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土壤剖面的概念范文1

關(guān)鍵詞：牛糞有機(jī)肥；小麥-玉米輪作；土壤硝態(tài)氮；產(chǎn)量；氮素利用率

中圖分類號：S158.3文獻(xiàn)標(biāo)識號：A文章編號：1001-4942（2016）12-0095-06

Abstract In order to examine the effects of manure application rate on migration and accumulation of nitrate nitrogen （NO-3-N） in farmland soil profile and investigate the optimal manure application rate， a field experiment was conducted in wheat-maize rotation area of Caoxian County in Shandong Province. The influences of different cow manure application rates on vertical distribution of soil NO-3-N， crop yield and nitrogen use efficiency were determined in a winter wheat and summer maize rotation farmland under natural rainfall conditions. The results showed that the NO-3-N content and accumulation amount in the soil profile （0～100 cm） increased with the increase of manure application rate. When the manure application rate was greater than 3 000 kg per 666.7m2 for one year， the soil NO-3-N content was significantly higher than those of other treatments. During the whole wheat growth period and the seedling stage of maize， the NO-3-N content firstly reduced and then raised with the increase of soil depth. Especially in wheat mature stage in early summer， the NO-3-N accumulation amount in the 60～100 cm soil layer was higher than that of topsoil. It indicated that at this period， the NO-3-N had migrated downward and accumulated in the deep soil， which would be prone to polluting groundwater during the summer rainfall season. The wheat and maize yield showed quadratic function relation and linear relation respectively with the cow manure application rate. The total yield of wheat and silage maize was the highest when the cow manure application rate was 3 000 kg per 666.7m2 for one year （equivalent to 45 kg pure nitrogen per 666.7m2 for one year）， and the N use efficiency was 52% and 50% respectively. In conclusion， the recommended cow manure application rate was 3 000 kg per 666.7m2 for one year， which could not only guarantee the wheat and maize production but also lower the pollution risk of fertilization to environment.

Keywords Cow manure； Wheat-maize rotation； Soil NO-3-N； Yield； Nitrogen use efficiency

隨著畜禽養(yǎng)殖規(guī)模化和集約化程度的迅速提高，畜禽糞便污染作為農(nóng)業(yè)面源污染的重要組成部分已經(jīng)成為世界普遍關(guān)注的問題[1]。由于畜禽糞便有機(jī)肥含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，將其作為肥料進(jìn)行農(nóng)田回用是其資源化利用的主要途徑。研究表明，施用有機(jī)肥能增加土壤養(yǎng)分，提高土壤肥力[2]。但是越來越多的研究也表明過量有機(jī)肥的施用會造成土壤硝態(tài)氮累積，對地表環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重危害的同時也會引起地下水硝酸鹽污染。袁新民等[3]研究發(fā)現(xiàn)，連續(xù)每年施用禽糞20 t/hm2所流出的地表徑流液對地表水質(zhì)量構(gòu)成嚴(yán)重威脅。另外姚麗賢[4]、劉勤[5]等研究發(fā)現(xiàn)大量施用以雞糞為主的有機(jī)肥，可使4 m以上土層中硝態(tài)氮濃度達(dá)到40～50 mg/kg。林葆[6]研究發(fā)現(xiàn)，在太湖流域氮素對水體的污染貢獻(xiàn)中，田間徑流液和淋失液中的氮素80%來自有機(jī)肥的礦化氮。當(dāng)施肥量超過植物需要及土壤反硝化能力時，就會在降雨或灌溉作用下通過淋溶進(jìn)入地下水[7]，因此，確定有機(jī)肥的合理用量、降低有機(jī)肥使用對環(huán)境的污染已經(jīng)成為目前亟待解決的問題。

小麥、玉米輪作是華北平原重要的種植模式之一，具有土地集約化程度高和高投入高產(chǎn)出的基本特點(diǎn)，深入研究基于牛糞資源化利用的小麥、玉米輪作制農(nóng)田土壤硝態(tài)氮遷移累積特征，對于合理處置養(yǎng)牛廢棄物和建立良性循環(huán)的農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境具有重要的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。基于如上分析，本研究從土壤硝態(tài)氮含量變化角度出發(fā)，通過定量跟蹤分析不同牛糞有機(jī)肥用量處理對土壤硝態(tài)氮遷移累積規(guī)律、糧食產(chǎn)量及氮素利用率等指標(biāo)的影響，探討有機(jī)肥用量對土壤硝態(tài)氮和作物產(chǎn)量的影響，為確定有機(jī)肥的合理用量、有效控制農(nóng)田養(yǎng)分流失提供技術(shù)支撐，也為我國單位耕地面積畜禽糞便承載量國家標(biāo)準(zhǔn)的制定和完善提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)點(diǎn)概況

試驗(yàn)在山東省菏澤市曹縣磐石街道辦事處王樓村進(jìn)行，該試驗(yàn)點(diǎn)位于魯西南平原，N 34°47′9.78″，E115°35′16.32″，屬于北亞熱帶地區(qū)，年均氣溫13.6～14.3℃，年均日照時數(shù)為2 147.6 h，年均降水量611.8～711.0 mm，年無霜期212 d。耕作模式為冬小麥夏玉米輪作模式。供試土壤類型為潮土，其基本理化性狀為：pH（H2O，5∶1）8.56，有機(jī)質(zhì)13.25 g/kg，全氮 1.33 g/kg，有效磷 17.76 mg/kg ，堿解氮 93.54 mg/kg，速效鉀129.17 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2014年10 月1日播種小麥，2015 年6 月11 日收獲，2015年6月20日種植玉米，2015年9月10日收獲。供試有機(jī)肥為牛糞有機(jī)肥，養(yǎng)分含量見表1。共設(shè)置6個有機(jī)肥處理（表2），分別是，T1：對照，不施有機(jī)肥；T2：每年每666.7m2（下同）用量為1 000 kg；T3：2 000 kg；T4：3 000 kg；T5：4 000 kg；T6：5 000 kg，隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次，小區(qū)面積64 m2。小麥季和玉米季各施一半有機(jī)肥，且均為播前基施，后期不再追肥。

供試小麥品種為當(dāng)?shù)刂饕耘嗥贩N濟(jì)麥22，采用25 cm 等行距機(jī)械播種，每666.7m2播種量為12.5 kg；玉米品種為豫青貯23，播種方式為點(diǎn)種，等行距播種，行距60 cm，株距25 cm。小麥、玉米播種前牛糞有機(jī)肥撒施，機(jī)械旋耕。試驗(yàn)田日常管理措施同大田生產(chǎn)模式。試驗(yàn)期作物不同生育階段的平均降水量為：小麥茬口內(nèi)總降水178.7 mm，玉米茬口內(nèi)總降水468.1 mm。

1.3 樣品采集

分別在小麥、玉米季的苗期、拔節(jié)期、成熟期進(jìn)行土壤樣品采集，小區(qū)內(nèi)按每 20 cm一層分 5 層取 0～100 cm 土樣，每個小區(qū)隨機(jī)取 3 個點(diǎn)，相同層次的土壤混合為一個土壤樣品，置于冰柜中冷凍保存或立時測定。每層土壤的容重采用環(huán)刀法測定。

小麥?zhǔn)斋@時收取5 m2樣方測產(chǎn)，同時測定小麥籽粒和秸稈中的養(yǎng)分含量；青貯玉米收獲時在小區(qū)內(nèi)隨機(jī)選取10株，測定其整株生物量、養(yǎng)分含量等指標(biāo)，小區(qū)全部收獲計(jì)產(chǎn)。

1.4 測定項(xiàng)目及方法

土壤硝態(tài)氮測定：新鮮土樣用2 mol/L KCl 浸提，濾液通過流動注射分析儀測定其硝態(tài)氮含量。植株全氮含量測定：采用濃硫酸-雙氧水消煮，半微量凱氏定氮法測定，參照鮑士旦[8]的方法測定。

1.5 計(jì)算方法

氮肥農(nóng)學(xué)效率（kg/kg）=（施氮區(qū)作物產(chǎn)量-不施氮區(qū)作物產(chǎn)量）/施氮量；

氮素利用率（%）= 作物吸氮量/施氮量×100[9]。

所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)均用平均值，統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)經(jīng)SPSS 16.0軟件處理分析，單因素方差分析后采用LSD法檢驗(yàn)處理間的差異顯著性，以P

