森林土壤学整理.ppt

森林土壤学森林土壤学选用教材土壤学选用教材土壤学 北京林业大学主编北京林业大学主编土壤学下东北林业大学主编土壤学下东北林业大学主编主讲教师主讲教师罗承德罗承德 教授教授宫渊波宫渊波 教授教授.主要参考书目：主要参考书目：1 1、土壤的本质与性状、土壤的本质与性状 （美）（美）N.C.N.C.布雷迪布雷迪 科学出版社科学出版社 1982 19822 2、李天杰等土壤地理学高等教育出版社、李天杰等土壤地理学高等教育出版社198319833 3、张凤荣等土壤发生与分类学、张凤荣等土壤发生与分类学北京大学出版社北京大学出版社199219924 4、朱鹤健等土壤地理学高等教育出版社、朱鹤健等土壤地理学高等教育出版社199219925 5、中国森林中国林业出版社、中国森林中国林业出版社1997 1997 6 6、土壤学黄昌勇主编中国农业出版社、土壤学黄昌勇主编中国农业出版社200020007 7、土壤学林大仪主编中国林业出版社土壤学林大仪主编中国林业出版社2002.学习本课程的要求（1）认真做好笔记；（2）作好预习和复习；（3）结合课程内容，查阅参考资料；（4）认真参加实验和教学实习。.你想过你想过www吗？吗？www:what is this soil?where is this soil?why is this soil?Soil sciene tell you 3w!.如果没有土，世界将会怎么样？如果没有土，世界将会怎么样？如果没有土，如果没有土，明天将会怎么样？明天将会怎么样？Whats the soil?!.How to use the soil?.第一章第一章 绪绪 论论第一节 土壤在农林业生产和自然环境 中的作用 土壤是农林业最基本的生产资料土壤是农林业最基本的生产资料土壤是陆地生态系统的重要组成部分土壤是陆地生态系统的重要组成部分土壤是最珍贵的自然资源土壤是最珍贵的自然资源土壤资源是可持续农业的基础土壤资源是可持续农业的基础.一、土壤是农林业最基本的生产资料一、土壤是农林业最基本的生产资料在人类赖以生存的物质生活中，人类消耗的约80以上的热量，75以上的蛋白质和大部分的纤维都直接来源自土壤。土壤的重要性土壤的重要性 民以食为天，食以为土本！土壤土壤植物性生产动物性生产.土壤的重要性土壤的重要性土壤在植物生长中的特殊作用*2、养分转化和循环作用、养分转化和循环作用3、雨水涵养作用、雨水涵养作用4、生物的支撑作用、生物的支撑作用1、营养库的作用营养库的作用5 5、稳定和缓冲环境变化的作用、稳定和缓冲环境变化的作用.土壤的重要性土壤的重要性二、土壤是陆地生态系统的重要组成部分二、土壤是陆地生态系统的重要组成部分.土壤是地球陆地生态系统的基础土壤在陆地生态系统中起着极重要作用：土壤在陆地生态系统中起着极重要作用：保持生物活性，多样性和生产性；保持生物活性，多样性和生产性；对水体和溶质流动起调节作用；对水体和溶质流动起调节作用；对有机、无机污染物具有过滤、缓冲、降解、对有机、无机污染物具有过滤、缓冲、降解、固定和解毒作用；固定和解毒作用；具有贮存并循环生物圈及地表的养分和其它具有贮存并循环生物圈及地表的养分和其它元素的功能。元素的功能。.三、土壤是最珍贵的自然资源三、土壤是最珍贵的自然资源 1 1、土壤资源的相对不可再生性、土壤资源的相对不可再生性 土壤资源与土壤资源与光、热、水、气资源一样被称之为可再生资源。光、热、水、气资源一样被称之为可再生资源。但从其自然属性来看又是不可再生的，是有限但从其自然属性来看又是不可再生的，是有限的自然资源。