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土壤剖面的概念范文1
關鍵詞：牛糞有機肥；小麥-玉米輪作；土壤硝態氮；產量；氮素利用率
中圖分類號：S158.3文獻標識號：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
隨著畜禽養殖規?；图s化程度的迅速提高，畜禽糞便污染作為農業面源污染的重要組成部分已經成為世界普遍關注的問題[1]。由于畜禽糞便有機肥含有豐富的營養物質，將其作為肥料進行農田回用是其資源化利用的主要途徑。研究表明，施用有機肥能增加土壤養分，提高土壤肥力[2]。但是越來越多的研究也表明過量有機肥的施用會造成土壤硝態氮累積，對地表環境產生嚴重危害的同時也會引起地下水硝酸鹽污染。袁新民等[3]研究發現，連續每年施用禽糞20 t/hm2所流出的地表徑流液對地表水質量構成嚴重威脅。另外姚麗賢[4]、劉勤[5]等研究發現大量施用以雞糞為主的有機肥，可使4 m以上土層中硝態氮濃度達到40～50 mg/kg。林葆[6]研究發現，在太湖流域氮素對水體的污染貢獻中，田間徑流液和淋失液中的氮素80%來自有機肥的礦化氮。當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入地下水[7]，因此，確定有機肥的合理用量、降低有機肥使用對環境的污染已經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出的基本特點，深入研究基于牛糞資源化利用的小麥、玉米輪作制農田土壤硝態氮遷移累積特征，對于合理處置養牛廢棄物和建立良性循環的農業生態環境具有重要的理論價值和現實意義?；谌缟戏治觯狙芯繌耐寥老鯌B氮含量變化角度出發，通過定量跟蹤分析不同牛糞有機肥用量處理對土壤硝態氮遷移累積規律、糧食產量及氮素利用率等指標的影響，探討有機肥用量對土壤硝態氮和作物產量的影響，為確定有機肥的合理用量、有效控制農田養分流失提供技術支撐，也為我國單位耕地面積畜禽糞便承載量國家標準的制定和完善提供一定的理論依據。
1 材料與方法
1.1 試驗點概況
試驗在山東省菏澤市曹縣磐石街道辦事處王樓村進行，該試驗點位于魯西南平原，N 34°47′9.78″，E115°35′16.32″，屬于北亞熱帶地區，年均氣溫13.6～14.3℃，年均日照時數為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，有機質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 試驗材料與設計
試驗于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。供試有機肥為牛糞有機肥，養分含量見表1。共設置6個有機肥處理（表2），分別是，T1：對照，不施有機肥；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，隨機區組排列，重復3次，小區面積64 m2。小麥季和玉米季各施一半有機肥，且均為播前基施，后期不再追肥。
供試小麥品種為當地主要栽培品種濟麥22，采用25 cm 等行距機械播種，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肥撒施，機械旋耕。試驗田日常管理措施同大田生產模式。試驗期作物不同生育階段的平均降水量為：小麥茬口內總降水178.7 mm，玉米茬口內總降水468.1 mm。
1.3 樣品采集
分別在小麥、玉米季的苗期、拔節期、成熟期進行土壤樣品采集，小區內按每 20 cm一層分 5 層取 0～100 cm 土樣，每個小區隨機取 3 個點，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刀法測定。
小麥收獲時收取5 m2樣方測產，同時測定小麥籽粒和秸稈中的養分含量；青貯玉米收獲時在小區內隨機選取10株，測定其整株生物量、養分含量等指標，小區全部收獲計產。
1.4 測定項目及方法
土壤硝態氮測定：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 計算方法
氮肥農學效率（kg/kg）=（施氮區作物產量-不施氮區作物產量）/施氮量；
