土壤资源（共9篇）
土壤资源 篇1
土壤是一种重要的自然资源, 是人类赖以生存的基础, 作为作物载体, 土壤的环境质量直接维系着农产品安全, 对人类生存和发展至关重要, 由于我国所面临的人口、粮食、生态环境问题比世界上其他国家更为严峻。因此, 土壤污染及其环境安全问题应当引起足够重视, 确保土壤资源的可持续利用在我国尤为重要。
一、我国土壤存在的突出问题
土壤问题具有潜伏性、不可逆性、长期性等特点。土壤问题一旦爆发, 对人类可能就是灾难性的。对我国来说, 用占世界7%的耕地养活占世界近25%的人口, 不仅要保障土壤生态环境的质量, 还要确保土壤资源的持续利用。近20年来, 随着经济的迅猛发展, 以及新的农用化学物质的使用, 城市和工业污染向农村和农业环境转移, 土壤污染物类和数量发生了很大变化。可以说, 这20年是我国土壤问题加剧和土壤环境质量变化比较严重的时期。
1. 水土流失, 土壤沙化
过度的樵采、放牧, 甚至毁林、毁草开荒, 破坏了植被, 造成了水土流失。水土流失一方面造成肥沃的地表土流失, 土地肥力下降, 土层变薄、沙化, 土壤的蓄水保墒、抗旱能力降低;另一方面, 还会使沟头前进、岩石裸露、下游农田被冲埋, 从而破坏耕地、吞食农田;水土流失会使大量泥沙泄入河流、湖泊与水库, 抬高河床, 淤积湖泊水库, 使得河流泄洪和湖泊水库的蓄洪能力大大下降, 从而增加洪水灾害。我国北方地区近十年中开垦的荒地, 有一半由于干旱, 变成沙荒地。
2. 土壤污染
我国由于“工业三废”的排放和为了增加农作物产量而大量施用化肥、农药等造成严重的土地与水资源污染。这些严重地影响了我国土地资源可持续利用, 必须引起高度重视。
耕地受到不同程度的污染。全国利用污水灌溉的农田面积为361.8万公顷, 占全国总灌溉面积的7.3%, 占全国地面水总灌溉面积的9.96%;大气污染的农田面积约530万公顷, 固体废物堆存侵占农田和垃圾、污泥农用不当污染的农田面积90万公顷。因农田污染每年损失粮食120亿千克。土壤有机污染已成为影响土壤环境安全的主要污染物。有机污染物是国际上关注的热点, 对农产品安全和人体健康危害大。但是, 目前对我国土壤有机污染的基本情况不清, 特别是对土壤中大量有机污染物存在形态及危害效应了解甚微。对于农药及有机污染总体情况不清。
随着稀土元素农用的不断发展, 越来越多的稀土元素进入土壤环境, 并进一步进入生物链和食物链, 土壤中新的放射性污染物不断增加, 将成为新的土壤环境安全问题。
土地受到污染后, 浓度较高的污染表土容易在风力和水力的作用下分别进入到大气和水体中, 导致大气污染、地表水污染、地下水污染和生态系统退化等其他次生生态环境问题。事实越来越表明, 没有清洁的土壤, 也就不可能有干净的食品、水和空气。
二、土地资源的可持续利用
土地资源是人类生存和发展的基础, 要实现土地资源的可持续利用必须对土地资源进行保护, 使其持续发挥经济效益、社会效益及环境效益。进行土地资源保护并不是一件简单的事情, 它涉及到许多方面, 是一项系统性的工程, 主要表现在:
1. 土地资源“质”的保护和“量”的保护是不可分割的
任何土地资源都有“质”和“量”两个方面指标, 也只有当“质”和“量”都达到一定的程度时才会适于人类的需要。因而进行土地资源保护时既要采取措施保护其“量”的方面, 又要同时注意保护其“质”的方面。如果只强调保护土地的数量, 而不管质量, 那么这种“量”的保证是无意义的。盲目大量开垦坡地、湿草地等等, 结果不但新开垦的地段可能出现水土流失, 严重的还会淤埋下游原有的良田, 甚至造成严重的环境问题, 得不偿失。反之, 若只强调土地"质"的保护, 而各种用途的土地达不到一定面积, 也同样满足不了经济、社会、生态环境持续发展的需要。
2. 必须兼顾土地资源在经济、社会及生态环境方面的可持续利用
土地是基本的生产要素, 是经济发展的重要依托。而对土地的不同利用会带来不同的经济效果。一个国家的土地利用要首先考虑在经济增长上的可持续性, 即要保持土地利用在经济上的持续性的产出水平等于或大于它的历史平均值, 从而保证子孙后代的持续收入, 当代的经济发展应以不伤害后代的利益及当代人的未来利益为前提。
由于土地具有空间性, 因而成为人类生存的环境要素。土地在社会方面的可持续利用, 最基本的就是要使土地能够保证人类的衣食住行, 而在我国最突出的就是如何使土地能够保证12亿人口的吃饭问题, 这是比任何方面都紧迫的, 必须首要考虑的问题。因而, 保证土地资源在社会性方面的可持续利用也是每个国家在进行土地利用管理, 考虑土地在经济上可持续时必须同时考虑的问题。
土地资源同时又是一种自然资源, 在人类利用资源进行生产、生活时, 会对这种自然资源造成干扰、破坏, 随着人口及经济的快速增长, 将会给土地资源造成巨大的压力。若不注意保护土地的生态环境, 使其能够长期保持适于人类可利用的状态, 不恰当地利用土地, 会造成严重的土地资源退化和环境恶化问题, 这会使土地资源在经济上、社会上的可持续利用成为一句空话。
3. 要采取综合措施动员全社会的力量, 进行全方位的土地资源保护
由于土地资源总体面积大, 结构复杂, 与人类的生产、生活息息相关, 因而对其进行保护是很复杂的, 仅靠一个部门、一部分人、在局部地区开展保护工作是不能奏效的。必须动员全社会的力量, 在生产生活各个环节、各个地区, 全方位地开展保护工作, 使其成为社会的共同责任和义务, 成为人们的自觉行动。
参考文献
[1]张凤荣.中国土地资源及其可持续利用[M].北京:中国农业出版社, 2003.
[2]魏树和.重金属污染土壤植物修复基本原理及强化措施探讨.生态学杂志, 2004, 23 (1) .
[3]旷远文.有机物及重金属植物修复研究进展[J].生态学杂志, 2004, 23 (1) .
