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1、第十章 土壤生态优化的原理与技术,本章要点,土壤生态与土壤肥力的概念土壤生态优化的一般原理土壤生态优化技术,第一节 土壤生态与土壤肥力,土壤生态系统是指土壤中生物与非生物环境的相互作用通过能量转换和物质循环构成的整体。土壤生态系统与周围环境之间不断进行物质、能量交换，因此土壤具有明显的地带性和区域性。,土壤生态系统的实体结构包括土体内部有机的和无机的成分。其组成包括：生产者。高等植物根系、藻类和化能营养细菌。消费者。土壤中的草食动物和肉食动物。分解者。细菌、真菌、放线菌和食腐动物等。参与物质循环的无机物质和有机物质。土壤内部水、气、固体物质等环境因子。土壤生态系统的结构主要取决于构成系统的生物
2、成分及其数量，生物成分在系统中的时空分布和相互之间的营养关系，以及非生物成分的数量及其时空分布。,土壤肥力是指土壤生长植物的能力，其中包含了土壤中物质成分，结构与功能的好坏，以及整个土壤生态系统运转的水平。是土壤生态系统功能的综合表现。既是土壤成分又是土壤环境的体现。所以无论是提高或降低土壤肥力，都关系到整个系统状态的改变。从系统的观点认识土壤肥力问题是增进土壤肥力的理论指导。,土壤肥力减退的原因，绝大部分是从土壤生态系统中的某一个环节的失调开始，从而引起整体功能的运转不灵或失调，以致肥力功能的下降与破坏，甚至以土地丧失而告终。土壤肥力的提高，首先是土壤生物活性的加强，生物量的增长。这不仅推动
3、了土壤中物质能量的生物循环，而且对地面的水、热、气环境起着强有力的缓冲与调控作用。良好的地面环境条件，又保证着土体内的循环稳定，促进土壤生态系统的平衡。这一过程中，土壤植被起着土体内、外环境条件的调节与稳定剂的作用，是联系土体内、外生态环境的枢纽，也是土壤肥力水平与环境生态平衡状况的重要标志。,第二节 土壤生态优化的一般原理,土壤在陆生生态系统中所起的作用主要是为植物提供生长条件，通过植物利用光能转化为生物质能储存在植物组织中，同时承载着足够的矿质营养成分和有机物质，以生物物质的形式进入生态系统。土壤生物再将落入土壤中的有机物质分解，释放出营养与能量，推动物质与能量的循环。在这一质能循环中，植
4、被的功能是多方面的。一方面植物的生长量越大，储蓄的物质与能量越多，供给动物和人类利用的途径越广泛，就更能提高物质与能量的周转利用水平。另一方面，生产的物质利用越充分，废弃物越少，对环境的危害就越小。,土壤生态优化的标志是土壤生物与土壤环境之间相互作用的协调与统一。土壤滋养了植物、动物和微生物，从而形成了土壤环境中与有机体休戚相关的土壤生态系统。植物生长为系统提供物质与能量来源，土壤内部的动物与微生物消耗这些物质与能量，同时物植物生长提供有效的营养物质。,植被是创造肥沃土壤的保证。在任何气候、母质、地形条件下，保护和改善植被是建设良好土壤生态环境的先决条件。,虽然有机质在土壤生态优化中占据重要位
5、置，但是矿物质仍然是土壤中最基本、最主要的物质成分，是土壤生态系统的实体骨架，是有机质与活体发挥功能的支柱。土壤生态优化也丝毫不能脱离对土壤矿质部分的保护。土壤中物质与能量的循环，取决于它们向土壤系统的输入，以及土壤向环境的输出。过量的输入会引起数量或浓度超载，产生周转不畅，停滞不前，造成危害；输入不足，则引起营养缺乏，造成，植物长势下降，生物量衰减。,土壤生态优化的原理：一、从宏观上优化土壤环境，为植物的生存繁育创造条件 植物生长所必须的环境条件是光、热、水、肥、气。土壤所能提供的主要是肥和部分的水和气，大部分的条件要靠环境供给。从宏观上优化土壤环境是保证土壤生态优化的先决条件。,在利用阳光