的自然资源。2 2、土壤资源数量的有限性、土壤资源数量的有限性 土壤形成的时间长土壤形成的时间长 土地被占用的面积逐渐扩大土地被占用的面积逐渐扩大 土地退化日趋严重土地退化日趋严重 人口剧增人口剧增土壤的重要性土壤的重要性.3 3、土壤资源质量的可变性、土壤资源质量的可变性 土壤肥力在物质循环和平衡中不断获得土壤肥力在物质循环和平衡中不断获得发育和提高发育和提高 高强度、无休止的向土壤索取，土壤肥高强度、无休止的向土壤索取，土壤肥力将逐渐下降和破坏力将逐渐下降和破坏.4 4、土壤资源空间分布上的固定性、土壤资源空间分布上的固定性 覆盖在地球表面各种不同类型的土壤，覆盖在地球表面各种不同类型的土壤，在地面空间位置上有相对的固定性，在在地面空间位置上有相对的固定性，在不同生物气候带内分布着不同的地带性不同生物气候带内分布着不同的地带性土壤。土壤。土壤资源的空间分布还受区域性地形、土壤资源的空间分布还受区域性地形、母质、水文、地质等条件的影响。母质、水文、地质等条件的影响。人类的耕作活动也改变了土壤的性状，人类的耕作活动也改变了土壤的性状，从而影响土壤的空间分布。从而影响土壤的空间分布。.四、土壤的可持续利用是持续农业的基础四、土壤的可持续利用是持续农业的基础我国要跨进可持续发展的我国要跨进可持续发展的“大门大门”还需要：还需要：30-5030-50年？年？粮食供应压力加大！短期内不可逆转的趋势：短期内不可逆转的趋势：1 1、耕地减少不可逆转；耕地减少不可逆转；2 2、人口增长不可逆转；、人口增长不可逆转；3 3、消费水平的提高不可逆转；、消费水平的提高不可逆转；可持续发展的条件：可持续发展的条件：人口的零或负增长人口的零或负增长 （中国每年净增人口中国每年净增人口1000万万）资源破坏的零或负增长资源破坏的零或负增长 （中国每年减少土地中国每年减少土地300万亩万亩）生态环境恶化的零或负增长生态环境恶化的零或负增长（中国荒漠化速度中国荒漠化速度2620km2/年年）.五、我国土壤资源的主要特征五、我国土壤资源的主要特征1、属于强度资源约束性国家 我国耕地资源所占比例不到世界的10%，且后备耕地资源十分有限。2、人地矛盾十分突出 人口每年增长约800万，耕地平均每年减少75万hm2。3、土壤资源破坏严重 主要表现为土地沙漠化、水土流失加剧、占用率增加，污染严重。.4、土地资源和生态问题具有明显的区域特征 西北地区：土壤荒漠化和土壤盐渍化沙龙滚滚，谁人能挡！沙龙滚滚，谁人能挡！.黄土高原的水土流失状况黄土高原的水土流失状况新疆耕地新疆耕地沙化沙化.十年九荒的盐碱窝十年九荒的盐碱窝碱土景观碱土景观盐土景观盐土景观.东北地区：水土流失和土壤肥力衰退.东南沿海地区：耕地大规模非法占用和土壤污染耕耕地地占占用用.西南地区：水土流失、石漠化和荒漠化华南地区红壤严重流失后形成的红色沙漠华南红壤丘陵区崩岗侵蚀.西南地区几种常见的水土流失类型.贵州石灰岩山区石漠化景观.20世纪科学与技术迅速进步，但“人口粮食资源环境”仍是困扰人类社会发展的难题，科学工作者责任越来越重大。现在你已经不再以普通人的眼光看待土壤，你将成为一个土壤工作者地球的医生和卫士。答案：土壤和科技！“老”问题：21世纪怎么养活16亿中国人？！.第二节第二节 土壤及土壤肥力土壤及土壤肥力一、土壤的概念一、土壤的概念 土壤土壤是陆地表面由矿是陆地表面由矿物质、有机质、水、空气和生物组成，物质、有机质、水、空气和生物组成，具有肥力，能生长植物的未固结层。具有肥力，能生长植物的未固结层。