土壤资源 篇2
绪论
1、土壤资源调查与评价定义
2、土壤资源调查与评价的四个特点
3、土壤资源与评价的作用 第一章
1、土壤调查工作程序以及准备工作阶段的主要任务
2、确定比例尺的影响因素
3、航片的划分标准 第三章
1、单个土体、聚合土体、2、土壤剖面的种类自然剖面、人工剖面（按其用途和特点可以分为（）、（）、（））
3、土壤剖面点的常规布点法的原则
4、统计抽样布点的优越性
5、土壤剖面的野外原则
6、土壤剖面的挖掘应注意事项
7、土壤颜色的基本色调，色调、明度、彩度的概念
8、土壤新生体、土壤入侵体的概念、线性系数的概念
9、土壤PH测定的方法两种
10、酒精燃烧法的步骤
11、土壤剖面的生产评价
12、蒙金土在南北方的评价差异及原因 第四章
1、土壤分类单元、土壤实体、制图单元和图斑的概念及区别
2、一个制图单元或图斑内，并非只包括用来命名该制图单元的土壤分类单元所定义的土壤，可能还包括符合其他土壤分类单元定义的土壤或非土壤的东西，其原因
3、优势制图单元的概念
4、野外草图绘制的概念及其精度要求
5、野外勾绘中比例尺土壤的方法
6、典型区的设置原则
7、地形图上定点的方法
8、大比例尺土壤草图测绘的特点
9、野外土壤制图的工作程序
10、实体界线和映像界线
11、工作底图的绘制 第六章
1、土壤草图审核的三方面
2、清图中，以求保证质量，只允许缩制，不允许放大
3、土壤调查报告单编写格式 第七章
1、土壤调查成果在土壤改良规划上的原则
2、废弃物处理用地的等级划分 第八章
1、湿地类型
2、矿山土壤 第九章
1、土壤资源评价的概念、实质、遵循的原则
2、土壤资源调查的基本程序
3、土壤适宜性评价的原则
从土壤学看土壤立法 篇3
被严重弱化的土壤立法
长期以来，土壤立法问题并非没有得到人们的注意和研究。事实上，多所与法律相关的研究机构和高校都对防治土壤污染的立法问题开展了研究。在政府层面，国家环保总局2005年11月发布的《“十一五”全国环境保护法规建设规划》明确指出土壤污染防治方面的立法还是空白，要抓紧制定《土壤污染防治法》。国务院2005年12月发布的《关于落实科学发展观加强环境保护的决定》（国发[2005]39号）在农村环境保护、健全环境法律和发展科学技术等三个部分都明确提出土壤污染防治问题。2006年3月14日第十届全国人民代表大会第四次会议通过的《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》第6章第2节提出要“加强农村环境保护，开展全国土壤污染现状调查，综合治理土壤污染”。这些政策基本上确立了土壤污染防治专门立法的基调，为土壤污染防治立法营造了良好的政策氛围。
环保总局与国土资源部于2004年12月提出《全国土壤现状调查及污染防治专项工作》，2005年初，中央财政专门设立了全国土壤现状调查及污染防治专项资金，2005年先期安排启动资金2000万元。2006年更是加大投入力度，安排专项资金1.3亿元。随着全国土壤污染状况调查的深入开展，有关土壤污染状况的调查报告将陆续公布，中国土壤污染的实际状况会逐渐明朗，这将为土壤污染防治立法提供客观基石。
在这30年间，很多研究者从法律角度、据国外经验，为防治土壤污染立法尽心尽力，但这样一部法律怎么千呼万唤出不来呢？
难以再生的土壤
虽然地球已经有46亿年的历史，最早的土壤估计在4亿年前产生，但现代土壤大多发育于第四纪冰川之后，故有第四纪土壤之称。从土壤发生学角度，土壤的形成有母质、生物、地形、气候和时间五个因素。表层土壤的产生速度极为缓慢，众多科学研究的平均结果，认为表土的形成速度大体上是每1厘米需要百年到千年的时间尺度，因此土壤是难以再生或者不可再生的战略资源。从土壤资源角度来理解“寸土必争”也有其特殊的意义。
土壤在人类的繁衍与文明的产生和延续中起着极为重要的作用，历史上的众多古文明大都因土壤的过度利用、管理不善和土壤的破坏等等而消失。土壤作为生态系统中有生产者、消费者和分解者的重要环节，在为人类和动物生产食物和能源的同时，也消化了人类制造的垃圾和排泄物；土壤的过滤作用为人类提供了洁净的水源。如同水体和大气一样，作为生态系统的重要组成部分，相对于水体和大气流动性特点，土壤具有相对固定性特征，因此土壤是国家和人类安身立命之所。从这个意义上说，有必要对土壤立法赋予单独的、顶级的法律地位。
迄今为止，土壤本身的法律地位被严重弱化，只在其他法律（如固废污染防治法）的条款中有着零散、关联性的描述。这既造成了人们长期对土壤资源和土壤保护的忽视、也是造成目前中国土壤污染困境的一大原因。
以立法保护土壤生态系统
通常人们只认识到土壤是食物、能源等物质生产的场所，关心的也只是土壤的肥力和土壤污染。其实作为生态系统的重要组成部分和人类繁衍的场所，土壤在大气净化、水体净化、污染物处理等方面都具有重要功能。它是水的过滤器、植物生长的基质、数以亿计的生物家园，它贡献于生物多样性、提供抵抗疾病的抗生素。
在土壤剖面中，表层土壤最为肥沃，含大量的有机质和养分，土壤微生物也多在表土5公分的层次里，因此表土的流失（土壤侵蚀）是土壤退化的一大原因。按照澳大利亚大学教授的估计，中国表土流失速度是形成速度的57倍。
土壤耕作过程中施肥结构的变化（从大量施用有机肥到目前偏施工业化肥）、过量施肥和过量除草剂、农药的施用、大量农膜的应用等，带来土壤酸化、土壤微生物功能和土壤物理性质与水分流动等的破坏。2010年中国农大张福锁的研究表明，中国全域土壤酸化现象严重。与1980年相比，30年间土壤pH下降了0.13-0.80个单位，也就是中国土壤酸度增加了1.35到6.31倍，这在自然条件下需要数万年的时间才可达到。这也造成不超标土壤会生产出重金属超标粮食的普遍现象。