2 結(jié)果與分析

2.1 小麥季土壤剖面硝態(tài)氮垂直分布規(guī)律

在小麥苗期、抽穗期、成熟期，0～100 cm土層不同處理土壤硝態(tài)氮含量均隨著牛糞有機(jī)肥用量的升高而升高，但影響幅度不同（圖1）。

在小麥苗期，各處理0～100 cm土壤剖面內(nèi)硝態(tài)氮含量均隨著土壤深度的增加呈先降低后升高的趨勢（圖1A）。0～40 cm土層中T5、T6處理土壤硝態(tài)氮含量顯著高于其他處理；40～100 cm土層中，T3-T6處理間差異不顯著但顯著高于T1處理。由此可見該時期隨著土層的加深，各施肥處理間的差異逐漸變小。

在小麥拔節(jié)期，各處理0～100 cm土壤剖面的硝態(tài)氮分布規(guī)律與小麥苗期相似（圖1B）。0～20 cm土層中T6處理土壤硝態(tài)氮含量顯著高于T1-T5；20～40 cm土層T5、T6顯著高于T1、T2，但與T3、T4處理間無顯著差異；60～100 cm土層中T5、T6顯著高于T1-T4，且T5、T6處理硝態(tài)氮含量分別是對照T1的3.5～3.7倍和3.8～4.7倍。由此可見，隨著有機(jī)肥用量的增大，深層土壤中硝態(tài)氮含量差距逐漸拉大，尤其是牛糞有機(jī)肥用量為4 000～5 000 kg時，土壤硝態(tài)氮淋失風(fēng)險(xiǎn)顯然高于其他處理。

在小麥成熟期，0～100 cm土壤剖面中，隨著土層的加深，各處理土壤硝態(tài)氮含量差異逐漸增大（圖1C），且深層土壤硝態(tài)氮含量逐漸升高甚至超過表層土壤。0～60 cm土層，T2-T6處理土壤硝態(tài)氮含量分別是T1的1.35～2.83、1.47～3.33、1.61～4.30、1.88～5.33、2.19～7.67倍；60～100 cm土層，T2-T6處理土壤硝態(tài)氮含量分別是T1的2.57～3.68、4.33～4.43、5.68～6.88、10.71～14.33、12.86～15.17倍，由此可見，T5、T6處理在60～100 cm土壤中硝態(tài)氮含量顯著高于其他處理。此外，80～100 cm土層中T4、T5、T6處理土壤硝態(tài)氮含量分別是0～20 cm土層的1.07、1.91倍和1.73倍。由此推測，小麥成熟期隨著牛糞有機(jī)肥施用量的增加，硝態(tài)氮逐漸向深層土壤遷移累積，導(dǎo)致硝態(tài)氮污染地下水的風(fēng)險(xiǎn)大幅度提高。

2.2 玉米季土壤剖面硝態(tài)氮垂直分布規(guī)律

與小麥季相似，在玉米季的苗期、拔節(jié)期、成熟期，各處理0～100 cm土層土壤中硝態(tài)氮含量均隨著牛糞有機(jī)肥用量的升高而升高（圖2）。

在玉米苗期，除T1外，其他處理的0～100 cm土壤剖面內(nèi)硝態(tài)氮含量隨著深度的增加，T2、T4、T5處理呈先下降后上升趨勢，T3和T6處理則呈先降低后升高再降低再升高的趨勢（圖2A），在40～60、80～100 cm土層中硝態(tài)氮含量出現(xiàn)峰值。0～40 cm土層中各處理間土壤硝態(tài)氮含量無顯著差異；40～60 cm土層中T3處理硝態(tài)氮含量顯著高于其他處理；60～100 cm土層中T6處理顯著高于其他處理，而T3-T5之間差異不顯著。

在玉米拔節(jié)期，0～100 cm土壤剖面中硝態(tài)氮含量隨著土層的加深，除T1呈先降低后升高趨勢外，其他處理均呈先降低后升高再降低的趨勢，在60～80 cm處出現(xiàn)峰值（圖2B）。0～20 cm土層硝態(tài)氮含量以T5、T6處理最高，分別是T1處理的2.80倍和3.16倍，顯著高于T2-T4處理；20～60 cm土層T6顯著高于其他處理，而T2-T5之間差異不顯著；60～100 cm土層T5、T6處理土壤硝態(tài)氮含量顯著高于T1，但與T2-T4處理間的差異不顯著。由此可見，玉米拔節(jié)期，隨土層的加深，各處理土壤硝態(tài)氮含量差異逐漸縮小，且在不同土層中有遷移現(xiàn)象。

在玉米成熟期，0～100 cm土層縱向剖面硝態(tài)氮含量隨著土層的加深總體呈逐漸下降趨勢（圖2C）。0～40 cm土層中硝態(tài)氮含量以T6最高，顯著高于其他處理；各處理40～60 cm土層硝態(tài)氮含量差異不顯著；60～100 cm土層中硝態(tài)氮含量以T5、T6處理最高，顯著高于其他處理。由此可見，雖然隨著土層的加深土壤硝態(tài)氮含量逐漸降低，但是仍以施肥量大的處理硝態(tài)氮含量最高。

玉米大量需肥階段在拔節(jié)期后，本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)自玉米拔節(jié)期至成熟期，土壤硝態(tài)氮含量隨土壤深度的增加逐漸降低，土壤硝態(tài)氮含量主要集中在0～60 cm土層中，恰能滿足玉米根系活動范圍內(nèi)的氮素供給 （圖 2），一方面保證了玉米此階段對礦質(zhì)養(yǎng)分的大量需求，另一方面也在一定程度上減輕了硝態(tài)氮流失。但同時玉米大量需肥時期也正是雨熱同期的緣故，因此土壤中較高含量的硝態(tài)氮也存在比較大的淋失風(fēng)險(xiǎn)。

2.3 不同牛糞有機(jī)肥用量對小麥、青貯玉米產(chǎn)量及氮素利用率的影響

在本試驗(yàn)條件下，小麥產(chǎn)量隨著牛糞有機(jī)肥施用量的增大呈先升高后降低趨勢，其中以T4處理的小麥產(chǎn)量最高，達(dá)380.3 kg（表3），與T3差異不顯著，但顯著高于其他處理。小麥產(chǎn)量與牛糞有機(jī)肥施用量之間呈二次函數(shù)曲線（y=-4×10-5x2+0.1232x+279.42，R2=0.9200）。而青貯玉米的產(chǎn)量隨著牛糞有機(jī)肥施用量的增加呈不斷增加趨勢。施肥處理青貯玉米產(chǎn)量依次比不施肥對照T1高出30.1%、32.1%、43.4%、51.0%和56.0%。青貯玉米產(chǎn)量與牛糞有機(jī)肥用量之間呈線性關(guān)系（y=6×10-4x+3.3249，R2=0.8827）。

牛糞有機(jī)肥用量為每年每666.7m2為1 000 kg（T2）時，小麥、玉米的氮肥農(nóng)學(xué)效率最高，分別為8.0、12.1 kg/kg，但此用量下作物產(chǎn)量較低。小麥、青貯玉米產(chǎn)量最高值的牛糞有機(jī)肥用量分別為3 000 kg和5 000 kg，但青貯玉米產(chǎn)量在用量為3 000～5 000 kg間無顯著差異。牛糞有機(jī)肥用量在3 000 kg時小麥與青貯玉米的總產(chǎn)量最高。因此，從作物產(chǎn)量的指標(biāo)來看，小麥季牛糞有機(jī)肥的最佳用量為1 500 kg；而玉米季牛糞有機(jī)肥施用量還有提升空間。

小麥、玉米兩季的氮素利用率隨著施肥量的增加均呈降低趨勢。考慮作物根系的主要活動范圍在 0～60 cm土層內(nèi)。不施牛糞有機(jī)肥的對照處理作物攜出的氮素主要來源于土壤氮庫。有機(jī)肥用量為1 000 kg的處理，氮素利用率在小麥、玉米季分別為125%和120%，表明該處理下作物移走的氮超過肥料投入氮，長此以往勢必會造成土壤氮庫虧損。隨著有機(jī)肥用量的增加氮素利用率逐漸降低，3 000 kg用量時小麥產(chǎn)量最高，氮素利用率為52%。牛糞有機(jī)肥用量在3 000～5 000 kg范圍內(nèi)青貯玉米產(chǎn)量無顯著差異，而氮素利用率隨著牛糞有機(jī)肥用量的增加而降低，從50%降至32%。而有機(jī)肥用量在5 000 kg時小麥和玉米季的氮素利用率分別為25%和32%，表明作物攜出氮的增加量逐漸低于肥料中氮素投入的增加量。

