2019土壤地理学课件第十讲（2）.ppt

土壤地理学,土壤地理学,第十讲（二） 2010.12.6,农田土壤,农田土壤（农业土壤、耕作土壤、栽培土壤） 种植农作物为主，受长期耕作、施肥、灌溉等人类活动影响具有耕作层、犁底层等土壤剖面结构特征的土壤 主要介绍：黑土、潮土、沙姜黑土、塿土、灌淤土、水稻土,农田土壤的共同特征,1）人为长期活动影响 2）原来土壤的性质与剖面特征都发生很大变化。 3）剖面特征：母土表层之上淤垫了新的熟化土层：水耕熟化层（水稻土）或灌淤层（灌淤土）或人工熟化层（菜园土）。,农田土壤一些最新研究（博士论文）,1.辽宁省玉米主产区农田土壤养分变异及玉米推荐施肥研究 。沈阳农业大学。邢月华。2009. 采用生产调查、田间试验与室内分析相结合的方法,采用传统统计学与地统计学相结合的数据分析方法,分析了辽宁省玉米主产区玉米田间养分管理中的问题,评价了玉米农田土壤养分状况,指出了玉米农田土壤养分空间变异,并开展了玉米推荐施肥研究 .辽宁省玉米主产区农田土壤养分总变异趋势为SFePMnZnBMgCuNH_4+-NOMKCapH,2.宝山矿区农田土壤水稻系统重金属污染的遥感监测，南京农业大学，任红艳，2009。 在土壤中,镉、砷、铅和锌在可见光-近红外区间均没有光谱响应特征,铜只有在高于4000 mg/kg浓度时才表现出比较明显的光谱响应。农田土壤中的重金属浓度难以达到这样的高污染水平,所以很难直接用土壤光谱反射率来预测土壤中重金属污染 ，,3.长期施肥下我国典型农田土壤有机碳库变化特征，佟小刚，中国农业科学院，2008. 与不施肥(CK)相比,长期配施有机肥比较，土壤不同有机碳库均显著增加,但增幅差异较大,其中以砂粒和粗自由颗粒有机碳库增幅最大,；这两种碳库组分对农业措施变化的响应较为敏感,它们在不同土壤上增幅表现出灰漠土红壤潮土中层黑土黑垆土厚层黑土的空间特征,4.规模化猪场区域农田土壤重金属污染研究，黄治平，中国农业科学院，2007 Zn、Cu、Mn和As的主要污染来源为猪场废水，Cd的主要污染来源为猪场废水和化肥，Pb的主要污染来源为化肥，而Ni和Cr的主要受土壤母质影响,5.长期施肥对农田土壤动物群落影响及安全评价，林英华，中国农业科学院，2003。 在5类农田土壤中，线虫类、寡毛类、蜱螨类和弹尾类是农业生态系统中具有重要影响的类群；农田土壤动物营养方式以植食性的为主，其分布具有明显的多样性和地带性特点。 农田土壤动物类群受土壤类型影响极显著，施肥对农田土壤动物密度的影响不显著。,10，6，黑土（phaeozem, black soil) 温带半湿润地区有机物质平均含量在3%至10%之间，特别利于农作物生长，种植农作物的一种黑色土壤。 其自然植被为草原化草甸。有地质专家指出，每形成一公分厚黑土需时200年至400年。 曾称为：退化黑钙土、变质黑钙土、淋溶黑钙土、灰化黑钙土、黑钙土型土、湿草原土等 1958年称为黑土。,10，6，1 分布： 美国、俄罗斯、巴西、阿根廷等国家 黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、等省区 世界有三大黑土区：乌克兰大平原（190万平方公里）、美国密西西比河（120万平方公里）、中国东北黑土区（103万平方公里）,在20世纪二、三十年代，由于过度毁草开荒、水土流失严重，这两个地区相继发生 “黑风暴”。 1928年，“黑风暴”席卷了乌克兰整个地区，一些地方的土层被毁坏了5至12厘米，最严重的达20多厘米。 1934年，美国的一场“黑风暴”就卷走三亿立方米黑土，当年小麦减产51亿公斤,10，6，2 形成条件： 气候：温带、湿润半湿润；有季节性冻 层。干燥度0.750.90 地形：漫川漫岗；地下水：35米,黑土形成的自然植被,黑土的自然植被为草原化草甸，以杂草群落“五花草塘”为典型代表。 在土壤含水量较低的地段，是榛子一杂草、兔毛蒿、大针茅等群落； 在土壤含水量较高的地段常是沼柳、杂类草群落。,黑土区夏秋季节温暖多雨，雨热同季，草甸草本植物生长繁茂，其根系深而密，地上和地下都积累了大量的有机物质。