土壤调查与土壤资源评价.docx

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1、全文电子教材土壤与土壤资源学下篇：土壤资源林学专业5第 11 章 土壤调查与土壤资源评价本章提要土壤调查与土壤资源评价既是了解区域土壤资源的根底，也是合理利用、保护土壤资源的依据。本章简要介绍了土壤调查的目的、内容和根本步骤，并结合林业特点，对传统的土壤调查技术和技术在土壤调查中的应用进展了相应介绍。介绍了土壤资源评价的内涵土壤适宜性评价、土壤肥力与生产力评价、土壤环境质量评价与常用方法。11.1 土壤调查11.1.1 土壤调查的目的和任务土壤调查，就是调查各个土壤个体或土壤群体，了解它们的分布特点，相互之间的联系， 土壤剖面的形态特征、利用现状、各种有利和不利因素以及它们发生、演化过程中环境

2、条件 的变迁等，是通过田间实地观看土壤剖面去争论土壤的一种根本方法。它是在观看、记载土 壤剖面形态、性状的根底上，划分土壤类型，弄清土壤类型及其分布规律、土壤的生产性能 和存在问题，搞清限制农业生产的限制因素，并将调查区内所分布的土壤类型变化，标志在 地形图或航片、卫片上，经过归纳与综合制成土壤图。同时，土壤调查还在把握了这些土壤 变化状况的根底上，分别记载这些土壤的经营治理现状，论证其合理利用和改进问题。11.1.2 土壤调查的内容和步骤土壤调查的内容是多方面的，依据其目的可以分为两大类：一类是为进展土壤科学而进展的土壤调查。其内容包括为争论土壤分类而进展的土壤考察，为绘制或编制土壤图所进展

3、的土壤调查和为进展专项土壤性质争论而进展的土壤调查；另一类是为宏观上解决生产布局和为地区性解决生产问题而进展的土壤调查。如为治理黄淮海平原旱涝、盐碱、风沙而进展的土壤调查，为南方丘陵红壤利用所进展的土壤调查等，为沿海滩涂开发所进展的土壤调查等。土壤调查按其进展的工作先后可分为以下几个步骤：预备工作：包括调查人员的组织，工作打算的制定，有关资料如地形图，遥感资源， 前人土壤调查资料，地质、地貌、水文、气象资料，植物资料及社会经济资料等的收集， 调查工具如挖土工具，野外调查和制图仪器，室内成图工具，野外生活用品等的预备及路线踏查等。土壤外业调查：调查成土因素、土壤类型和形态、分析它们之间的关系；对

4、调查土壤进展生产性评述；把调查结果绘制在地形图上。内业资料整理汇总：包括对原始资料的整理和图件的拼接、分析结果的统计和图件的清绘和整饰，编写调查报告等。11.1.3 土壤调查技术以林业土壤调查为例说明土壤调查的一般技术。林业土壤调查一般可分为路线土壤调查和标准地土壤调查。11.1.3.1 路线调查踏查在测制详图之前，先作路线调查，以便具体了解调查地区的土壤、地形、植被和土地利用等大致状况，踏查路线必需尽可能地通过各种地形、植被、土壤分布的地区，原则是以路 途短，交通便利，观测内容较全面为标准。山地路线要与等高线垂直。踏查的技术要求：（1） 挖掘及观看记载主要剖面。主要剖面的深度，在平地上为12

5、 米，在山坡上以超过树木主要根系分布层并能确定母质状况为度。（2） 观看地形、地质、植被和土壤类型的关系。（3） 挖掘检查剖面和定界剖面，确定土壤界限。检查剖面是为检查土壤性状的代表性而设置的，它的深度只要能确定全剖面最主要的特征就可以了，通常为 60 到 80 厘米，定界剖面挖在两种土壤类型检查剖面之间的地段，一般是在地形、地质状况发生突然变化的界限四周，只要能确定土壤类型之间的分界限就行，它的深度通常为30 到 40 厘米。（4） 采集土壤的纸盒标本和分析标本。纸盒标本可用于初步比较和确定土壤类型的异同。（5） 采集必要的岩石和植物标本。（6） 各类土壤野外定名和评定。在踏查的根底上，如有

