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发表于 2010-9-21 13:52
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来自： 中国江西鹰潭
土壤肥力的概念及影响因素
土壤肥力是指土壤为植物生长提供养分水分的能力以及优良环境条件的能力。它是土壤各种基本性质的综合表现，是土壤区别于成土母质和其他自然体的最本质的特征，也是土壤作为自然资源和农业生产资料的物质基础。
土壤肥力按成因可分为自然肥力和人为肥力。前者指在五大成土因素(气候、生物、母质、地形和年龄)影响下形成的肥力，主要存在于未开垦的自然土壤;后者指长期在人为的耕作、施肥、灌溉和其他各种农事活动影响下表现出的肥力，主要存在于耕作(农田)土壤。
影响土壤肥力的因素
土壤中的许多因素直接或间接地影响土壤肥力的某一方面或所有方面，这些因素可以归纳如下。
养分因素 指土壤中的养分贮量、强度因素和容量因素，主要取决于土壤矿物质及有机质的数量和组成。就世界范围而言，多数矿质土壤中的氮、磷、钾三要素的大致含量分别是0.02～ 0.5%、0.01～0.2%和0.2～3.3%。中国一般农田的养分含量是：氮0.03～0.35%;磷0.01～0.15%;钾0.25～2.7%。但土壤向植物提供养分的能力并不直接决定于土壤中养分的贮量，而是决定于养分有效性的高低;而某种营养元素在土壤中的化学位又是决定该元素有效性的主要因素。化学位是一个强度因素，从一定意义说，它可以用该营养元素在土壤溶液中的浓度或活度表示。由于土壤溶液中各营养元素的浓度均较低，它们被植物吸收以后，必须迅速地得到补充，方能使其在土壤溶液中的浓度即强度因素维持在一个必要的水平上。所以，土壤养分的有效性还取决于能进入土壤溶液中的固相养分元素的数量，通常称为容量因素。在实用中，养分容量因素常指呈代换态的养分的数量(代换性钾、同位素代换态磷等)。土壤养分的实际有效性，即实际被植物吸收的养分数量，还受土壤养分到达植物根系表面的状况，包括植物根系对养分的截获、养分的质流和扩散三方面状况的影响。
物理因素 指土壤的质地、结构状况、孔隙度、水分和温度状况等。它们影响土壤的含氧量、氧化还原性和通气状况，从而影响土壤中养分的转化速率和存在状态、土壤水分的性质和运行规律以及植物根系的生长力和生理活动。物理因素对土壤中水、肥、气、热各个方面的变化有明显的制约作用。
化学因素 指土壤的酸碱度、阳离子吸附及交换性能、土壤还原性物质、土壤含盐量，以及其他有毒物质的含量等。它们直接影响植物的生长和土壤养分的转化、释放及有效性。一般而言，在极端酸、碱环境、有大量可溶性盐类存在或有大量还原性物质及其他有毒物质存在的情况下，大多数作物都难以正常生长和获得高产。土壤阳离子吸附和交换性能的大小，对于土壤保肥性能有很大影响。土壤酸度通常与土壤养分的有效性之间有一定相关。如土壤磷素在pH为6时有效性最高,当介质pH值低于或高于6时，其有效性下降;土壤中锌、铜、锰、铁、硼等营养元素的有效性一般随土壤pH值的降低而增高，但钼则相反。土壤中某些离子过多和不足，对土壤肥力也会产生不利的影响。如钙离子不足会降低土壤团聚体的稳定性，使其结构被破坏，土壤的透水性因而降低;铝、氢离子过多，会使土壤呈酸性反应和产生铝离子毒害;钠离子过多，会使土壤呈碱性反应和产生钠离子毒害，都不利于植物生长。
生物因素 指土壤中的微生物及其生理活性。它们对土壤氮、磷、硫等营养元素的转化和有效性具有明显影响，主要表现在：①促进土壤有机质的矿化作用，增加土壤中有效氮、磷、硫的含量;②进行腐殖质的合成作用，增加土壤有机质的含量，提高土壤的保水保肥性能;③进行生物固氮，增加土壤中有效氮的来源。