3 討論與結(jié)論

前人研究結(jié)果表明，硝態(tài)氮在土壤剖面的不同分布及累積量與施肥量、生育時期、作物品種、種植密度、降雨量、土壤類型、肥料種類等關(guān)系密切[10-12]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，小麥、玉米季各時期0～100 cm土層土壤硝態(tài)氮含量及累積量隨牛糞有機(jī)肥用量的增加而增加。這與楊蕊菊、劉敏等[13，14]的研究結(jié)果相似。本研究發(fā)現(xiàn)在小麥、玉米各時期牛糞有機(jī)肥用量為4 000 kg和5 000 kg的土壤中硝態(tài)氮含量均顯著高于其他施肥處理。土壤中硝態(tài)氮含量及氮素累積量以牛糞用量3 000 kg（T4）為拐點(diǎn)，高于此用量后土壤硝態(tài)氮含量及累積量隨著牛糞有機(jī)肥用量的增加呈迅速升高趨勢。這說明有機(jī)肥用量大于3 000 kg時會給土體帶來嚴(yán)重的硝態(tài)氮累積現(xiàn)象，硝態(tài)氮遷移污染地下水的潛在風(fēng)險(xiǎn)加大。

牛糞有機(jī)肥對小麥產(chǎn)量的影響隨著其用量的增加呈拋物線變化趨勢，而青貯玉米的產(chǎn)量與牛糞有機(jī)肥用量間呈正相關(guān)關(guān)系。牛糞有機(jī)肥用量為3 000 kg（折合小麥、玉米季氮素投入量分別為22.5 kg）時小麥、玉米季氮素利用率分別為52%和50%。巨曉棠[9]報(bào)道世界各地平衡法施肥氮素利用率平均值為 50%～55%。牛糞有機(jī)肥用量為3 000 kg時小麥、玉米季氮素利用率與國際平均水平持平。平衡法施肥氮素利用率越高表明作物吸收氮超過肥料投入氮越多，隨著時間的推移，與肥料氮素輸入量相比，作物帶走的氮素更多，不僅產(chǎn)量較低，而且會造成土壤氮肥力的耗竭。相反平衡法施肥氮素利用率降低則說明作物帶走的氮素量（因產(chǎn)量增加）低于投入的氮素量，因此會導(dǎo)致氮素在土壤中不斷累積，導(dǎo)致氮素?fù)p失量不斷加大。蓄禽糞便作為有機(jī)肥施用雖然減少了化肥的投入，但是過量蓄禽糞便的施用同樣會對土壤、水環(huán)境造成嚴(yán)重威脅[15]。因此，并不是有機(jī)肥施用越多越好，從本研究結(jié)果來看，綜合土壤硝態(tài)氮含量、累積量與牛糞有機(jī)肥用量的關(guān)系，以及考慮作物產(chǎn)量和氮肥利用率等因素，每年每666.7m2土壤牛糞有機(jī)肥的用量為3 000 kg時是最佳用量。

參 考 文 獻(xiàn)：

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土壤剖面的概念范文2

關(guān)鍵詞：喀斯特；石漠化；生態(tài)環(huán)境；研究進(jìn)展

中圖分類號：F062.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1000-8772（2013）12-0242-02

喀斯特環(huán)境是地理環(huán)境中一個獨(dú)特的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)，它是處于一種碳物質(zhì)能量循環(huán)變異極強(qiáng)烈和快速的狀態(tài)，具有環(huán)境容量低、生物量小、群落被替代、生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)變異敏感度高、空間轉(zhuǎn)移能力強(qiáng)、穩(wěn)定性差等一系列生態(tài)脆弱性特征，是承災(zāi)能力弱、災(zāi)害承受閾值彈性小的一種生態(tài)脆弱環(huán)境。目前我國西南地區(qū)石漠化土地面積達(dá)17萬km2，占該區(qū)喀斯特面積的31%。石漠化不僅使土地生產(chǎn)力下降、地表植被覆蓋率銳減、系統(tǒng)水源涵養(yǎng)能力削弱、地表水源枯竭，而且造成土地資源喪失、糧食減產(chǎn)，嚴(yán)重威脅當(dāng)?shù)厝罕姷纳a(chǎn)生活。該地區(qū)貧困縣達(dá)173個，其中國家級特困縣52個，占全國貧困縣和特困縣的一半，是我國南方的主要貧困地區(qū)。“喀斯特”成為我國生態(tài)惡化與經(jīng)濟(jì)貧困的代名詞，因此對喀斯特石漠化問題的研究顯得日益重要和緊迫。

一、石漠化概念的提出及演變

石漠化災(zāi)害的概念最早于20世紀(jì)80年代初提出，到90年代初部分科技工作者在水土保持特別是在砂頁巖及紅色巖系和石灰?guī)r丘陵山地陡坡開墾引起的水土流失研究中，提出了“石化”、“石山荒漠化”、“石質(zhì)荒漠化”等概念，并強(qiáng)調(diào)石山荒漠化是水土流失的一個突出特點(diǎn)。

袁道先采用石漠化概念來表征植被、土壤覆蓋的喀斯特地區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)閹r石的喀斯特景觀的過程，指出石漠化是中國南方亞熱帶喀斯特地區(qū)嚴(yán)峻的生態(tài)問題，導(dǎo)致喀斯特風(fēng)化殘積層土的迅速貧瘠化，熱帶和亞熱帶地區(qū)喀斯特生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性是石漠化的形成基礎(chǔ)，包括人口壓力、土地利用規(guī)劃和社會實(shí)踐不合理、大氣污染等人類活動觸發(fā)了這一事件的所有過程。屠玉麟認(rèn)為，石漠化是在喀斯特的自然背景下，受人類活動干擾破壞造成土壤嚴(yán)重侵蝕、基巖大面積、生產(chǎn)力下降的土地退化過程。王世杰認(rèn)為，石漠化是指在亞熱帶脆弱的環(huán)境背景下，受人類不合理社會經(jīng)濟(jì)活動的干擾破壞所造成的土壤嚴(yán)重侵蝕，基巖大面積出露，土地生產(chǎn)力嚴(yán)重下降，地表出現(xiàn)類似荒漠景觀的土地退化過程，它以脆弱的生態(tài)地質(zhì)環(huán)境為基礎(chǔ)，以強(qiáng)烈的人類活動為驅(qū)動力，以土地生產(chǎn)力退化為本質(zhì)，以出現(xiàn)類似荒漠景觀為標(biāo)志。2007年國家發(fā)改委對石漠化的定義是：喀斯特（巖溶）石漠化指在熱帶、亞熱帶濕潤、半濕潤氣候條件和巖溶極其發(fā)育的自然背景下，受人為活動干擾，使地表植被遭受破壞，造成土壤嚴(yán)重侵蝕，基巖大面積，土地退化的極端表現(xiàn)形式。可見，石漠化是在喀斯特地區(qū)由于人為活動的干擾造成植被破壞，導(dǎo)致水土流失、基巖的一種土地退化。

二、喀斯特石漠化的研究動向

目前，國內(nèi)學(xué)術(shù)界的石漠化研究主要在環(huán)境地質(zhì)、地表過程及人地關(guān)系等方面，研究成果主要體現(xiàn)在喀斯特石漠化的形成背景、演化與治理，石漠化驅(qū)動因子，巖性與石漠化土地的空間相關(guān)性，石漠化危險(xiǎn)度評價(jià)，石漠化的防治與恢復(fù)重建技術(shù)等。