6、方面，可以对不同光照条件的植物、作物进行选择与配置，使农用地的休闲期尽量缩短，地面绿叶覆盖率尽量提高。对热量的利用上，除因地制宜的选择适应的植物外，还可间接的利用地形水文条件，甚至采取调控技术促进植物生长。用水，除各种巧用水分的技术外，地表或地下蓄水设施的适当配置与各种水源的开发利用也是不可缺少的。在水热利用上，也可利用地形状况进行调节。因为地形可以引起水、热重新分配，所以合理利用地形条件和改造地形，使之在提供有益的水热环境方面具有重要的作用。,二、合理利用土壤资源，为提高植物产量配置恰当的林、牧、农、渔的比例，以促进土壤生态优化。土壤资源的开发利用是必然的，但是保证一个区域内的恰当的林、牧、
7、农、渔的比例也是促进土壤生态优化所必须的。在合理利用土壤资源的考虑中，还需预见产品的流通运转问题。,林业，具有强大的调节水热能力的作用，是调节生态平衡的最重要的条件，它除提供林产品外，还能充分利用荒山、荒坡等不适宜农业的土壤，同时对牧区和农区具备防护作用。牧业，是使高海拔、高纬度的平原或峡谷地区的土壤得以充分利用的产业。牧草的抗寒、抗倒、抗旱等能力和它远远超过地上部分的根系生物量，使它成为最佳的保土、固土剂。且畜产品营养价值更高，畜禽粪便可提供肥料或其他小生物的食料。渔业，是路面水体的优良利用者。除了天然水体外，开辟人工蓄水面，对于开发渔业，调节小范围的水分周转与温度、湿度也是十分有利的。合理
8、安置适当的林业、牧业、渔业、和农业，一方面充分而合理的利用了土壤资源，一方面提高了土壤生态优化平衡的水平。,三、搞好土体的自身建设，重视各业中的土壤管理 土壤自身建设主要手段是日常的土壤管理，土壤管理的目的是在环境条件和技术条件允许的情况下，保护土壤不受侵蚀及土壤内部的生态平衡。具体到土壤的功能、性质等项目就是保持土体稳定不受破坏，土壤三相状态不受破坏，土壤水、热、气、肥的调匀状态保持永续更新。保证这一点，既要利用自然规律和生产规律，也要尽量利用经济规律进行集约化的土壤经营。集约化经营土壤，首先需要环境条件的宏观保证和土地的合理利用为前提。它使土壤的生产负荷与物质能量周转频率有定规，超载运转与
9、低频周转的都是破坏土壤生态的原因。,土壤管理的具体内容是水肥的适时适量的输入，影响水肥条件的适时适当的耕作。前者是合理灌溉与施肥，后者是对土体内部的层次调整、结构调节，使土壤疏松，层次得以保持，甚至逐渐增厚，达到土壤水肥能够发挥最大效力的程度。,第三节 土壤生态优化技术,优化土壤生态的技术需从优化土壤环境、合理安排各业用地和优化土体功能三个方面考虑。,一、土壤环境的优化技术 土壤的空间位置，决定了它所处的气候特征，其水热条件发生较大改变是不可能的事。因此工作的重点是那些气候条件基本上可以生长植物，但存在季节性或周期性的干、湿、冷、热巨变的环境。他们一般是能够在相当程度上进行改善和优化的。,进行