,10，6，3 主要农作物： 玉米、大豆、春小麦 一年一作 我国重要商品粮基地,10，6，4 自然形成过程,1，腐殖质积累过程 自然过程 植被生产力高；腐殖质层厚；腐殖质含量高 2，潴育淋溶淀积过程 质地黏重，季节性冻层；夏秋水分丰富，铁锰还原、淋溶以胶膜或者结核形式淀积,10，6，5 基本性质,1，质地黏重 2，结构良好 3，有机质含量较高 4，中性到微酸性；通体无石灰反应 5，养分较丰富 6，黏土矿物以伊利石、蒙脱石为主,10，6，6 亚类划分,1，典型黑土 2，白浆化黑土 3，草甸黑土 4，表潜黑土,黑土存在问题-1.水土流失,水土流失导致黑土层变薄 1.自然黑土腐殖质层厚度一般为3O70 cm，我国第二次土壤普查资料，有近4O的黑土腐殖质层厚度不足30 cm。有资料显示，典型黑土区内年均流失表层黑土031 cm，黑土厚度已由五十年代的平均6070 cm，下降到目前的平均2030 cm，有些区域已露出黄土母质，基本丧失了生产能力。,2. 按目前的水土流失速度测算，现有耕地的黑土层将在4050年内全部被剥蚀。,黑土水土流失特点,1.河道输沙量小是黑土区土壤侵蚀的鲜明特点之一，这可能与黑土侵蚀区的大量侵蚀物质在缓坡下堆积有关。 2.东北黑土区最为显著的区域地形特点是坡面缓长。坡面侵蚀成为东北黑土区水土流失的最为普遍的形式。由于黑土区坡度6的面积超过97 ，且整个区域相对高程和绝对高程小，其侵蚀特点是侵蚀迁出物质的迁移距离很短，坡上迁移物质往往在坡下就有相当程度的堆积。,影响黑土水土流失的原因,1.降雨量和降雨强度是影响黑土水土流失的重要因素。造成黑土区土壤流失主要是短历时(O54h)、中雨量(2050 mm)、高强度(平均雨强为520mmh)的降雨。 2.温度：冻融作用和冻层影响，黑土可蚀性较强。,3.地形：在坡度突然变陡的地方，土壤侵蚀较为严重，可能出现“破皮黄”和“露黄”黑土。 4.母质：黑土成土母质黏重，易形成“上层滞水”现象，夏季降水集中时易产生地表径流，使土体遭到侵蚀，这一现象在白浆化黑土上表现尤为突出,黑土水土流失的防治,1.水平梯田是治理黑土区侵蚀较为严重地区 的一个有效方法 2. 将顺坡和斜坡耕种改为等高耕作是降低黑土区水土流失的一个简单、经济、有效的方法。 3.保护性耕作对于防止黑土水土流失，促进东北黑土带的农业生产可持续发展具有十分重要的意义。,黑土存在问题2。黑土退化,根据 黑龙江农业现代化研究所十几年长期定位试验研究结果表明，农田黑土总的趋势土壤容重增加，土壤总孔隙度下降，土壤三相比不合理，土壤持水能力降低，有效水含量减少；土壤有机质和N、K含量下降，土壤P的含量增加；土壤生物活性降低。农田N素平衡长期赤字 。,黑土退化表现在土壤养分的变化,1.目前黑土农田有机质含量平均为339 g /kg， 全氮191 g /kg，速效磷2485 mg/ kg，速效钾 15995 mg/ 2.土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷都与纬度与经度显著相关， 3.1979年一2002年期间黑土农田土壤有机质下降了376 g /kg-414 g /kg，平均每年下降016 g /kg一018 g/ kg；而土壤速效磷大幅度上升。是1980年的2倍以上。速效钾在含量较高的北部黑龙江产区明显下降，而南部吉林产区却略有上升。,黑土退化在有机质方面的变化,有研究结果指出，黑土开垦20年后土壤有机质含量水平下降30 40 ，开垦100年后有机质下降23。长期不注重培肥土壤的耕种管理方式已使黑土肥力严重丧失，黑土退化日趋严重。,黑龙江黑土土壤有机质变化,黑龙江省黑土区土壤有机质2o多年来的变化表明，土壤有机质含量均有不同程度的下降。降幅从107gkg到22 gkg。23年来下降比率最大的为五常和嫩江，分别下降了3412和3029，平均每年下降148和132。 黑龙江黑土土壤有机质分别下降了143 一412，平均每年下降006 148,秸秆还田改善退化黑土,经2年秸秆还田后土壤有机质提高01 027%，土壤总孔隙度增加125 204 ；全氮、速效磷，分别提高0002 0009和0453 mgkg，而速效钾增加831051 mgkg，平均比不还田处理提高388 mgkg，相当于1 hm2地多施87kg 钾(相当于1 hm2地多施164 kg氯化钾)。秸秆钾含量很高 分解释放并被作物吸收利用，所以秸秆还田对改良土壤、平衡土壤养分，特别对补充土壤钾素的不足有重要意义,秸秆还田的问题,秸秆的CN比值较高，一般为60：1。