土壤的重金属污染自然是人们最为关注的方面，因为它直接影响着人类身体健康。在1979年第二次土壤普查的结果中，中国土壤的环境质量尚可，以镉为例，全国4095个样点的平均值只有0.097毫克/千克。但中国工业发展中滋生的难以计数的污染源对环境排放了大量的污染。以大气排放为例，在2010年有9个省的大气镉排放在100-500吨，全国全年对大气的镉排放达2186吨。大气沉降的镉平均为0.40mg/m2/yr，变幅0.04-2.5mg/m2/yr；铅平均为20.2mg/m2/yr，变幅0.51-75.6mg/m2/yr；砷平均2.8mg/m2/yr，变幅0.04-11.7mg/m2/yr。每年进入耕地的镉高达1417吨；通过各种途径排出土壤的只有178吨，净累积1239吨，导致每年0.004mg/kg的增加。照这个速度，只需50年，全部土壤都会超过目前的环境质量标准。也因此，在国家于2015年4月17日公布的《全国土壤污染状况调查》数据中，全国土壤样点的总超标率达16.1%，耕地样点的超标率高达19.4%，而重金属镉的点位超标比例占到全国所有调查点位的7%，居调查的所有污染物之首。
从上面的分析可以看出，目前中国的土壤问题不单是个土壤污染的问题，而是有“三座大山”，即土壤流失、土壤退化和土壤污染。endprint
土壤流失、土壤退化和土壤污染造成整个土壤植物和作物的生产力下降、土壤微生物结构、功能的失调，造成了粮食生产安全问题。因此土壤立法中的土壤保护应该涉及到整个土壤生态系统，确保其结构和功能的正常发挥和可持续。当然人体健康问题最为突出和最令人关注，近期来说，土壤立法建立在人体和动物的健康上也未尝不可。
土壤保护优于土壤防治
首先，土壤发育于母质，重金属是土壤中的一个组成成分。土壤污染更多的是因为外来的物质侵入。固然外源物质带来了粮食安全等问题，但对于外源物质，更重要的是源头控制问题。
其次，笔者曾经比较了三个矿山污染的不同结局，指出土壤性质在污染物质的食物链中传递的控制作用。英国的Shipham矿区虽然有全世界最高的重金属镉浓度，但由于土壤性质好，其在食物链中的传递率极低，没有带来负面的健康效应，日本神通川和中国广东的上坝村虽然重金属镉含量低，但由于作物（水稻）和土壤性质差，则分别对人体健康带来较大的影响，如神通川就发生了众所周知的痛痛病。我们在湘西的一个铅锌矿调查时也得到了相似的结果，当地耕地土壤镉、汞、铅、砷和锌含量很高，超过土壤环境治理标准的数倍甚至数十倍，但由于土壤pH值呈碱性、有机质高，粮食的重金属超标率极低。这些事实告诉我们，只要土壤健康了，污染的负面效应就自然下降了。
再次，正如上面所说，中国土壤问题有三座大山即土壤流失、土壤退化和土壤污染，土壤立法也就不单是个整治的问题、不单是个防治的问题，更涉及到保护的问题。因此在“防”与“治”的问题上，笔者建议土壤立法是土壤保护法，防治法和整治法的范围就显得狭窄了。在上述《全国土壤污染状况调查》中，将土壤分为污染土壤和非污染土壤相对于治理，土壤保护更为重要。
土壤立法须与其他环境法密切衔接
作为开放性系统，土壤立法保护应与其他环境立法密切衔接。土壤是一个开放的生态系统，因此土壤本身既是其他污染源的受体，其本身也可能成为次生污染源。
改革开放后中国工业大气排放的重金属量相当大，比如2010年排放到大气中的镉多达2100多吨。而就农田的重金属污染而言，除了动物源有机肥料外，最大污染源就是大气沉降，来自化工肥料的重金属镉只有大气沉降量的1/4。这些研究结果打破了通常认为土壤重金属超标来自于磷肥等大量超量施用的思维。这也表明，如果不对大气、水体等源头进行有效控制，保护土壤其实是句空话。
全球环境史上，工业革命以来欧洲土壤中的重金属积累量迅速增加，原因之一就是来自大气的重金属沉降。在20世纪90年代，大多数欧洲国家完成土壤保护立法，对工业中的大气排放进行有效控制，土壤中来自于大气的重金属含量迅速减低。由于日本在源头控制方面极为得力，镉的使用一下子从1969年的2253吨降低到1974年的927吨，下降了60%，也就是相当于当时美国1250万磅的1/6。日本土壤污染治理的成功也是建立在污染源控制上。
从立法角度来说，土壤污染立法及其实施要做到与其他立法和标准密切衔接，相互统一，最主要的有《大气污染防治法》《水污染防治法》《固废污染防治法》《肥料法》等等。
土壤立法需有新思维
人为活动是土壤环境质量变化和土壤破坏最大的要因。从中国土壤问题看，森林破坏、土壤流失，农业耕作、土壤酸化、工业排放、土壤污染等等，是造成土壤问题的主因。在控制污染源的同时，人的素质提高是土壤保护的另一关键。
在欧洲等地区，农业土壤中肥料、农药等化学品的投入需要有资质者实施。对于工业污染排放，除了技术开发和应用外，对污染企业和个人的追责极为严格。
在日本，甚至对于修复企业，都需要企业取得资格和从业者通过考试取得资格证书才能从事这个行业。
如果没有对农业生产、土壤改良与修复相关的从业者加以培训、管理和行为约束，土壤立法再严，也将流于形式，难以落实。
土壤立法需有新思维。1. 土壤的地方保护条例不一定要严于上位法。土壤发育于岩石风化后的母质，土壤重金属是一个客观存在，且深受母质含量的影响。很多地区的土壤背景值的重金属含量很高，并非土壤污染所致，这种高背景下的重金属通常很稳定，一般情况下不会给土壤生态系统和粮食生产带来隐患，当在土壤环境条件发生变化时（如大量施肥带来酸化），则会带来粮食安全方面的潜在风险。
通常中国在立法上有下位法要严于上位法的惯例，地方标准要严于国家标准。土壤重金属的高背景特征，要求在在土壤环境质量标准制定上打破这一惯常思维，否则难以开展和执行。也就是说，对于高背景的土壤和地域，土壤环境质量标准不一定要严于国家标准，地方立法不一定要严于上位法律。
2. 土壤立法有必要针对农业生态系统和工业场地等分开立法。土壤根据人类的需要得到种种方面的利用，包括用于粮食和能源物质生产的耕地、林地、草地等、用于居住和商业等的城市用地以及用于工业品生产的工业场地。不同的土地，遭受的土壤污染方式不同，具有不同的污染特征，对人体危害的曝露方式不同，对其治理的必要性和费用等等也有极大差异，因此，对土壤立法时，有必要针对农业生态系统和工业场地等分开立法，以增强土壤立法的实用性和针对性。
土壤质量标准要与法律相匹配
土壤环境质量标准是土壤立法保护的重要判断依据，也是土壤污染控制和追责的主要依据。土壤标准制定得不合理，土壤立法和执行将会达不到效果甚至遭到扭曲。
中国土壤环境标准制定于1995年，其作用和缺陷已经得到了高度的讨论和总结。2008年虽然发布了新的土壤环境质量标准的征求意见稿，但最终不了了之。2015年1月13日，环保部再次发布了新的征求意见稿，目前依然在讨论中，正式发布似乎尚待时日。
