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中國土壤退化研究

過去幾十年,我國土壤科學的研究工作主要集中在土壤發生、分類和制圖(特別是土壤資源清查)方面;土壤的基本物理、化學和生物特性(特別是土壤肥力特性);土壤資源的開發、利用和改良(特別是土壤肥力、鹽漬土和紅壤改良等。).這些著作雖然與廣義的土壤退化科學密切相關,但以土壤退化為直接主題的研究工作主要集中在近10年,其中對熱帶、亞熱帶土壤退化的研究工作較為系統和深入,並在20世紀80年代參與了熱帶、亞熱帶土壤退化圖的編制,完成了海南島1 ∶ 1萬SOTER圖的編制。自20世紀90年代以來,中國科學院南京土壤研究所承擔了“八五”科技攻關項目“華南紅壤退化機理及防治措施研究”和“中國東部紅壤區土壤退化時空變化、機理及防治對策研究”任務,將宏觀調查與野外定位動態觀測和實驗室模擬實驗相結合,將遙感、地理信息系統等高新技術與傳統技術相結合,結合自然和社會經濟因素,結合時間演變和空間分布研究,結合退化機制和調控對策研究,探索了我國南方紅壤丘陵區土壤退化的基本過程、作用機制和調控對策,在以下幾個方面取得了重要進展:

首先,初步界定了土壤退化的概念,闡述了紅壤退化的基本過程、機理和特征。(2)在土壤侵蝕方面,利用遙感數據和GIS技術,編制了典型地區90年代1∶4萬土壤侵蝕圖和70、80、90年代土壤侵蝕疊加圖,並在土壤侵蝕圖、土地利用圖和土壤母質圖的基礎上,編制了1∶4萬土壤侵蝕退化區概況圖。本文對華南主要類型土壤的可蝕性K值進行了野外測定,並利用第二次全國土壤普查數據和修正的Wischmeier方程計算了華南主要類型土壤的可蝕性K值,編制了相關圖件。

③在肥力退化機理方面,建立了南方紅壤區土壤肥力數據庫,初步提出了肥力退化評價指標體系,嘗試了土壤肥力退化評價,並繪制了相關的紅壤退化評價圖;在養分平衡和土壤養分退化研究的基礎上,總結了中國南方農田養分平衡的10年變化規律及其與土壤肥力退化的關系。認為土壤侵蝕和酸化養分淋溶造成的養分虧缺循環和養分失衡是土壤養分退化的根本原因。利用遙感和歷史資料,編制了000cm和0~0~100cm土層的土壤有機碳密度圖,探討了紅壤有機碳庫的波動和轉化以及腐殖質組成性質的變化規律。指出磷的固定是紅壤磷降解的主要原因,磷有效性衰減的實質是磷的雙核化和向固相擴散,解決了紅壤磷降解的本質問題。④在土壤酸化方面,研究了紅壤的酸化特征。根據土壤的酸緩沖性能,建立了土壤酸敏感性分類標準,進行了紅壤酸敏感性分類和區劃,並首次繪制了相關地區土壤酸敏感性區劃總圖。采用MAGIC模型對中國紅壤酸化進行預測,揭示了紅壤酸度的時空變化規律。作物耐鋁性快速評價取得重要進展。

⑤在土壤汙染方面,利用多參數對土壤重金屬汙染進行綜合評價,建立綜合汙染指數(CPI)值的計算方法,評價不同區域的汙染狀況,繪制重金屬汙染總圖;基於農藥在土壤中的吸附系數(Kd)和半衰期(t1/2)以及基質遷移模型,闡述了農藥在土壤中的汙染機理。重金屬汙染對土壤肥力影響的研究結果表明,重金屬汙染可降低土壤保鉀能力,促進鉀素淋溶;對於氮和磷,主要是降低與其催化降解和循環有關的酶的活性。

⑥在紅壤退化防治方面,提出了“頂林-腰果-糧農-塘魚”等立體種植養殖模式的區域調控對策,並對部分發展模式進行了論證和評價。

然而,中國幅員遼闊,自然和社會經濟條件復雜,地區差異明顯。在農業和農村發展過程中,各類地區都不同程度地面臨著各種資源和環境退化問題。有些問題存在於整個地區,而另壹些問題則是特定類型地區所特有的。以往的工作只集中在江南紅壤丘陵區,對其他地區觸及較少。而且在研究工作中,往往側重於單壹指標、單壹過程的研究。土壤退化綜合評價指標體系的研究基本空白,對退化過程的交互作用研究不夠。同時,在堿性物質改良劑的合理選擇、提高經濟效益以及改良劑長期施用對土壤物理、化學特別是生物性狀的影響等方面,還有許多問題需要進壹步研究,耐酸(鋁)作物品種的選育研究亟待加強。此外,其他土壤退化問題,如集約農業、鄉鎮企業和礦產開發造成的水土汙染和土壤生物多樣性衰減等,也沒有得到系統研究。