土壤肥力的保持与提高 用地与养地相结合、防止肥力衰退与土壤治理相结合，是保持和提高土壤肥力水平的基本原则。具体措施包括：增施[url=]微生物肥[/url]、有机肥料、种植绿肥和合理施用化肥,以便不仅有利于当季作物的高产,而且有利于土壤肥力的恢复与提高。对于某些低产土壤(酸性土壤、碱土和盐土)要借助化学改良剂和灌溉施肥等手段进行改良，消除障碍因素，以提高肥力水平。此外还要进行合理的耕作和轮作,以调节土壤中的养分和水分,防止某些养分亏缺和水气失调;防止土壤受重金属、农药以及其他污染物的污染;因地制宜合理安排农、林、牧布局,促进生物物质的循环和再利用;防止水土流失、风蚀、次生盐渍化、沙漠化和沼泽化等各种退化现象的发生，保护森林、草原，维护生态平衡等。
一 土壤及其肥力概念
1.土壤
定义：覆盖陆地表面上能够生长植物的疏松表层。
独立的历史的自然体：有自己发生发展的历史，有形态、物质组成、结构和功能的独立的历史的自然体。
运动、开放的系统：是运动着的物质、能量系统，不仅在系统内部进行物质的迁移和转化，与周围环境进行物质、能量、信息的交换、传递、和转化。
生产资料、自然资源：是人类赖以生存、发展所必需的生产资料（劳动对象与产物），是重要的自然资源（人口、能源、环境、生态均与之有关）。
2.肥力
定义：指土壤为植物生长供应和协调养分、水分、空气、和热量（四大肥力因素）的能力，四大肥力因素不是孤立的而是相互作用的（包括协调与制约，所以需要人工调控）。肥力是土壤的基本属性与本质特征（威廉斯）。肥力是土壤物理、化学、生物学性质的综合反映。（欧美日本学派认为肥力是土壤为植物提供的营养元素与扎根条件，而水分、空气、和热量仅是由土壤和环境共同提供，所以肥力不是土壤的本质）。
二 土壤在地理环境中的位置与功能
1.土壤的形成：
岩石风化―碎屑－微生物（吸收矿物质和水分合成有机物，生物固氮）－地表含氮有机物（与岩石的区别）－土壤－与环境物质、能量交换－土壤圈
2.土壤圈的位置（pedosphere）
土壤圈的位置
3.土壤圈与其它圈层的关系
土壤圈的功能
三 土壤地理学研究的主要内容和方法
1.内容：土壤地理学是土壤学与地理学(尤其是自然地理学)互相交叉的一门科学。主要研究土壤的发生、发展、性质、分类、分布的规律。它包括:
1）土壤发生
2）土壤分类
3）土壤地理分布规律
4）土壤调查、制图、土壤资源数量统计与质量评价
5）土壤生态系统
6）土壤环境与保护
2.研究方法
1）野外调查
2）定位观测
3) 室内分析
4) 遥感技术
5) 地理信息系统（GIS）
6) 同位素示踪技术
四 土壤地理学的发展概况与前景
1. 国外土壤地理学发展概况
道库恰耶夫是土壤地理学、地理景观学、现代地理学的奠基人，其贡献为：
1) 1883年发表“俄国黑钙土”，提出土壤是独立的历史的自然体，土壤学是独立的学科，而不是农业化学（农业化学土壤学派－李比希Liebig，土壤只是养分储存库，植物只是吸收消耗土壤养分。）与地质学（农业地质土壤学派－法鲁Fellow，土壤是岩石风化的疏松表层，随土壤的发育，风化淋溶作用增强，使土壤养分减少，肥力下降。二者均忽略了生物提高肥力的作用）的分支。
2) 把土壤形成与环境联系起来，提出成土因素学说，五大成土因素。
3) 从土壤发生与地理环境之间的辩证关系与历史的观点出发，发现土壤分布规律与纬线平行，提出土壤地带性学说。
4) 拟定土壤地理调查和编制土壤图的方法。
5) 创立了土壤发生学派，为土壤地理学奠定基础。
威廉斯在道库恰耶夫的学说基础上提出：
1) 土壤形成是地质大循环和生物小循环对立统一的过程，且生物小循环起主导作用。
2) 土壤的本质特性是土壤肥力，这种观点被称为土壤生物发生学派。
马伯特（Marbut）是美国土壤学奠基者，他提出美国第一个土壤分类系统仍体现了土壤发生学观点，但其基本分类单元土系是以土壤形态为核心。40年代美国学者Jenny用函数式定量对土壤和环境因素进行相关分析。60年代Smith对土壤形态、属性、分类进行定量研究，1975年出版《土壤系统分类》。
2. 我国土壤地理学发展概况