1.環(huán)境地質(zhì)研究

學(xué)者們從環(huán)境地質(zhì)學(xué)出發(fā)對喀斯特重要的環(huán)境地質(zhì)、工程地質(zhì)和地貌等進(jìn)行了大量的基礎(chǔ)研究，重點(diǎn)從大的時間尺度和地質(zhì)背景上探討石漠化的形成機(jī)制。袁道先通過十年研究發(fā)現(xiàn)，世界上不同地質(zhì)生態(tài)背景的巖溶區(qū)、巖溶系統(tǒng)與人類活動的相互作用極不相同，提出并實(shí)施“全球巖溶生態(tài)對比”研究計(jì)劃，闡明巖溶生態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)律，為石漠化治理、重建良性生態(tài)系統(tǒng)探索新思路，從地理、地質(zhì)角度研究喀斯特脆弱的生態(tài)環(huán)境問題提供了科學(xué)支撐（吳秀芹，2006）。張殿發(fā)等（2002）以貴州喀斯特山區(qū)為例探討了土地石漠化的生態(tài)地質(zhì)環(huán)境背景及其驅(qū)動機(jī)制。何師意等（2001）選擇三個不同類型的巖溶生態(tài)系統(tǒng)，從植被發(fā)育狀況、群落特征、水化學(xué)特征對系統(tǒng)的響應(yīng)，表層巖溶帶功能，系統(tǒng)生態(tài)效應(yīng)及水文效應(yīng)進(jìn)行了對比研究。姚長宏等（2001）從巖溶地區(qū)植被演替規(guī)律出發(fā)，針對不同植被生態(tài)條件，通過對比不同表層巖溶泉的水化學(xué)特征和表層土壤空氣CO2的含量，分析了植被在巖溶區(qū)的喀斯特效應(yīng)。以上探索表明，喀斯特環(huán)境地質(zhì)研究已逐漸從地下向地上轉(zhuǎn)移，從研究無生命的地質(zhì)過程走向?qū)⑸镔|(zhì)與無生命物質(zhì)相結(jié)合。

2.地表過程研究

該研究以貴州、廣西等科研團(tuán)體為代表，主要研究石漠化的形成機(jī)制、演替過程，包括微觀研究和宏觀研究。微觀研究主要從制約地球環(huán)境演化相互聯(lián)系的物理、地球化學(xué)和生物學(xué)作用來研究喀斯特環(huán)境系統(tǒng)。中國科學(xué)院貴陽地球化學(xué)研究所利用放射性核素、穩(wěn)定同位素和微量元素示蹤等研究手段，結(jié)合實(shí)驗(yàn)?zāi)M和計(jì)算機(jī)模式，系統(tǒng)研究地球化學(xué)敏感及生態(tài)脆弱地區(qū)的巖石、土壤的化學(xué)風(fēng)化與沉積、高分辨地質(zhì)環(huán)境記錄、環(huán)境界面的生命元素的地球化學(xué)行為、環(huán)境微量物質(zhì)的人體健康和生態(tài)效應(yīng)、化學(xué)元素的生物地球化學(xué)循環(huán)及水文地球化學(xué)循環(huán)。揭示喀斯特地區(qū)在數(shù)十年至數(shù)萬年間的演化規(guī)律及碳酸鹽巖生態(tài)脆弱地區(qū)的環(huán)境質(zhì)量變化趨勢（白占國等，2002）。宏觀研究主要著眼于喀斯特生態(tài)系統(tǒng)脆弱性和人類活動對喀斯特環(huán)境的影響、退化及人類驅(qū)動機(jī)制等。楊漢奎等（1994）探索喀斯特環(huán)境質(zhì)量變異，初步闡明喀斯特生境的垂直帶譜特征。朱安國等（1994）以流域?yàn)閱卧⒘烁黜?xiàng)單因素及綜合因素與產(chǎn)沙量要素間的關(guān)系式，對貴州山區(qū)水土流失影響因素篩選出其發(fā)生發(fā)展的數(shù)學(xué)模式，提出旱地墾殖率、人口密度、土壤類型與產(chǎn)沙模數(shù)成正比，其中以旱地墾殖率影響最大。胡寶清等（2002-2006）結(jié)合Rs與C-IS建立石漠化數(shù)據(jù)庫等分析模型，進(jìn)行石漠化程度評價(jià)、災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估，利用GIS制圖、遙感圖譜等研究了廣西喀斯特石漠化現(xiàn)狀、分布和發(fā)展趨勢等的空間分布規(guī)律，指出石漠化是在諸多因素的共同作用下發(fā)生的，人類不合理的開發(fā)利用是其主因。熊康寧等（2002）對比分析了貴州省喀斯特山區(qū)、峽谷區(qū)與石漠化區(qū)的資源、環(huán)境與社會經(jīng)濟(jì)，多視角地揭示了喀斯特石漠化的生態(tài)一經(jīng)濟(jì)效應(yīng)及貧困效應(yīng)，提出石漠化防治的理論依據(jù)、技術(shù)支撐和保障體制。

此外，部分學(xué)者應(yīng)用遙感和地面觀測方法對研究區(qū)土地覆蓋、植被覆蓋、生物生產(chǎn)量、生物多樣性和土壤理化性質(zhì)等指標(biāo)分析了喀斯特環(huán)境退化和自然恢復(fù)速率，得出喀斯特環(huán)境退化與自然恢復(fù)規(guī)律及其相應(yīng)速率（楊勝天，2000）。蔡運(yùn)龍等（1994-2006）對典型小流域土地利用/覆被變化時間序列和相應(yīng)時段沉積物、土壤剖面的磁性礦物變化以及放射性同位素衰變推算侵蝕速率，認(rèn)為地表物質(zhì)狀況是喀斯特地區(qū)決定土壤侵蝕速率和土壤侵蝕量的關(guān)鍵，而石漠化的閾值相對土壤侵蝕速率的閾值具有滯后性。

3.人地關(guān)系研究

蔡運(yùn)龍等（2006）提出西南喀斯特地區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱，在人口增長和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的壓力下，讓退化土地自然恢復(fù)的思路已不切實(shí)際，必須通過社會投入對退化土地進(jìn)行生態(tài)重建，他們建立了環(huán)江縣古周峰叢洼地生態(tài)重建示范區(qū)、肯福生態(tài)移民開發(fā)示范區(qū)、平果縣果化峰叢洼地示范區(qū)，選擇設(shè)計(jì)了峰叢洼地生態(tài)重建的兩種模式，并在喀斯特常綠、落葉闊葉混交林人工誘導(dǎo)恢復(fù)技術(shù)、洼地避澇作物布局和栽培技術(shù)“林-草-畜-沼-果”復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)技術(shù)體系及表層巖溶水資源開發(fā)利用技術(shù)等有所突破。目前，我國在喀斯特地區(qū)進(jìn)行生態(tài)建設(shè)方面尚缺乏充分的科學(xué)依據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，迫切需要認(rèn)識喀斯特這個特殊地域內(nèi)土地生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)過程及其驅(qū)動力、退化土地的受損過程和受損機(jī)制，建立生態(tài)系統(tǒng)健康指標(biāo)并用于診斷和預(yù)測其危急性，從而綜合各種策略制定合乎自然生態(tài)規(guī)律并有益于人類的生態(tài)建設(shè)和管理措施，為這一脆弱生態(tài)系統(tǒng)的綜合整治和可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)技術(shù)支持和指導(dǎo)。喀斯特地區(qū)的石漠化作為生態(tài)環(huán)境惡化的一種極端形式，早已為我國科研工作者和政府機(jī)構(gòu)所重視，但環(huán)境地質(zhì)和地貌領(lǐng)域的微觀研究較多，而宏觀層面的研究和人地關(guān)系研究相對薄弱，存在應(yīng)用研究超前、基礎(chǔ)研究落后等問題，土地利用/土地覆蓋變化、石漠化過程與機(jī)理研究、石漠化人文影響因素的定量分析以及生態(tài)重建效應(yīng)等方面的研究還需加強(qiáng)。

三、喀斯特生態(tài)系統(tǒng)探討

喀斯特與大氣圈、水圈、生物圈耦合構(gòu)造了喀斯特自然生態(tài)環(huán)境，近30年來世界上許多國家都十分重視對喀斯特環(huán)境問題的研究，喀斯特環(huán)境問題已成為當(dāng)代國際地學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。國外早期研究主要側(cè)重地質(zhì)成因、地貌特征、水文特征以及發(fā)育過程，繼之結(jié)合社會、經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，對喀斯特水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、地球物理勘探、喀斯特洞穴、喀斯特發(fā)育理論等做了大量研究。

土壤剖面的概念范文3

關(guān)鍵詞：高等教育；林學(xué)專業(yè)；土壤學(xué)；課程教學(xué)

