第11章土壤調查與土壤資源評價

2021-06-20 22:24:43 字數 4969 閱讀 5085

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土壤與土壤資源學

(下篇:土壤資源)

林學專業

第11章土壤調查與土壤資源評價

[本章提要]土壤調查與土壤資源評價既是了解區域土壤資源的基礎,也是合理利用、保護土壤資源的依據。本章簡要介紹了土壤調查的目的、內容和基本步驟,並結合林業特點,對傳統的土壤調查技術和新技術在土壤調查中的應用進行了相應介紹。介紹了土壤資源評價的內涵(土壤適宜性評價、土壤肥力與生產力評價、土壤環境質量評價)與常用方法。

11.1 土壤調查

11.1.1 土壤調查的目的和任務

土壤調查,就是調查各個土壤個體或土壤群體,了解它們的分布特點,相互之間的聯絡,土壤剖面的形態特徵、利用現狀、各種有利和不利因素以及它們發生、演變過程中環境條件的變遷等,是通過田間實地觀察土壤剖面去研究土壤的一種基本方法。它是在觀察、記載土壤剖面形態、性狀的基礎上,劃分土壤型別,弄清土壤型別及其分布規律、土壤的生產效能和存在問題,搞清限制農業生產的限制因素,並將調查區內所分布的土壤型別變化,標誌在地形圖或航片、衛片上,經過歸納與綜合製成土壤圖。同時,土壤調查還在掌握了這些土壤變化情況的基礎上,分別記載這些土壤的經營管理現狀,論證其合理利用和改良問題。

11.1.2 土壤調查的內容和步驟

土壤調查的內容是多方面的,根據其目的可以分為兩大類:一類是為發展土壤科學而進行的土壤調查。其內容包括為研究土壤分類而進行的土壤考察,為繪製或編制土壤圖所進行的土壤調查和為進行專項土壤性質研究而進行的土壤調查;另一類是為巨集觀上解決生產布局和為地區性解決生產問題而進行的土壤調查。

如為治理黃淮海平原旱澇、鹽鹼、風沙而進行的土壤調查,為南方丘陵紅壤利用所進行的土壤調查等,為沿海灘塗開發所進行的土壤調查等。

土壤調查按其進行的工作先後可分為以下幾個步驟:

準備工作:包括調查人員的組織,工作計畫的制定,有關資料(如地形圖,遙感資源,前人土壤調查資料,地質、地貌、水文、氣象資料,植物資料及社會經濟資料等)的收集,調查工具(如挖土工具,野外調查和製圖儀器,室內成圖工具,野外生活用品等)的準備及路線踏查等。

土壤外業調查:調查成土因素、土壤型別和形態、分析它們之間的關係;對調查土壤進行生產性評述;把調查結果繪製在地形圖上。

內業資料整理彙總:包括對原始資料的整理和圖件的拼接、分析結果的統計和圖件的清繪和整飾,編寫調查報告等。

11.1.3土壤調查技術

以林業土壤調查為例說明土壤調查的一般技術。林業土壤調查一般可分為路線土壤調查和標準地土壤調查。

11.1.3.1路線調查(踏查)

在測製詳圖之前,先作路線調查,以便具體了解調查地區的土壤、地形、植被和土地利用等大致情況,踏查路線必須盡可能地通過各種地形、植被、土壤分布的地區,原則是以路途短,交通方便,觀測內容較全面為標準。山地路線要與等高線垂直。

踏查的技術要求:

(1)挖掘及觀察記載主要剖面。主要剖面的深度,在平地上為1—2公尺,在山坡上以超過樹木主要根系分布層並能確定母質情況為度。

(2)觀察地形、地質、植被和土壤型別的關係。

(3)挖掘檢查剖面和定界剖面,確定土壤界限。檢查剖面是為檢查土壤性狀的代表性而設定的,它的深度只要能確定全剖面最主要的特徵就可以了,通常為60到80厘公尺,定界剖面挖在兩種土壤型別檢查剖面之間的地段,一般是在地形、地質情況發生突然變化的界線附近,只要能確定土壤型別之間的分界線就行,它的深度通常為30到40厘公尺。