10、环境优化的目标是使水热条件能够得到调节与控制；优化的依据是生物措施与工程措施相结合。生物措施主要是植树造林、发展植被以涵养水源，调节水热状况；工程措施主要是蓄水工程，补充地区性或季节性自然降水之不足。,1.造林与保护植被 难利用的石山与疏林草地，是最需要造林而又难于造林的地方。石山土薄，水源不济，植物湿盛干衰，难以使植物稳定生长形成完整的植被。单纯造林很难立足。可以乔、灌、草配合，多品种交叉，速生为主的原则进行造林，并把握季节播种、移栽，把握时机伐苗助长。乔木、灌木、草木在适应土壤水热肥条件方面与利用光能的空间层次上是很不同的，所以他们能够共同生存互不矛盾。但也要注意相克植物之间的危害。在气候
11、干燥，林木难以生长的地方，则以保护植被，以固土保水为好。这类环境大多旱季长达半年以上，草被只能夏秋生长，冬春枯苗。所以，一方面选用耐旱品种，一方面有重点的增添水利设施，以利人工植被的保护。为了保存植被，在热量允许的地方，须尽量安排各季节都有适当的牧草生长，保证绿色草被终年不断，在水热限制的地方，也应保持旱、冷季节里的草根层不被破坏。在经营方面则应重视草、畜比例。,在南方丘陵坡地，母质风化快，冲刷严重，土壤贫瘠，不但林木难于生长，草本植物也只能在雨季略生寸草，旱季一到，草被死亡，一遇大雨，连根带草冲刷殆尽。这种环境下，只能选择先锋草种，以藤本，走茎类型较宜，并促其早生快发覆盖严密，避免夏季暴雨直
12、接冲刷表土，从而起到防冲保土的作用。在草被生长良好，土层逐渐稳定和增厚的基础上，再种植灌木和乔木。农地种植实行轮、间、套、密、养用一致化，既可以稳定植被层水热动态，又能增产增收，保护土壤生态环境，减少污染。因为按农作物受保护的垂直高度通常根为两层，这两层的相对湿度以稳定在6080范围内才能达到稳定植被层水热动态的效果。,2.蓄水与合理用水 蓄水是保证环境供水最有力的措施。蓄水主要包括工程蓄水、植被蓄水和土体蓄水。植被与土体蓄水具有直接参与生物循环的意义，而工程蓄水却是补充生态系统蓄水不足。在干旱地区，应当开发地下水的蓄存与使用。在降水丰富的地区，蓄水同样重要。因为降水具有季节性，塘、库蓄水在调
13、节旱季水源方面具有重要的意义。,无论造林与种草，目的是减少裸露地面，增加生物量，利用植物生长的强大自然力量改善地表的水分状况；通过良好的水分循环与生物活动，起到调湿调温、保护土壤、培肥地力的作用。,在合理用水上，应以改进灌溉技术，以最小水量获得最大灌溉效益为原则，并根据不同土地利用情况，采取不同的灌溉措施。如：旱田作物采用沟畦灌溉，丘陵山区，干旱缺水地区以及果实蔬菜应使用喷灌和滴灌，稻田使用浅水湿润灌溉。,不同灌水方式用水量和棉花产量的关系,3.土壤生态优化的综合技术发展生态农业，保护土壤生态环境。所谓“生态农业”是指从系统思想出发，按照生态学原理、经济学原理和生态经济学原理，利用现代科学技术
14、成果和现代管理手段，从生产上做到宜农则农，宜林则林，宜牧则牧，因地制宜地进行各业适当地配合，以达到相互促进、共同发展地目的；从经营上做到使各业所获得得物质和能量得到最充分的利用，为此，必须建立以物质与能力循环再利用的流通渠道，从而获得较高的经济效益、生态效益、环境效益和社会效益的现代化农业发展模式。,主要内容：高度重视农业的第一性生产，提高太阳能的转化率。生态农业的首要任务就是使绿色植物的光合作用将太阳能转化为生物能的功能尽可能高。提高生物能的利用率，多层次利用生物能。把生物能进行多次综合利用，既利用可食部分，又利用非可食部分；既利用其产品，又利用其废料，从而建立起利用率最高而又无污染的农业。