两千多年前，《尚书·禹贡篇》：土壤的生产性质、地理分布、土壤等级。土壤地理学最早文献。
稍后《管子·地员篇》：土壤分类最早文献。
《周礼》
《氾胜之书》
《其民要术》
20世纪30－40年代－我国近代土壤地理学，受欧美地质学派影响。30年代把水稻土作为独立土类划分，明确指出其与灰化土之区别。
1949年以后受前苏联发生学派影响。
3. 我国土壤地理学发展前景（自学）
五 我国土壤资源状况及相关问题
由于土壤资源减少、生态环境恶化、水资源的浪费与减少、农产品质量下降；化肥施用不合理、人口却在增加等等原因，严重的影响我国农业可持续发展、国民经济发展和人民的健康繁衍。所以土壤生态环境的调控与治理是关系到国计民生的头等大事。而土壤地理学是研究和解决上述问题的基础理论。学习和研究土壤地理学为保护土壤资源；改善生态环境；合理使用化肥、农药等农用化学物质；提高土壤肥力；提高农产品产量与品质提供理论基础和科学依据。
（一）．土壤资源状况：
1. 全国13土纲, 78土类
适合农业、林业共有15个土类，合263.1万km2（26333万公顷），占全国土壤面积27.4%。
适合林业、林牧结合带共有11个土类，合243.4万km2（24333万公顷），占全国土壤总面积25.4%。
适合牧业、牧林结合带共有10土类，234.5万km2（23466万公顷），占全国土壤总面积24.4%。
其余难利用22.8%。
2. 耕地面积：15亿亩（10000万公顷）占我国土地面积的10%。
人均耕地0.1公顷（1.5亩），到2030年人口16亿，人均耕地0.8亩。世界人均耕地0.36公顷（5.5亩），我国人均耕地为世界人均耕地的1/3。其中农业利用高产、稳产田占1/3，而中低产田占2/3，水稻土面积3067万公顷（4.6亿亩）。
3. 森林面积：我国森林面积占世界第7位，人均森林面积为世界第130位。我国人均林地面积是世界人均面积的1/5。
4. 草原面积： 我国草地面积4亿公顷，占国土面积40%。退化面积8700万公顷，以120万公顷/年速度增长。我国人均草场面积是世界人均草场面积1/4，退化面积占我国草地面积18.25%。
（二）. 生态环境恶化：
1. 水土流失面积：我国水土流失面积162万km2, 占国土总面积1/5。土壤侵蚀面积367万km2，每年以15万公顷的速度增长。水蚀面积179万km2，风蚀面积168万km2。
2．沙化面积：我国沙化面积17.6万km2，31.9%是近百年形成的，年沙化面积达2400 km2 /年，面临荒漠化土壤15.8万km2。我国沙尘暴状况：建国前50年17次；建国后五十年代4次；六十年代7次；七十年代13次；八十年代14次；九十年代23次；2000年3-4月间北京11次。
3．水资源：全球灌溉水只有水资源总量3%，其中3/4分布在两极，可利用<1%。人均水资源到2030年下降25－30％。我国水资源总量居世界前列，人均水量为世界1/4。2000万公顷土壤受干旱威胁。
4．环境污染状况：我国废水排放量368亿吨/年；烟尘1445万吨/年；污染土壤面积670万公顷；酸雨(SO2)影响270万km2/年。2030年CO2以及其他痕量气体浓度比上世纪多2倍；N2O以0.3％/年速度增加，CH4浓度0.2%/年速度增加,造成海平面上升、温度升高，其重要原因：我国水稻土的面积逐年增加，现在已达到3067万公顷（4.6亿亩）。83%的江河湖泊和1亿亩农田受不同物质污染。1982年，镉污染土壤面积20多万亩，每年生产镉米1亿多斤；汞污染土壤面积48万亩，每年生产汞米3.9亿多斤；农药污染面积1.9--2.4亿亩；氟污染土壤面积1000万亩。1亿亩农田受不同物质不同程度污染，每年因污染损失粮食1165万吨。近十年农膜、农药、化肥分别增长200%、150%、100%，而粮食却仅增长9%。