高的CN比值，使秸秆在土壤中分解缓慢，微生物在作用于作物秸秆时还需吸收一定的氮素营养自身，造成与作物争氮，影响苗期生长，进而影响到后期产量的提高.,黑土和黑钙土的比较,植被：草原化草甸；草甸草原 地下水位：35米；7-10米 表层容重：0.8-1.2；1.3-1。5 新生体：有铁锰结核；无 碳酸盐：无或者聚集很少；母质和土体中有碳酸盐 表层腐殖质含量：很高，有时有泥炭化；较低，没有泥炭化,黑土一些最新研究,1.我国东北黑土区粮食综合生产能力研究（2007） (1) 东北黑土区的粮食综合生产能力由四部分构成, 要素投入能力、科技支撑能力、自然灾害制约和资源保障能力. (2)要素投入能力受劳动力投入、粮食播种面积影响最大,科技支撑能力受灌溉水平、劳动力素质影响最大,提高灌溉率和农民管理粮田的能力会提高粮食生产的技术效率,增加粮食产量.自然灾害制约造成粮食减产,旱灾的影响最大.资源保障能力由光温生产潜力来代表,实际产量只有理论产量的20-30%,还有巨大的增产空间.,2.农田土壤有机质与产量关系-并非有机质含量越高粮食产量越高 （东北黑土）,在施肥和不施肥情况下，东北黑土区土壤有机质对作物生产力的影响存在阈值，均为6%。当土壤有机质低于此阈值时，作物产量随有机质的升高而增加，当土壤有机质高于此阈值时，作物产量随土壤有机质的升高而降低。 当土壤有机质高于6%时，土壤温度显著降低，主要是由于土壤含水量高导致土壤热容量增加所致，这也是造成北方寒区高有机质含量土壤作物生产力下降的主要原因,3.东北主要黑土区土壤有机碳密度和碳库 估算及时空变异分析，2007,1.有机碳密度分布总体呈东北高，西南低，从北向南逐渐递减的趋势。密度较高的土壤有机碳主要集中在北部的嫩江和五大连池的大部分地区，而位于黑龙江西南部松嫩平原区的克山、海伦和双城，以及吉林省中西部的公主岭地区的土壤有机碳密度较低，且各自也都呈现出递减的趋势。 2.土壤表层020cm对气候变化最为敏感 3.土壤有机碳储量主要集中在土壤表层之中,4.东北黑土区土壤退化预警研究，（2007）,1.不同土壤类型随着开垦年限的肥力变化趋势不同。草甸土土壤肥力指标值随开垦年限呈微弱的上升趋势，而物理化学环境指标值呈下降趋势。黑土养分指标值、物理化学环境指标值和肥力指标值则随开垦年限呈下降趋势，且下降幅度较大。 2.随着侵蚀年限的增加，土壤物理化学环境指标值、养分指标值和土壤肥力指标值的高值部分空间分布较大的面积越来越小，而低值部分空间分布面积则越来越大。,5.东北黑土重金属污染 发生机理及健康动力学研究 郭观林，2006，沈阳应用生态研究所,黑土环境中,镉、铅、锌的含量呈明显上升趋势;污染较为严重的区域主要分布在城区和城乡结合部, 工业排放和污水灌溉是其重要来源;在农区耕作土壤中磷肥的长期施用是造成土壤中镉含量上升的主要原因。,中国科学院海伦农业生态实验站,在温带松嫩平原黑土区设置的农业生态系统长期试验研究基地。地理位置为北纬47°26，东经126°38海拔高度240m。 温带大陆性季风区气候区。冬季寒冷干燥、夏季高温多雨。雨热同季。年降水量500-600mm，70%集中在5-9月。无霜期130天左右。中层黑土。植被类型处于长白植物分布区向蒙古植物分布区过渡地带，属于森林-草甸草原植被。,面对中国东北北部黑土区农业资源与环境及其人类生产活动，进行长期定位观测、实验；在深入探讨土壤一作物-环境之间相互作用 物质循环和能量转化机理的基础上，研究本区农业生态系统可持续性提高生产力的途径、示范模式及配套技术。,10，7 潮土（fluvo-aquic soil）： 在地下水位较高的近代河流沉积物上，经长期耕作影响形成的土壤。 曾称为冲积土、碳酸盐原始褐土、浅色草甸土、淤黄土。,10，7，1 分布 黄淮海平原、长江中下游的河谷平原。,10，7，2 形成条件 母质：大部分近代河流冲积物，部分古河流冲积物、浅海沉积物均为石灰性冲积物。 地形：平原。,水文：地下水埋藏较浅，季节变化于23 m（历史上），目前较深。 植被：草甸、中生植物。 气候：暖温带北亚热带，降水较丰富。,10，7，3 自然形成过程特点： 1）潴育化过程：地下水季节升降变化，干湿交替，氧化还原过程交替强烈进行。铁、锰锈纹，锈斑，甚至结核形成并在剖面上分布。 2）弱的腐殖质积累过程。,旱耕熟化过程对有机质结构影响。 多次沉积对表层质地，以及剖面质地层次多样性影响，4000年来，黄河改道1500多次，重大改道26次。,10，7，4 基本理化性状 1）质地：因不同河流而异。