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第一章 土壤质量概论1

第一节 土壤的组成及其功能1

一、土壤的组成1

二、土壤的功能4

第二节 土壤质量概念的沿革5

一、不同时期土壤质量的概念6

二、土壤质量的科学定义8

三、“973”项目启动的土壤质量研究是我国现代土壤学发展的里程碑10

四、土壤质量研究的战略目标是为生态安全、农业可持续发展提供理论依据14

第三节 土壤圈层理论与土壤质量研究15

一、土壤圈层理论的科学内涵16

二、土壤圈层理论是我国土壤质量研究的理论指导17

第四节 土壤圈层内外的物质交换是土壤质量演变的驱动力18

一、我国的自然生态条件与土壤质量演变18

二、人为活动与土壤质量演变21

第五节 我国土壤质量研究的内容、重点和特色25

一、土壤质量研究的核心内容25

二、土壤质量研究的量化指标和评价体系25

三、我国土壤质量研究的重点26

四、我国土壤质量研究的特色27

参考文献27

第二章 土壤质量指标和评价咨询系统30

第一节 土壤质量的指标30

一、国内外研究现状与发展趋势30

二、土壤肥力、环境和健康质量指标33

三、土壤质量指标的筛选37

四、土壤质量指标与土壤功能37

第二节 土壤质量指标的量化表达39

一、土壤质量指标的分级39

二、隶属度函数的建立和隶属度值的计算45

第三节 土壤质量的评价方法54

一、土壤质量评价目的54

二、评价的时空尺度与范围55

三、土壤质量评价的工作程序56

四、土壤质量评价模型57

第四节 四类重要土壤质量的基准64

一、四类重要土壤的土壤质量评价最小数据集的确定64

二、四类重要土壤肥力质量基准64

三、土壤环境质量和健康质量基准85

第五节 土壤质量评价咨询系统（SQECS）90

一、系统总体设计91

二、土壤质量评价咨询系统的设计94

三、系统的实现98

四、系统运行环境100

五、实例分析100

参考文献109

第三章 土壤质量的时空变异规律110

第一节 土壤质量时空变异的科学内涵与研究方法111

一、土壤质量在时间尺度上的演化111

二、土壤质量在空间尺度上的变异111

三、土壤质量时空变异研究的样点布置和样品采集的原理112

四、土壤质量图的编制115

第二节 四大案例地区的土壤样品采集和研究方法确定117

一、土壤采样点的布置与样品采集117

二、资料收集120

三、实验室样品分析121

四、土壤肥力质量评价因子与模型122

五、土壤健康质量评价因子与模型122

第三节 案例地区耕地土壤肥力质量的空间分异特征123

一、土壤全氮的空间分布特征123

二、土壤速效磷的空间分布特征126

三、土壤速效钾的空间分布特征128

四、主要耕地土壤肥力质量的空间分异趋势131

第四节 最近20年主要耕地土壤肥力质量的演变134

一、土壤全氮的演变134

二、土壤速效磷的演变136

三、土壤速效钾的演变139

四、土壤肥力质量的演变特征142

第五节 案例地区耕地土壤健康质量的空间分异特征146

一、重金属的空间分异146

二、有机污染物的空间分异152

三、土壤健康质量空间分布特征154

参考文献158

第四章 土-气间物质交换及其对全球变化的影响160

第一节 土-气间物质交换与全球变化160

一、土壤碳、氮循环与气体交换160

二、全球变化与土壤质量演变的关系162

三、土壤利用管理对土-气间物质交换的影响163

第二节 土壤碳循环与土壤质量163

一、土壤有机碳循环163

二、中国土壤有机碳库167

三、土壤有机碳库的动态演变173

第三节 土-气间CH4交换与土壤质量176

一、CH4的生成、氧化和排放过程176

二、稻田CH4的排放规律178

三、湿地CH4排放规律192

四、土壤CH4排放量评估199

五、土壤对大气CH4的氧化201

第四节 土-气间氧化亚氮（N2O）交换与全球变化的关系203

一、土壤氮素转化与N2O生成204

二、影响土壤N2O排放的主要因素206

三、土壤N2O排放量评估215

第五节 大气硫沉降对土壤硫平衡和土壤质量的影响219

一、大气硫沉降219

二、大气硫沉降与硫平衡231

三、大气硫沉降与土壤质量233

参考文献237

第五章 土-水间的物质交换与水环境质量243

第一节 土-水间的氮素交换与水体环境质量245

一、土壤氮素随径流向水体的迁移245

二、土壤氮素随渗漏水向地下水的迁移249

三、土壤氮素向大气排放及其随降水向水体迁移252

四、向水体迁移的氮素来源主要是有机肥256

第二节 土-水间的磷素交换与水体环境质量257

一、农田土壤磷素经由地表径流向水体迁移257