“民以食為天，食以土為本。”土壤是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，是農(nóng)林牧業(yè)生產(chǎn)的介質(zhì)，是環(huán)境物質(zhì)容納和凈化的場所。在我國土壤資源面臨沙化、鹽堿化、荒漠化、肥力退化、侵蝕(包括水蝕和風(fēng)蝕)和污染加劇等諸多威脅的背景下，土壤學(xué)已經(jīng)成為關(guān)系國土安全和國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要學(xué)科。

在高等林業(yè)教育中，土壤學(xué)一直是林學(xué)專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，既有自成體系的理論框架，又有與生產(chǎn)實(shí)踐和環(huán)境治理密不可分的廣泛實(shí)用性；同時，在林學(xué)專業(yè)系列課程學(xué)習(xí)中具有承上啟下的作用。該課程的教學(xué)質(zhì)量直接影響學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，對培養(yǎng)高素質(zhì)的現(xiàn)代林業(yè)人才有著重要的作用。在教學(xué)改革不斷深化以及新知識、新理論和新技術(shù)快速發(fā)展的今天，認(rèn)真分析土壤學(xué)課程教學(xué)中存在的主要問題，積極開展教學(xué)改革，提高教學(xué)效果，加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、解決生產(chǎn)實(shí)際問題的能力和保護(hù)土壤資源的意識，是擺在任課教師面前的一項(xiàng)緊迫而重要的任務(wù)。

一、土壤學(xué)課程教學(xué)面臨的主要問題

(一)教學(xué)學(xué)時明顯不足

進(jìn)入21世紀(jì)以來，高等教育中的本科教學(xué)強(qiáng)調(diào)“寬口徑，廣適應(yīng)”，面向本科生開設(shè)的課程門數(shù)明顯增多，選修課的比例大幅提高。這導(dǎo)致專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的教學(xué)學(xué)時不斷被壓縮。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)專業(yè)的土壤學(xué)課程由早期的120學(xué)時減少為后來的80學(xué)時，繼而壓縮到60學(xué)時，最后進(jìn)一步減少到現(xiàn)在的48學(xué)時。其中，理論教學(xué)30學(xué)時，實(shí)驗(yàn)教學(xué)18學(xué)時；課程實(shí)習(xí)的時間由最初的2周變?yōu)?周，再變?yōu)楝F(xiàn)在的0.5周。國內(nèi)許多林業(yè)院校的土壤學(xué)課程也面臨著相同的境遇。

教學(xué)學(xué)時的減少，使理論教學(xué)中相當(dāng)一部分內(nèi)容不得不被刪除，許多重要問題和知識點(diǎn)的講授難以深入和展開。實(shí)驗(yàn)教學(xué)也受到明顯的影響，例如P、K測定項(xiàng)目無法開設(shè)；為了節(jié)省學(xué)時，原先由學(xué)生自己動手完成的一些實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)(如試劑配制、標(biāo)準(zhǔn)曲線測定、空白實(shí)驗(yàn)等)也只好讓實(shí)驗(yàn)課教師代勞。課程實(shí)習(xí)在某種程度上流于形式，變成“走馬觀花式”的參觀考察，學(xué)生動手的機(jī)會減少，從而使實(shí)習(xí)難以取得實(shí)效。

(二)教學(xué)內(nèi)容比較陳舊

目前，各高校使用的土壤學(xué)教材均是在原有教材基礎(chǔ)上多次修訂或改編出版的，其中有許多教材是“十五”規(guī)劃教材或面向21世紀(jì)教材，教材內(nèi)容與過去相比有明顯的改進(jìn)。但是，由于教材出版周期一般比較長，所以內(nèi)容在一定程度上必然滯后于學(xué)科發(fā)展前沿，反映土壤學(xué)科新發(fā)展和現(xiàn)代化林業(yè)土壤管理等方面的內(nèi)容較少；且新出版教材大都難以擺脫原有教材的框架、內(nèi)容或模式，內(nèi)容或多或少都有陳舊的痕跡，理論與實(shí)際聯(lián)系不緊密。尤其是實(shí)驗(yàn)教學(xué)部分，除了受經(jīng)費(fèi)、實(shí)驗(yàn)場地、儀器設(shè)備等條件的制約外，也同樣受到實(shí)驗(yàn)教材落后的影響。長期以來，實(shí)驗(yàn)課不但沒有明顯的提高和拓展，反而呈萎縮趨勢；現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)測試方法和手段在實(shí)驗(yàn)課上基本沒有得到應(yīng)有的體現(xiàn)。

(三)實(shí)踐教學(xué)困難重重

教學(xué)實(shí)習(xí)是土壤學(xué)課程的重要組成部分，與課堂理論教學(xué)相輔相成，對學(xué)生理論知識的掌握和實(shí)踐能力的培養(yǎng)有重要作用。隨著高校招生規(guī)模的不斷擴(kuò)大，教學(xué)實(shí)習(xí)的組織面臨諸多困難。首先，由于接收林學(xué)專業(yè)學(xué)生進(jìn)行土壤學(xué)課程實(shí)習(xí)的單位食宿容量有限，無法解決數(shù)個班近百名師生的吃飯、住宿問題，所以實(shí)習(xí)師生只能當(dāng)天往返，大量時間和經(jīng)費(fèi)都花費(fèi)在實(shí)習(xí)途中。同時，實(shí)習(xí)參觀場所也因人數(shù)太多而顯得擁擠不堪，影響了實(shí)習(xí)效果。

其次，實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師的數(shù)量不足，學(xué)生實(shí)習(xí)存在安全隱患。近百人的隊(duì)伍外出實(shí)習(xí)，至少需要5～6名教師帶隊(duì)，才能較好地保障實(shí)習(xí)秩序和安全紀(jì)律，防范意外事故的發(fā)生。但目前的情形是，僅能抽出2～3名教師帶隊(duì)，學(xué)生實(shí)習(xí)存在明顯的安全隱憂。

第三，實(shí)驗(yàn)課的開設(shè)亦遇到困難。在高等教育擴(kuò)招的形勢下，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)專業(yè)一般招3～4個班。由于實(shí)驗(yàn)課必須分小班上，且許多實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的時間跨度達(dá)2天之久，所以同一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不得不隔天開設(shè)。這樣，學(xué)生周六也需要上實(shí)驗(yàn)課。另外，實(shí)驗(yàn)課上，每個小組的人數(shù)由原來比較合理的2人增加到3～4人。這使實(shí)驗(yàn)室顯得十分擁擠，酒精燃燒和樣品消解存在安全隱患；也很難實(shí)現(xiàn)每個學(xué)生都動手操作。

二、土壤學(xué)課程教學(xué)的改革措施

(一)合理取舍教學(xué)內(nèi)容，突出實(shí)驗(yàn)教學(xué)

由于土壤學(xué)課程的學(xué)時大幅度縮減，所以要講授課本上的所有內(nèi)容是不現(xiàn)實(shí)的。為了適應(yīng)改革后的形勢，我們對教學(xué)計(jì)劃進(jìn)行了修訂，并在授課過程中對教學(xué)內(nèi)容做了相應(yīng)調(diào)整，以突出土壤學(xué)課程的特點(diǎn)、難點(diǎn)和重點(diǎn)。課程教學(xué)改革采取的主要措施包括：

(1)在課堂上重點(diǎn)講授土壤學(xué)的核心概念、基本理論、研究進(jìn)展以及與生產(chǎn)實(shí)踐聯(lián)系密切的內(nèi)容，主要包括土壤的形成過程、物質(zhì)組成、物理性質(zhì)，水、肥、氣、熱四大肥力因子，肥料與施肥，土壤利用與改良以及土壤學(xué)研究的新進(jìn)展；

(2)將土壤生物、土壤結(jié)構(gòu)、膠體構(gòu)造、土壤分類及土類分布狀況等教學(xué)內(nèi)容布置給學(xué)生課后自學(xué)，并安排一定時間的答疑，教師在課堂上適當(dāng)提問以檢查自學(xué)效果。

實(shí)驗(yàn)課對增進(jìn)學(xué)生對理論知識的理解和培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作能力有重要的作用。因此，在有限的學(xué)時內(nèi)，我們騰出18學(xué)時用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)，開設(shè)了8個實(shí)驗(yàn)；同時，對原有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行整合優(yōu)化。例如，礦物巖石的識別原為3次實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)整合壓縮為1次。再如，將土壤剖面觀察、采樣與土壤容重、孔隙性測定整合為1個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