,2）矿物类型：水云母为主，蒙脱石、蛭石、高岭石次之。 3）CaCO3含量较高，515，pH7.5-8.5，碱性。 4）养分状况：K丰富，P低，N少。 5）剖面层次变化较大。,10，7，5 亚类划分 1）潮土又称黄潮土 2）湿潮土 3）脱潮土 4）盐化潮土 5) 碱化潮土 6）灰潮土 7）灌淤潮土：,2）湿潮土：向沼泽土过渡性亚类。 分布在平原洼地，排水不良。有短暂地表积水，地下水矿化度不高。 土壤特征： （1）质地粘重。 （2）湿胀干缩，耕性差。 （3）心土层常见锈色斑纹。 （4）有机质含量较高。,3）脱潮土：向褐土过渡性亚类，又 称褐土化潮土。分布在平原区各种高 地上。排水条件好，主要特征： （1）表土多为壤质土，水分物理性 质较好，土壤腐殖质含量较高。 （2）有轻度淋溶淀积，心土层有碳 酸钙假菌丝体并有粘化现象。 (3） 中性至微碱性,4）盐化潮土：向盐土的过渡性亚类。 有盐化过程，土壤表层有盐积现象。 主要分布在平原地区中的洼地边缘。 排水条件较差。主要特征： （1）表土层有盐积现象 （2）每年春、秋旱季土壤表层积盐， 雨季脱盐。,盐化潮土改良,盐化潮土因盐害、湿僵、低温、有效养分含量低等因素的影响，产量低而不稳。 麦秸还田措施可提高其有机质含量，改善土壤物理性状，促进土壤脱盐，淡化土壤耕层，促进作物生长发育，提高春小麦产量。 麦秸翻压处理改良盐化潮土效果高茬收割处理。,5）碱化潮土：潮土与瓦碱土之间过渡 性亚类。分布于浅平洼地或槽状洼地 的边缘。 （1）表土有碱化特征，红棕色结皮下 有蜂窝状孔隙，含游离苏打。 （2）以重碳酸钠为主，碱性反应，pH 9.0以上。 （3）颗粒高度分散，土壤物理性质不 良。 （4）土壤养分较低。,6）灰潮土：主要分布在北亚热带长江 中下游平原。 主要特征： （1）有机质含量较高，一般为1520g/kg。 （2）呈中性至微碱性反应，碳酸钙明显的淋溶淀积。,7）灌淤潮土：人为引水淤灌而成， 为潮土与灌淤土之间的过渡性亚类。 表层灌淤层厚2030 cm，灌淤层之 下仍保持原潮土剖面形态特征。,不同亚类剖面形态不同,。,不同亚类养分状况不同,10，7，6 与相关土类区分 1）与盐土区别：潮土表土层可溶性 盐含量低，一般1。 2）与砂姜黑土的区别：潮土在1.5 m 内的控制层段中，不同时出现粘质黑 土层与砂姜层。 3）与草甸土的区别：潮土地处暖温带 和亚热带，有机质含量低于草甸土。,10，7，7 系统分类分析潮土 雏形土土纲发育程度较弱的一个土纲。 雏形层风化成土过程中基本上没有物质淀积，没有明显粘化。 潮湿雏形土亚纲地下水影响，潮湿水分状况。 淡色潮湿雏形土土类淡色、较薄腐殖质层的潮湿雏形土。,10，7，.8 利用与问题,1.土壤肥力低 氮 磷 2.肥料利用效率 氮的挥发 磷的固 定 3.土壤水分 季节性干旱 4.地下水下降,潮土利用中新问题钾缺乏,小麦一玉米轮作是华北平原最主要的种植制度之一，由于土地利用率高，作物吸钾量大，不仅耕层土壤速效钾耗竭快，而且 缓效钾及底土供钾的作用也日益明显 ，并已威胁到当地粮食产量的提高与农业生产的健康持续发展。,连续12年施入秸秆、钾肥、秸秆加钾肥(年施K O150kg hm )对培肥耕层土壤速效钾和缓效钾有积极促进作用，均能显著或极显著提高耕层土壤速效钾和缓效钾含量，但对耕层以下土壤培肥作用不明显。,潮土一些新研究,1.长期施肥对潮土养分的影响 23年结果表明：长期有机肥加无机氮肥明显提高有效磷的含量；不施肥和单施氮肥，其有效磷迅速下降。,2.长期施肥对土壤有机质组成影响,1.13年的定位施肥试验表明，对照处理的有机质含量基本在645 g/kg 左右波动，没有发生明显的变化 2.施用NPK处理的土壤有机质含量基本呈增加趋势，但远没有有机质处理的有机质增加的明显。增加幅度分别为41和99.,3.对照处理的重组有机质含量略呈上升趋势.基本在498 g·/kg 左右波动NPK处理的重组有机质含量随施肥年限增加，增加幅度为38而有机质处理的重组有机质含量也随施肥年限增加呈逐渐上升趋势，增加幅度为76，是NPK处理的2倍，并且年际间变化趋势基本一致,3.潮土土壤养分空间与时间变化 2000，2002年田间试验表明： 1，华北地区碱解氮稳中有升 2，速效钾含量较高，但有递减趋势 3，有效磷含量较低，空间变异较大，制约作物产量,4.长期施肥对物理性状的影响 与单施化肥比较，使用有机肥其他人总孔隙度、土壤有效含水量、透水性、饱和导水率较高；透水性较好；表土硬度较低。