二、土壤磷素经由渗漏水的纵向迁移265

三、土壤磷素迁移的模型268

第三节 残留农药在土-水间的迁移与转化270

一、土壤和水体中农药的含量271

二、土-水间农药的迁移272

三、土、水中农药的降解274

第四节 土-水间重金属污染物的迁移与水质量278

一、土壤中重金属的含量与分布278

二、土壤中重金属的分级提取方法279

三、土壤中重金属形态的动态变化和分布280

四、太湖水体受重金属污染的状况285

五、太湖表层沉积物的重金属污染状况与形态分析286

六、农田土壤重金属在土-水系统中的迁移和归宿290

第五节 土-水间物质交换对土壤质量的反馈292

一、雨水与土壤质量292

二、灌溉水与土壤质量296

第六节 阻截土壤污染物向水体迁移的对策和措施299

一、控制肥料过量投入299

二、科学利用畜禽废弃物299

三、生态处理农村生活污水300

四、稻田是环境友好可持续利用的生态系统300

五、环湖（沿河）水陆交叉区生物缓冲带的建设301

参考文献302

第六章 土壤-植物系统污染与修复及其对农产品品质的影响305

第一节 概述305

第二节 土壤中硝酸盐和重金属的作物吸收与农产品品质305

一、不同轮作条件下作物对土壤硝酸盐吸收与农产品品质305

二、施污泥土壤中作物对硝酸盐和重金属的吸收与农产品品质312

第三节 重金属污染土壤的植物修复315

一、重金属污染土壤中重金属的生物有效性316

二、重金属污染土壤的植物修复320

三、重金属污染土壤植物修复中菌根的作用323

第四节 土壤中典型持久性有机污染物在作物中的积累与农产品品质328

一、土壤-作物系统中多环芳烃的积累与农产品品质328

二、土壤-作物系统中多氯联苯的积累与农产品品质331

三、土壤-作物系统中二噁英类化合物的积累与农产品品质335

第五节 持久性有机污染物污染土壤的植物-微生物联合修复336

一、多环芳烃污染土壤的丛枝菌根真菌强化植物修复336

二、多氯联苯的植物-微生物（菌根）联合修复341

第六节 结语343

参考文献343

第七章 土-岩间的物质交换及其对土壤质量与人畜健康的影响346

第一节 土-岩间物质交换的基本概念与特点346

一、土-岩间物质交换的基本概念346

二、土-岩间物质交换特点347

第二节 土-岩间物质交换过程与影响因素348

一、岩石中元素的富集与亏缺348

二、土-岩间物质交换的动力学过程349

三、影响土-岩间物质交换的主要地球化学参数351

四、影响土-岩间物质交换的环境与生态因素353

五、区域自然生态条件和元素迁移355

六、某铅锌矿开采区土壤Cd的土-岩界面交换与有关的污染过程356

第三节 土壤母质、风化壳类型对土壤质量与人畜健康的影响359

一、土壤质量与土壤母质的关系359

二、风化壳发展过程中的元素迁移特征361

三、风化壳类型与土壤质量362

四、土壤母质、风化壳类型与人畜健康364

第四节 成土过程中营养元素迁移对土壤质量与人畜健康的影响366

一、成土过程中营养元素迁移特征366

二、成土过程中营养元素的迁移对土壤质量的影响367

三、成土过程中营养元素迁移对人畜健康的影响369

第五节 土壤中有益元素丰缺对农产品品质与人畜健康的影响371

一、概述371

二、硒元素丰缺对农产品品质与人畜健康的影响372

参考文献378

第八章 红壤土壤质量演变规律与持续利用380

第一节 红壤质量的特点与演变特征380

一、红壤质量的特点380

二、红壤质量演变的主要趋势381

三、影响红壤质量演变的驱动因素381

第二节 红壤侵蚀退化过程与红壤质量变化383

一、红壤侵蚀作用的过程与机制383

二、红壤侵蚀退化与肥力质量变化387

三、红壤侵蚀退化与环境质量变化390

第三节 红壤酸化过程与红壤质量392

一、红壤酸化过程及作用机制392

二、红壤酸化对红壤环境质量的影响395

第四节 红壤养分演变过程与肥力质量402

一、红壤肥力的演变规律402

二、红壤肥力质量演变的关键机制405

第五节 红壤生态演变过程与肥力定向培育411

一、红壤农业生态系统演变过程与机制411

二、农林复合生态系统的演变机制413

三、土壤动物群落的演替过程与机制415

四、红壤生态演变与肥力质量417

五、退化红壤的定向培育421

第六节 红壤质量演变与持续利用的研究展望423

一、红壤质量演变与环境调控423

二、红壤持续利用的综合管理对策424

参考文献424

第九章 水稻土土壤质量演变规律与持续利用427

第一节 水稻土肥力质量的现状及演变427

一、水稻土肥力质量研究的重要性427

二、我国水稻土的分布特征428

