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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