但不管如何，只有客观和合理的土壤环境质量标准与土壤立法相配套，才能对土壤保护发挥最大效能。我们期待客观和合理的土壤环境质量标准早日到来，并期待能与土壤保护立法先后公布，避免1995年后至今有标准无法律的尴尬局面。
土壤资源 篇4
随着人们对土壤水的深入研究,越来越多的学者认识到土壤水的资源属性[1]。我国学者近年来对土壤水资源进行了研究。关于水资源承载力评价方面,许多学者[2]从不同方面给出了水资源承载力的评价和预测方法,提出了水资源承载力研究的现实必要性和迫切性[3]。就研究方法而言,可分为背景分析法、常规趋势法、模糊评判法等[4]。国内外对农业水资源的承载力研究不是很多。Harris[5]对农业生产区域的水资源农业承载力进行了深入的研究;段春青[6]着重对农业水资源承载力的定义进行了剖析,即研究区 水资源量 承载一定 规模农业 的能力;刘布春[7]针对评价灌区未来的农业水资源安全状况方面, 创建了一套关于河套灌区农业水资源相对安全度的模型。本文通过高效利用土壤水资源对农业水资源承载力进行研究,保证农业水资源可持续发展。
1土壤水资源概念及特点
1.1土壤水资源概念
对土壤水资源概念的理解有广义和狭义之分。广义上[8], 储存在地下潜水面至地表的土壤中且可循环的水量即土壤水资源。广义上的土壤水资源,就是陆地总散发量;狭义上,从植被利用、生态环境用水和可持续角度出发,土壤水资源是指自然条件下,由大气降水补给并储存土壤评价层中、可被农业生产及生态环境利用的、一定时期内具有更新补充能力的淡水水体[9]。
土壤水资源评价层,指陆面植被根系活动层,以及植物根系吸水对活动层以下土壤含水率产生影响的影响层。土壤评价层是土壤水分对植物有效的思想的体现,可以将狭义土壤水资源与广义土壤水资源区分开来。图1为土壤水资源评价层示意图。当地下水埋深较大,土层较薄或小于根系活动层时, 土壤评价层深度指整个土壤层。当地下水埋深较小或小于植物根系活动层时,土壤评价 层深度指 地下潜水 面至地表 的深度。在地下水埋深较大、土壤层较厚时,评价层深度指土壤蒸发和植物根系吸水无法影响到的土壤层深度,也就是土壤含水率保持不变或近似不变的土壤层深度。
1.2土壤水资源特点
关于土壤水资源特点 可以概括 为以下几 点[10]:1降水显著影响土壤水资源的时空分布。2土壤质地和植被类型影响土壤水资源数量。3土壤水资源表现出极大的时空动态变化 -时空异质性。4土壤水资源面广量大,具有易耗散性、就地利用性。5土壤水资源具有专属性,与农业生产密切相关。土壤水资源只能被植物利用,消耗于蒸腾蒸发,是植被生存和发育最主要因素。6可调控性和简 便性。种植植物 就可利用 土壤水资源,技术简单。7具有可恢复、可更新、可再生性。土壤水资源是可以边补给边消耗的动态水量。
2农业水资源承载力
2.1农业水资源承载力内涵
土壤水资源承载力从可持续发展理论的角度可以概括为一种能够持续支撑该地区农业经济发展规模并维持自然生态系统的能力[11]。这种能力 以水资源 为支持,在自然条 件下或者自然-人工条件下,也就是通常说的只考虑自然降水(如雨养农业和天然牧场等)的一元模式,或者是自然降水与人工灌溉结合(如人工草原、粮棉种植区等)的二元模式,在现阶段的社会经济和科学技术条件下,其土壤水资源能够持续支撑并维持该地区农业良好发展。当该地区农业发展规模超出其土壤水资源承载能力,可认为该地区的发展会失去物质基础,造成生态系统破坏,相反,则认为可以实现可持续发展。
农业水资源是可为农业生产使用的水资源,包括地表水、 地下水和土壤水。地表水和地下水通过灌溉形式进入土壤,与土壤水资源一起承载农业生产与生态。因此,农业水资源也可以理解为灌溉条件下的土壤水资源,即自然-人工灌溉二元模式下的土壤水资源。自然 - 人工灌溉二元模式的土壤水资源承载力,就是人们常说的农业水资源承载力。土壤水资源承载力与农业水资源承载力关系见图2。
2.2农业水资源承载力目标
农业水资源承载力承载的是农业生产及生态环境,是土壤水资源本身可调控水量范围内能够持续支撑的农、林、牧业规模及维持土壤良性生态系统循环。表征农业生产的指标有农业经济产值、粮食总产量、农业用水比例,表征农业生态的指标有农业生态用水量。也可以将 指标概括 为经济效 益、社会效益、生态效益三个方面,即经济效益目标是农业经济产值,社会效益目标是粮食总产量和农业用水比例,农业生态效益则考虑是农业生态用水量。
3农业水资源承载力模型
根据农业水资源承载力内涵,选取农业水资源承载的4个指标,并以作物种植面积为决策变量,以种植面积、土壤水资源可利用量、农业灌溉用水总量等为约束条件,建立多目标规划模型。
3.1目标函数建立
根据农业水资源承 载力承载 的4个目标,具体目标 函数如下:
(1)目标函数1:农业经济产值。经济效益为首先考虑的优化目标,目标函数为农业经济产值F1。
目标函数:
式中:xj、x′j分别为第j种作物灌 溉与非灌 溉面积,j=1,2,3 …,m,m为作物种类;yj、y′j分别为第j种作物灌溉与非灌溉面积上的单位面积产量;pj为第j种作物单价。
(2)目标函数2:粮食总产量。粮食总产量的高低是影响社会物质生活稳定的主要因素,以粮食总产量衡量社会效益,目标函数为粮食总产量F2。
目标函数:
式中符号意义同目标函数(1)。
(3)目标函数3:农业生态用水量。农业生态环境效益可用农业生态用水量来表征,即维持农田小气候、农业生物多样性的用水量。随着农业生态用水量的增加,农业生态环境自我修复能力将得到提高。农业灌溉用水中,维持农业生态环境的水量主要是农业灌溉渗漏量。随着灌溉面积的增加,农业灌溉水渗漏补给量增加,即农业生态用水量增加。在特定的灌溉工程和管理水平条件下,目标函数为农业生态用水量F3。
目标函数:
式中:mj为考虑土壤水资源利用水 平下的第j种作物的 灌溉定额;ηj为第j种作物灌溉水利用效率;k为农业灌溉水渗漏补给系数;其他符号意义同上。
(4)目标函数4:农业用水比例。农业用水比例为农业灌溉用水量与总用水量的比值。高效利用土壤水资源量,替代传统水资源,可以减少灌溉用水量,降低农业用水比例,缓解水资源紧缺的矛盾,实现水资源可持续发展。目标函数为农业用水比例F4。优化过程中,该目标越小,表明土壤水资源利用效率越高,农业水资源承载力越优。
