第11章土壤退化与质量评价 ●工士壤退化及其分类 ●工我国土壤退化的背景与基本态势 ●Ⅲ士壤退化主要类型及其防治 ●Ⅳ士壤质量及其评价指标体系 ●Ⅵ耕地质量评价与信息系统的建立 1.土壤退化及其分类 ●土壤退化 土壤(地)退化是由自然因素和人为因素共同作用的结果,破坏性自 然灾害以及异常的成土因素是引起土壤自然退化(侵蚀、砂化、盐化 和酸化等)的基础,而人类的不合理利用则是加剧土壤(地)退化的 根本原因。 土壤(地)资源在数量上是有限而固定的,但质量上却是可以改良培 肥的,只要利用合理,可保持“地力常新”。 ·耕地是土(壤)地的精华,是最珍贵的自然资源,是人类赖以生有和 发展的基础,是人类利用强度最高的壤资源,防治土壤退化首先要 重视耕地土壤退化的防治。 ●土壤退化与土地退化的区别与联系
第11章 土壤退化与质量评价 ⚫ Ⅰ.土壤退化及其分类 ⚫ Ⅱ.我国土壤退化的背景与基本态势 ⚫ Ⅲ.土壤退化主要类型及其防治 ⚫ Ⅳ.土壤质量及其评价指标体系 ⚫ Ⅵ.耕地质量评价与信息系统的建立 Ⅰ.土壤退化及其分类 ⚫ 土壤退化 ⚫ 土壤（地）退化是由自然因素和人为因素共同作用的结果，破坏性自 然灾害以及异常的成土因素是引起土壤自然退化（侵蚀、砂化、盐化 和酸化等）的基础，而人类的不合理利用则是加剧土壤（地）退化的 根本原因。 ⚫ 土壤（地）资源在数量上是有限而固定的，但质量上却是可以改良培 肥的，只要利用合理，可保持“地力常新”。 ⚫ 耕地是土（壤）地的精华，是最珍贵的自然资源，是人类赖以生存和 发展的基础，是人类利用强度最高的土壤资源，防治土壤退化首先要 重视耕地土壤退化的防治。 ⚫ 土壤退化与土地退化的区别与联系
土地退化是指人类对土地的不合理开发利用而导致的士地质量下降 乃至荒芜的过程 ·土壤退化是土地退化的组成部分,它是森林破不和衰亡、草地退化及 水资源恶化的重要起因之一,因此,土壤退化是土地退化中最集中的 表现、最基础且最重要的、具有生态环境连锁效应的退化现象 ●土壤退化分类 ll我国土壤退化的背景与基本态势 ●我国土壤退化的背景 土壤(地)资源短缺,人均占有率低 人均耕地、草地、林地仅分别为世界人均水平的14、12和1/6。 土壤(地)资源空间分布不均 土地资源类型配置不协调,山地占33%、高原占26%盆地占19% 平原占12%。 土地资源空间分布不均匀,90%以上的耕地和陆地水域分布在我国东 南部,50%以上的林地集中在东北和西南地区,80%以上的草地分布 在西北千旱和半千旱地区 ●我国土壤退化的基本态势 生态脆弱区范围大
⚫ 土地退化是指人类对土地的不合理开发利用而导致的土地质量下降 乃至荒芜的过程。 ⚫ 土壤退化是土地退化的组成部分，它是森林破坏和衰亡、草地退化及 水资源恶化的重要起因之一，因此，土壤退化是土地退化中最集中的 表现、最基础且最重要的、具有生态环境连锁效应的退化现象。 ⚫ 土壤退化分类 Ⅱ.我国土壤退化的背景与基本态势 ⚫ 我国土壤退化的背景 ⚫ 土壤（地）资源短缺，人均占有率低 ⚫ 人均耕地、草地、林地仅分别为世界人均水平的1/4、1/2和1/6。 ⚫ 土壤（地）资源空间分布不均 ⚫ 土地资源类型配置不协调，山地占33%、高原占26%、盆地占19%、 平原占12%。 ⚫ 土地资源空间分布不均匀，90%以上的耕地和陆地水域分布在我国东 南部，50%以上的林地集中在东北和西南地区，80%以上的草地分布 在西北干旱和半干旱地区。 ⚫ 我国土壤退化的基本态势 ⚫ 生态脆弱区范围大