6、必要，可用地形图作底图来填制宜林地土壤图，如调查面积较大， 土壤变化较简洁，可将调查面积分成几片，由几个小组分别进展填图，填图时每片设一两条 路线，每条路线挖掘相应的主要剖面，在平地上，每隔36 平方公里设置一个主要剖面， 如遇变化较简洁，可考虑适当多设主要剖面。填图时，在山区应走几条垂直于等高线的路线，在平地应走辐射状、之字形路线，或按方格进展填图，每天所绘土壤界限必需连续或闭合。野外观看土壤剖面和填图之后，要进展比土和拼图工作，最终确定土壤类型和绘成土壤草图，选择土壤标本进展理化分析，在这个根底上编制土壤图及土壤调查报告。作为调查报告，其主要内容一般包括调查区的地理背景和农林业状况，调查过

7、程和方法， 主要土壤类型及分布规律，以及各种土壤的主要属性及改进利用等。11.1.3.2 标准地土壤调查以土宜调查和土壤生产力评定为目的而进展的标准地土壤调查，须考虑地形、地质、土壤和林木生长的不同状况，以选择最有代表性的标准地，每一块标准地的面积不少于 0.1 公顷，或者株数不少于 100 株。标准地的外形一般承受长方形或正方形。在标准地上要进展测树工作，确定林龄和求树高平均植，并记录最大和最小值，必要时还应作解析木和树木根系调查。每一标准地都要挖土壤剖面，主要剖面在优势树种林冠下距树干基部一米以外的地方挖 掘，以挖至根系分布层以下并能确定母质为度。一般状况下主要剖面应设置在靠近标准地中 心

8、有代表性的均匀地段内，如小地形简洁时应设置比照剖面，比照剖面的深度以能验证主要 剖面性状为准，如土壤剖面性状与林分状况消灭反常现象时，也要挖掘比照剖面，以资证明， 土壤剖面要进展观看记录。各个标准地的测树资料和土壤调查资料要进展比照分析，从中查明树种的土宜和土壤的生产力，这种比照工作，可以按土壤类型来进展，也可以从中找出在当地具体条件下对林木生长影响明显的土壤性状，必要时可以用生物统计方法探讨土壤性状与林木生长的相关关 系。11.1.4 技术在土壤调查中的应用11.1.4.1 遥感技术RS的应用遥感技术是指使用各种传感器，从不同高度平台上收录来自地球表层各类地物的电磁波信息，再经加工处理获得地

9、物的图像和数据信息，从而提示地物特性的一种综合技术。在土壤调查制图上，承受遥感方法，可大大削减野外工作量，提高工作效率，削减投资， 加快成图速度，还可以提高图件的精度和质量。遥感主要分航空遥感航片与卫星航空遥感卫片两种。航片是航空摄影机在高空对地面摄取的图像。通过建立航片判读标志来区分地面上土壤类型及分布状况。土壤调查承受航片开展较早，近年来广泛应用。在不同目的的土壤调查中，除一般黑白 航片外，还试用高空摄影航片、热红外航片、彩红外航片和多光谱航片等，均取得了良好的 效果。20 世纪 70 年月起，地球资源卫星的放射，获得了地面的卫星影像片和卫星磁带，也在土壤调查中广泛应用，由目视解译判读制图

10、进展到应用磁带信息数据，自动识别绘制土壤 图。11.1.4.2 地理信息系统GIS技术的应用GIS 是在计算机硬件和软件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学治理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以供给对规划、治理、决策和争论所需信息的技术系统。GIS 采集、存贮、治理、处理和综合分析地理信息，并输出数据和供给图形效劳。GIS 具有区域综合力气，动态推想功能，能用于自然过程的机理分析与建立推想模型。在土壤资源调 查和评价中引入 GIS 技术，就是建立以土壤评价、土地规划和治理为目标的土壤资源信息系统，如加拿大土壤信息系统CarSIS，以及澳大利亚土地利用规划信息系统等。近年来，全球卫星定

11、位系统GPS在土壤调查制图中也渐渐得到了应用。11.1.4.3 土壤信息系统的建立自 20 世纪 70 年月以来，随着电子计算机的广泛应用，已将大量土壤调查中所获得的数据、资料图件和田间试验、观看结果一起输入电子计算机，经贮存、运算，可输诞生产所需的各项土壤信息，直接答复生产者所提出的询问，供生产者和决策者使用，从而大大提高了 土壤调查资料的利用率。有些国家已逐步建立了从基层起的各级终端，与国家信息系统连网， 形成了土壤信息系统网络，供不同部门需要的询问和效劳。当前我国有些地区和省市也已开 展这方面的工作。11.1.5 土壤调查成果的应用通过土壤调查，查清当地土壤的状况及其适宜性、养分的亏缺、