目标函数:
式中:Wt为总用水量;其他符号意义同上。
3.2约束条件
(1)农业种植结构约束。考虑到农业生产的稳定性非常重要,但同时也应该保证农业结构的合理性,使得农业生产总值提高。基于此,优化过程为:
在总播种面积保持不变的条件下,对不同作物的灌溉面积进行优化,约束条件如下。
xjmin≤xj≤xjmax,xjmin为作物j的适宜最小种植面积,xjmax为作物j的适宜最大种植面积;x′jmin≤x′j≤x′jmax,x′jmin为旱作物j的适宜最小种植面积,x′jmax为旱作物j的适宜最大种植面积。 A为总播种面积。非灌溉面积以旱作物种植为主,其他作物种植面积为0。
(2)水资源量约束。在全国农业用水日趋紧缩的背景下, 应在当前农业分配水量范围内,进行种植结构调整,为节约常规水资源,优化中优先考虑土壤水资源的利用。水资源约束包括农业用水量和农业生态用水量。
农业用水量Wirr约束如下:
其中,Wt为农业用水总量,以现状农业用水量为最大。
农业生态环境用水量Wenv约束如下:
其中,Wemin为农业生态环境最小用水总量,其他符号意义同上。
(3)土壤水资源约束。土壤水资源是方案中优先考虑的农业水资源,土壤水资源约束根据作物种类、耕作方式、灌溉方式和水平年确定。
其中,Wsmin为土壤水资源最小利用量,Wtsoil为土壤水资源总量。
(4)其他约束。考虑农业发展政策、农业科技发展水平,区域农业规划、水利规划以及当地种植习惯等。
3.3农业水资源承载力模型求解方法
由农业水资源承载力模型可以看出,该模型是多目标优化模型,优化目标共有4个,且目标的量纲存在三种形式。多目标优化模型求解方法首先是将多目标转化为单目标,然后进行求解。
(1)各目标规格化处理。4个目标单位与量纲不一致,数量级差别较大。在多目标化为单目标时,为消除各优化目标在数量级别上的差异,应对各个单目标进行规格化。规格化方法就是在约束条件不变情况下,分别计算各单目标优化结果,作为该优化目标的最大潜力值。总目标优化条件下各目标实际值与最大潜力值的比值作为该目标的规格化值。
在约束不变的 条件下,各单目标 最大潜力 值计算方 法如下:
各项目标的规格化公式如下:
(2)多目标的合成。由maxF目标函数可 知,优化目标 共有4个,采用加权方法,将各个单目标加权平均为统一的总目标,由以上4项单目标的求解结果作为总目标求解依据,建立总目标函数:
(3)权重确定。αi为4个单目标的权重系数,为对αi的取值科学合理,对αi的取值设计了调查表,调查表采用二元对比法确定αi的重要性排序。各目标的权重通过二元对比法获得, 可得到4个目标的二元对比矩阵为:
根据各行和值,即可得到各项目标权重排序如下所示:
农业经济总产值>粮食总产量 > 农业生态用水量 > 农业用水比例
由模糊标度根据语气算子关系判断而得,语气算子与模糊标度值对应关系如表1。
根据调查问卷中各目标的重要性,得到各项目标模糊标度表如表2。
对各项模糊标度归一化即可得到各项目标的权重向量α珔:
(4)求解方法。农业水资 源承载力 计算综合 考虑4个目标,属于多目标优化问题,在总目标建立过程中,本研究采用加权方法对各项目标进行综合,由于加权方法属于线性变换,因此总目标的求解采用线性规划方法。而从目标函数和约束条件可知,单目标优化也呈现线性,故单目标优化也采用线性规划方法求解。本次规划求解需要先对各目标潜力值进行求解, 然后进行目标规格化,最后再对总目标进行优化求解,目标函数及约束条件比较简单,但需要在求解过程中随时观察中间求解成果及优化参数的科学性、合理性,随时根据优化对象进行数据的调整。
4保定市农业水资源承载力方案分析
4.1基本情况
保定市位于太行山北部东麓,冀中平原西部,现有耕地面积76万hm2,复种指数达到1.44,粮经比3.6,现有水利工程供水能力47.10亿m3;平水年(P=50%)条件下:水利工程供水量35.05亿m3,农业供水量28.97亿m3,土壤水资源量32.85亿m3;偏枯年 (P=75%)条件下:水利工程 供水量32.91亿m3,农业供水量27.20亿m3,土壤水资源量28.77亿m3。
4.2农业水资源承载力方案
农业水资源承载力计算时,基本参数有作物播种面积、单位面积产量、作物单价、灌溉定额、土壤水资源量等,可以参照保定市国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要、保定市农业“十二五”发展规划及关于实行最严格水资源管理制度的意见或者趋势法判断等。规划以2013年为基准年,规划水平 年为近期2020年,远期2030年。通过线性 规划求解 各项目标, 并通过目标权重规 划求得到 总目标下 的农业水 资源承载 力方案。
4.3结果分析
根据农业水资源承载力方案,分别对近期和远期规划年计算结果进行对比,对比分析包括效益,水资源利用情况,以及土壤水资源利用技术发展水平及规模等三部分。
由表4、6得出,平水年、枯水年在 灌溉面积 不变,节水灌溉、秸秆还田、覆膜种植、大棚种植面积均增长的条件下,农业总产值增长均满足持续发展要求,同时满足粮食生产要求,对社会稳定贡献良好;由表5、6得出,随着农业技术水平的发展, 有效灌溉面积及节水农业发展规模的扩大,平水年农业用水量实现逐年减少,到2030年降至全年总用水量的34.9%,枯水年到2030年降至全年总用水量的52.8%;随着农业技术水平的发展,土壤水资源利用量不断增加,平水年到2030年土壤水利用量占土壤水资源总量的43.8%,枯水年到2030年土壤水利用量占土壤水资源总量的48.3%。
5结语
中国土壤资源特点与粮食安全问题 篇5
中国土壤资源特点与粮食安全问题
土壤资源是粮食生产的基础,也是粮食安全的核心.文章在研究我国土壤资源特点的基础上,系统阐述我国粮食安全正面临着耕地减少、粮食减产的.挑战.提出要解决我国耕地土壤和粮食安全问题,必须实施“藏粮于土”的行动计划,全面提高我国土壤资源的综合生产能力,其主要内容是:稳定耕地面积和粮食播种面积,实施基本农田严格保护机制;开发土壤潜力,提高粮食综合生产能力;加强生态环境建设,建立有弹性有应变能力的种植制度;防治土壤污染,保障粮食安全;适度开荒复垦,充分利用非耕地资源.