改进了土壤物理性状,5.20年来潮土土壤有机质的变化,1.近20年来，潮土地区土壤有机质含量呈现提高的趋势 2.原因是自20世纪80年代以来，作物种植制度普遍由两年三熟改变为一年两熟，高产要求化肥高投入，这促进了作物地上和地下生物量的增长，大量的根茬留在地里，加之秸杆还田的逐步推广，土壤有机质的合成大于分解，使得土壤有机质含量得到提高。,6.高强度降雨及灌水对 土壤累积硝态氮移动的影响,1.经过27年的高量氮肥投入，华北平原大部分农田土壤剖面累积了高量的硝态氮。 2.在降水影响下，土壤累积硝态氮发生了淋洗，硝态氮累积峰向下移动了90-150cm，表施氮肥大量向下层移动，甚至出现在390cm土壤层次。 3.经过几年累积在土体中高量的硝态氮在偶尔一次强降雨或灌水情况下，向深层大量淋洗。硝态氮的移动实际上是一个紊乱无序的过程，深层土壤的硝态氮可能来自土壤各个层次。,4.华北平原潮土的固钾能力非常强，钾的移动性很小。 5.在农户传统的水氮管理条件下，土壤残留是化肥氮去向的一个重要途径，作物吸收、土壤残留、损失三种氮肥去向途径各占氮肥用量的1/3左右。氨挥发、淋洗是主要的损失途径。 6.硝化-反硝化并不是化肥氮损失的主要途径。氨挥发、淋洗主要发生在夏玉米季，冬小麦季主要发生氨挥发损失。,中国科学院封丘农业生态试验站,地处黄淮海平原中部，暖温带半湿润季风气候区，年均温13.9，多年平均降雨605mm，主要土壤类型是黄河沉积物上发育的潮土。 综合研究黄淮海平原农业生态系统的结构和功能，以及各亚系统中物质循环与能量转化特点，探索生物土壤环境之间的相互作用及协调，建立人工生态系统的多种优化模式，为黄淮海平原农业高效开发和持续发展提供科学的决策依据，并作出可行性示范。同时也为中国生态系统网络研究提供水、土壤、植物、大气等长期监测拓，为研究全球变化和可持续发展战略服务。,栾城农业生态试验站,栾城县，华北山前平原高产农区，半湿润季风气候。土壤类型以潮褐土。年平均气温12.2，年平均降水量536.8mm 进行生态环境要素与生态过程的长期定位试验观测研究。研究资源节约农业生态系统的结构、功能和高产、优质、高效优化模式，提高系统生产力、稳定性、抗逆性与不变硬攻生态农业适用技术研究，探索应用基础研究和市场经济一切研究相结合的途径。,10，8 砂姜黑土（shajiang black soil） 在河湖沉积低平原，经长期耕作，脱潜，具有耕层，粘重黑土层及铁锰斑块，结核和不同形态的钙质结核，甚至砂姜盤的土壤。,10，8，1 分布 淮北平原、山东胶莱平原、江苏徐淮平原、河南南阳盆地。,10，8，2 形成条件 1）暖温带半湿润气候 2）平原中局部低地扇缘洼地，局部封闭低地。 3）水文地下水浅，短期积水，矿化度较低。 4）母质近代河湖相沉积物 5）原生植被为草甸 6）其分布地形,10，8，3 自然形成过程特点： 1）有机质积累的草甸过程：自然植被 草甸、生物量较高，但干湿交替，氧化还原过程并存，有机质腐解与矿化交替，有机质含量高，但无泥炭积累，土壤成黑色，形成黑土层。 2）富含碳酸盐地下水运动，使碳酸盐 积聚并形成石灰结核。,3）气候变化与耕种熟化：近2500a以来，气候干旱化发展,地下水变化，土壤发育脱潜过程。另外，耕种加剧脱潜过程。 4）根据14C 断代年龄确定黑土层形成于40007000年，而剖面下部的砂姜盤形成于1万4000年到4 万年前。,10，8，4 剖面形态特征 基本发生层：腐泥状黑土层，脱潜性砂姜层 经长期耕作的农业土壤，其剖面层次有： 耕作层（Ap层）：一般1520 cm。黑土层分化而成，干时裂有缝隙。 黑土层（ABbt）：2040 cm，湿时呈腐泥状，黑棕黑色柱状结构，干时易碎裂成核块状。质地粘重，少量铁锰结核及小块硬砂姜。,脱潜层（Bg）：干时黄棕色，有锈纹锈斑，石灰反应。 硬砂姜或面砂姜层（Bkg）：棕色浊黄棕色。氧化还原现象（脱潜育化）明显，锈斑湿态颜色为棕亮棕，有铁锰结核。 母质层（Ckg或Cg）：河湖相沉积物，有明显的锈斑。,10，8，5 主要理化性状 1）质地粘重 2）结构差，耕性不良。 3）粘土矿物蒙脱石为主 4）有机质1020g/kg、N、P缺。 5）CaCO3含量高，中性碱性反应。,农业生产主要问题,1.耕作层浅薄。耕作层厚度仅为1012 cm， 2.土壤质地粘重。