三、红壤区水稻土肥力质量的演变431

四、不同时期水稻土肥力质量的变化及其影响因素439

第二节 典型地区水稻土养分非均衡化过程与成因分析443

一、水稻土养分非均衡化的特征443

二、水稻土氮素投入与土壤氮素平衡444

三、水稻土磷素投入与土壤磷素平衡448

四、水稻土钾素投入与土壤钾素的平衡452

五、养分非均衡化驱动力的分析456

六、太湖地区水稻土未来养分变化预测与调控原理461

第三节 主要养分元素在水稻土中的转化及其对生产力的影响462

一、氮素在水稻土中的转化机制462

二、磷素的转化及其有效化过程468

三、水稻土中钾素的有效化过程473

四、环境因素对水稻土中养分元素转化的影响机制476

五、养分供应及其有效化对作物生产的影响495

六、作物高产的肥料适宜用量502

第四节 水稻土生物地球化学特征与水稻土壤健康质量505

一、水稻土锌的丰缺与稻米品质505

二、水稻土硒的丰缺与稻米品质508

三、水稻土铁的丰缺与稻米品质512

第五节 高质量水稻土的定向培育与持续利用514

一、高质量水稻土的基本特性514

二、耕作制度对水稻土质量的调控515

三、养分投入对水稻土质量的调控516

四、水分条件对水稻土质量的调控521

五、水稻土持续利用的管理对策522

参考文献524

第十章 潮土土壤质量演变规律与持续利用528

第一节 典型地区潮土质量的演变趋势及其评估528

一、典型地区潮土质量的调查528

二、典型地区潮土质量的演变趋势及其评估529

三、潮土水盐动态监测、数据库管理系统和数值模拟系统及短期预测541

第二节 潮土水分、养分循环过程及其对土壤质量的影响543

一、土壤水分运动与农田水量平衡544

二、农田养分（氮、磷、钾）循环过程与土壤养分平衡552

三、土壤水分运动及养分循环过程对土壤肥力的影响558

四、氮、磷迁移对地下水质量的影响560

第三节 潮土盐分运移过程与土壤次生盐渍化561

一、潮土盐分运移的动态监测562

二、潮土盐分运移规律及其与环境条件的关系569

三、潮土潜在次生盐渍化的分析与预警579

第四节 潮土水盐养分运移的数值模拟及其预测586

一、土壤水力性质的确定586

二、非反应性化学物质在土壤中优先运移的数值模拟592

三、土壤中硝态氮淋洗的传递函数模拟和预报596

第五节 潮土次生盐渍化的防治、水肥高效利用机理与土壤质量的培育603

一、潮土次生盐渍化的防治理论与技术603

二、水肥高效利用机制及提高水肥利用效率的技术611

三、土壤磷的生物转化617

四、潮土质量的培育技术621

参考文献625

第十一章 黑土土壤质量演变规律与持续利用627

第一节 黑土土壤质量的现状628

一、黑土土壤肥力质量现状与特征628

二、黑土土壤环境质量现状与特征635

三、黑土土壤健康质量与特色636

第二节 影响黑土土壤质量的过程与机制637

一、黑土水分运移和水分循环的过程637

二、黑土养分运移和养分循环的过程641

三、不同农业经营制度对黑土土壤质量的影响643

第三节 黑土有机碳库的变化规律与肥力质量645

一、黑土开垦后土壤有机碳库的变化规律645

二、黑土开垦后水稳性团聚体的演变规律650

第四节 黑土微量元素生物地球化学特征659

一、黑土中微量元素含量分布660

二、黑土中微量元素迁移富集特点663

三、影响因素分析665

四、黑土中微量元素与土壤健康质量评价668

第五节 黑土定向肥力培育与持续利用技术670

一、黑土肥力定向培育技术670

二、黑土持续利用技术674

参考文献676

第十二章 中国土壤质量研究展望679

第一节 土壤质量的内涵反映了土壤学的发展方向679

第二节 中国土壤质量研究现状679

一、通过对四大土类案例区的系统调查研究，初步提出了土壤质量指标体系679

二、研究了土壤肥力质量的空间分布和时空演变、土壤健康质量的空间分异特征680

三、研究了土壤与大气、水体、植物各界面的物质交换过程及对土壤质量和环境质量的影响681

四、研究了耕地质量变化过程，提出了相应的土壤质量保育理论与技术682

第三节 土壤质量研究存在的主要问题683

一、研究范围的局限性683

二、还没有建立起全国土壤质量调查的理论和方法684

三、土壤质量变化过程研究不够深入684

四、对土壤质量与农业及环境、生态的互馈关系还缺少系统研究684

第四节 中国土壤质量研究展望685

一、土壤质量调查和准实时监测的理论与技术研究685

二、土壤质量演变过程研究686

三、土壤质量与圈层物质能量交换研究686

四、土壤高强度利用与环境协调的理论与技术之研究687

附录1表格索引688

附录2图索引699

附录3图片索引709