作 者：龚子同 陈鸿昭 张甘霖 赵玉国 GONG Zi-tong CHEN Hong-zhao ZHANG Gan-lin ZHAO Yu-guo 作者单位：中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室,江苏,南京,210008刊 名：生态环境 ISTIC PKU英文刊名：ECOLOGY AND ENVIRONMENT年，卷(期)：14(5)分类号：X954关键词：土壤资源 生态环境 粮食安全
土壤资源 篇6
1 研究区域概况
武夷山脉位于闽赣边界，其北段的最高部位为武夷山自然保护区，以主峰黄岗山为例，气候为典型的中亚热带季风气候，山地气候垂直变化显著，植被的原生性较强，垂直景观显著，植被类型和种类多[2]，从高海拔到低海拔植被分布依次为亚热带山地草甸带、亚热带山地苔藓矮林带、亚热带针叶林带、亚热带针阔混交林带、亚热带常绿阔叶林带。
2 研究方法
采用剖面挖掘观察和室内理化性质分析相结合的方法对武夷山土壤进行研究，共设8个采样地，每个采样地为1个土壤剖面，采样地土壤剖面具体情况如表1所示。可以看出，水热条件、生物作用、地形条件等均对土壤形成发育产生一定程度的影响，进而形成不同的土壤资源[3]，武夷山土壤垂直分布自上而下分别为黄壤带、棕化黄红壤带、黄红壤带、红壤。
3 武夷山土壤资源的开发利用
3.1 紫色土
紫色土分布的地形为低山、丘陵。成土原因是其母质含有较多的碳酸钙盐类，且母岩岩性疏松，吸热性强，易因热胀冷缩而崩解。因此，成土过程受岩性影响而以物理风化为主，化学风化除碳酸盐的化学溶蚀外，硅酸盐等其他矿物分解较弱。又因地形起伏，植被稀少，土壤侵蚀较严重，因此成土时间短，土壤发育度低，土层薄。植被以马尾松、杉木、草类为主。由表2可知，土层分为Ah、Ah C,B层缺失，土壤呈酸性，p H值为4.9左右。
3.2 红壤
红壤是武夷山分布最广的土壤，是在中亚热带常绿阔叶林的生物气候条件下形成的。年平均温度17～19℃，多年平均降水量1 700～2 000 mm，相对湿度70%～75%，干湿交替明显。在脱硅富铝化过程下，呈酸性土壤。由表3可知，平均p H值为5左右。从长期来看，由于强烈的生物循环，自然肥力较高，凡坡度较缓处均开辟为耕地种植水稻、果园等。而乔木层以杉木林为主，散生着马尾松和毛竹。
3.3 黄红壤
黄红壤是黄壤到红壤过渡类型，年均温度17～18℃，多年平均降水量约2 000 mm，相对湿度80%～85%，干湿交替不明显。与黄坑的红壤相同，都有脱硅富铝化作用和快速的生物小循环。黄红壤的成土过程仍以脱硅富铝化作用为主，但有黄化现象。土壤理化性状变幅较大，表层黑色，粒状至块状。由表4可知，p H值为5～6。黄红壤带土壤部分开辟为茶园和稻田，而人工林是以毛竹（独木成林）、杉木、茶为主。
在武夷山黄红壤主要因为植被的不同形成2种不同的黄红壤：一种是常绿阔叶林下的普通黄红壤，另一种是以竹林为主要植被类型的棕化黄红壤[4]。2种黄红壤的理化性质如表4所示，可以看出，2号剖面的黄红壤带的土层依次为A—B—C。由于分布海拔较高，所以黄红壤的脱硅富铝化作用比红壤弱。而6号剖面的土层划分为Ah—AhB—B。棕化黄红壤是由于上层植被是竹林，竹鞭深入下层，把上层有机质带到下层，使整个剖面颜色相对于黄红壤的剖面更暗一点。
3.4 黄壤
黄壤的生物气候特征是年均温度为11～15℃，多年平均降水量2 200 mm左右，相对湿度>75%，干湿季节不明显。由于土层经常保持湿润状态，土壤含水量较高（土壤吸湿水含量约10%），因而土体中大量的氧化铁发生水化作用而形成针铁矿，使心土层呈黄色。植被主要是常绿阔叶林、针阔叶林混交林和针叶林，土壤呈酸性，有机含量较高。以3号剖面为例，把该剖面分为Ah—B—C。其中腐殖质层Ah的颜色较暗，土壤呈疏松、粒状结构，富含有机质。淀积层B呈黄色或黄棕色，土壤较紧实，为块状结构，有机质含量较表层明显下降，而黏粒含量却有增加。本带土壤发展林业为主，造林的主要树种为杉木林、毛竹、茶叶等[5]。黄壤具体理化性质如表5所示。
4 土壤利用问题与发展对策
武夷山的经济作物是适应武夷山的土壤性质而发展起来的，如茶树适宜在酸性土壤生长，武夷山广布黄红壤、红壤、黄壤，是茶树生长的理想环境。同时，茶树品质的关键影响因素是土层厚度、土壤容度、土壤疏松度及土壤有机质和矿物质含量[6]，因此应通过土壤改良增加茶叶产量和品质。
4.1 紫色土
紫色土属于初育土，发育程度不深，层次不明显，发育过程中化学、物理风化强烈，土层浅薄，一般均低于1 m，肥力较高，特别是钾的含量较高，适合旱作。紫色土地区开辟成茶园后，要注意保护，否则容易受到侵蚀，从而导致水土流失，从而使表面原本就很薄的土壤被冲刷甚至母岩出露。此外，应严禁人工开荒坡度大于25°的地区，对于已经开发的地区要及时恢复成原始植被。
紫色土中的氮元素较为缺乏，茶园往往大量施用氮肥，而且针对杂草生长迅速的实际要施用大量除草剂，不仅严重污染了土壤和地下水体，造成土壤板结，降低茶叶品质[7]。针对这种问题，要轮作种植可生物固氮的植物如紫云英等，以保证茶叶品质的稳定及产量的提高。
4.2 红壤
武夷山红壤利用存在多种限制因素如酸、瘦、黏。土壤的酸性环境，会加速铵、钙、镁等阳离子的解离和消失，抑制土壤有益微生物的生长和降低磷肥的有效性[8]。因此，可通过客土掺沙法，对过砂或过黏的土壤采用“泥掺沙，沙掺泥”的办法，以达到改良质地、耕性、提高肥力的目的。
4.3 黄红壤
武夷山自然保护区内的黄红壤带分布有大量的毛竹林，从适宜毛竹生长的土壤基本条件看，以土层厚度80 cm以上肥沃、湿润、排水和透气性良好的壤土或砂质土壤，p H值为5～7的酸性、微酸性的土壤最好。
武夷山保护区内的黄红壤属于砂土或黏土，可以通过人为施肥增加土壤有机质含量，如在经营毛竹林的同时重视对土壤环境的改良：一是深耕松土，挖去柴蔸、竹蔸以及林内浮鞭、老鞭，并将枯枝落叶物翻入士内，以利行鞭发笋。深垦松土，翻时由坡下向坡上全面深翻，从而使土体疏松，质地向壤土转化[9]；二是适当施肥。施肥可以补充养分，改善林地土壤的理化性质，提高土壤肥力，保温防冻。施肥以厩肥、堆肥、绿肥及速效化肥为主，将有机肥和化肥配合施用[10]。
4.4 黄壤
武夷山保护区内黄壤分布海拔较高（1 050～1 900 m），地势较陡，对其开发利用较少，主要是生长一些天然植被针阔混交林或以黄山松为主的针叶林。