通過以上理論教學(xué)內(nèi)容的精選和實(shí)驗(yàn)課的優(yōu)化整合等措施，保證了在有限的學(xué)時內(nèi)完成土壤學(xué)主要理論知識的講授和主要實(shí)驗(yàn)的開設(shè)。同時，通過安排課余自學(xué)任務(wù)，進(jìn)一步培養(yǎng)了學(xué)生主動學(xué)習(xí)的習(xí)慣和自學(xué)能力。

(二)不斷更新教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)新教學(xué)方法和手段

設(shè)置合理的教學(xué)內(nèi)容是提高教學(xué)質(zhì)量的重要保證。教學(xué)過程中，我們不拘泥于教材內(nèi)容和結(jié)構(gòu)，盡可能地將本學(xué)科領(lǐng)域的研究進(jìn)展以及生產(chǎn)實(shí)際中與土壤學(xué)相關(guān)的常見問題融入課堂；并采用大量的照片、圖表和動畫等來闡釋一些抽象的理論問題，制作的課件圖文并茂、深入淺出。我們廣泛收集了生產(chǎn)建設(shè)中有關(guān)土壤學(xué)的實(shí)際問題，如苗圃經(jīng)營成敗的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，城市綠地建設(shè)中土壤調(diào)查、規(guī)劃與改良的具體措施，造林規(guī)劃中必須考慮的土壤學(xué)問題等；還收集了膾炙人口的農(nóng)諺等，并把這些內(nèi)容充實(shí)到相應(yīng)的理論課教學(xué)中，收到了良好的教學(xué)效果。

灌輸式的教學(xué)方法，單一的教學(xué)形式，以教材為本位、教師為中心的教學(xué)模式等，都不利于很好地發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高、學(xué)習(xí)效果不好。針對這種情況，我們在教學(xué)過程中堅(jiān)持采用啟發(fā)式、參與式的教學(xué)方式。我們要求學(xué)生課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)。每次課開始時，教師要針對上次課的主要內(nèi)容進(jìn)行提問，并根據(jù)學(xué)生的答問情況給出成績，作為平時成績的評定依據(jù)。在授課過程中，教師隨時提出問題，要求學(xué)生當(dāng)場回答或課后查閱相關(guān)資料。

另外，每學(xué)期選取一章內(nèi)容由學(xué)生講授。具體的做法是：教師在開學(xué)之初布置授課任務(wù)，要求學(xué)生以4～5人為單位，自由組合成若干個小組進(jìn)行準(zhǔn)備；然后通過簡短的試講和考察各組制作的課件，選定授課學(xué)生名單；最后教師對選出的學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，要求被選中的學(xué)生每人講授一部分內(nèi)容。通過這種方式，鍛煉了學(xué)生查閱文獻(xiàn)、制作課件、語言表達(dá)及團(tuán)隊(duì)合作的能力，調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性：

此外，為了增強(qiáng)學(xué)生閱讀本學(xué)科領(lǐng)域英文文獻(xiàn)的能力，教師在授課過程中盡量提供土壤學(xué)中主要名詞術(shù)語的英文，同時在課間休息時播放一些英文笑話。這樣，既幫助學(xué)生學(xué)習(xí)了專業(yè)英語，擴(kuò)充了專業(yè)詞匯，又活躍了課堂氛圍。

(三)改革課程實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)教學(xué)的組織模式

實(shí)踐教學(xué)(包括實(shí)驗(yàn)和課程實(shí)習(xí))有利于學(xué)生更好地消化吸收課堂理論知識，提高學(xué)生的實(shí)際操作能力。實(shí)踐教學(xué)的組織安排對實(shí)習(xí)效果有很大影響。過去，實(shí)驗(yàn)課安排在開學(xué)的第2周，而課程實(shí)習(xí)則安排在期末進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)與實(shí)習(xí)脫節(jié)。而且，平時實(shí)驗(yàn)課上分析的土壤樣品是從學(xué)校的樹木園或附近地區(qū)隨機(jī)采集的，沒有明確的研究目標(biāo)或生產(chǎn)需要，所做的實(shí)驗(yàn)純粹是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。同時，學(xué)生在課程實(shí)習(xí)中采回的土壤樣品，又由于臨近期末考試和放假，根本無法進(jìn)行分析。

針對這種情況，近2年來，我們將課程實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)有機(jī)地結(jié)合起來。首先，將半周時間的課程實(shí)習(xí)前移至學(xué)期的第3～4周，并且盡可能地做到實(shí)習(xí)內(nèi)容與教師的科研項(xiàng)目、研究生論文工作或生產(chǎn)單位的土壤資源調(diào)查任務(wù)結(jié)合起來；同時，要求實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、樣品采集與分析、數(shù)據(jù)處理、報(bào)告撰寫等環(huán)節(jié)均由學(xué)生參與或獨(dú)立完成。此外，學(xué)生采集的土壤樣品帶回實(shí)驗(yàn)室后，可作為該學(xué)期實(shí)驗(yàn)課的分析對象。

其次，每次實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，要求每位學(xué)生提交1份實(shí)驗(yàn)報(bào)告。學(xué)期結(jié)束時，任課教師匯總?cè)鄬W(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并要求每位學(xué)生根據(jù)匯總的結(jié)果獨(dú)立撰寫1份土壤調(diào)查報(bào)告。學(xué)生在報(bào)告中需要闡述土壤調(diào)查的目的、方法、過程、注意事項(xiàng)，調(diào)查區(qū)土壤性狀、肥力水平和制約因子，以及土壤利用、改良的建議。這項(xiàng)措施既能將實(shí)習(xí)與實(shí)驗(yàn)有效地銜接，顯著地提高教學(xué)效果；又鍛煉了學(xué)生分析問題、解決問題和撰寫報(bào)告的能力；同時還滿足了科研項(xiàng)目或生產(chǎn)單位的需要，可謂一舉多得。

(四)改革課程成績的評定方法

土壤剖面的概念范文4

1“濕地農(nóng)業(yè)”的提出

“濕地農(nóng)業(yè)”的概念是在“濕地”概念的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。多水（包括地下水、地表水）是濕地的基本特征。國際上提出濕地的概念，主要是鑒于該類自然資源對調(diào)節(jié)自然環(huán)境和保護(hù)生物物種的絕對重要性，即所謂“大地之腎”的特點(diǎn)提出來的，其核心是要加強(qiáng)對濕地的保護(hù)[6～7]。但對我國江漢平原乃至長江流域來講，近600年來，已有大片的濕地被開墾成了以水稻田為主的人工濕地，該濕地的主要功能已轉(zhuǎn)變成農(nóng)業(yè)經(jīng)營的基礎(chǔ)條件、生產(chǎn)農(nóng)產(chǎn)品的功能上來。在該地區(qū)農(nóng)業(yè)經(jīng)營中，除要保護(hù)好依然存在的部分自然濕地、發(fā)揮濕地的生物和生態(tài)功能外，農(nóng)業(yè)的經(jīng)營本身還或多或少受到本區(qū)濕地特征的影響，如何根據(jù)其特點(diǎn)進(jìn)行農(nóng)業(yè)經(jīng)營、處理好濕地開發(fā)、利用與保護(hù)之間的關(guān)系，是濕地農(nóng)業(yè)所要解決的關(guān)鍵問題。很早以前，我國勞動人民針對南方多雨的特點(diǎn)，在有效排水和農(nóng)業(yè)利用上就創(chuàng)造了一套成功的方法，在珠江三角洲形成了著名的“桑基魚塘”系統(tǒng)，在長江下游地區(qū)則有所謂“圩田”利用方式。而在長江中游的兩湖平原，則是以湖垸形式的土地利用方式占優(yōu)勢。而且這部分地區(qū)在我國農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)上的地位十分突出。相對于我國北方干旱地區(qū)的干旱農(nóng)業(yè)而言，我國南方濕地季風(fēng)氣候條件下湖泊濕地地區(qū)的濕地農(nóng)業(yè)，還面臨著一系列特有的問題與挑戰(zhàn)。開展?jié)竦剞r(nóng)業(yè)研究意義十分重大[8～13]。

2江漢平原濕地農(nóng)業(yè)的特點(diǎn)

