壤 退化称为侵蚀退化 土壤退化的表现形式为表土 的大量流失 养分的贫瘠 土壤颗粒变粗 土壤 侵蚀是导致土壤退化的最普遍 最重要的原因 土壤退化的实质就是土壤质量的下降过程[1] 本世 纪以来 由于人口的迅猛增加带来的食物需求以 及人类不合理的开发利用土地 已引起全球土地 资源的不断退化和生态环境的日益恶化[2] 全球土 壤退化面积达 1965 万 km2 就地区分布来看 亚 洲 非洲土壤退化尤为突出 在亚洲我国是世界 上土壤侵蚀最严重的国家之一 据统计资料[3] 1996 年我国水土流失面积已达 183 万 km2 占国土 面积的 1/5 而且仅黄土高原地区水土流失面积就 达 43 万 km2 [4] 土壤退化已成为制约我国农业和 社会经济发展的重要因素 目前 土壤退化研究 已成为 21 世纪国际土壤学 农学 水文学 环境
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