氮素利用率（%）= 作物吸氮量/施氮量×100[9]。
所有試驗數據均用平均值，統計檢驗經SPSS 16.0軟件處理分析，單因素方差分析后采用LSD法檢驗處理間的差異顯著性，以P
2 結果與分析
2.1 小麥季土壤剖面硝態氮垂直分布規律
在小麥苗期、抽穗期、成熟期，0～100 cm土層不同處理土壤硝態氮含量均隨著牛糞有機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土壤剖面內硝態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。
在小麥拔節期，各處理0～100 cm土壤剖面的硝態氮分布規律與小麥苗期相似（圖1B）。0～20 cm土層中T6處理土壤硝態氮含量顯著高于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，隨著有機肥用量的增大，深層土壤中硝態氮含量差距逐漸拉大，尤其是牛糞有機肥用量為4 000～5 000 kg時，土壤硝態氮淋失風險顯然高于其他處理。
在小麥成熟期，0～100 cm土壤剖面中，隨著土層的加深，各處理土壤硝態氮含量差異逐漸增大（圖1C），且深層土壤硝態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肥施用量的增加，硝態氮逐漸向深層土壤遷移累積，導致硝態氮污染地下水的風險大幅度提高。
2.2 玉米季土壤剖面硝態氮垂直分布規律
與小麥季相似，在玉米季的苗期、拔節期、成熟期，各處理0～100 cm土層土壤中硝態氮含量均隨著牛糞有機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土壤剖面內硝態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土層中硝態氮含量出現峰值。0～40 cm土層中各處理間土壤硝態氮含量無顯著差異；40～60 cm土層中T3處理硝態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。
在玉米拔節期，0～100 cm土壤剖面中硝態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處出現峰值（圖2B）。0～20 cm土層硝態氮含量以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，玉米拔節期，隨土層的加深，各處理土壤硝態氮含量差異逐漸縮小，且在不同土層中有遷移現象。
在玉米成熟期，0～100 cm土層縱向剖面硝態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土層硝態氮含量差異不顯著；60～100 cm土層中硝態氮含量以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氮含量逐漸降低，但是仍以施肥量大的處理硝態氮含量最高。
玉米大量需肥階段在拔節期后，本試驗研究發現自玉米拔節期至成熟期，土壤硝態氮含量隨土壤深度的增加逐漸降低，土壤硝態氮含量主要集中在0～60 cm土層中，恰能滿足玉米根系活動范圍內的氮素供給 （圖 2），一方面保證了玉米此階段對礦質養分的大量需求，另一方面也在一定程度上減輕了硝態氮流失。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氮也存在比較大的淋失風險。
2.3 不同牛糞有機肥用量對小麥、青貯玉米產量及氮素利用率的影響
在本試驗條件下，小麥產量隨著牛糞有機肥施用量的增大呈先升高后降低趨勢，其中以T4處理的小麥產量最高，達380.3 kg（表3），與T3差異不顯著，但顯著高于其他處理。小麥產量與牛糞有機肥施用量之間呈二次函數曲線（y=-4×10-5x2+0.1232x+279.42，R2=0.9200）。而青貯玉米的產量隨著牛糞有機肥施用量的增加呈不斷增加趨勢。施肥處理青貯玉米產量依次比不施肥對照T1高出30.1%、32.1%、43.4%、51.0%和56.0%。青貯玉米產量與牛糞有機肥用量之間呈線性關系（y=6×10-4x+3.3249，R2=0.8827）。