15、,全面规划一个相互协调的整体农业。生态农业要求不管哪个级别的系统，都必须全面规划、统筹兼顾、因地制宜、合理布局，使系统内部的全部资源都得到合理利用，使各级系统相互协调、协同发展。有机农业与无机农业相结合。有机农业强调按自然生态规律，完全不用或基本不用合成的化肥、农药等，而无机农业则以机械工具代替传统工具，大量施用化肥、农药等。两者各有利弊。生态农业注重两者有机结合。保护和改善农业生态环境和农业自然资源。这是生态农业所追求的目标之一。,重视土壤的合理区划，因地制宜地利用土壤资源。土壤区划是合理利用土壤资源，因地制宜发展区域农、林、牧业生产地的重要基础工作，是因地因时进行作物配置和采取相应生产措施
16、不可缺少地重要步骤。不同的土壤，其生产潜力与农、林、牧业发展的适应性不同，所以利用方式和改良途径也要求不同。,重视土壤普查成果利用，搞好低产田改良。因地制宜、合理进行作物布局 不同土壤具有不同的肥力水平、生产性能及作物的适宜性。科学施肥 施肥在于补充物质循环中的缺损，解决土壤供肥与作物需肥之间的矛盾。因此，科学施肥应根据土壤养分存量与释放供肥规律结合植物的需要，否则会造成浪费和环境污染。土壤改良 土壤普查分辨了土壤肥力的等级，查出了肥力特征及低产原因。对于环境条件基本正常而土质需改造的因素，可采用合理的措施，对土壤进行改良。推广先进的科技成果,二、合理用地的一般技术所谓合理用地，除了“宜农则农
17、，宜林则林，宜牧则牧”以外，还在于开发获取最高生产效益的土壤利用方法。各业用地比例的合理化。农、林、牧用地的合理比例需视条件和范围而定。从世界发展趋势看，能够保证粮食与蛋白质自给的国家，其林地和牧业所占比例分别为40和30。,我国的现实状况：农地9930万hm2，牧场35600万hm2，森林12200万hm2。其余剩下的土壤大部分没有起到应有的作用。据我国的经验，山地草坡应以林为主，林业与农、牧、渔业的比例以6：4或7：3为宜；平原应以农为主，但林、牧也应有10左右的安排。无论那种类型的土地利用方式，其中养地作物的比例不应低于15。,在不同作物配置下的生产效益比较,牧草参与间作对土壤性质的影响
18、,三、保存土壤水分，提高土壤调控水热条件的能力 最根本的方法是提高土壤的水容量，保持土壤恰当的湿度及稳定输入水分的畅通渠道。提高土壤的水容量保护与增厚土层，增大容水体积。改善土性，增强透水与容水空袭。提高土层种的植物根量，帮助根层疏松，促进良好土壤结构的形成。,四、增厚土壤、改善土质 主要作用是增加利于植物生长和微生物活动的活土层厚度；其实质是加深土层厚度，加速土壤熟化，使土壤成为一个深厚、疏松、肥沃的土层。,聚土免耕和对照的能量产投情况分析,技术：深耕增厚土层的技术主要通过深翻改土，结合施用大量有机肥料，实行科学种田而实现的。其原理主要是改善了土壤的物理性状，改良了土壤结构，协调了土壤的水肥气热状况，为作物生长与抵抗不良气候条件以及防治土壤污染等提供了一个较好的土壤环境条件。,主要作用：增厚的疏松层提高了保蓄能力，深耕熟化打破了坚实的梨底层或紧实层，增加了孔隙度，降低了土壤容重，改善了整个土体的通透性与容纳力。改善土壤的生产性能。促进作物生长发育，改善了土壤生态环境。深耕熟化土壤的方法有全层翻耕法、上翻下松法、深松耕法。不管哪种方法，都必须与分层施肥、平整土地、浇塌地水和轮作相结合，才易取得良好效果。,(2)合理用肥，培肥土质的技术是搞好土壤土质与土体条件，使土壤功能永盛不衰，以稳定土层水热动态的重要方面。施肥是培肥土壤的基本措施，但施肥不合理会引起土质变板和土壤肥力下降。,
