土壤肥力评价方法探讨_刘洪鹄

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化学退化
二级分类
土壤结构 、水 、热 、 通气性和机械阻力
大量元素 中量元素 微量元素
三级分类 颗粒组成 、孔隙度、容重 、团聚体数量和稳定性 、机械强度 、土层厚 度 、渗透率 、田间持水量 、土壤持水特性 、土温变幅 、土壤氧扩散率 N , P, K Ca, Mg , S Mn , B, Cu , Zn , Fe, Mo
Warkentin 和 Fletcher(1977)建议定义土壤质量的 等 , 2006)。如果能反映出土壤肥力 , 选择的指标越
概念 。土壤质量(soil quality)是土壤支撑粮食生产所 少越好 。 最小数据库中的指标必须满足下列条件 :
需的肥力高低 ;也是容纳 、吸收 、降解和自净环境污染 物质能力的强弱 , 以及促进人与动植物健康能力大小
评价土壤肥力需要确定土壤指标与土壤功能的
物质来看 , 土壤主要供给作物氮 、磷 、钾 、硫 、铁 、镁等 11 种营养物质 。土壤环境的好坏会直接关系到作物 吸收养分 、水分的通量 。中国土壤种类众多 , 为了能 够正确反映各土类的肥力大小 , 须选择合适的土壤肥 力评价方法 。 本文总结国内外本方面的研究 , 提供评 价土壤肥力的流程与方法 , 可为其它研究者在研究土 壤肥力提供一定的帮助 。
关系 。Do ran 和 Parkin (1994)列出了土壤指标与土 壤功能之间的关系(表 1), 不同的土壤指标可反应 不同的土壤功能 。通过一系列的土壤指标体系 , 从 不同角度评价不同的土壤功能 。 影响土壤质量的因 素很多 , 除了土壤过程以外 , 还包括耕作措施 、种植 制度 、流域管理政策(如开垦荒地 、城镇化)和区域差 异等 。 土壤质量评价是当代研究的热点和难点问题 之一 。
①反映支持根系生长的能力 ;②反映向作物输送水 分和空气的能力 ;③反映向作物生长提供养分的能
的综合量度 ,包括土壤肥力质量 、土壤环境质量和土 壤 健 康 质 量 (Larson and Pierce , 1991 ;Karlen 等 , 1997)。
力 ;④反映土壤中空气的交换能力 ;⑤反映土壤生物 促进养分循环的能力 。 第二步 , 指标标准化 , 不同的 评价方法中 , 指标标准化的方法也不同 , 分为线性和
瘠化 、酸化 、沼泽化及污染等(也可概括为 :土壤的物 的好或坏 。
理退化 、化学退化与生物退化)(赵其国 , 1995)。土壤 肥力(土壤养分)是建立持久农业的根本物质基础 。 土壤不仅提供给作物养分 、水分 、空气 , 并且土壤环境
2 指标选择
会影响到作物吸收养分 、水分的大小 。从作物灰分的
度 、土层厚度等 , 化学方面的指标包括 N , P , K , Ca , 分 (表4), 共分 为四级 , 分 别赋值为 1 , 2 , 3和4 。目
表 2 土壤质量评价指标体系
T able 2 Frame of evalua ting index es of soil quality
一级分类 物理退化
T able 3 Evaluating criteria of soil fertility concerning red soil in the eastern hilly area , South China
g/ kg
土壤类型 自然土壤
旱地土壤
养分水平
肥沃 轻度缺乏 中度缺乏 严重缺乏
肥沃 轻度缺乏 中度缺乏 严重缺乏
粉/ 粘比 、表土层厚度 。孙波和赵其国(1999)列举了 红壤质量的评价指标(表 2), 概括较为全面 , 分为物
3 指标标准化
理 、化学和生物方面的指标 , 物理方面的指标包括颗
对于定量评价土壤质量指标 , 中国科学院南京
粒组成 、孔隙度 、容重 、团聚体数量和稳定性 、机械强 土壤研究所黑龙江队(1982)对各个指标进行分级打