牛糞有機肥用量為每年每666.7m2為1 000 kg（T2）時，小麥、玉米的氮肥農學效率最高，分別為8.0、12.1 kg/kg，但此用量下作物產量較低。小麥、青貯玉米產量最高值的牛糞有機肥用量分別為3 000 kg和5 000 kg，但青貯玉米產量在用量為3 000～5 000 kg間無顯著差異。牛糞有機肥用量在3 000 kg時小麥與青貯玉米的總產量最高。因此，從作物產量的指標來看，小麥季牛糞有機肥的最佳用量為1 500 kg；而玉米季牛糞有機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?？紤]作物根系的主要活動范圍在 0～60 cm土層內。不施牛糞有機肥的對照處理作物攜出的氮素主要來源于土壤氮庫。有機肥用量為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。隨著有機肥用量的增加氮素利用率逐漸降低，3 000 kg用量時小麥產量最高，氮素利用率為52%。牛糞有機肥用量在3 000～5 000 kg范圍內青貯玉米產量無顯著差異，而氮素利用率隨著牛糞有機肥用量的增加而降低，從50%降至32%。而有機肥用量在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 討論與結論
前人研究結果表明，硝態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、肥料種類等關系密切[10-12]。本試驗結果表明，小麥、玉米季各時期0～100 cm土層土壤硝態氮含量及累積量隨牛糞有機肥用量的增加而增加。這與楊蕊菊、劉敏等[13，14]的研究結果相似。本研究發現在小麥、玉米各時期牛糞有機肥用量為4 000 kg和5 000 kg的土壤中硝態氮含量均顯著高于其他施肥處理。土壤中硝態氮含量及氮素累積量以牛糞用量3 000 kg（T4）為拐點，高于此用量后土壤硝態氮含量及累積量隨著牛糞有機肥用量的增加呈迅速升高趨勢。這說明有機肥用量大于3 000 kg時會給土體帶來嚴重的硝態氮累積現象，硝態氮遷移污染地下水的潛在風險加大。
牛糞有機肥對小麥產量的影響隨著其用量的增加呈拋物線變化趨勢，而青貯玉米的產量與牛糞有機肥用量間呈正相關關系。牛糞有機肥用量為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（因產量增加）低于投入的氮素量，因此會導致氮素在土壤中不斷累積，導致氮素損失量不斷加大。蓄禽糞便作為有機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、水環境造成嚴重威脅[15]。因此，并不是有機肥施用越多越好，從本研究結果來看，綜合土壤硝態氮含量、累積量與牛糞有機肥用量的關系，以及考慮作物產量和氮肥利用率等因素，每年每666.7m2土壤牛糞有機肥的用量為3 000 kg時是最佳用量。
參 考 文 獻：
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土壤剖面的概念范文2
關鍵詞：喀斯特；石漠化；生態環境；研究進展
中圖分類號：F062.2 文獻標志碼：A 文章編號：1000-8772（2013）12-0242-02
喀斯特環境是地理環境中一個獨特的生態環境系統，它是處于一種碳物質能量循環變異極強烈和快速的狀態，具有環境容量低、生物量小、群落被替代、生態環境系統變異敏感度高、空間轉移能力強、穩定性差等一系列生態脆弱性特征，是承災能力弱、災害承受閾值彈性小的一種生態脆弱環境。目前我國西南地區石漠化土地面積達17萬km2，占該區喀斯特面積的31%。石漠化不僅使土地生產力下降、地表植被覆蓋率銳減、系統水源涵養能力削弱、地表水源枯竭，而且造成土地資源喪失、糧食減產，嚴重威脅當地群眾的生產生活。該地區貧困縣達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?！翱λ固亍背蔀槲覈鷳B惡化與經濟貧困的代名詞，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
石漠化災害的概念最早于20世紀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巖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”、“石質荒漠化”等概念，并強調石山荒漠化是水土流失的一個突出特點。