黄土高原、新疆绿洲西南岩溶区、东北西部以及内蒙地区均属生态 脆弱区,而这些区域又是我国农业的主要耕垦区。 西部五大生态警示河西走廊的风沙〔西北粮仓收缩)、祁连雪线上 升(冰川退,淡水资源危机)、莫高窟的忧患(月牙泉在消失)、 居延海的忧伤(干涸消失)和走西口的故事(生态难民)。 耕地土壤质量总体较差 全国低产耕地土壤占总面积的2/3。 人口及经济增长迅遠,土壤资源开发强度大 ·我国现人口13亿,粮食需求达2500亿吨,到003年人口将达16亿,期 望粮食需求达4500亿乙吨。 经济发展必然伴随着堿镇化的进程,而城镇化和非农建设对土壤资源 的占用必然加剧土壤资源紧缺的矛盾。 ●水资源短缺加剧土壤的退化 ·长江流城及其以南地区耕地只占全国38%,径流量却占全国的82%, 黄河、淮河和海河流坷耕地占全国的4%,径流量却仅占6%。导致 新疆绿洲收缩、黄河断流。 水资源相对缺乏(水资源污染)加剧了土壤的染。 土壤退化面积广,强度大,类型多
⚫ 黄土高原、新疆绿洲、西南岩溶区、东北西部以及内蒙地区均属生态 脆弱区，而这些区域又是我国农业的主要耕垦区。 ⚫ 西部五大生态警示—河西走廊的风沙（西北粮仓收缩）、祁连雪线上 升（冰川后退，淡水资源危机）、莫高窟的忧患（月牙泉在消失）、 居延海的忧伤（干涸消失）和走西口的故事（生态难民）。 ⚫ 耕地土壤质量总体较差 ⚫ 全国低产耕地土壤占总面积的2/3。 ⚫ 人口及经济增长迅速，土壤资源开发强度大 ⚫ 我国现人口13亿，粮食需求达2500亿吨，到2003年人口将达16亿，期 望粮食需求达4500亿吨。 ⚫ 经济发展必然伴随着城镇化的进程，而城镇化和非农建设对土壤资源 的占用必然加剧土壤资源紧缺的矛盾。 ⚫ 水资源短缺加剧土壤的退化 ⚫ 长江流域及其以南地区耕地只占全国38%，径流量却占全国的82%， 黄河、淮河和海河流域耕地占全国的40%，径流量却仅占6%。导致 新疆绿洲收缩、黄河断流。 ⚫ 水资源相对缺乏（水资源污染）加剧了土壤的污染。 ⚫ 土壤退化面积广，强度大，类型多
·华北地区盐碱化,西北地区一沙漠化,黄高原和长江上、中湔地 区—水土流失,西南地区—石质化,东部发达地区肥力退化和土壤 环境污染 土壤退化已影响我国60%以上皊地土壤。 土壤退化发展快,影响深远 耕地占用发展速度15万公顷年,耕地剥离10万公顷年,土壤流失30 40万公顷年,土壤砂化490万公顷年,草地退化130万公顷年 Ⅲ.土壤退化主要类型及其防治 Ⅳ.土壤质量及其评价指标体系 ●土壤质量 土壤在生态系统界面内维持生产,保障环境质量,促进动物与人类健 康行为的能力( Doran& Parkin,1994)。 ·在自然或管理的生态系统边界内,土壤具有动植物生产的持续性,保 持和提高水、气质量以及支撑人类健康与生活的能力〔美国农学会, 1995)。 ·与士壤利用和土壤功能有关的土壤内在属性(全国科学技术名词审定 委员会,1998)。 ●土壤质量评价指标体系