森林土壤：森林土壤：是在森林植被条件下是在森林植被条件下发育发育的土壤，的土壤，是发展林业生产的基础，是发展林业生产的基础，相相对于其它对于其它土壤有其特殊性土壤有其特殊性。.简明定义简明定义：土壤是在地球表面生物、气候、母质、地形、土壤是在地球表面生物、气候、母质、地形、时间等因素综合作用下所形成能够生长植物的、处于时间等因素综合作用下所形成能够生长植物的、处于永永恒变化中的疏松矿物质与有机质的混合物恒变化中的疏松矿物质与有机质的混合物。V%水和空气水和空气=50%土壤组成土壤组成 V%矿物质和有机质矿物质和有机质=50%对土壤的新定义对土壤的新定义(定义定义:形成形成-组成组成-功能功能)土壤土壤.土壤物质组成土壤物质组成 矿物质矿物质（由岩石风化而来，（由岩石风化而来，（由岩石风化而来，（由岩石风化而来，w95w95%）固体固体 有机质有机质（生物及生物残体（生物及生物残体（生物及生物残体（生物及生物残体,w5%,w5%）土壤土壤 液体液体（包括水及溶解的离子）（包括水及溶解的离子）（包括水及溶解的离子）（包括水及溶解的离子）气体气体 （土壤空气）（土壤空气）（土壤空气）（土壤空气）.旱地旱地旱地旱地 农业土壤农业土壤农业土壤农业土壤 水田土水田土水田土水田土土壤土壤土壤土壤 原始森林土壤（纯自然、未扰动）原始森林土壤（纯自然、未扰动）原始森林土壤（纯自然、未扰动）原始森林土壤（纯自然、未扰动）林业土壤林业土壤林业土壤林业土壤 人工林及经济林土壤（人工林及经济林土壤（人工林及经济林土壤（人工林及经济林土壤（人为耕作，培肥）人为耕作，培肥）人为耕作，培肥）人为耕作，培肥）园林土壤（大多为搬运土）园林土壤（大多为搬运土）园林土壤（大多为搬运土）园林土壤（大多为搬运土）土壤土壤.土壤剖面是指：从地表向下垂直挖掘后露出的一个切面。一般挖到母岩，如果太深则挖到米即可。1 1、土壤剖面是观察土壤的一个窗口，土、土壤剖面是观察土壤的一个窗口，土壤剖面上的不同颜色的层次是土壤发生壤剖面上的不同颜色的层次是土壤发生层。层。2 2、从土壤剖面也可以了解土壤所处的环、从土壤剖面也可以了解土壤所处的环境境土壤剖面土壤剖面土壤剖面土壤剖面土壤剖面土壤剖面.二、土壤肥力的概念二、土壤肥力的概念：土壤能供应与协调植物正常生长土壤能供应与协调植物正常生长发育所需要的养分和水、空气发育所需要的养分和水、空气 、热、热的能力。（的能力。（狭义的土壤肥力仅指养分）狭义的土壤肥力仅指养分）狭义的土壤肥力仅指养分）狭义的土壤肥力仅指养分）四大肥力因子：水、肥、气，热.自然肥力 是由自然因素形成的土壤具有是由自然因素形成的土壤具有的肥力。的肥力。人为肥力 是由耕作、施肥、灌溉、改土是由耕作、施肥、灌溉、改土等人为因素形成的土壤所具有的肥力。等人为因素形成的土壤所具有的肥力。经济肥力 在一定农业技术措施下反映土在一定农业技术措施下反映土壤生产能力的那部分肥力，壤生产能力的那部分肥力，潜在肥力 指受环境条件和科技水平限制指受环境条件和科技水平限制但在一定生产条件下可转化为有效肥力的但在一定生产条件下可转化为有效肥力的那部分肥力。那部分肥力。.土壤肥沃或者不肥沃是土壤肥沃或者不肥沃是针对植物而言针对植物而言的，的，应从植物的生态要求出发来认识土壤肥力应从植物的生态要求出发来认识土壤肥力的生态相对性的生态相对性如果植物的生态要求和土壤所能提供的生如果植物的生态要求和土壤所能提供的生态性质不一致，即使土壤具有丰富的物质态性质不一致，即使土壤具有丰富的物质和能量，植物也不能利用或利用很少和能量，植物也不能利用或利用很少通俗意义上讲的土壤肥力的高低，如果不通俗意义上讲的土壤肥力的高低，如果不指明植物，一般只能说明其有机质和养分指明植物，一般只能说明其有机质和养分的高低及适宜的物理性质的高低及适宜的物理性质 三、土壤肥力生态性相对性三、土壤肥力生态性相对性.