第八章土壤退化过程与环境质量
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利用地形地物设置障碍物或铺压遮蔽
3. 化学固沙
在流动沙地上喷洒化学胶结物质
4. 旱地节水 低压管道输水、喷灌微灌 5. 退化地开发 沙地衬膜水稻栽培
整治措施—植树造林
设置沙障——草方格
藻类结皮固沙
第四节 土壤酸化与环境质量
• 进入土壤的H+的来源：
①CO2的溶解 H2CO3、生物体分泌 ②SOx、NOx
土壤盐渍化
土壤碱化
土壤胶体被钠离子饱 和的过程
主要发生在灌溉地区
一、土壤盐渍化过程及其影响因子
S = C本底+C输入 – C输出 • 盐分的来源：矿物的风化、降雨、含盐构造
地层、地下水、灌溉水、人为活动
• 土壤盐分迁移：
①随自由水运动（重力下渗运动、毛管水蒸发） ②溶质的扩散迁移：浓度梯度 ③对流迁移：由运动的水携带（孔隙）
• 有机质吸附理论
RAl(3-x)(s)+xH+
RHx(s) + Al3+
• 溶解有机碳的配位－溶解理论
DOC
二、土壤酸化的主要成因
（1）自然土壤发生过程 矿物分解、合成－盐基流失－富铁铝化
酸性硫酸盐土的形成：
FeS2 +3.5O2+H2O
Fe2++2SO42-+2H+
（2）生物地球化学平衡的失调
• 异位影响：
①径流高峰增大，加剧洪水灾害； ②泥沙沉积影响河道、库容
黄河、三门峡水库 ③受纳水体养分增高，产生富营养化
库湾、河口、湖泊水库 磷：颗粒态磷(PAP)、溶解态磷(DP) ④土壤有机碳流失 对大气影响 0.15％
我国水土流失情况
水土流失治理
• 建设高标准基本农田，促进退耕还林 • 加大植被建设力度，从数量型向质量型
第八章 土壤退化过程 与环境质量
气圈
Gas-sphere
生物圈
Biosphere
生
水
物
分
养 分土Biblioteka 圈循 环物 质Pedosphere
与 平
循
衡
环
金属与微量元素物质循环
水圈
Water sphere
岩石圈
Rocky-sphere
土壤圈的地位(position of pedosphere)
S = f (cl, o, r, p, t,…..)
地理位置差异
200mm
400mm
800mm
人为因素——过度开垦
人为因素—过度樵采
（三）荒漠化评价的土壤和环境指标
• 潜在产量损失：田间实验方法 • 植被指标、土壤指标和人类活动指标 ➢沙地草场：植被盖度、表土层厚度、
风蚀模数、土壤有机质 植被群落类型
（四）荒漠化治理
1. 植物固沙 建立人工植被或恢复天然植被 2. 工程治沙
全球范围内pH<5的土壤占全球土壤 面积的1/3。我国？
一、土壤酸化过程的形成和实质
（1）矿物分解，盐基淋溶－自然酸化过程
• 2MgAl7Si16O40(OH)8.Na + 45H2O
高岭石
2Mg2+ + 2Na+ + 6OH- + 18Si(OH)4 + 7Al2Si2O5(OH)4
• Al3++Si(OH)4 + 0.5H2O
转变 • 机修梯田，推行生物经济复式埂 • 经济林建设走产业化发展的路子 • 有计划地发展畜牧业，减少植被破坏
第三节 荒漠化过程及其环境影响
荒漠化 其他
41.6％
58.4％
36×108hm2
干旱区面积:62×108hm2
世界范围
92.8％
草场面积 雨养耕地 灌溉耕地
我国情况