许多学者对东北黑土肥力已进行过研究 , 评价 指标较多 , 但在大部分研究中只采用较少指标评价 。 黑龙江省荒地资源考察队黑河分队(1975)用有机质 和水分含量来评价黑土肥力的演变 。 黑龙江省农业 资源调查和农 业区划委员会办公室(1981)以有机 质 、全氮 、全磷 、代换量 、总孔隙度 、田间持水量 、水稳 团粒 、富里酸 、胡敏酸来评价黑土肥力的下降过程 。 汪景宽等(2002)研究了机械组成 、有机质 、全氮 、全 硫 、全磷 、速效磷 、全钾 、速效钾 、Z n 、M n 、Cu 和 Fe 随 时间的变化 。 另外 , 中国科学院南京土壤研究所黑 龙 江队(198 2)考察 了黑 龙江 省与 内蒙 古自 治区 东北 部的土壤资源 , 对这一区域的土壤肥力提供了一套 完整的指标体系(表 4), 评价指标包括水分状况 、有 机质厚度 、有机质层 、土壤质地 、有机质 、全氮 、全磷 、 速效磷 、水解氮 、pH 、产量 。李双异等(2006)用速效 磷 、有机质 、速效钾 、粘粒 、pH 来评价东北黑土区的 土壤质量 。
1 土壤肥力评价步骤
孙波等(1995)建立了评价红壤退化的指标体系 , 指标分为两类 :一类是养分指标 , 包括有机质 、氮 N
土壤肥力评价包括 3 个步骤(L arson 和 Pierce , 1994 ;Schoenholt z 等 , 2000 ;Shukla 等 , 2006):第 一 步 , 选择合 适的土 壤肥力 指标 最小 数据库(Rezaei
土壤肥力评价方法探讨
刘洪鹄1 , 赵玉明2 , 王秀颖2 , 冯艳杰2 , 杨 威2
(1 .长江科学院 水土保持研究所 , 武汉 430010 ;2 .北京师范大学 地理学与遥感科 学学院 , 北京 100875)
摘要 :总结了土壤肥力的评价方法 , 探讨了土壤肥力评价的流程 。 土壤肥力的评价 流程如下 :首先选 择最小指标 数 据库 , 其次对指标进行标准化 , 最后将所有指标综合成一个土壤肥力指数 。 指标标 准化时 , 根据土壤 指标与作物 生 长之 间的关系 , 可分为“S 型 曲线” 、“ 反 S 型曲线和“ 抛物线型曲线” 。 评价方法包括多变量指标克立 格法 、土壤质 量 动力学方法 、土壤质量综合评分法等 。 在某地区评价土壤 质量时 , 要仔细查对各种 土壤质量评 价方法的 优缺点 , 选 出适合本地区土壤质量的评价方法 。 关 键 词 :土壤质量 ;土壤肥力 ;土壤退化 中图分类号 :S151.9 文献标识码 :A
30 ~ 50 20 ~ 30
10 ~ 20
>50
4 3 2 1
30 ~ 40 20 ~ 30
10 ~ 20
<10
4 3 2 1
一级 中 -重壤 4 砂 -重壤 4
4 .土壤 质地
二级 重 -轻壤 3
轻粘
3
三级 砂 -砂壤 2 砂 -砂壤 2
(全氮 N)、磷 P(全磷 P2O5 、速效 磷 P)、钾 K (全钾 K2O 、速效钾 K);另一类是物理和化学环境指标 , 包括
酸碱度 pH 、阳离子交换量 CEC 、粘粒(<0 .002 mm)、
收稿日期 :2008-03-14
基金项目 :国家重点基础研究发展计划资助项目(2007CB40720301)
index and soil function
分析性指标
土壤质地
土壤 物理 指标
土层厚度与根系深 度 土壤密度与渗透性
土壤持水性
土壤 有 机碳 、全 氮 含量Leabharlann 土壤 pH 值土壤 化学 指标
土壤电导率 土壤有效态氮磷钾
土壤阳离子交换量
土壤重(类)金属含 量及状态
生物量
潜在矿化氮含量
土壤 生物 指标
土壤 呼 吸 、水分 含 量 、温度
第25卷第 3期 2008年 6月
长 江 科 学 院 院 报 Journal of Yangtze River Scienti fi c Research Institute
文章编号 :1001-5485(2008)03-0062-05
Vol .25 N o .3 Jun.2 0 0 8
质转化
定模型
物质转化与养分循 土壤过程模型的参