土壤肥力的量化指标土壤肥力的量化指标1、以地上部分生物量来评价 如：如：森林植被干物质重的年平均值来表示森林植被干物质重的年平均值来表示 经济林的经济林的单位面积产量来表示单位面积产量来表示2、以土壤的某些性质和养分数值来评价 如：土层厚度、土壤质地、如：土层厚度、土壤质地、pHpH值值 有机质含量、养分含量等。有机质含量、养分含量等。.一、土壤学科的研究内容一、土壤学科的研究内容 土壤学是研究土壤的形成、分土壤学是研究土壤的形成、分类、分布、制图和土壤的物理、化类、分布、制图和土壤的物理、化学、生物学特性、肥力特征以及土学、生物学特性、肥力特征以及土壤利用和管理的科壤利用和管理的科 学。学。第三节第三节 土壤及土壤学科的发展土壤及土壤学科的发展.二、二、21世纪土壤科学发展的总趋向世纪土壤科学发展的总趋向 土壤与地球生命作用土壤与地球生命作用 水、土资源保持与合理利用水、土资源保持与合理利用 土壤圈与全球变化、土壤圈与全球变化、土壤物质的组成、性质等。土壤物质的组成、性质等。.2020世纪土壤学科的迅速发展世纪土壤学科的迅速发展F2020世纪土壤学科的新观点世纪土壤学科的新观点F土壤圈土壤圈:(:(英英)Matson(1938),()Matson(1938),(美美)Arnold(1990)Arnold(1990)F土壤水能量理论与运动方程的土壤水能量理论与运动方程的 建立建立:(美美)Buckingham(1907),Richards(1930s)Buckingham(1907),Richards(1930s)F土壤生态系统土壤生态系统:(:(美美)Jenny(1940-1960)Jenny(1940-1960)F土壤质量土壤质量 综合调控理论综合调控理论 (美美)SSSA(1990s)SSSA(1990s).2020世纪土壤学科的迅速发展世纪土壤学科的迅速发展1919世纪土壤学世纪土壤学化学化学地学地学生物学生物学欧洲2020世纪土壤学世纪土壤学化学化学地学地学生物学生物学物理学物理学数学数学生态学生态学系统科学系统科学美国.IUSSIUSS对土壤学科的新划分对土壤学科的新划分ISSS(1924-1998)ISSS(1924-1998)IUSS(1998-)IUSS(1998-)ISSS:International Society of Soil SciencesIUSS:International Union of Soil Sciences.根据历届土壤学会，较成熟的分支学科有：土壤学科体系、研究内容、方法土壤物理土壤化学土壤生物学土壤矿物学土壤肥力学水土保持土壤发生分类和制图土壤技术.21世纪土壤科学所面临的挑战世纪土壤科学所面临的挑战来自人口膨胀的挑战来自人口膨胀的挑战如何保证粮食的持续增产如何保证粮食的持续增产来自全球生态环境的挑战来自全球生态环境的挑战如何保持土壤的生态如何保持土壤的生态健康功能，建立良好生态环境健康功能，建立良好生态环境来自土壤学自身发展的挑战来自土壤学自身发展的挑战加强基础研究，加速加强基础研究，加速新技术在土壤学领域内的应用新技术在土壤学领域内的应用社会对土壤学认同的挑战社会对土壤学认同的挑战强化土壤资源在国民经强化土壤资源在国民经济中的战略地位济中的战略地位 立足于为解决人类的吃饭问题和立足于为解决人类的吃饭问题和环境健康问题服务环境健康问题服务！.