粘粒含量达30以上，因粘粒中的蒙脱石膨胀性强，土壤易干、易湿。 3.土壤通透性差。犁底层的梭状结构使土体紧实，总孔隙度和通透孔隙度均较小，在耕作层分别为48和67，在犁底层分别为45和2。,4.土壤肥力低。耕作层有机质含量711 gkg，氮0408 gkg，全磷0509 mgkg，速效磷26 mgkg，速效钾100160 mg/kg 5.土壤腐殖质已老化且以难分解的胡敏素为主。,10，8，6 亚类划分 1）砂姜黑土 2）石灰性砂姜黑土 3）盐化砂姜黑土 4）碱化砂姜黑土,2）石灰性砂姜黑土：分布在具有 碳酸盐母质来源的扇缘洼地。全 剖面有较强烈的石灰反应。 3）盐化砂姜黑土：分布在苏北滨 海平原，含盐量变化于0.1-0.6， 以氯化钠为主。,4）碱化砂姜黑土： 零星分布在安徽淮北平原，以碳酸钠和重碳酸钠为主。具灰白色的碱化表层，pH很高，9.0-9.5。,10，8，7 从系统分类分析砂姜黑土 雏形土土纲 潮湿雏形土亚纲地下水影响， 潮湿水分状况，有氧化还原特征， 不具备寒性或更冷土壤温度状况。 砂姜潮湿雏形土土类土体有钙 质结核，其量10%（按体积计）。,10，8，8 利用与问题,1.土壤物理性状不良 2.耕性差 3.透水性差 4.雨季土壤水过饱和 5.土壤退化,砂姜黑土退化与土壤磷,1.退化砂姜黑土在生产上的重要表现之一是土壤肥力特别是磷素营养的严重衰退。 2.随着土壤肥力的退化，土壤有机磷总量显著降低。除高度稳定性有机磷(HSOP)外，活性有机磷(AOP)、中等活性有机磷(MAOP)、中等稳定性有机磷(MsOP)等含量均随土壤肥力的退化而降低，特别是中等活性有机磷变化最明显。,3.施用有机肥、磷细菌肥料可以使土壤中活性有机磷的含量显著增加。,砂姜黑土一些最新研究,1.长期施肥对土壤养分含量的影响 安徽濉溪。22年试验。 1，氮磷化肥加有机肥或者单施有机肥可明显增加土壤有机质、全氮、全磷、速效氮、速效磷；延缓土壤钾的消耗速度； 2，长期单施氮磷化肥，在产量较低水平下，能快速提高作物产量，但产量达到一定水平后，产量就徘徊。也可提高全磷、速效氮、速效磷含量；但有机质、全氮增加很少。,2.亳州市砂姜黑土土壤养分变化,1.与80年代相比，2006年土壤中有机质含量和土壤养分含量增加。 2、各乡镇养分分布不均，其全氮含量均值变化范围是1.01g/kg-1.36g/kg，速效磷含量均值变化范围是11.69mg/kg-19.20mg/kg，速效钾含量均值变化范围是169mg/kg-238mg/kg。 3、有机质和土壤全氮、速效磷和速效钾呈显著的正相关。 4、轮作土壤中的有机质、全氮和速效钾含量比种植单一作物的土壤高,10.9.塿土（tier soil),10.9.1分布 黄土高原地区由长期施用土粪及间隙降尘覆盖并逐渐堆积加厚而形成的人为土壤 分布陕西，山西及河南，河北等地,10，9，2，特殊的土壤剖面,剖面可分为两大层段： 上层：熟化层，50厘米左右，包括犁底层，耕作层，老耕作层和古耕作腐殖层 下层：原来土壤剖面，包括黏化层，钙积层和母质层,10。9。3 基本理化性质,质地较好 盐基饱和 无盐碱化问题 PH78.5左右,10，9，4，亚类划分,1）立槎塿土：水分较好的地段，黏化层棱柱状结构 2）油塿土： 3）垆塿土：下为石灰性褐土，地块破碎，土层很薄 4）黑瓣塿土：下为草甸褐土,塿土一些最新研究,1.长期施肥对塿土肥力影响 12年试验结果： 1，施氮肥可以增加全氮、碱解氮；施磷肥可以增加全磷、速效磷；施钾肥对土壤全钾影响不大，但可以增加速效钾的含量 2，长期不施氮肥或者磷肥，其生产力随种植年限而下降,3，12年试验对磷分布的影响 1，塿土施磷肥主要累积在耕作层 2，施用磷肥或者恢复加有机肥提高了100厘米以上土体全磷和Olsen-P含量 3，塿土存在磷素的淋失,2.长期培肥过程中塿土物理性质演变规律,不同培肥处理的土壤比重和容重均随有机质积累而明显减小,孔隙度随土壤有机质含量增加而升高. 不同培肥措施都明显地促进土壤大团聚体的形成,特别是增加了0.25mm水稳性团聚体的含量,降低了团聚体破坏率,逐渐地改善了土壤物理性质.,3.长期施肥下我国典型农田土壤钾素演变特征及机理，张会民，西北农林科技大学，2007 长期不施钾肥条件下,土壤速效钾和缓效钾降低速率和降低幅度大小顺序为红壤(5.72 mg/kg/a和38.7%)黑土和紫色土(2.014.84 mg/kg/a和11.7%18.2%)水稻土、塿土、灰漠土和潮土(降低较少或不降低),4.