物质转化与结构形 成
土壤生态学指标
养分有效性与缓冲 净化作用
土壤生态学指标
Mg , S , Mn , B , Cu , Z n , Fe , Mo , 生物方面的指标包括 动植物残体 、微生物及其产物和腐殖质 。 南方红壤 退 化机 制与 防治措 施研 究专 题组(19 99)把 未开 垦红 壤和旱地红壤对不同指标进行评价 , 将各个指标及 总质量水平都分为 4 级 :肥沃 、轻度缺乏 、中度缺乏 和严重缺乏(表 3)。
<50 >150 100 ~ 150 50 ~ 100 <50
64
长江科学院院 报
2008 年
表 4 东北地区农地和宜农地 土壤资源单项指标评价
T able 4 Evalua ting indices of agricultural and suitable
agricultural land in the northeastern China
<0 .2 >1 .0 0 .6 ~ 1 .0 0 .2 ~ 0 .6 <0 .2
全钾
>30 20 ~ 30 10 ~ 20
<10 >30 20 ~ 30 10 ~ 20 <10
速效磷
>10 5 ~ 10 2 .5 ~ 5 <2 .5 >10 8 ~ 10 5~ 8
<5
速效钾
>150 100 ~ 150 50 ~ 100


生物活性与养分有 土壤过程模型的参
效性适宜区

生物活性阈值与适 某些土壤过程模型
宜区
参数
植物有效态养分
生产力和环境质量 参数
保持矿质养分
肥力和缓冲性能参 数
对生物及其环境危 土壤及环境质量参
害状况

土壤有机质及养分 模拟管理对土壤养
储存
分影响
土壤生产力和氮供 土壤过程模型的参
应潜力

估计生物活性及物 土壤微生物活性测
备注 土壤结构 方面 的指标 是红 壤物 理 环境变化的核心
交换态和 水溶 态是比 较敏 感的 指 标
生物退化
有机质
动植物残体 微生物及其产物 腐殖质
腐殖质中 胡敏 酸的含 量和 特征 是 评价土壤有机质变化的重要指标
表 3 南方 东部丘陵区红壤肥力状况评价标准(南方红壤退化机制 与防治措施研究专题组 , 1999)
单项土壤资源
宜农地
农地
评价项目及级别 一级
1 .水分 二级 状况/ % 三级
四级 2 .土壤 厚度
指标
25 ~ 35 35 ~ 50 15 ~ 25
>50
指数
4 3 2 1
指标
20 ~ 30 30 ~ 40 10 ~ 20
>40
指数
4 3 2 1
物理因素 3 .有机质 层厚度 / cm
一级 二级 三级 四级
作者简介 :刘洪鹄(1980-), 男 , 山东潍 坊人 , 博士 , 主要 从事 土壤侵 蚀与 土地 退化 工作 , (电话)027-82926207(电 子信 箱)honghu2005 @ gmail .com 。
第3期
刘洪鹄 等 土壤肥力评价方法探讨
63
表 1 土壤质量评价分析性指标及其土壤功能的关系 Table 1 T he relationship of soil quality
土壤退化(soil degradation)指在不利的未开垦和 人类对土壤的不合理利用影响下 , 土壤质量与生产力
非线性两种(Karlen 等 , 2003)。 这些指标能够充分 反映土壤的物理 、化学和生物性质 。 第三步 , 综合所
下降的过程 , 它包括土壤侵蚀 、沙化 、盐碱化 、肥力贫 有指标成一个土壤肥力指数 , 以此来评价土壤肥力
土壤微生物活性及 多样性
土壤动物组成及多 样性
土壤酶活性
与土壤功能的关系 运用途径
土壤 水分 、养 分 保 土壤侵蚀模型的参
持和传输

土壤肥力水平的标 土壤景观模型的参


淋溶 、侵蚀 与 水 分 土壤体积分析重要
调节
参数
水分 保持 、缓 冲 性 能
有效水的计算
土壤 肥力 、缓 冲 性 土壤过程模型的参
代号
A B C D A B C D
有机质
>35 25 ~ 35 15 ~ 35
<15 >20 15 ~ 20 10 ~ 15 <10
全氮
>1 .75 1 .25 ~ 1 .75 0 .75 ~ 1 .25
<0 .75 >1 .5 1 .0 ~ 1 .5 0 .5 ~ 1 .0 <0 .5
全磷
>1 .0 0 .6 ~ 1 .0 0 .2 ~ 0 .6
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