沙河远上白云间，孤城一座万仞山。不合理的土地资源利用和生态环境遭受破坏.Sandstorm in southeastern California Sandstorm in southeastern California.Clear-cut forest.滑坡及泥石滑坡及泥石流造成巨大流造成巨大灾害灾害.土壤是林业生产的基础土壤是林业生产的基础林业用地林业用地苗圃用地苗圃用地天然林保护与退耕还林天然林保护与退耕还林水土保持与退化生态系统的恢复与重建水土保持与退化生态系统的恢复与重建第四节第四节 学习土壤学的要求和任务学习土壤学的要求和任务.土壤学是林学科各专业的一门土壤学是林学科各专业的一门重要专业基础课程。课程内容涉及重要专业基础课程。课程内容涉及面较广泛，但应以土壤内容为主。面较广泛，但应以土壤内容为主。学习土壤学的目的，在于为掌握森学习土壤学的目的，在于为掌握森林培育和水土保持的先进理论和技林培育和水土保持的先进理论和技术，解决林业生产（水土保持）中术，解决林业生产（水土保持）中的土壤问题。的土壤问题。.1 1、要求能系统掌握土壤物理、化学、要求能系统掌握土壤物理、化学和生物学性质，能分析各种肥力性状之和生物学性质，能分析各种肥力性状之间的相互关系；掌握主要上类的分布规间的相互关系；掌握主要上类的分布规律、形成条件、剖面特征、基本理化性律、形成条件、剖面特征、基本理化性状和利用改良；掌握常用肥料的性质及状和利用改良；掌握常用肥料的性质及其施用的原理和方法。其施用的原理和方法。.2 2、要求能鉴别主要的岩石、母质、要求能鉴别主要的岩石、母质类型和地形地势，独立进行土壤剖面类型和地形地势，独立进行土壤剖面观察、识别土壤类型，并能进行林业观察、识别土壤类型，并能进行林业生产有关的土壤资源调查工作。生产有关的土壤资源调查工作。3 3、要求掌握土壤的常规分析方法，、要求掌握土壤的常规分析方法，并能对数据进行整理和应用。并能对数据进行整理和应用。.近年我院毕业研究生与土壤有关硕士博士学位论文近年我院毕业研究生与土壤有关硕士博士学位论文序号序号题目题目1 1高寒森林土壤有机层酶活性动态及其对模拟气候变化的响应高寒森林土壤有机层酶活性动态及其对模拟气候变化的响应2 2川北低山暴雨区三种植被类型磷循环特征的比较研究川北低山暴雨区三种植被类型磷循环特征的比较研究3 3川西南常绿阔叶林凋落物分解和土壤呼吸特征及其对模拟氮沉降的响应川西南常绿阔叶林凋落物分解和土壤呼吸特征及其对模拟氮沉降的响应4 4巨桉林草复合种植模式初期土壤水分生态研究巨桉林草复合种植模式初期土壤水分生态研究5 5宽坝林区三种森林类型土壤碳形态比较研究宽坝林区三种森林类型土壤碳形态比较研究6 6光皮桦光皮桦-扁穗牛鞭草复合模式细根分布与养分动态研究扁穗牛鞭草复合模式细根分布与养分动态研究7 7巨桉人工林根系土壤微生物、根系土壤酶活性与根系土壤养分研究巨桉人工林根系土壤微生物、根系土壤酶活性与根系土壤养分研究8 8低山丘陵区农林土壤重金属污染特征及空间变异性研究低山丘陵区农林土壤重金属污染特征及空间变异性研究以四川五通桥区为以四川五通桥区为例例9 