处于不同恢复阶段的纸坊沟与县南沟流域景观格局比较研究，王涛，西北农林科技大学，2006 两流域景观格局基本特征相似:纸坊沟流域经过三十多年治理, 景观布局相对合理,森林、草地景观占有较高比例,二者面积占整个流域面积的63.16%, 各个类型景观组分中以刺槐林面积最大。县南沟流域从2000年开始治理,森林、草地等其他景观参数与纸坊沟流域相似,灌丛、农田、果园等类型在景观斑块的面积比例不足40%,5.陕北黄土高原土壤水库动态特征的评价与模拟，王健，西北农林科技大学，2008,黄土高原深厚的土层,土壤水库具有巨大的库容,但受到降水入渗补给的影响,经常呈现出有库无水的状态。各层土壤含水量呈现波动变化,以层土壤含水量波动变化最小值对应深度作为土壤水库的调节深度,陕北黄土高原阳坡果园和阳坡刺槐林土壤水库的调节深度最小,阴坡草地和农地土壤水库调节深度最大,其余坡向和土地利用类型土壤调节深度介于此二者之间;土壤水库的调节能力以阴坡农地和荒草地最大,为1194.96mm,阳坡果园和刺槐林最小为597.48mm,其他坡向和土地利用类型介于此二者之间,6.渭北高原红富士苹果树蒸腾规律与水肥耦合研究，高荣，西北农林科技大学，2008,苹果蒸腾速率日变化在晴天呈现单峰或者双峰变化曲线,阴天为多峰变化曲线;苹果各月平均日蒸腾速率变化规律除5、6、7月份表现为双峰曲线外,其余月份基本呈现为单峰曲线趋势。各月平均日蒸腾量差异较大,7月份最大为3.59 mm/d,1月份最小为0.27 mm/d;苹果树平均一天蒸腾量为1.79mm,其中从8:00至20:00蒸腾量为1.65mm,占全天蒸腾的92%左右, 苹果树在自然降水条件下的蒸腾速率和在适宜土壤含水量条件下蒸腾速率, 变化曲线基本相似。在适宜土壤含水量条件下,最大蒸腾量为111.38mm(7月份),最小蒸腾量为8.29m(m1月份),中国科学院长武试验站,黄土高原中南部的陕甘交界处，距西安市200Km，35°12N，107°40E。海拔1200m，属暖温带半湿润大陆性季风气候。 本站研究黄土高原沟壑区高效农业生态经济系统的结构、功能、物质能量循环和环境效应。以农田生态系统为主，重点突出土壤植物大气连续体中水分循环，农田养分循环及平衡与肥力演变规律，提高土地生产力的理论与技术对策，促进区域经济发展,中国科学院安塞水土保持综合试验站,黄土高原中部，陕西省安塞县境内。109°19E，36°51N。典型的梁峁状丘陵沟壑区，典型的大陆季风气候 。 研究方向：以水土流失过程、机理及其控制的基本规律，水土保持型生态农业复合生态系统中的物质流、能量流、信息流的研究为核心，探讨有效控制水土流失、合理利用农业自然资源、提高水土保持型生态农业整体功能的途径和措施，为黄土高原综合治理与开发，最终建成稳定、高效的农业生态经济体系提供模式。包括水土流失过程及其控制的基本规律、区域水平衡水循环过程的基本规律、土壤植物大气连统体中物质运动过程及机理、水土保持型生态农业的结构与功能以及各种关键技术。,10，10 灌淤土（irrigation-silting Soil） 引用高泥沙的河水灌溉，逐渐淤积，并经耕作施肥混合，上层厚度可达 50 cm以上的人为土壤。,10，10，1 分布 干旱地区为主 主要是引黄灌溉内蒙古、宁夏、甘肃、青海。,10，10，2 形成条件 1）气候：温暖干旱，平均气温712，降水 量350 mm。 2）物质来源：灌溉水中的悬浮物质沉积与人工施用的土类。 河流不同，物质来源不同，黄河黄土状物质。,3）灌水作用。 4）农业利用方式旱作、水田、蔬菜。 5）下垫土壤。,10，10，3 形成过程特点： 1）灌溉淤积：地面抬升。 2）灌水淋溶：灌水量 900015000 m3/hm2，粘粒腐殖质淋溶作用。 3）灌淤培肥。,灌淤土形成年龄,用碳14测年法测定新疆和田县一个2442 米深大冲沟中的古农田土壤，成土年龄为1960±llO年,10，10，4 剖面形态特征 灌淤耕层（Pi）：剖面最上部，疏松，块状或屑粒状结构。 灌淤心土层：位于灌淤耕层之下，较紧实，块状结构，或鳞片状结构。较多的孔隙及蚯蚓孔洞，蚯蚓排泄物较多。侵入体较多，无沉积层次。 母土层：灌淤土层所覆盖的原来的土壤层。