12、存在的障碍因子，完成一系列的土壤图件如土壤图、土壤改进分区图、土壤利用现状图和土壤养分图等，便能够为当地的农林业生产问题提出某些合理的方案与措施。因此，土壤调查成果在林业上的应 用主要包括林业进展规划、林业区划、林场和苗圃设计、造林和更、森林立地分类与评价、土壤治理等。土壤调查成果的非农林业应用范围也很广，包括水文、工程、废弃物处理、游憩规划等。如担当建筑物设计的土木工程师在选址和设计时格外关心有关的土壤调查结果，而在土壤调 查中记录的很多土壤性状与其有关，这些性状包括结持特性、易压性、固结性、收缩性收缩会导致土体变形、渗透性与排水设施有关、耐腐性酸性，含硫化物会腐蚀水泥钢材。土壤调查成果在生

13、态环境建设中也有广泛的应用，如水土保持林、防护林、生态公益林的建筑和治理等。此外，土壤调查成果还在环境质量评价、环境保护如废物处理、土地资源评价、环境医学争论如地方病争论等领域有广泛的应用前景。11.2 土壤资源评价11.2.1 土壤资源评价概述土壤资源评价是土壤资源调查的重要内容，也是土壤治理的一项根底工作。土壤资源评 价是以土壤类型为争论对象，以土壤属性为主，综合环境和生产条件等，评定土壤质量，即评定农林业利用的适宜性与限制性，生产潜力和利用措施，为土壤资源的合理开发和土壤的 分类治理供给依据。11.2.2 土壤资源评价的内涵土壤资源评价依据评价目标和对象的不同，可以分为土壤适宜性评价、土

14、壤肥力与生产力评价、土壤质量综合评价等。11.2.2.1 土壤适宜性评价土壤适宜性评价的对象不是单纯的依据土壤的综合质量对土壤进展质量凹凸或好坏的 划分，而是评定土壤在确定的利用方式下，土壤对该方式的适宜性及适宜的程度。因此，土壤适宜性评价涉足了四个方面的问题：一是要了解土壤本身的性质；二是该利用方式所要求的基外乡壤条件；三是将土壤的性质与土壤利用所要求的土壤条件相比较；四是通过确定的标准确定土壤性质与土壤用途所要求的土壤条件比较之后，进展土壤对该用途的适宜性分 类。11.2.2.2 土壤肥力与生产力评价土壤肥力是土壤质量的首要属性。从土壤资源属性上说，土壤质量首先应当是肥力质量。土壤肥力有两

15、方面涵义：其一是土壤中养分物质的供给力气；其二是土壤保持植物生长的适 宜的基质环境条件的力气。土壤肥力和生产力评价就是依据土壤的养分状况和环境条件评定 土壤的肥力等级和生产力水平。林业土壤生产力评价在于探究林木生产与土壤性状各项因子 的相关性。综合评价土壤生产力的具体方法很多，可以依据调查分析资料制订一套土壤肥力 评价等级标准，也可以拟订一个综合评定土壤生产力的土壤指数以影响林木生长的主要理 化性质作为计算因子，按土壤指数确定生产力等级，近年来，已开头使用定量争论的方法进展分析评定，用数量化方法建立土壤因子与林木生长相关的数学模型，使土壤生产力综合 评价建立在定量争论的根底上，找出评价土壤生产

16、力的综合指标。11.2.2.3 土壤环境质量评价土壤环境质量评价是在争论土壤环境质量变化规律的根底上，对土壤环境质量的凹凸与优劣的定性，定量评价。评价的目的，在于提高与改善土壤环境质量，并提出把握和减缓环境不利变化的对策和措施。土壤环境质量评价主要分为土壤环境质量现状评价和土壤环境影响评价。依据评价重点 内容不同，可以分为:侧重于土壤环境污染的土壤污染评价；侧重于土壤生态环境变化的土 壤生态评价；对土壤环境特性和外部环境条件、土壤污染和生态在内的系统全面的综合评价； 依据其最的进展趋势还包括环境风险影响评价，区域环境影响评价和社会影响评价等。11.2.3 土壤质量评价指标体系土壤质量是土壤中退