5 结语
综上对武夷山的紫色土，红壤、黄红壤及黄壤的各理化性质进行分析，探究土壤的开发利用状况并提出相应的发展对策。由此可得，对武夷山土壤的开发利用，不仅要认识区内的地势，而且要根据各土壤的理化性质而定，在利用的同时还应加强保护土壤，做到合理、可持续的开发利用。
摘要：土壤是农业资源中的重要组成部分,土壤的发育受到地势地貌、母岩母质、气候、植被及人为因素的影响。武夷山的土壤类型多种多样,该文选取了武夷山的紫色土、红壤、黄红壤与黄壤的8个代表性剖面,采样进行室内理化性质分析。通过实地观察及各项指标的对比,分析武夷山土壤资源的开发利用现状及存在的问题,并提出相应的发展对策。
关键词：土壤资源,开发利用,发展对策,武夷山
参考文献
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土壤资源 篇7
1 菌糠及其成分特征
食用菌本身即为高效降解植物纤维素的微生物之一[2], 因此秸秆、稻壳和玉米芯等菌糠原材料经由菌丝体分解, 其难溶性大分子化合物可被转化为简单的可溶性物质, 营养物质也转化为农作物易于利用的形态。据邹德勋等[1]测定, 养菇后的废弃培养料有机碳、全氮含量分别为42.79%和0.23% (C/N比为186.04) 。经过多种腐解菌的发酵作用, 纤维素、半纤维素和木质素等均已被不同程度降解, 与不发酵对照相比, 发酵后的菌糠粗蛋白、粗脂肪含量均有显著提高, 并且含有较为丰富的氨基酸、多糖及Fe、Ca、Zn、Mg等中微量元素。刘雯雯在其报道中指出[3], 微生物与菌糠的复合肥料可以促进土壤养分转化、提高辣椒等蔬菜产量、增加营养元素的吸收, 而大豆田施用菌糠并辅以磷肥可增产16.3%~25.6%。可推断, 栽培过食用菌的菌糠, 可作为理想有机肥料的基础原材料。经微生物发酵技术, 菌糠可进一步加工成新型的生物有机肥, 这种消纳有机固体废弃物、变废为宝的方式不仅具有明显的经济效益, 而且具有明显的生态和环保效应。
2 资源化利用前景
2.1 用于饲料生产, 间接获取粪肥
因菌糠含有丰富的蛋白质、维生素及微量元素, 因此可成为优质、廉价的饲料。郑林用[2]指出, 用菌糠喂养动物的效果要优于一般粗饲料。菌糠在栽植食用菌过程中, 常需拌以一定数量的多菌灵药液, 多菌灵为广谱内吸性杀菌剂, 其对高等动物低毒, 残效期一般在10d左右, 化学性质稳定, 但遇碱性物质易分解失效, 所以食用菌下脚料在经历了一个栽培周期 (80~100d) , 多菌灵已完全分解失效, 只要不污染或霉烂, 不经任何处理就可作为饲料, 而被动物食用后即可成为畜禽粪便, 成为传统的有机肥来培肥土壤。
2.2 腐熟后可用于肥料生产
腐殖质是土壤有机质的核心组分, 菌糠施入土壤后可为其提供有机碳基础材料。另外, 菌糠疏松透气, 可促进土壤团粒结构的形成, 团粒结构大小孔隙兼备, 小孔隙充满毛管水, 微生物进行嫌气呼吸, 可积累有机物, 而大孔隙具有良好通气、蓄水能力, 可分解有机物质释放养分, 同时避免土壤板结。菌糠在生产食用菌后, 其纤维素和木质素成分已被大量降解, 且含有大量菌体蛋白, 为确保其施用后发挥更大的肥效, 应在适宜环境下添加氮素、调整混料C/N比, 充分腐熟以避免菌糠直接施用对农作物产生的夺氮现象[2]。
2.3 可作花卉基质
盆栽花卉由于花盆容积有限, 为满足花卉生长发育的要求, 培养基质必须疏松、肥沃、排水及透气性能良好, 且具有较好的保水保肥能力。而菌糠重量轻、孔隙大、空气流通且营养丰富, 有利于花卉根系发育和植株健壮生长, 可作为花卉基质的主要原料。其具体做法是:将废菌糠粉碎、晒干, 然后与其他原料混匀, 混好后进行密封堆积发酵 (25℃) 约1个月。通常, 不同花卉添加菌糠的比例不同, 草本花卉基质中菌糠:园土:河沙为3:5:2, 木本花卉基质中菌糠:园土:河沙为4:5:1, 而温室花卉基质中菌糠:园土:河沙为4:4:2, 该系列花土中性偏酸、基质疏松、养分含量高且湿润、透气。
2.4 可作沼气生产原料
菌糠中丰富的营养物质可为产甲烷菌繁殖提供基础物质。菌糠易于粉碎的特点不仅可以缩短投料前的准备时间, 还能缩短发酵时间, 降低换料工作量。用菌糠生产沼气可作为燃气, 沼渣可用于育秧, 沼液可用于浸种。菌糠作为沼气原料, 可促进高效生态农业模型“农作物-食用菌-沼气-有机肥”的形成, 最终以有机肥形式回归土壤, 培肥地力。
3 在提升土壤环境质量方面的优势作用
3.1 改良土壤物理性质
菌糠质轻且孔隙大, 施入土壤后会降低土壤容重, 短期内即可增加土壤孔隙度、改良土壤结构, 减轻土壤板结, 进而加强肥效。
3.2 改善土壤生物及化学性质
菌糠有机质丰富, 可促进土壤腐殖质及团粒结构的形成, 提高土壤保水性能, 促进农作物抗腐能力和增产。有机质的增加可丰富土壤中有益微生物, 抑制病原菌及有害微生物的繁殖, 改善土壤生物环境。此外, 菌糠可作为有机添加剂改良盐碱土[4], 使盐碱土中盐分含量组成、阳离子含量组成等指标向优化土壤结构的方向转化, 并降低了盐碱土的p H值和碱化度。王建忠[5]在其报道中也探讨了菌糠生产有机肥的可能性, 其认为:尽管菌糠总养分含量不能满足有机肥料的标准要求, 但通过混入鲜鸡粪发酵、总养分及水分含量的调整, 即可生产出符合标准规定的有机肥料。
摘要：菌糠是食用菌生产后的剩余废料, 其传统的处置方法通常是丢弃或燃处, 丢弃可滋生大量霉菌和害虫, 而燃处又浪费有机资源。饲料、肥料、沼气及基质材料均为其理想用途。本文针对其资源化利用的广阔前景, 详细论述其在土壤环境质量方面的改良作用, 以期为探索新的有机肥源提供基础资料。
关键词：菌糠,资源化利用,土壤环境质量,土壤理化性质
参考文献
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[2]郑林用, 黄小琴, 彭卫红.食用菌菌糠的利用[J].食用菌学报, 2006, 13 (1) :74-75.
[3]刘雯雯, 姚拓, 孙丽娜, 等.菌糠作为微生物肥料载体的研究[J].农业环境科学学报, 2008, 27 (2) :787-791.
[4]谢修鸿, 李玉.姬松茸茵糠改良苏打盐碱土对土壤化学性质及牧草生长的影响[J].吉林农业大学学报, 2010, 32 (5) :518-522.