,10，10，5 主要理化性状 1）剖面性状比较均匀 2）颜色棕色或灰棕色 3）碳酸盐粘结基质为主 4）疏松多孔 5）水分特点灌溉使土壤保持湿润状态,10，10，6 亚类划分 1）普通灌淤土 2）潮灌淤土 3）表锈灌淤土 4）盐化灌淤土,1）普通灌淤土：地势高，地下水位深，地下水对土壤没有明显的影响。 2）潮灌淤土：分布于低平地。灌淤心土层及下伏母土层有锈纹锈斑。,3）表锈灌淤土：主要分布于宁夏黄河冲积平原南部。灌淤耕层中有较多的锈纹锈斑。土壤有机质含量比潮灌淤土或普通灌淤土高。,4）盐化灌淤土：多分布于地下水位高、矿化度达的低地。土壤盐化，灌淤耕层含盐量增大，地面可见到盐结晶形成的盐霜或少量盐结皮。土壤剖面中有锈纹锈斑。,灌淤土利用中存在问题,1.土壤物理与化学性质：有机质含量较低，多在l013gkg。缺P少N，速效P在96mg/kg左右，速效N 50 mg/kg。土壤阳离子代换量多在710 cmolkg士，保肥能力低。土壤质地偏粘，易耕性较差。土壤盐渍化较重，1 m土体含盐量在4 g/kg。,2.土体构型：漏砂型，在土壤剖面的心土层4060 cm左右出现沙层，并一直延伸到剖面底部。有这种构型的土壤漏水漏肥，作物生长期易干早脱肥，造成作物产量下降，属低产土壤。底砂层，在土壤剖面底土层70 cm左右出现厚度20 cm砂层，有这种构型的土壤有漏水漏肥现象，易引起作物早衰，影响产量。 3.土壤潮化，地下水位较高(深度1 m左右)，这种土壤春季返潮，不易耕作； 土壤通透性差，土温凉，作物产量较低,灌淤土一些最新研究,1.施肥对土壤肥力的影响 15年。新疆和田地区 1，有机肥加化肥，作物产量随施肥量增加而增加；单施化肥，施肥效益明显下降 2，土壤钾素长期缺乏,2.现代人类活动对新疆 灌淤土养分特性的影响,新疆4个典型灌淤土 人类活动使灌淤土有机质、全氮、有效氮和有效磷含量增加,有效钾降低,微量元素铜、铁、锌、锰等的有效含量增加 表明合理的管理和利用土壤是灌淤土养分含量维持和增加的关键。,中国科学院策勒沙漠研究站,地处塔克拉玛干沙漠南缘的策勒绿洲，地理坐标37°0057“N ，80°4345”E，海拔1318.6m。策勒县。距和田市100km，距乌鲁木齐1400km。 荒漠生态系统结构与功能研究；荒漠生态系统演化过程及对全球变化响应研究；绿洲生态系统稳定性研究；荒漠化过程及防治技术集成与示范,10，11 水稻土（ Paddy soil） 水稻栽培7000余年历史。 经长期淹水耕作，种植水稻，铁锰还原淋溶和氧化淀积交替进行，形成耕作层、犁底层、渗育层、潴育层、底土或有潜育层的土壤。,据最新文献报道，中国种植水稻的历史可以追溯到公元前4000多年。据考证，位于长江三角洲的昆山市正仪镇绰墩山古水稻土遗址的地下4257cm与100116cm均为古水稻土层，历史耕作时间分别距今约3320a和6280a。,关于古水稻土的研究,古水稻土的矿质氮含量很低，自身的供氮能力明显弱于现代水稻土。 水稻栽培大幅度降低现代水稻土中的硝态氮和铵态氮含量，施加氮肥在短期内使土壤的矿质氮含量维持相对较高水平；古水稻土的铵态氮含量基本不受水稻栽培的影响，添加不同形态氮肥也不会改变水稻收获后的土壤铵态氮含量，土壤硝态氮的含量会逐渐降到非常低的水平。,10，11，1 分布,10，11，2 形成条件 1）独特水热状况 2）深刻人为影响 3）变动的氧化还原作用,10，11，3 形成过程特点： 1）灌水与排水：氧化还原状态的交替以及氧化还原电位的变化。 2）有利于有机质积累、富里酸形成。 3）Ca、Mg、K、Na、SiO2在还原淋溶过程中淋失。,4）铁、锰还原、络合淋溶与淀积的复杂过程。 5）形成速率：游离铁衰减10需100年；50需650年；迁移90需2150年。 水稻土形成从几十年几千年。,10，11，4 剖面土层结构 起源不同，剖面发育途径各异。 水耕熟化层（W）： 由原土壤表层经淹水耕作而成，灌水时泥烂，干后分两层： 表面由分散土粒组成，表面以下以小团聚体为主，多根系及根锈； 其下土色暗而不均一，空隙壁上附有铁、锰斑块或红色胶膜。,水耕淀积层（Bzhg）： 含有较多的粘粒、有机质、铁、锰与盐基等。 潜育层（Br）： 母质层（C）： 因母土和水稻土的发展过程而异。,10，11，5 基本理化性状 1）有机质积累 2）氮素循环特点反硝化作用导致硝态 N的淋失。 3）铁磷难溶磷酸铁的形成，这是由于Fe2+Fe3+并与PO43-结合。,4）铁钾 5）缺硅这是水稻土特殊的情况 6）关于硫有机态硫还原为H2S，可能引起水稻中毒