• 荒漠化面积2.62×108hm2 ，占国土面积27.3％ • 风蚀荒漠化：全国分布 • 水蚀荒漠化：黄土高原北部、黄河中上游地区 • 盐渍荒漠化：西北、华北产粮区 • 冻融荒漠化：青藏高原
和耕作方式的改变、化学污染等
• 土壤退化
土壤侵蚀、土壤性质恶化
• 植被与土壤退化相互作用
荒漠化的形成过程
植被蒸腾作用减弱， 空气湿度减小
降水减少，蒸发加强
（荒漠化） 植被覆盖减少
下渗减弱、径流 加强、蒸发加强
地面变干燥
（二）荒漠化过程的影响因子
• 主要原因：水分短缺 干旱、半干旱
• 人为活动的影响：加速荒漠化 （1）土地滥垦与不适宜的种植业发展 （2）过度放牧与不当的草场管理 （3）森林滥伐与地表植被的破坏
第二节 土壤侵蚀与环境质量
一、土壤水蚀及其影响因子：
降雨、水流（沟蚀、沟间侵蚀） ➢气候因素：降雨、生物生长、物质分解 • 地表覆盖：减少沟间侵蚀、减少径流 • 地形：坡地>平地 • 人为管理：耕作、梯田
二、土壤水蚀的估计和预测
• Wischmeier等（1978） USLE
• Laflen等（1991） WEPP
H++ 0.5Al2Si2O5(OH)4
• Al3+ + 3H2O
H+ + Al(OH)3 三水铝石
（2）H+与土壤胶体吸附的阳离子发生交换作用
Na>K>Mg>Ca>H>Al
（3）植物凋落物产生具有强酸性的有机物
（二）铝的活化
• 矿物的溶解－沉淀理论
Al(OH)3 + 3H+
Al3+ +3H2O
log[Al3+] = logKsp -3pH+14
NH4+、K+、Na+、Ca2+、Mg2+
H+
（3）施肥和土壤管理 （4）大气酸沉降
NH4++2O2
2H++NO3-+H2O
三、土壤酸化的环境效应
1. 作物效应
生产力下降、CEC下降、铝中毒
2. 水质效应
①对水体中盐基养分的影响 ②缓冲酸沉降－Al释放（中毒）
第五节 土壤盐渍化
可溶性盐类在土壤 土壤盐化 中的累积
• 土壤变化：①土壤与环境
②土壤内部 ∆S = ∆Se + ∆Si 土壤发育：有序化－熵减 环境：熵增加－混乱度增加－负熵（太
阳能）
人为导致的土壤退化
• 土壤退化：一个或多个功能不能发挥
农业生产力＋环境调节能力
• 土壤退化的类型：
①自然土壤形成过程 ②人为活动：农业、城市化、工业化
土壤侵蚀、荒漠化、酸化、盐渍化
荒漠化概念
• 指干旱、半干旱、干旱的半湿润地区在自然 和人为活动影响下造成的土地退化。
① 土壤退化：侵蚀、盐碱化、肥力衰竭等
② 土壤生态与环境退化：植被覆盖度降低、生 物量减少、生物多样性下降等
（一）荒漠化过程的特点
• 植被退化
生产力下降、群落结构简单、植物 生物多样性降低、植被再生能力下降
二、盐渍化土壤的管理
（一）盐土和碱土的判断
盐土：盐积层厚度15～30cm 10~20g/kg
与干燥度成正比
碱土：[Na+]>阈值 钠吸附比(SAR) ＝
[Na+]
SAR>13
([Ca2+]+[Mg2+])0.5
（二）盐渍土的管理
• 不合理的灌溉－次生盐渍化主因 • 森林植被破坏、过度放牧、土地利用
USLE: A = RKLSCP
• R:降雨因子 K:土壤可蚀性因子
• LS:坡度和坡长的复合因子
• C:覆盖度
P:人为管理措施
三、土壤水蚀对环境质量的影响
• 原位影响：
耕作层丧失、土壤肥力、有机质下 降、植物有效水库容的下降、土壤热反 射能力增加及结壳和压实等