17、化性过程和保持性过程的最终平衡结果，土壤质量要考虑土壤的多重功能。为了建立一个适宜的土壤质量评价指标体系，需要了解土壤质量的广泛内涵，以便提示不同自然和治理生态系统边界内土壤质量的变化或演化，应当从土壤系统组分、构造及功能过程，土壤物理、化学及生物学性质以及从时间、空间及状态等的变化多方面来考察土壤质量。因此，土壤质量指标体系应包含这些方面的指标与参数。11.2.3.1 选择评价土壤质量参数指标的条件土壤质量是简洁的，把握土壤生物地球化学过程各种物理、化学和生物学因子及其在时空强度上的变化等都能影响土壤质量，影响土壤质量评价参数指标选择的因素很多，为了便于在实践中应用，土壤质量参数指标的选择应

18、符合如下条件：（1） 代表性representative：一个指标能代表或反映土壤质量的全部或至少一个方面的功能，或者一个指标能与多个指标相关联。（2） 灵敏性sensitive：能灵敏地指示土壤与生态系统功能与行为变化，如粘土矿物类型对土壤生态系统功能与行为的变化不敏感，不宜作为土壤质量指标。（3） 通用性universal：一方面能适用于不同生态系统，另一方面能适用于时间和空间的变化。（4） 经济性economic：测定或分析花费较少，测定过程简便快速。如 15N 丰度需要质谱仪进展简洁的分析，因而不宜作为土壤质量指标。11.2.3.2 土壤质量评价的指标土壤质量评价参数指标包括物理、化学

19、和生物学三方面。物理指标包括：土壤质地、土层和根系深度、土壤容重和渗透率、田间持水量、土壤持水特征、土壤含水量和土壤温度等。化学指标包括：土壤有机碳和全氮、土壤pH、电导率、矿化氮、磷和钾等。生物学指标包 括：微生物生物量碳和氮，潜在可矿化氮、土壤呼吸量、生物量碳/有机总碳、呼吸量/生物 量等。将已有土壤质量指标争论加以总结，至少会涉及土壤肥力、土壤环境质量、土壤生物活 性和土壤生态质量等四个方面的内容。因此，尝试提出土壤质量指标体系框架如表111。表 11-1 土壤质量指标体系初拟土壤肥力与农艺性状土壤环境质量土壤生物活性土壤生态质量有机质背景值微生物量节肢动物土壤构造污染指数C/N 比值蚯

20、蚓pH植物或作物中污染物土壤呼吸种群丰富度土壤容重环境容量微生物区系多样性指数渗滤性地表水污染物磷酸酶活性优势度指数持水率地下水污染物脲酶活性均匀度指数根层厚度杂草土壤质地土壤通气土壤侵蚀状况土壤全氮速效氮速效磷速效钾CEC土壤排水性(据潘根兴，2023)11.2.4 土壤资源评价方法对土壤资源评价已提出多种方法，如等级评定法、综合评定法，指数法和森林立地评价等，这些方法归纳起来不外两类，即分等法归类法，和评分法参数法。它们的共同点是，两者都是依据能够量度或可估量的土壤性质，和这些性质的特点与产量之间的关系，来推论土壤质量的优劣。11.2.4.1 分等法分等法又称归类法，是对土壤质量进展定性评

21、价的方法。评价人员依据评价的目的和对 象，通过争论、评议，首先选定参评工程，然后逐项逐个进展分析、归类、确定单元等级， 再将参评工程逐次排队，选出主导因素，依据其对土壤资源生产力的影响程度，确定其权重。 当确定等级时，往往以关键工程的大多数等级归纳为每个评价单元的等级，或者以其平均数定等级。分等法以土壤等级评价土壤资源质量，数据处理简便，各评价等级的内涵丰富，概括度较高，评价过程中能依据多方面的因素加以调整，便于把握和应用，评价结果对主要限制因素表示得比较明确，但比较粗糙，主观性比较强。11.2.4.2 综合评分法综合评分法又称比值法或参数法，是定量评价方法。其评价过程大致有以下几个步骤：（1