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轉變為巖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嚴峻的生態問題，導致喀斯特風化殘積層土的迅速貧瘠化，熱帶和亞熱帶地區喀斯特生態系統的脆弱性是石漠化的形成基礎，包括人口壓力、土地利用規劃和社會實踐不合理、大氣污染等人類活動觸發了這一事件的所有過程。屠玉麟認為，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重侵蝕、基巖大面積、生產力下降的土地退化過程。王世杰認為，石漠化是指在亞熱帶脆弱的環境背景下，受人類不合理社會經濟活動的干擾破壞所造成的土壤嚴重侵蝕，基巖大面積出露，土地生產力嚴重下降，地表出現類似荒漠景觀的土地退化過程，它以脆弱的生態地質環境為基礎，以強烈的人類活動為驅動力，以土地生產力退化為本質，以出現類似荒漠景觀為標志。2007年國家發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，造成土壤嚴重侵蝕，基巖大面積，土地退化的極端表現形式。可見，石漠化是在喀斯特地區由于人為活動的干擾造成植被破壞，導致水土流失、基巖的一種土地退化。
二、喀斯特石漠化的研究動向
目前，國內學術界的石漠化研究主要在環境地質、地表過程及人地關系等方面，研究成果主要體現在喀斯特石漠化的形成背景、演化與治理，石漠化驅動因子，巖性與石漠化土地的空間相關性，石漠化危險度評價，石漠化的防治與恢復重建技術等。
1.環境地質研究
學者們從環境地質學出發對喀斯特重要的環境地質、工程地質和地貌等進行了大量的基礎研究，重點從大的時間尺度和地質背景上探討石漠化的形成機制。袁道先通過十年研究發現，世界上不同地質生態背景的巖溶區、巖溶系統與人類活動的相互作用極不相同，提出并實施“全球巖溶生態對比”研究計劃，闡明巖溶生態系統的運行規律，為石漠化治理、重建良性生態系統探索新思路，從地理、地質角度研究喀斯特脆弱的生態環境問題提供了科學支撐（吳秀芹，2006）。張殿發等（2002）以貴州喀斯特山區為例探討了土地石漠化的生態地質環境背景及其驅動機制。何師意等（2001）選擇三個不同類型的巖溶生態系統，從植被發育狀況、群落特征、水化學特征對系統的響應，表層巖溶帶功能，系統生態效應及水文效應進行了對比研究。姚長宏等（2001）從巖溶地區植被演替規律出發，針對不同植被生態條件，通過對比不同表層巖溶泉的水化學特征和表層土壤空氣CO2的含量，分析了植被在巖溶區的喀斯特效應。以上探索表明，喀斯特環境地質研究已逐漸從地下向地上轉移，從研究無生命的地質過程走向將生命物質與無生命物質相結合。
2.地表過程研究
該研究以貴州、廣西等科研團體為代表，主要研究石漠化的形成機制、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境演化相互聯系的物理、地球化學和生物學作用來研究喀斯特環境系統。中國科學院貴陽地球化學研究所利用放射性核素、穩定同位素和微量元素示蹤等研究手段，結合實驗模擬和計算機模式，系統研究地球化學敏感及生態脆弱地區的巖石、土壤的化學風化與沉積、高分辨地質環境記錄、環境界面的生命元素的地球化學行為、環境微量物質的人體健康和生態效應、化學元素的生物地球化學循環及水文地球化學循環。揭示喀斯特地區在數十年至數萬年間的演化規律及碳酸鹽巖生態脆弱地區的環境質量變化趨勢（白占國等，2002）。宏觀研究主要著眼于喀斯特生態系統脆弱性和人類活動對喀斯特環境的影響、退化及人類驅動機制等。楊漢奎等（1994）探索喀斯特環境質量變異，初步闡明喀斯特生境的垂直帶譜特征。朱安國等（1994）以流域為單元建立了各項單因素及綜合因素與產沙量要素間的關系式，對貴州山區水土流失影響因素篩選出其發生發展的數學模式，提出旱地墾殖率、人口密度、土壤類型與產沙模數成正比，其中以旱地墾殖率影響最大。胡寶清等（2002-2006）結合Rs與C-IS建立石漠化數據庫等分析模型，進行石漠化程度評價、災害風險評估，利用GIS制圖、遙感圖譜等研究了廣西喀斯特石漠化現狀、分布和發展趨勢等的空間分布規律，指出石漠化是在諸多因素的共同作用下發生的，人類不合理的開發利用是其主因。熊康寧等（2002）對比分析了貴州省喀斯特山區、峽谷區與石漠化區的資源、環境與社會經濟，多視角地揭示了喀斯特石漠化的生態一經濟效應及貧困效應，提出石漠化防治的理論依據、技術支撐和保障體制。