• 评价： ①估计侵蚀量； ②侵蚀量－作物产量
3. 化学固沙
在流动沙地上喷洒化学胶结物质
4. 旱地节水 低压管道输水、喷灌微灌 5. 退化地开发 沙地衬膜水稻栽培
整治措施—植树造林
设置沙障——草方格
藻类结皮固沙
第四节 土壤酸化与环境质量
• 进入土壤的H+的来源：
①CO2的溶解 H2CO3、生物体分泌 ②SOx、NOx
土壤盐渍化
土壤碱化
土壤胶体被钠离子饱 和的过程
主要发生在灌溉地区
一、土壤盐渍化过程及其影响因子
S = C本底+C输入 – C输出 • 盐分的来源：矿物的风化、降雨、含盐构造
地层、地下水、灌溉水、人为活动
• 土壤盐分迁移：
①随自由水运动（重力下渗运动、毛管水蒸发） ②溶质的扩散迁移：浓度梯度 ③对流迁移：由运动的水携带（孔隙）
• 有机质吸附理论
RAl(3-x)(s)+xH+
RHx(s) + Al3+
• 溶解有机碳的配位－溶解理论
DOC
二、土壤酸化的主要成因
（1）自然土壤发生过程 矿物分解、合成－盐基流失－富铁铝化
酸性硫酸盐土的形成：
FeS2 +3.5O2+H2O
Fe2++2SO42-+2H+
（2）生物地球化学平衡的失调
• 异位影响：
①径流高峰增大，加剧洪水灾害； ②泥沙沉积影响河道、库容
黄河、三门峡水库 ③受纳水体养分增高，产生富营养化
库湾、河口、湖泊水库 磷：颗粒态磷(PAP)、溶解态磷(DP) ④土壤有机碳流失 对大气影响 0.15％
我国水土流失情况
水土流失治理
• 建设高标准基本农田，促进退耕还林 • 加大植被建设力度，从数量型向质量型
第八章 土壤退化过程 与环境质量
气圈
Gas-sphere
生物圈
Biosphere
生
水
物
分
养 分土Biblioteka 圈循 环物 质Pedosphere
与 平
循
衡
环
金属与微量元素物质循环
水圈
Water sphere
岩石圈
Rocky-sphere
土壤圈的地位(position of pedosphere)
S = f (cl, o, r, p, t,…..)
地理位置差异
200mm
400mm
800mm
人为因素——过度开垦
人为因素—过度樵采
（三）荒漠化评价的土壤和环境指标
• 潜在产量损失：田间实验方法 • 植被指标、土壤指标和人类活动指标 ➢沙地草场：植被盖度、表土层厚度、
风蚀模数、土壤有机质 植被群落类型
（四）荒漠化治理
1. 植物固沙 建立人工植被或恢复天然植被 2. 工程治沙
全球范围内pH<5的土壤占全球土壤 面积的1/3。我国？
一、土壤酸化过程的形成和实质
（1）矿物分解，盐基淋溶－自然酸化过程
• 2MgAl7Si16O40(OH)8.Na + 45H2O
高岭石
2Mg2+ + 2Na+ + 6OH- + 18Si(OH)4 + 7Al2Si2O5(OH)4
• Al3++Si(OH)4 + 0.5H2O
转变 • 机修梯田，推行生物经济复式埂 • 经济林建设走产业化发展的路子 • 有计划地发展畜牧业，减少植被破坏
第三节 荒漠化过程及其环境影响
荒漠化 其他
41.6％
58.4％
36×108hm2
干旱区面积:62×108hm2
世界范围
92.8％
草场面积 雨养耕地 灌溉耕地
我国情况