⚫ 华北地区—盐碱化，西北地区—沙漠化，黄土高原和长江上、中游地 区—水土流失，西南地区—石质化，东部发达地区—肥力退化和土壤 环境污染。 ⚫ 土壤退化已影响我国60%以上的耕地土壤。 ⚫ 土壤退化发展快，影响深远 ⚫ 耕地占用发展速度15万公顷/年，耕地剥离10万公顷/年，土壤流失30～ 40万公顷/年，土壤砂化490万公顷/年，草地退化130万公顷/年。 Ⅲ.土壤退化主要类型及其防治 Ⅳ.土壤质量及其评价指标体系 ⚫ 土壤质量 ⚫ 土壤在生态系统界面内维持生产，保障环境质量，促进动物与人类健 康行为的能力（Doran & Parkin，1994）。 ⚫ 在自然或管理的生态系统边界内，土壤具有动植物生产的持续性，保 持和提高水、气质量以及支撑人类健康与生活的能力（美国农学会， 1995）。 ⚫ 与土壤利用和土壤功能有关的土壤内在属性（全国科学技术名词审定 委员会，1998）。 ⚫ 土壤质量评价指标体系
●土壤质量评价方法 Ⅵ.耕地质量评价与信息系统的建立 ●一、耕地质量评价的基本理论与技术 1.1耕地质量评价的类 ●根据耕地的自然属性和社会经济属性,对耕地的质量优劣进行综合评 定,划分耕地的等别和级别。(《农用地分等定级规程》,国土资源 部,2001) ●主要根据耕地内在的地力要素,针对地力建设与土壤改良目标,对耕 地的质量和限制性进行评价,划分耕地的级别和限制型。(《中国耕 地基础地力与土壤改良》,王蓉芳等,1996 1.2耕地质量评价的区别 项目 综合质量等级评价 基础地力等级评价 评价目的1)提高耕地管理水平 1)地力建设 2)实施区域耕地占补平2)土壤改良 衡和基本农田保护制度 3)理顺土地价格体系, 促进土地资产合理配置 开展土地整理、征用补
⚫ 土壤质量评价方法 Ⅵ.耕地质量评价与信息系统的建立 ⚫ 一、耕地质量评价的基本理论与技术 ⚫ 1.1 耕地质量评价的种类 ⚫根据耕地的自然属性和社会经济属性，对耕地的质量优劣进行综合评 定，划分耕地的等别和级别。（《农用地分等定级规程》，国土资源 部，2001） ⚫ 主要根据耕地内在的地力要素，针对地力建设与土壤改良目标，对耕 地的质量和限制性进行评价，划分耕地的级别和限制型。（《中国耕 地基础地力与土壤改良》，王蓉芳等，1996 ⚫ 1.2 耕地质量评价的区别 项 目 综合质量等级评价 基础地力等级评价 评价目的 1）提高耕地管理水平 1)地力建设 2）实施区域耕地占补平 2)土壤改良 衡和基本农田保护制度 3）理顺土地价格体系， 促进土地资产合理配置， 开展土地整理、征用补
偿及农村集体土地使用 权流转等工作 4)实行农业税制改革, 公平合理配赋征收农业税 项目 综合质量等级评价 基础地力等级评价 评价体系 耕地等,耕地级 耕地级,限制型 评价因素1)自然因素(光、温 1)自然要素(地 和水,地形,地貌) 形,母质,熟制) 2)土壤因素 2)土壤因素 3)社会经济因素(灌 3)社会经济因素 排条件,区位,交通便 (灌排条件) 利度,经济投入,土地 利用集约度等) 其它生产潜力(潜在) 产量(现实) 1.3区城耕地质量评价技术路线框图 1.4影响耕地质量等级的因素 ●自然因素:太阳辐射能、≥10°积温、温度、降水量、干燥度、燾发