22、） 确定评价工程及其权重Wi对评价区域的土壤类型以及环境条件进展因素分解，以中选择评价因素作为评价工程。依据评价工程对评价对象的奉献大小确定其权重。确定权重的方法常见的有专家打分法、回 归分析法和层次分析法等。（2） 评价指标确实定评价指标是指各评价工程的内容在数量上的变化，反映其质量上的差异，或适宜性、限制性的级别，评价指标是评价土壤的具体依据，应尽量做到数量化、标准化。（3） 计算每一评价单元的每一评价工程的评价指数Wi Pi（4） 计算综合评价指数单项评价得到各指标的指数Wi Pi 。称为评分值或等级值，还需通过确定的数学模型转换成综合评价指数。数学模型表达出各土壤特性、环境条件、社会条

23、件等因素之间的相互作用，及其对土壤资源质量的综合影响，建立综合评价指数的数学模型有指数和法、指数乘积法等。指数和法就是把各单项评价的指数和作为综合评价指标，其数学模型为：综合评价指标= ni =1WiPij式中，Wi 是第i 个因子的权重。过去所进展的土壤资源评价大多承受这一模式。土壤肥力因子之间有着各种交互作用，某一因子的增减，会影响其它因子的利用率，可以反映这种交互作用的最简洁的方法是指数相乘。综合评价指标= ni =1Pij实际上，影响土壤资源质量的各因素间的关系是多种多样的，有些有交互作用，有些则是单独起作用，所以在一些土壤资源评价中，将上述两种数学模型混合使用，效果较好。11.2.4

24、.3 指数法土壤环境质量评价多承受污染指数法，常用的方法有：（1） 简洁指数法Pi = Ci / Si式中， Pi 为土壤中污染物 i 的污染指数；Ci 为土壤中元素 i 的实测浓度；Si 为元素的评价标准，它可以是元素 i 的背景值，污染起始值，基准值或标准值。（2） 叠加指数法Ps = N Pii =1式中，Ps 为污染物的叠加指数，Pi 为土壤中污染物的污染指数；N 为参与评价的污染物的种类。(3)带有权重的污染指数法Pw = Ni =1WiPi式中，Pw 为常有权重的污染指数，Wi 为污染物 i 的权重，其余符号的意义同上；权重的大小可依据污染物的毒性、危害、土壤性质等进展选择。其它还

25、有内梅罗污染指数法、综合污染系数法等。11.2.4.4 森林立地质量评价林地是森林资源构成中最根本的要素，只查清林地资源利用现状，还缺乏以解决林地合理利用问题，科学地利用林地，就是在不降低土地生产潜力的前提下，选择最恰当的利用方式如最正确适宜树种，持续不断地充分挖掘林地的自然生产潜力，以最少的投入猎取最大的产出。要做到这些，必需在立地调查和立地分类的根底上，针对不同立地分类单元，对众 多适生树种进展立地质量评价，为每个立地类型确定树种的最正确选择。森林立地质量评价方法可以概括为直接评价和间接评价两种类别，其中直接评价方法含地位指数法、树种间地位指数比较法等；间接评价方法含测树学方法、指示植物法

26、、土壤调查法等。具体的评价方法，这里不作具体表达。执笔人：俞元春复习思考题1. 土壤调查和土壤资源评价对林业生产和生态环境建设有什么意义?2. 简述标准地林业土壤调查的一般方法。3. 技术在土壤调查中有哪些应用？4. 如何选择土壤质量评价指标和建立土壤质量评价指标体系？5. 如何进展土壤肥力与生产力评价？6. 简述土壤资源评价的一般方法。参考文献1. 潘根兴.地球表层系统土壤学.北京:地质出版社,20232. 张焕伟,张凤荣,刘拂晓等.土壤资源调查. 北京:中国农业大学出版社,19973. 赵奇国,龚子同主编.土壤地理争论法. 北京:科学出版社,19894. 林培主编.土地资源学. 北京:中国农业大学出版社,19975. 黄昌勇主编.土壤学. 北京:中国农业大学出版社,20236. 朱克贵主编.土壤调查与制图. 北京:中国农业出版社,19967. 陈怀满主编.土壤中化学物质的行为与环境质量. 北京:科学出版社,2023