在低濕地上之所以短期內(nèi)發(fā)展了出色的農(nóng)業(yè)，固然與人口壓力密切相關(guān)，但也與其具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)息息相關(guān)。江漢平原地勢平坦，土地肥沃；光熱水資源豐富，雨熱同季，宜于農(nóng)作；交通發(fā)達(dá)，綜合經(jīng)濟(jì)實(shí)力雄厚，湖北省綜合經(jīng)濟(jì)實(shí)力百強(qiáng)縣大都位于江漢平原地區(qū)之內(nèi)。但是在20世紀(jì)50～80年代期間，江漢湖泊數(shù)量和面積急劇減少，耕地面積驟增，生態(tài)環(huán)境日益脆弱化。農(nóng)業(yè)災(zāi)害，包括洪、澇、漬、干旱、病蟲、冷熱等日益嚴(yán)重，農(nóng)業(yè)耕作和生活的設(shè)施水平與條件十分惡劣，農(nóng)業(yè)的結(jié)構(gòu)單一，勞動生產(chǎn)力與土地生產(chǎn)力徘徊不前，農(nóng)業(yè)資源浪費(fèi)嚴(yán)重，比較效益低下。形成了江漢平原濕地農(nóng)業(yè)的基本背景[10，12]。江漢平原的濕地農(nóng)業(yè)還具有一些具體特點(diǎn)。

2.1垸田特征

江漢平原濕地墾殖所產(chǎn)生的直接結(jié)果是大量垸田的產(chǎn)生。所謂垸田，就是人為地由湖邊向湖心通過建立堤壩、排干湖水，建立相應(yīng)的水利設(shè)施，即所謂“圍湖造田”形成的農(nóng)田。最后在地貌上就自然形成了一個個由人工開挖形成的水系相對獨(dú)立的垸落。從大的方面來看，垸田由于開墾歷史不同，所屬各異，因而垸落與垸落之間形成各種人為的隔離和阻礙，道路和水系混亂，不利于農(nóng)田作業(yè)以及灌溉、排水與行洪。每逢5～10年一遇的大雨，往往形成大面積內(nèi)漬[1，14]。

垸田的另一特征是土壤長期接納河流沖積物和湖漬物，因而表現(xiàn)為土體深厚、有機(jī)物豐富、土壤潛在肥力高但有效肥力低。由于其土地平整與水利設(shè)施大都不充分，因而排水不良。春季土壤升溫慢，形成所謂“冷漬田”。此外，還有一部分低湖田表現(xiàn)為土壤粘粒成分含量高、土壤結(jié)構(gòu)不良。從土壤營養(yǎng)上來看，該地區(qū)土壤嚴(yán)重缺磷和缺鋅[4，15]。

2.2地貌和生態(tài)上的分異特征

江漢平原的農(nóng)田多由湖泊開墾形成，在地貌和生態(tài)上呈現(xiàn)出有規(guī)律的變化。王克林等在對洞庭湖濕地進(jìn)行探討時指出了洞庭湖區(qū)具有碟形盆地圈帶狀立體景觀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。并將該濕地歸納成3個圈次，即1）內(nèi)環(huán)敞水帶；2）中環(huán)季節(jié)性淹沒帶；3）外環(huán)漬水性淹沒帶[2，8]。蔡述明等在江漢平原四湖地區(qū)監(jiān)利新興垸進(jìn)行的研究闡明了四湖地區(qū)“湖垸同體”，從湖邊到湖心可分為9種農(nóng)業(yè)利用地貌類型的規(guī)律[4]。我們通過對典型碟形洼地——高場示范區(qū)的剖析，觀察到一個沒有徹底完成墾殖過程的低湖地在多個土壤特征上（地下水位、土壤剖面結(jié)構(gòu)、土壤機(jī)械構(gòu)成、土壤營養(yǎng)、土壤溫度和綜合土地質(zhì)量）存在明顯的梯級遞變，因而其適宜的農(nóng)業(yè)利用價(jià)值也是不同的。

2.3災(zāi)害加劇與生態(tài)脆弱化特征

由于本地區(qū)獨(dú)特的地理氣候特點(diǎn)，近幾十年來自然災(zāi)害的頻率和程度日益加劇。主要災(zāi)害有洪災(zāi)、澇漬、干旱和病蟲災(zāi)害等[16～18]。葉柏年等在分析湖北省旱澇發(fā)生情況時，論述了進(jìn)入上世紀(jì)80年代以來，災(zāi)害日益加重，如1980、1982、1983、1991、1993、1995、1996、1998年均為特大洪澇年，每年因洪澇使農(nóng)田成災(zāi)面積均超過66.7萬hm的標(biāo)準(zhǔn)，平均兩年就遇一次，其中1991年農(nóng)作物受災(zāi)174.97萬hm，農(nóng)業(yè)損失55億元。80年代與50年代相比，旱災(zāi)面積增加1.28倍，澇漬面積增加1.67倍。

王學(xué)雷等對江漢平原的生態(tài)脆弱性進(jìn)行過專題論述[19]。除上述以洪澇為主體形成的各種自然災(zāi)害外，江漢平原還面臨嚴(yán)重的生態(tài)脆弱化問題。包括，1）耕地面積日減，人口驟增，土地的承載壓力越來越大；2）土壤有機(jī)質(zhì)含量逐年下降，物理結(jié)構(gòu)劣化，生產(chǎn)性能下降；3）生物多樣性下降，時有暴發(fā)性或毀滅性病蟲害發(fā)生；4）水體面積減小，湖水水質(zhì)下降，漁農(nóng)矛盾日漸突出；5）農(nóng)業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)單一，農(nóng)業(yè)經(jīng)營比較效益低，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)再生產(chǎn)難以完成；6）農(nóng)業(yè)設(shè)施老化，基本建設(shè)嚴(yán)重落后，農(nóng)民生活得不到應(yīng)有保障，等等，應(yīng)該說濕地地區(qū)的農(nóng)業(yè)面臨著一系列嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

3濕地農(nóng)業(yè)技術(shù)體系探討

局部性、季節(jié)性水環(huán)境惡化是南方低濕地的一個帶普遍性的問題。位于該地區(qū)的以湖泊為主體的自然濕地既是當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)的重要環(huán)境，又在該地區(qū)整體的水資源調(diào)度和控制中發(fā)揮著越來越重要的作用。必須從整體上來認(rèn)識南方低濕地區(qū)存在的各種問題，大力開展?jié)竦剞r(nóng)業(yè)技術(shù)研究（圖1）。

附圖

圖1“濕地農(nóng)業(yè)”構(gòu)成圖

3.1濕地農(nóng)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)的探討

“九五”期間，我們對農(nóng)業(yè)濕地中的主體——澇漬地合理開發(fā)利用技術(shù)進(jìn)行了較深入的研究，關(guān)鍵技術(shù)包括：

（1）澇漬地農(nóng)業(yè)小區(qū)綜合整治開發(fā)規(guī)劃與實(shí)施研究建立了兩個分別代表典型“湖積地”和“沖積地”的澇漬地改良綜合開發(fā)示范區(qū)，在示范區(qū)的綜合整治與開發(fā)規(guī)劃中提出了以“單元水系”為基本單位整治澇漬地的觀點(diǎn)，將農(nóng)田基本建設(shè)作為整治澇漬地的先決手段。規(guī)劃中還引入了日本區(qū)域排水規(guī)劃的數(shù)理模型與土地分析的“數(shù)量化理論Ⅰ”，實(shí)踐證明上述兩種方法對江漢平原濕地地區(qū)微地域特點(diǎn)的分析具有較好的適用性。研究還將高場示范區(qū)的開發(fā)模式總結(jié)為“農(nóng)田整備+梯級開發(fā)”，岑河示范區(qū)的開發(fā)模式為“農(nóng)田整備+優(yōu)化模式”[22～24]。

（2）

澇漬地排水改良技術(shù)

濕地農(nóng)業(yè)中農(nóng)田的排水是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)[25～27]。研究開發(fā)和引進(jìn)了適合于濕地農(nóng)業(yè)小區(qū)排水的數(shù)學(xué)模型以及農(nóng)道、溝渠、土地平整的工程技術(shù)參數(shù)。深入探討了農(nóng)田澇漬相隨的作用過程和主要作物棉花、大豆、油菜在關(guān)鍵生育期的排漬標(biāo)準(zhǔn)和澇漬排水綜合控制指標(biāo)[28]。

（3）澇漬地土壤肥力特征及改良技術(shù)