(4)採集土壤的紙盒標本和分析標本。紙盒標本可用於初步比較和確定土壤型別的異同。

(5)採集必要的岩石和植物標本。

(6)各類土壤野外定名和評定。

在踏查的基礎上,如有必要,可用地形圖作底圖來填製宜林地土壤圖,如調查面積較大,土壤變化較複雜,可將調查面積分成幾片,由幾個小組分別進行填圖,填圖時每片設一兩條路線,每條路線挖掘相應的主要剖面,在平地上,每隔3—6平方公里設定乙個主要剖面,如遇變化較複雜,可考慮適當多設主要剖面。

填圖時,在山區應走幾條垂直於等高線的路線,在平地應走輻射狀、之字形路線,或按方格進行填圖,每天所繪土壤界線必須連續或閉合。

野外觀察土壤剖面和填圖之後,要進行比土和拼圖工作,最後確定土壤型別和繪成土壤草圖,選擇土壤標本進行理化分析,在這個基礎上編制土壤圖及土壤調查報告。

作為調查報告,其主要內容一般包括調查區的地理背景和農林業情況,調查過程和方法,主要土壤型別及分布規律,以及各種土壤的主要屬性及改良利用等。

11.1.3.2標準地土壤調查

以土宜調查和土壤生產力評定為目的而進行的標準地土壤調查,須考慮地形、地質、土壤和林木生長的不同情況,以選擇最有代表性的標準地,每一塊標準地的面積不少於0.1公頃,或者株數不少於100株。標準地的形狀一般採用長方形或正方形。

在標準地上要進行測樹工作,確定林齡和求樹高平均植,並記錄最大和最小值,必要時還應作解析木和樹木根系調查。

每一標準地都要挖土壤剖面,主要剖面在優勢樹種林冠下距樹幹基部一公尺以外的地方挖掘,以挖至根系分布層以下並能確定母質為度。一般情況下主要剖面應設定在靠近標準地中心有代表性的勻稱地段內,如小地形複雜時應設定對照剖面,對照剖面的深度以能驗證主要剖面性狀為準,如土壤剖面性狀與林分情況出現反常現象時,也要挖掘對照剖面,以資證實,土壤剖面要進行觀察記錄。

各個標準地的測樹資料和土壤調查資料要進行對比分析,從中查明樹種的土宜和土壤的生產力,這種對比工作,可以按土壤型別來進行,也可以從中找出在當地具體條件下對林木生長影響明顯的土壤性狀,必要時可以用生物統計方法**土壤性狀與林木生長的相關關係。

11.1.4 新技術在土壤調查中的應用

11.1.4.1遙感技術(rs)的應用

遙感技術是指使用各種感測器,從不同高度平台上收錄來自地球表層各類地物的電磁波資訊,再經加工處理獲得地物的影象和資料資訊,從而揭示地物特性的一種綜合技術。

在土壤調查製圖上,採用遙感方法,可大大減少野外工作量,提高工作效率,減少投資,加快成圖速度,還可以提高圖件的精度和質量。

遙感主要分航空遙感(航片)與衛星航空遙感(衛片)兩種。航片是航空攝影機在高空對地面攝取的影象。通過建立航片判讀標誌來區分地面上土壤型別及分布情況。

土壤調查採用航片開展較早,近年來廣泛應用。在不同目的的土壤調查中,除普通黑白航片外,還試用高空攝影航片、熱紅外航片、彩紅外航片和多光譜航片等,均取得了良好的效果。20世紀70年代起,地球資源衛星的發射,獲得了地面的衛星影像片和衛星磁帶,也在土壤調查中廣泛應用,由目視解譯判讀製圖發展到應用磁帶資訊資料,自動識別繪製土壤圖。

11.1.4.2地理資訊系統(gis)技術的應用

gis是在計算機硬體和軟體的支援下,運用系統工程和資訊科學的理論,科學管理和綜合分析具有空間內涵的地理資料,以提供對規劃、管理、決策和研究所需資訊的技術系統。gis採集、存貯、管理、處理和綜合分析地理資訊,並輸出資料和提供圖形服務。gis具有區域綜合能力,動態**功能,能用於自然過程的機理分析與建立**模型。

在土壤資源調查和評價中引入gis技術,就是建立以土壤評價、土地規劃和管理為目標的土壤資源資訊系統,如加拿大土壤資訊系統(carsis),以及澳大利亞土地利用規劃資訊系統等。