• 荒漠化面积2.62×108hm2 ，占国土面积27.3％ • 风蚀荒漠化：全国分布 • 水蚀荒漠化：黄土高原北部、黄河中上游地区 • 盐渍荒漠化：西北、华北产粮区 • 冻融荒漠化：青藏高原
和耕作方式的改变、化学污染等
• 土壤退化
土壤侵蚀、土壤性质恶化
• 植被与土壤退化相互作用
荒漠化的形成过程
植被蒸腾作用减弱， 空气湿度减小
降水减少，蒸发加强
（荒漠化） 植被覆盖减少
下渗减弱、径流 加强、蒸发加强
地面变干燥
（二）荒漠化过程的影响因子
• 主要原因：水分短缺 干旱、半干旱
• 人为活动的影响：加速荒漠化 （1）土地滥垦与不适宜的种植业发展 （2）过度放牧与不当的草场管理 （3）森林滥伐与地表植被的破坏
第二节 土壤侵蚀与环境质量
一、土壤水蚀及其影响因子：
降雨、水流（沟蚀、沟间侵蚀） ➢气候因素：降雨、生物生长、物质分解 • 地表覆盖：减少沟间侵蚀、减少径流 • 地形：坡地>平地 • 人为管理：耕作、梯田
二、土壤水蚀的估计和预测
• Wischmeier等（1978） USLE
• Laflen等（1991） WEPP
H++ 0.5Al2Si2O5(OH)4
• Al3+ + 3H2O
H+ + Al(OH)3 三水铝石
（2）H+与土壤胶体吸附的阳离子发生交换作用
Na>K>Mg>Ca>H>Al
（3）植物凋落物产生具有强酸性的有机物
（二）铝的活化
• 矿物的溶解－沉淀理论
Al(OH)3 + 3H+
Al3+ +3H2O
log[Al3+] = logKsp -3pH+14
NH4+、K+、Na+、Ca2+、Mg2+
H+
（3）施肥和土壤管理 （4）大气酸沉降
NH4++2O2
2H++NO3-+H2O
三、土壤酸化的环境效应
1. 作物效应
生产力下降、CEC下降、铝中毒
2. 水质效应
①对水体中盐基养分的影响 ②缓冲酸沉降－Al释放（中毒）
第五节 土壤盐渍化
可溶性盐类在土壤 土壤盐化 中的累积
• 土壤变化：①土壤与环境
②土壤内部 ∆S = ∆Se + ∆Si 土壤发育：有序化－熵减 环境：熵增加－混乱度增加－负熵（太
阳能）
人为导致的土壤退化
• 土壤退化：一个或多个功能不能发挥
农业生产力＋环境调节能力
• 土壤退化的类型：
①自然土壤形成过程 ②人为活动：农业、城市化、工业化
土壤侵蚀、荒漠化、酸化、盐渍化
荒漠化概念
• 指干旱、半干旱、干旱的半湿润地区在自然 和人为活动影响下造成的土地退化。
① 土壤退化：侵蚀、盐碱化、肥力衰竭等
② 土壤生态与环境退化：植被覆盖度降低、生 物量减少、生物多样性下降等
（一）荒漠化过程的特点
• 植被退化
生产力下降、群落结构简单、植物 生物多样性降低、植被再生能力下降
二、盐渍化土壤的管理
（一）盐土和碱土的判断
盐土：盐积层厚度15～30cm 10~20g/kg
与干燥度成正比
碱土：[Na+]>阈值 钠吸附比(SAR) ＝
[Na+]
SAR>13
([Ca2+]+[Mg2+])0.5
（二）盐渍土的管理
• 不合理的灌溉－次生盐渍化主因 • 森林植被破坏、过度放牧、土地利用
USLE: A = RKLSCP
• R:降雨因子 K:土壤可蚀性因子
• LS:坡度和坡长的复合因子
• C:覆盖度
P:人为管理措施
三、土壤水蚀对环境质量的影响
• 原位影响：
耕作层丧失、土壤肥力、有机质下 降、植物有效水库容的下降、土壤热反 射能力增加及结壳和压实等
• 评价： ①估计侵蚀量； ②侵蚀量－作物产量