偿及农村集体土地使用 权流转等工作 4）实行农业税制改革， 公平合理配赋征收农业税 项 目 综合质量等级评价 基础地力等级评价 评价体系 耕地等，耕地级 耕地级，限制型 评价因素 1） 自然因素（光、温 1） 自然要素（地 和水，地形，地貌） 形，母质，熟制） 2） 土壤因素 2） 土壤因素 3） 社会经济因素（灌 3） 社会经济因素 排条件，区位，交通便 （灌排条件） 利度，经济投入，土地 利用集约度等） 其 它 生产潜力（潜在） 产量（现实） ⚫ 1.3 区域耕地质量评价技术路线框图 ⚫ 1.4 影响耕地质量等级的因素 ⚫ 自然因素：太阳辐射能、≥ 10℃积温、温度、降水量、干燥度、蒸发
量、无霜期、地形部位、地貌类型、坡度、坡向、坡型、海拔、水士 流失程度等 ●土壤因素:土壤类型土体构型、质地、有效土层(耕层)厚度、有 机质、pH、土壤养分〔全量)、含盐量、地下水位、障碍层深度、土 壤污染状况等 ●社会经济因素:灌溉保证率、排水条件、水利设施状况、区位交通 通达度、土地利用集约度、耕作便利度、经营效益等 自然因素:≥10°积温(熟制)、地邢部位、成土母质等 土壤因素:剖面构型、耕层厚度、地下水位、质地、障碍性层次欠、有 机质、pH、CEC、土壤养分(全量和速效)、含盐量等 社会经济因素:灌排条件等 1.5选择耕地质量评价因子的原则 稳定性原则:应尽量选择较长期稳症影响耕地质量的因子 主导性原则:应选取对耕地质量起主导作用的因子 综合性原则:必须综合考虑自然、土壤和社会经济等各种因子 差异性原则:应尽量选择评价区城范围内差异显著的囝子 定量性原则:应尽量选择可量化的因子 现实性原则:应尽量选择从现有的土壤普查、土地利用现状调查、农
量、无霜期、地形部位、地貌类型、坡度、坡向、坡型、海拔、水土 流失程度等 ⚫ 土壤因素：土壤类型、土体构型、质地、有效土层（耕层）厚度、有 机质、pH、土壤养分（全量）、含盐量、地下水位、障碍层深度、土 壤污染状况等 ⚫ 社会经济因素：灌溉保证率、排水条件、水利设施状况、区位、交通 通达度、土地利用集约度、耕作便利度、经营效益等 ⚫ 自然因素：≥ 10℃积温（熟制）、地形部位、成土母质等 ⚫ 土壤因素：剖面构型、耕层厚度、地下水位、质地、障碍性层次、有 机质、pH、CEC、土壤养分（全量和速效）、含盐量等 ⚫ 社会经济因素：灌排条件等 ⚫ 1.5 选择耕地质量评价因子的原则 ⚫ 稳定性原则：应尽量选择较长期、稳定影响耕地质量的因子 ⚫ 主导性原则：应选取对耕地质量起主导作用的因子 ⚫ 综合性原则：必须综合考虑自然、土壤和社会经济等各种因子 ⚫ 差异性原则：应尽量选择评价区域范围内差异显著的因子 ⚫ 定量性原则：应尽量选择可量化的因子 ⚫ 现实性原则：应尽量选择从现有的土壤普查、土地利用现状调查、农
业区划、水土流失调查及耕地地力监测等资料中可获得数据的因子 1.6选择确定主导评价因子的方法 专家经验法根据专家经验选择确定主导评价图子 数学模型法通过设立标准样区,收集可能景响耕地质量的因子及产 量,以产量为应变量,因子为自变量,利用以下数学模莫型及其方法筛 选主导评价因子。 多元回归分析法(★★) ·逐步多元回归分析法(★★★) ·主成分分析法(★) 通径分析法 ·灰色关联度分析法(★★) ·岭回归分析法 稳健回归分析法 主成分回归分析法 1.7确定评价因子权重的方法 特尔菲法(专家经验法)(★ 因素成对比较法(★★) ●层次分析法(AHP法)(★★★)