此外，部分學者應用遙感和地面觀測方法對研究區土地覆蓋、植被覆蓋、生物生產量、生物多樣性和土壤理化性質等指標分析了喀斯特環境退化和自然恢復速率，得出喀斯特環境退化與自然恢復規律及其相應速率（楊勝天，2000）。蔡運龍等（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，認為地表物質狀況是喀斯特地區決定土壤侵蝕速率和土壤侵蝕量的關鍵，而石漠化的閾值相對土壤侵蝕速率的閾值具有滯后性。
3.人地關系研究
蔡運龍等（2006）提出西南喀斯特地區生態環境脆弱，在人口增長和經濟發展的壓力下，讓退化土地自然恢復的思路已不切實際，必須通過社會投入對退化土地進行生態重建，他們建立了環江縣古周峰叢洼地生態重建示范區、肯福生態移民開發示范區、平果縣果化峰叢洼地示范區，選擇設計了峰叢洼地生態重建的兩種模式，并在喀斯特常綠、落葉闊葉混交林人工誘導恢復技術、洼地避澇作物布局和栽培技術“林-草-畜-沼-果”復合生態系統技術體系及表層巖溶水資源開發利用技術等有所突破。目前，我國在喀斯特地區進行生態建設方面尚缺乏充分的科學依據和基礎數據，迫切需要認識喀斯特這個特殊地域內土地生態系統的動態過程及其驅動力、退化土地的受損過程和受損機制，建立生態系統健康指標并用于診斷和預測其危急性，從而綜合各種策略制定合乎自然生態規律并有益于人類的生態建設和管理措施，為這一脆弱生態系統的綜合整治和可持續發展提供科學技術支持和指導?？λ固氐貐^的石漠化作為生態環境惡化的一種極端形式，早已為我國科研工作者和政府機構所重視，但環境地質和地貌領域的微觀研究較多，而宏觀層面的研究和人地關系研究相對薄弱，存在應用研究超前、基礎研究落后等問題，土地利用/土地覆蓋變化、石漠化過程與機理研究、石漠化人文影響因素的定量分析以及生態重建效應等方面的研究還需加強。
三、喀斯特生態系統探討
喀斯特與大氣圈、水圈、生物圈耦合構造了喀斯特自然生態環境，近30年來世界上許多國家都十分重視對喀斯特環境問題的研究，喀斯特環境問題已成為當代國際地學研究的熱點之一。國外早期研究主要側重地質成因、地貌特征、水文特征以及發育過程，繼之結合社會、經濟發展需要，對喀斯特水文地質、工程地質、地球物理勘探、喀斯特洞穴、喀斯特發育理論等做了大量研究。
土壤剖面的概念范文3
關鍵詞：高等教育；林學專業；土壤學；課程教學
“民以食為天，食以土為本?！蓖寥朗侨祟愘囈陨娴奈镔|基礎，是農林牧業生產的介質，是環境物質容納和凈化的場所。在我國土壤資源面臨沙化、鹽堿化、荒漠化、肥力退化、侵蝕(包括水蝕和風蝕)和污染加劇等諸多威脅的背景下，土壤學已經成為關系國土安全和國民經濟可持續發展的重要學科。
在高等林業教育中，土壤學一直是林學專業的一門重要的專業基礎課，既有自成體系的理論框架，又有與生產實踐和環境治理密不可分的廣泛實用性；同時，在林學專業系列課程學習中具有承上啟下的作用。該課程的教學質量直接影響學生實踐能力和創新能力的培養，對培養高素質的現代林業人才有著重要的作用。在教學改革不斷深化以及新知識、新理論和新技術快速發展的今天，認真分析土壤學課程教學中存在的主要問題，積極開展教學改革，提高教學效果，加強培養學生的學習能力、解決生產實際問題的能力和保護土壤資源的意識，是擺在任課教師面前的一項緊迫而重要的任務。
一、土壤學課程教學面臨的主要問題
(一)教學學時明顯不足
進入21世紀以來，高等教育中的本科教學強調“寬口徑，廣適應”，面向本科生開設的課程門數明顯增多，選修課的比例大幅提高。這導致專業基礎課和專業課的教學學時不斷被壓縮。華南農業大學林學專業的土壤學課程由早期的120學時減少為后來的80學時，繼而壓縮到60學時，最后進一步減少到現在的48學時。其中，理論教學30學時，實驗教學18學時；課程實習的時間由最初的2周變為1周，再變為現在的0.5周。國內許多林業院校的土壤學課程也面臨著相同的境遇。