土壤资源 篇8
此研究报告刊登于《农业工程学报》2010年第6期, 题为“气候变暖对宁夏引黄灌区土壤盐分及其灌水量的影响”, 第一作者为宁夏大学肖国举博士。本研究结论为应对气候变化, 恢复和重建退化土壤, 提高土壤质量, 合理分配水资源具有重要参考价值。
全球盐碱土壤面积约为9.6亿公顷, 我国约有1.0亿公顷。黄河河套地区有灌溉农田100万公顷, 但1/3以上存在不同程度的土壤盐渍化问题。宁夏引黄灌区有耕地42.21万公顷, 其中盐化土壤面积20.96万公顷, 占耕地总面积的49.7%。土壤盐渍化已经严重影响和制约该地区的生态环境和农业可持续发展。
IPCC (政府间气候变化专门委员会) 第四次评估报告指出, 近100年 (1906-2005年) 全球平均地表温度上升了0.7℃;到21世纪末, 全球地表平均增温1.1℃~6.4℃。中国近百年增暖的幅度为0.5℃~0.8℃;21世纪中国将继续变暖, 尤以冬季明显, 变暖幅度为3℃/100年~5℃/100年。气候变暖使得土壤水分蒸发加剧, 带动了土壤盐分向上移动, 引起土壤盐分增加, 导致土壤盐渍化。我们知道盐碱土壤中的作物比非盐碱土壤中的作物需要消耗更多的能量从土壤中吸取水分或进行作物细胞内部的生物化学调整, 因此根区土壤过多的盐分总的来说会降低作物的生长速率和作物产量。盐分在土壤中的存在降低了土壤的渗透势, 从而减小了作物根系内外部的水势差, 降低了土壤水分的可利用性。当土壤中如果某些离子浓度或活度过大, 将会引起作物营养元素的比例失调或缺乏。在许多盐碱土中, 钠或氯等离子的浓度过高, 相对于其他离子的比例相当大, 从而会导致一些低浓度营养元素的缺乏。高的钠浓度可引起钙和镁元素的缺乏, 氯离子和硫酸根离子大量存在可减少作物对硝酸根的吸收。
土壤资源 篇9
我国的污泥储量大,处理成本高,目前焚烧和填埋处理仍是常用的处理方法。但焚烧的处理费用高,且浪费了污泥中的氮、磷及植物生长所需要的多种养分元素,另外,焚烧过程中产生的烟气和飞灰需要进一步处理;污泥填埋则占用大量土地。因此,寻求经济有效的污泥资源化利用技术具有重要的现实意义。
随着我国市场经济的发展和城镇化进程的加快,城镇绿化规划成为一项重要的政府职责,是城市政府有效指导城市绿化合理发展、建设和管理的重要依据和手段。城市园林土壤是城市生态系统的重要组成部分,是城市园林绿化必不可少的物质条件。然而,目前城市主城区园林土壤的主要组成成分为建筑剩余垃圾土壤和山地土壤等。这些土壤的显著特点就是营养缺失,尤其是氮、磷和有机质的含量普遍偏少,加之园林建设使用的土源复杂,无形中引起了土壤结构变化,使土壤养分缺乏。而我国城镇污泥含有大量的有机质,有研究表明其全氮、全磷、全钾含量分别平均高达27.0g/kg、14.3g/kg、7.0g/kg,远高于一般耕种土壤。处理后的污泥仍含有较高养分,且有效养分含量比例增加,是作为作为园林绿化用土和土壤改良的好材料。
2 污泥改性调理实验
通过使用公司的固化调理剂调理后的污泥含水率、p H、抗剪强度等指标均已达到《GB/T 23485-2009城镇污水处理厂污泥处置混合填埋用泥质》中作为覆盖土的污泥泥质要求,且其仍含有18%~20%的有机质,不仅可以进行安全填埋,还可对其进行资源化利用。这些有机质经调理后会分解为结构简单的有机养分,有效态养分含量的比例也大大增加,且从生态效应实验中也可发现其对植物无毒害作用,直接填埋过于浪费,可考虑将其作为覆盖土、园林绿化用土或土地改良剂使用。
2.1 实验方法
对调理稳定后的污泥进行主要养分(N、P、K)含量的测定,包括全氮、全磷、全钾的测定和碱解氮、速效磷、速效钾的测定,从而确定其资源化利用的价值。测定方法参照《土壤农化分析》。并在武汉采集未施加肥料的园林土壤10kg,将其均分成4份,每份2.5kg,然后将取自武汉市某污水处理厂的污泥分别按0、20%、30%和40%的比例加入到4份园林土中混合均匀,每份取1kg装入花盆中,分别编号为CK、N1、N2和N3。然后在花卉市场上购买常见的园林植物绿萝,在购买时应注意购买长势相似的植株16株,将其分为生物量(绿萝的质量)相近的4份,每份4株,分别栽入这4个花盆中。在相同条件下(温室中)对这四盆植株进行培养,培养50天后对4盆植株的生物量进行测定,定量分析固化后污泥的加入对绿萝生长的影响,从而探讨其作为土壤改良剂的效果。
2.2 结果分析
为进一步探明调理后污泥作为园林绿化用土或者土壤改良剂的可行性,对固化污泥进行养分含量测定。
分别对采集的土壤样品和固化稳定后的污泥样品进行植物所必须的主要养分含量的测定,一般土壤有机质、全氮、全磷、全钾的含量分别为3.24%、3.45g/kg、4.36g/kg、5.67g/kg;改性调理后的污泥有机质、全氮、全磷、全钾的含量分别为18.78%、14.82g/kg、7.53g/kg、6.09g/kg。可见固化后污泥样品的各项养分含量指标均显著高于所采集的园林土壤,总养分含量[总氮+总磷(P2O5)+总钾(K2O)]=3.94%,高于《GB/T 23486-2009城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》的3%和《GB/T 24600-2009城镇污水处理厂污泥处置土地改良用泥质》的1%的养分要求。可将其按照一定比例作为土壤养分添加剂,其既可以补充土壤中养分的不足,又不会因养分含量过高而对植物造成伤害,且可利用土壤的保肥特性对这些有效养分进行保存,不致因降水等原因而快速流失。混合使用有如下好处:
1)调理后的污泥偏碱性,与酸性土壤混合可改良其p H;
2)一般酸性土壤较为粘重,有机质可有效的改良其团粒结构,使其更适应植物的生长;
3)调理后污泥仍含有较多的有机养分,混入养分贫瘠的土壤中可提高土壤的总养分含量和有效养分含量,供给植株生长所需养分。
将调理后的污泥分别按0、20%、30%和40%的比例混入四分供试土壤后,再取等量的混合后的土壤装盆,并移栽长势相近,生物量相近的绿萝植株,培养50天前。在刚移栽入盆中时,各盆植株长势相似,在培养50天后掺加调理后污泥处理(N1、N2和N3)的植株的叶片数、叶片大小、株高等均好于CK处理的植株。
3 结论
调理后污泥仍有较高的有机质含量,且其总养分含量也高于《GB/T 23486-2009城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》和《GB/T24600-2009城镇污水处理厂污泥处置土地改良用泥质》,有效养分含量高,可作为较好的土壤改良剂或园林用土进行资源化利用。
摘要：随着我国城市化进程的发展,污水处理量的急剧增加,污水处理厂的生活污泥年产量目前已达3500万吨以上,已成为亟待解决的大问题,面对着污泥处理成本高,堆放填埋占地空间大等难题,如何将污泥进行改性处理并资源化利用已成为关注的热点。本研究基于污泥的特点通过调理使污泥作为优质的园林用土或土壤改良剂进行资源化利用,使之变废为宝,产生循环经济的效果。
关键词：污水处理,污泥,资源化,园林用土
参考文献
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