9巨桉短周期工业原料林营养诊断指标体系研究巨桉短周期工业原料林营养诊断指标体系研究1010退耕地土壤有机碳库特征及碳周转相关因子对植被恢复模式的响应退耕地土壤有机碳库特征及碳周转相关因子对植被恢复模式的响应1111嘉陵江上游低山暴雨区不同植被类型的氮循环研究嘉陵江上游低山暴雨区不同植被类型的氮循环研究1212岷江干旱河谷辐射松人工林土壤微生物和酶活性动态岷江干旱河谷辐射松人工林土壤微生物和酶活性动态1313三种退耕还林模式林地土壤呼吸和林木细根呼吸研究三种退耕还林模式林地土壤呼吸和林木细根呼吸研究.14141414川南天然常绿阔叶林人工更新后土壤生态特性研究川南天然常绿阔叶林人工更新后土壤生态特性研究川南天然常绿阔叶林人工更新后土壤生态特性研究川南天然常绿阔叶林人工更新后土壤生态特性研究15151515四川盆地西南缘亚热带常绿阔叶林土壤种子库与幼苗格局初探四川盆地西南缘亚热带常绿阔叶林土壤种子库与幼苗格局初探四川盆地西南缘亚热带常绿阔叶林土壤种子库与幼苗格局初探四川盆地西南缘亚热带常绿阔叶林土壤种子库与幼苗格局初探16161616巨桉人工林土壤动物生态初步研究巨桉人工林土壤动物生态初步研究巨桉人工林土壤动物生态初步研究巨桉人工林土壤动物生态初步研究17171717巨桉林草复合种植模式初期土壤养分库及物理性质研究巨桉林草复合种植模式初期土壤养分库及物理性质研究巨桉林草复合种植模式初期土壤养分库及物理性质研究巨桉林草复合种植模式初期土壤养分库及物理性质研究18181818川西低山丘陵区两种牧草对地力的影响试验研究川西低山丘陵区两种牧草对地力的影响试验研究川西低山丘陵区两种牧草对地力的影响试验研究川西低山丘陵区两种牧草对地力的影响试验研究19191919三倍体毛白杨与草复合模式根际养分动态三倍体毛白杨与草复合模式根际养分动态三倍体毛白杨与草复合模式根际养分动态三倍体毛白杨与草复合模式根际养分动态20202020速生杨引种苗期生长与土壤养分动态研究速生杨引种苗期生长与土壤养分动态研究速生杨引种苗期生长与土壤养分动态研究速生杨引种苗期生长与土壤养分动态研究21212121两种经济林配置模式的水土保持效益研究两种经济林配置模式的水土保持效益研究两种经济林配置模式的水土保持效益研究两种经济林配置模式的水土保持效益研究22222222杉木林草间作初期林下土壤理化性质及水土保持研究杉木林草间作初期林下土壤理化性质及水土保持研究杉木林草间作初期林下土壤理化性质及水土保持研究杉木林草间作初期林下土壤理化性质及水土保持研究23232323壤干旱胁迫对壤干旱胁迫对壤干旱胁迫对壤干旱胁迫对3 3 3 3个杏树品种生理生化特性的影响个杏树品种生理生化特性的影响个杏树品种生理生化特性的影响个杏树品种生理生化特性的影响24242424嘉陵江上游不同植被恢复模式土壤微生物及土壤酶活性的研究嘉陵江上游不同植被恢复模式土壤微生物及土壤酶活性的研究嘉陵江上游不同植被恢复模式土壤微生物及土壤酶活性的研究嘉陵江上游不同植被恢复模式土壤微生物及土壤酶活性的研究25252525川西低山区几种林（竹）川西低山区几种林（竹）川西低山区几种林（竹）川西低山区几种林（竹）+草复合经营模式的产流产沙特征及养分流草复合经营模式的产流产沙特征及养分流草复合经营模式的产流产沙特征及养分流草复合经营模式的产流产沙特征及养分流失研究失研究失研究失研究26262626同草本层三倍体毛白杨林地细根和草根生长及土壤抗蚀性研究同草本层三倍体毛白杨林地细根和草根生长及土壤抗蚀性研究同草本层三倍体毛白杨林地细根和草根生长及土壤抗蚀性研究同草本层三倍体毛白杨林地细根和草根生长及土壤抗蚀性研究.本章重点：本章重点：1、土壤、土壤肥力、土壤肥力的相对生、土壤、土壤肥力、土壤肥力的相对生态性。态性。2、试述、试述土壤在植物生长中的特殊作用。土壤在植物生长中的特殊作用。3、为什么说、为什么说土壤是最珍贵的自然资源土壤是最珍贵的自然资源？.