教學學時的減少，使理論教學中相當一部分內容不得不被刪除，許多重要問題和知識點的講授難以深入和展開。實驗教學也受到明顯的影響，例如P、K測定項目無法開設；為了節省學時，原先由學生自己動手完成的一些實驗環節(如試劑配制、標準曲線測定、空白實驗等)也只好讓實驗課教師代勞。課程實習在某種程度上流于形式，變成“走馬觀花式”的參觀考察，學生動手的機會減少，從而使實習難以取得實效。
(二)教學內容比較陳舊
目前，各高校使用的土壤學教材均是在原有教材基礎上多次修訂或改編出版的，其中有許多教材是“十五”規劃教材或面向21世紀教材，教材內容與過去相比有明顯的改進。但是，由于教材出版周期一般比較長，所以內容在一定程度上必然滯后于學科發展前沿，反映土壤學科新發展和現代化林業土壤管理等方面的內容較少；且新出版教材大都難以擺脫原有教材的框架、內容或模式，內容或多或少都有陳舊的痕跡，理論與實際聯系不緊密。尤其是實驗教學部分，除了受經費、實驗場地、儀器設備等條件的制約外，也同樣受到實驗教材落后的影響。長期以來，實驗課不但沒有明顯的提高和拓展，反而呈萎縮趨勢；現代實驗測試方法和手段在實驗課上基本沒有得到應有的體現。
(三)實踐教學困難重重
教學實習是土壤學課程的重要組成部分，與課堂理論教學相輔相成，對學生理論知識的掌握和實踐能力的培養有重要作用。隨著高校招生規模的不斷擴大，教學實習的組織面臨諸多困難。首先，由于接收林學專業學生進行土壤學課程實習的單位食宿容量有限，無法解決數個班近百名師生的吃飯、住宿問題，所以實習師生只能當天往返，大量時間和經費都花費在實習途中。同時，實習參觀場所也因人數太多而顯得擁擠不堪，影響了實習效果。
其次，實習指導教師的數量不足，學生實習存在安全隱患。近百人的隊伍外出實習，至少需要5～6名教師帶隊，才能較好地保障實習秩序和安全紀律，防范意外事故的發生。但目前的情形是，僅能抽出2～3名教師帶隊，學生實習存在明顯的安全隱憂。
第三，實驗課的開設亦遇到困難。在高等教育擴招的形勢下，華南農業大學林學專業一般招3～4個班。由于實驗課必須分小班上，且許多實驗項目的時間跨度達2天之久，所以同一項實驗內容不得不隔天開設。這樣，學生周六也需要上實驗課。另外，實驗課上，每個小組的人數由原來比較合理的2人增加到3～4人。這使實驗室顯得十分擁擠，酒精燃燒和樣品消解存在安全隱患；也很難實現每個學生都動手操作。
二、土壤學課程教學的改革措施
(一)合理取舍教學內容，突出實驗教學
由于土壤學課程的學時大幅度縮減，所以要講授課本上的所有內容是不現實的。為了適應改革后的形勢，我們對教學計劃進行了修訂，并在授課過程中對教學內容做了相應調整，以突出土壤學課程的特點、難點和重點。課程教學改革采取的主要措施包括：
(1)在課堂上重點講授土壤學的核心概念、基本理論、研究進展以及與生產實踐聯系密切的內容，主要包括土壤的形成過程、物質組成、物理性質，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研究的新進展；
(2)將土壤生物、土壤結構、膠體構造、土壤分類及土類分布狀況等教學內容布置給學生課后自學，并安排一定時間的答疑，教師在課堂上適當提問以檢查自學效果。
實驗課對增進學生對理論知識的理解和培養學生的實際操作能力有重要的作用。因此，在有限的學時內，我們騰出18學時用于實驗教學，開設了8個實驗；同時，對原有的實驗內容進行整合優化。例如，礦物巖石的識別原為3次實驗，現整合壓縮為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個實驗項目。
通過以上理論教學內容的精選和實驗課的優化整合等措施，保證了在有限的學時內完成土壤學主要理論知識的講授和主要實驗的開設。同時，通過安排課余自學任務，進一步培養了學生主動學習的習慣和自學能力。
(二)不斷更新教學內容，創新教學方法和手段
設置合理的教學內容是提高教學質量的重要保證。教學過程中，我們不拘泥于教材內容和結構，盡可能地將本學科領域的研究進展以及生產實際中與土壤學相關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建設中有關土壤學的實際問題，如苗圃經營成敗的經驗教訓，城市綠地建設中土壤調查、規劃與改良的具體措施，造林規劃中必須考慮的土壤學問題等；還收集了膾炙人口的農諺等，并把這些內容充實到相應的理論課教學中，收到了良好的教學效果。