（三）．人口资源：我国每年增加人口1600万；2000年达到13亿；2030年预计达到16亿。2000年底世界人口为62.41亿，其中发达国家人口为12.72亿，增长率为0.6%；发展中国家人口为49.69亿, 增长率为1.9%。
（四）．粮食问题：
1．粮食数量问题：我国粮食综合生产力达到4900 亿公斤。据FAO估计：发达国家粮食年增长率1.2%，发展中国家粮食年增长率3.1—3.7%，才能满足社会需求。2000年世界粮食需求量为21.3—22 亿吨，比1990年增加3.5 亿吨。
我国以人均400公斤/年粮食计算，每年需要粮食5.2亿吨，比1990年增加1.1亿吨，年增加2.2%。我国用占世界6.8%的土壤面积要生产出占世界23.6%的粮食，才能满足人民需要。2010年我国需要5600亿公斤粮食。2030年我国人口将增加1/4，人均耕地将减少1/4，但是却需要增加粮食6400亿公斤。
2．粮食质量问题：
1) 部分粮食品种出现结构性、季节性、地区性剩余，主要农产品由卖方市场转为买方市场，粮食供给矛盾由过去数量不足转为结构性不合理的矛盾；由全局性矛盾转为局部性矛盾。
2) 农产品质量低，国际市场竞争力差。水稻、小麦、玉米等多数农产品价格超过国际市场10—200%。高附加值产品少，经济效益低。玉米、早籼稻区域性积压过剩。1997年我国粮食亏损1200亿元，1998年亏损400亿元。例如东北玉米含水量30%，而出口标准含水量为13—24%（因为东北土壤质量问题玉米不能早熟）。长江以南的冬小麦，以北的春小麦，南方的早稻均不好吃。其原因是南方土壤质量问题，例如缺少Zn、K等微量元素，土壤缓冲性能低等，造成作物品种退化。
3) 农产品品质与土壤质量的关系：二者关系极为密切，从以下几方面考虑：
(1) 食品安全性------土壤污染：
(2) 营养全面--------土壤缺素、养分比例失调；
(3) 高产、高效、优质--------土壤板结、退化、施肥、管理、灌溉、集约化生产；
(4) 可持续发展--------土壤资源保护；
(5) 新品种要求--------土壤质量提高。
（五）．我国肥料现状与污染
1．我国是肥料生产与使用大国。近年来化肥生产与使用水平迅速提高。1994年我国化肥施用量达3118万吨，居世界之首，其中氮肥1882万吨；磷肥601万吨；钾肥235万吨；复合肥600万吨（中国农业年鉴1995）。但粮食总产量与化肥施用量未能同步增长，尤其1984---1994年，化肥施用量翻一番，而粮食增产9.1%。国内182个田间试验统计结果表明：氮肥利用率28—41%，浪费大量氮肥，污染了土壤、地下水、地上水和大气。
2磷土壤6727万公顷（鲁如坤，1997），磷肥生产量居世界第2位。我国主要生产低浓度的过磷酸钙和钙镁磷肥，它们占磷肥生产总量的80%。我国磷肥的当季利用率为10—20%，利用水平太低。磷肥后效长达5—10—15年，利用率为68%。
3．全国有1/3的土壤缺钾。
4．有机肥：我国土壤有机质平均含量为国外土壤的1/3—1/2。而有机肥料利用率约为30%，大量的秸秆被焚烧，造成机场关闭，土壤缺肥，空气污染。
5．中量营养元素：全国土壤普查表明：我国缺硫、镁、钙的土壤面积分别为2670、553、2800万公顷，总面积约达6020万公顷，分别占全国耕地面积的28%、5.8%、29.5%和63%。每年生产化肥156万吨S；80万吨MgO；720万吨CaO。
6．微量元素：我国缺少微量元素的土壤面积为15333万公顷，其中缺锌土壤面积为487万公顷；缺硼土壤面积为3333万公顷；缺铜土壤面积为4667万公顷；缺锰土壤面积为2000万公顷，分别占我国耕地面积的51%、35%、47%、21%。因为上述化肥当季利用率低，造成污染与浪费 |
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发表于 2010-9-21 12:45
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