业区划、水土流失调查及耕地地力监测等资料中可获得数据的因子 ⚫ 1.6 选择确定主导评价因子的方法 ⚫ 专家经验法—根据专家经验选择确定主导评价因子 ⚫ 数学模型法—通过设立标准样区，收集可能影响耕地质量的因子及产 量，以产量为应变量，因子为自变量，利用以下数学模型及其方法筛 选主导评价因子。 ⚫ 多元回归分析法（★ ★ ） ⚫ 逐步多元回归分析法（★ ★ ★ ） ⚫ 主成分分析法（★ ） ⚫ 通径分析法 ⚫ 灰色关联度分析法（★ ★ ） ⚫ 岭回归分析法 ⚫ 稳健回归分析法 ⚫ 主成分回归分析法 ⚫ 1.7 确定评价因子权重的方法 ⚫ 特尔菲法（专家经验法） （★ ） ⚫ 因素成对比较法（★ ★ ） ⚫ 层次分析法（AHP法） （★ ★ ★ ）
主成分分析法(★★ 回归分析法(★★★) ●关联度分析法(★★★) 1.8评价因子指标分级方法 范围级差法根据评价区域评价因子的最高值和最低值,以一定的级 差进行指标分级(★★) 专家经验法以农作物对评价因子的生理要求为依据,根据专家的经 验进行指标分级(★★) ●模湖聚类分析法利用模湖聚类统计分析方法进行指分级(★) 19常用的GIS软件 ARCINFO-DOS(美国) ARCINFO-NT美国) MAPINFO(美国) MAPGIS〔中国地质大学) CITYSTAR(中国) GEOSTAR(中国) SUPERMAP(中国) 1.10耕地质量评价常用方法或模型
⚫ 主成分分析法（★ ★ ） ⚫ 回归分析法（★ ★ ★ ） ⚫ 关联度分析法（★ ★ ★ ） ⚫ 1.8 评价因子指标分级方法 ⚫ 范围级差法—根据评价区域评价因子的最高值和最低值，以一定的级 差进行指标分级（★ ★ ） ⚫ 专家经验法—以农作物对评价因子的生理要求为依据，根据专家的经 验进行指标分级（★ ★ ） ⚫ 模糊聚类分析法—利用模糊聚类统计分析方法进行指标分级（★ ） ⚫ 1.9 常用的GIS软件 ⚫ ARCINFO—DOS(美国） ⚫ ARCINFO—NT(美国） ⚫ MAPINFO（美国） ⚫ MAPGIS（中国地质大学） ⚫ CITYSTAR(中国) ⚫ GEOSTAR(中国) ⚫ SUPERMAP(中国) ⚫ 1.10 耕地质量评价常用方法或模型
数轴法将各评价单元的得分值看成是一个一维变量,点绘在一数 轴上,按分值在数轴上的分布状划分耕地质量等级。 总分值频率曲线法(加权指数和频数分布法) ·A∑PxYi 式中A为某评价单元的总分,P为某评价因子的权重值,Y为某评 价因子的得分值 按一定极差值统计评价单元总分落在各级差范围内的频数并制作评 价单元总分频数分布图,根据频数分布图的分布规律确定耕地等级划 分的标准。 数学模型法 模糊聚类分析模型 动态聚类分析模型 专家神经网络系统模型
⚫ 数轴法—将各评价单元的得分值看成是一个一维变量，点绘在一维数 轴上，按分值在数轴上的分布状况划分耕地质量等级。 ⚫ 总分值频率曲线法（加权指数和频数分布法) ⚫ Ai=∑ Pi×Yi 式中Ai为某评价单元的总分，Pi为某评价因子的权重值，Yi为某评 价因子的得分值。 ⚫ 按一定极差值统计评价单元总分落在各级差范围内的频数并制作评 价单元总分频数分布图，根据频数分布图的分布规律确定耕地等级划 分的标准。 ⚫ 数学模型法 ⚫ 模糊聚类分析模型 ⚫ 动态聚类分析模型 ⚫ 专家神经网络系统模型