近年來,全球衛星定位系統(gps)在土壤調查製圖中也逐漸得到了應用。

11.1.4.3土壤資訊系統的建立

自20世紀70年代以來,隨著電子計算機的廣泛應用,已將大量土壤調查中所獲得的資料、資料圖件和田間試驗、觀察結果一起輸入電子計算機,經貯存、運算,可輸出生產所需的各項土壤資訊,直接回答生產者所提出的諮詢,供生產者和決策者使用,從而大大提高了土壤調查資料的利用率。有些國家已逐步建立了從基層起的各級終端,與國家資訊系統連網,形成了土壤資訊系統網路,供不同部門需要的諮詢和服務。當前我國有些地區和省市也已開展這方面的工作。

11.1.5土壤調查成果的應用

通過土壤調查,查清當地土壤的情況及其適宜性、養分的虧缺、存在的障礙因子,完成一系列的土壤圖件(如土壤圖、土壤改良分割槽圖、土壤利用現狀圖和土壤養分圖等),便能夠為當地的農林業生產問題提出某些合理的方案與措施。因此,土壤調查成果在林業上的應用主要包括林業發展規劃、林業區劃、林場和苗圃設計、造林和更新、森林立地分類與評價、土壤管理等。

土壤調查成果的非農林業應用範圍也很廣,包括水文、工程、廢棄物處理、遊憩規劃等。如承擔建築物設計的土木工程師在選址和設計時非常關心有關的土壤調查結果,而在土壤調查中記錄的許多土壤性狀與其有關,這些性狀包括結持特性、易壓性、固結性、收縮性(收縮會導致土體變形)、滲透性(與排水設施有關)、耐腐性(酸性,含硫化物會腐蝕水泥鋼材)。

土壤調查成果在生態環境建設中也有廣泛的應用,如水土保持林、防護林、生態公益林的建造和管理等。此外,土壤調查成果還在環境質量評價、環境保護(如廢物處理)、土地資源評價、環境醫學研究(如地方病研究)等領域有廣泛的應用前景。

11.2 土壤資源評價

11.2.1土壤資源評價概述

土壤資源評價是土壤資源調查的重要內容,也是土壤管理的一項基礎工作。土壤資源評價是以土壤型別為研究物件,以土壤屬性為主,綜合環境和生產條件等,評定土壤質量,即評定農林業利用的適宜性與限制性,生產潛力和利用措施,為土壤資源的合理開發和土壤的分類管理提供依據。

11.2.2土壤資源評價的內涵

土壤資源評價根據評價目標和物件的不同,可以分為土壤適宜性評價、土壤肥力與生產力評價、土壤質量綜合評價等。

11.2.2.1土壤適宜性評價

土壤適宜性評價的物件不是單純的根據土壤的綜合質量對土壤進行質量高低或好壞的劃分,而是評定土壤在一定的利用方式下,土壤對該方式的適宜性及適宜的程度。因此,土壤適宜性評價涉足了四個方面的問題:一是要了解土壤本身的性質;二是該利用方式所要求的基本土壤條件;三是將土壤的性質與土壤利用所要求的土壤條件相比較;四是通過一定的標準確定土壤性質與土壤用途所要求的土壤條件比較之後,進行土壤對該用途的適宜性分類。

11.2.2.2土壤肥力與生產力評價

土壤肥力是土壤質量的首要屬性。從土壤資源屬性上說,土壤質量首先應該是肥力質量。土壤肥力有兩方面涵義:

其一是土壤中營養物質的**能力;其二是土壤保持植物生長的適宜的基質環境條件的能力。土壤肥力和生產力評價就是根據土壤的養分狀況和環境條件評定土壤的肥力等級和生產力水平。林業土壤生產力評價在於探索林木生產與土壤性狀各項因子的相關性。

綜合評價土壤生產力的具體方法很多,可以根據調查分析資料制訂一套土壤肥力評價等級標準,也可以擬訂乙個綜合評定土壤生產力的土壤指數(以影響林木生長的主要理化性質作為計算因子),按土壤指數確定生產力等級,近年來,已開始使用定量研究的方法進行分析評定,用數量化方法建立土壤因子與林木生長相關的數學模型,使土壤生產力綜合評價建立在定量研究的基礎上,找出評價土壤生產力的綜合指標。

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