選擇典型地域?qū)?0年來大范圍的江漢平原濕地農(nóng)田土壤肥力動態(tài)演替進(jìn)行了分析和評價(jià)，采用土壤系統(tǒng)分類法，對澇漬地的土壤類型進(jìn)行了重新劃分，找出了不同類型澇漬土壤的特征與利用方法。探討了澇漬地土壤的分布與肥力演變規(guī)律。

（4）適生生物種質(zhì)資源的發(fā)現(xiàn)、引進(jìn)與鑒定

對多種水生經(jīng)濟(jì)植物蓮藕、芡實(shí)等的適宜特性進(jìn)行了鑒定。發(fā)掘并開發(fā)了新魚種——月鱧，繼續(xù)擴(kuò)大了對適宜于濕地的早熟西、甜瓜品種的篩選，選出適合于大面積推廣的新品種“黃寶石”、甜瓜“豐甜1號”。引進(jìn)篩選出“兩優(yōu)培九”和“豐兩優(yōu)1號”等品種作為濕地高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水稻換代“組合”。

（5）主要作物抗?jié)碀n的機(jī)理及抗?jié)n高產(chǎn)栽培

重點(diǎn)對水稻、油菜等作物不同抗（耐）性品種間差別產(chǎn)生的機(jī)理進(jìn)行了探討，并總結(jié)出一套本地區(qū)水稻的抗?jié)n栽培技術(shù)體系。研究認(rèn)為栽培上應(yīng)重點(diǎn)抓好品種篩選和育苗技術(shù)兩個環(huán)節(jié)[29]。

（6）澇漬地作物病蟲草害的發(fā)生規(guī)律及綜合防治技術(shù)

重點(diǎn)對澇漬地上易發(fā)生的稻飛虱、稻螟和紋枯病、白葉枯病的發(fā)生特點(diǎn)進(jìn)行跟蹤調(diào)查，以有效排水和節(jié)水灌溉為出發(fā)點(diǎn)，探討了病蟲草害綜合防除策略。

（7）澇漬地生態(tài)環(huán)境異化評價(jià)及生態(tài)恢復(fù)技術(shù)

濕地環(huán)境異化程度在日益加重，環(huán)境異化的根源在于人類對濕地資源的過度和不合理的利用。環(huán)境治理策略既要注重緩解環(huán)境壓力，也要注意照顧當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展，要做到二者的良性互動。

（8）澇漬地高效農(nóng)業(yè)模式研究

濕地良好的土壤潛在肥力和充裕的光、溫、水等自然資源為本地區(qū)農(nóng)業(yè)的主體產(chǎn)品開發(fā)和農(nóng)田多熟制提供了十分難得的自然條件[5，30～32]。以“麥—瓜—稻”模式為基礎(chǔ)，面對新的農(nóng)村形勢，新創(chuàng)了4種高效農(nóng)業(yè)模式。這4種模式是系統(tǒng)針對本地區(qū)爽水型高產(chǎn)水田、旱田、農(nóng)牧肥結(jié)合以及保護(hù)地栽培方式分別形成的，在生產(chǎn)中已得到迅速推廣。

3.2濕地農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)典型模式探討

濕地農(nóng)業(yè)模式總體上可分成農(nóng)田高效農(nóng)業(yè)模式，農(nóng)林間（混）作模式，水體養(yǎng)殖模式，種養(yǎng)加一體化模式和碟形地域梯級開發(fā)模式等5類。每一類有若干種形式的模式。主要模式可以歸結(jié)為如下幾種：

（1）適宜于中小水面的分層混養(yǎng)模式；

（2）適宜于連片池塘的魚、豬—禽復(fù)合混養(yǎng)模式；

（3）適宜于大中型水面的網(wǎng)箱養(yǎng)魚與流水圍欄精養(yǎng)模式；

（4）野生水生植物人工種植園模式；

（5）適宜于河灘湖灘季節(jié)性淹水帶的耐漬經(jīng)濟(jì)植物模式；

（6）低湖田魚—稻—藕共生模式；

（7）湖區(qū)生態(tài)公園觀光農(nóng)業(yè)模式；

（8）適宜于大面積低湖田的一季中稻模式；

（9）適宜于典型碟形洼地的梯級開發(fā)模式；

（10）適宜于高產(chǎn)爽水區(qū)的多種農(nóng)田高效種植模式，包括：麥—瓜—豆—稻模式；油—瓜—稻模式；菜—甜瓜—雜交棉模式；大麥=玉米+綠豆—晚稻—畜禽模式。

優(yōu)化模式的實(shí)施產(chǎn)生了良好的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會效益。其中經(jīng)濟(jì)效益尤為顯著[3，5，33～36]。

3.3濕地農(nóng)業(yè)的若干技術(shù)難題

縱觀江漢平原過去幾十年來的研究，濕地農(nóng)業(yè)的技術(shù)研究多集中在點(diǎn)、區(qū)或者局部技術(shù)環(huán)節(jié)上，成績很大但有所偏頗。今后應(yīng)加強(qiáng)如下重大關(guān)鍵問題的研究。

（1）關(guān)于濕地農(nóng)作區(qū)國土綜合整治，即生產(chǎn)、泄洪和湖區(qū)水面面積的合理比例及其規(guī)劃建設(shè)問題。進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后，湖泊面積還在繼續(xù)減少，減少的部分主要用來作漁業(yè)養(yǎng)殖用。與低湖農(nóng)田的利用方式相比，漁業(yè)養(yǎng)殖兼顧了蓄水、生產(chǎn)和調(diào)節(jié)生態(tài)環(huán)境等多方面功能，生態(tài)與經(jīng)濟(jì)效益顯著，因而顯示出較大的優(yōu)越性。但江漢平原全域內(nèi)土地面積如何在生產(chǎn)、泄洪和湖區(qū)水面之間分配出一個合理的比例，并通過具體地規(guī)劃、布局（該布局還應(yīng)該與相關(guān)的水利、農(nóng)業(yè)設(shè)施相匹配），是今后濕地農(nóng)業(yè)中必須要解決的一個首要問題。應(yīng)該學(xué)習(xí)日本“土地改良區(qū)”的做法，大范圍統(tǒng)一規(guī)劃，整體分區(qū)建設(shè)；通過立法，集中來自于國家、地方和農(nóng)業(yè)經(jīng)營者的有效投資；規(guī)劃與建設(shè)必須遵循統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范，做到資源的可持續(xù)利用與開發(fā)、保護(hù)的有機(jī)結(jié)合。

（2）關(guān)于拳頭產(chǎn)業(yè)的選擇與培育。要在減輕澇漬為害的同時，充分發(fā)揮濕地地區(qū)多水與土地肥沃的優(yōu)勢，培育特色產(chǎn)業(yè)，建立相應(yīng)的優(yōu)質(zhì)、名牌商品基地。而這一方面恰好是江漢平原濕地農(nóng)業(yè)過去的薄弱環(huán)節(jié)。具體來講，需水較多的水稻、油菜，水生動物（魚、鴨、鵝等）養(yǎng)殖，水生經(jīng)濟(jì)植物產(chǎn)品是本地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的潛在優(yōu)勢，但一直以來未形成相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品優(yōu)勢，今后應(yīng)重點(diǎn)研究其從基地化生產(chǎn)到加工、包裝和銷售一體化的技術(shù)，形成濕地農(nóng)業(yè)的特色。

（3）關(guān)于恢復(fù)優(yōu)美環(huán)境與確保食物安全。江漢平原的地理特點(diǎn)決定了該地區(qū)各種用水可能在不同區(qū)域之間產(chǎn)生多次循環(huán)使用，而且人畜飲水、農(nóng)業(yè)灌溉用水與生活排水之間極易相互混雜。以水作媒介，農(nóng)藥、化肥及有機(jī)污染物容易得到迅速傳播與分布，從而導(dǎo)致對環(huán)境的大面積污染，進(jìn)而導(dǎo)致對農(nóng)產(chǎn)品的污染。在江漢平原這個傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)集約區(qū)和國家農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地，如何保證農(nóng)村廣大土地以及農(nóng)產(chǎn)品免遭污染，改善農(nóng)業(yè)從業(yè)者的生產(chǎn)與生活環(huán)境，將是今后濕地農(nóng)業(yè)技術(shù)體系中的一個難點(diǎn)。

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