灌輸式的教學方法，單一的教學形式，以教材為本位、教師為中心的教學模式等，都不利于很好地發揮學生的主觀能動性，導致學生學習興趣不高、學習效果不好。針對這種情況，我們在教學過程中堅持采用啟發式、參與式的教學方式。我們要求學生課前預習、課后復習。每次課開始時，教師要針對上次課的主要內容進行提問，并根據學生的答問情況給出成績，作為平時成績的評定依據。在授課過程中，教師隨時提出問題，要求學生當場回答或課后查閱相關資料。
另外，每學期選取一章內容由學生講授。具體的做法是：教師在開學之初布置授課任務，要求學生以4～5人為單位，自由組合成若干個小組進行準備；然后通過簡短的試講和考察各組制作的課件，選定授課學生名單；最后教師對選出的學生進行指導，要求被選中的學生每人講授一部分內容。通過這種方式，鍛煉了學生查閱文獻、制作課件、語言表達及團隊合作的能力，調動了學生的學習積極性：
此外，為了增強學生閱讀本學科領域英文文獻的能力，教師在授課過程中盡量提供土壤學中主要名詞術語的英文，同時在課間休息時播放一些英文笑話。這樣，既幫助學生學習了專業英語，擴充了專業詞匯，又活躍了課堂氛圍。
(三)改革課程實驗、實習教學的組織模式
實踐教學(包括實驗和課程實習)有利于學生更好地消化吸收課堂理論知識，提高學生的實際操作能力。實踐教學的組織安排對實習效果有很大影響。過去，實驗課安排在開學的第2周，而課程實習則安排在期末進行，實驗與實習脫節。而且，平時實驗課上分析的土壤樣品是從學校的樹木園或附近地區隨機采集的，沒有明確的研究目標或生產需要，所做的實驗純粹是驗證性實驗。同時，學生在課程實習中采回的土壤樣品，又由于臨近期末考試和放假，根本無法進行分析。
針對這種情況，近2年來，我們將課程實驗、實習有機地結合起來。首先，將半周時間的課程實習前移至學期的第3～4周，并且盡可能地做到實習內容與教師的科研項目、研究生論文工作或生產單位的土壤資源調查任務結合起來；同時，要求實驗設計、樣品采集與分析、數據處理、報告撰寫等環節均由學生參與或獨立完成。此外，學生采集的土壤樣品帶回實驗室后，可作為該學期實驗課的分析對象。
其次，每次實驗結束后，要求每位學生提交1份實驗報告。學期結束時，任課教師匯總全班學生的實驗數據，并要求每位學生根據匯總的結果獨立撰寫1份土壤調查報告。學生在報告中需要闡述土壤調查的目的、方法、過程、注意事項，調查區土壤性狀、肥力水平和制約因子，以及土壤利用、改良的建議。這項措施既能將實習與實驗有效地銜接，顯著地提高教學效果；又鍛煉了學生分析問題、解決問題和撰寫報告的能力；同時還滿足了科研項目或生產單位的需要，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“濕地農業”的提出
“濕地農業”的概念是在“濕地”概念的基礎上發展起來的。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節自然環境和保護生物物種的絕對重要性，即所謂“大地之腎”的特點提出來的，其核心是要加強對濕地的保護[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變成農業經營的基礎條件、生產農產品的功能上來。在該地區農業經營中，除要保護好依然存在的部分自然濕地、發揮濕地的生物和生態功能外，農業的經營本身還或多或少受到本區濕地特征的影響，如何根據其特點進行農業經營、處理好濕地開發、利用與保護之間的關系，是濕地農業所要解決的關鍵問題。很早以前，我國勞動人民針對南方多雨的特點，在有效排水和農業利用上就創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，在長江下游地區則有所謂“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勢。而且這部分地區在我國農產品生產上的地位十分突出。相對于我國北方干旱地區的干旱農業而言，我國南方濕地季風氣候條件下湖泊濕地地區的濕地農業，還面臨著一系列特有的問題與挑戰。開展濕地農業研究意義十分重大[8～13]。
2江漢平原濕地農業的特點
在低濕地上之所以短期內發展了出色的農業，固然與人口壓力密切相關，但也與其具有獨特的優點息息相關。江漢平原地勢平坦，土地肥沃；光熱水資源豐富，雨熱同季，宜于農作；交通發達，綜合經濟實力雄厚，湖北省綜合經濟實力百強縣大都位于江漢平原地區之內。但是在20世紀50～80年代期間，江漢湖泊數量和面積急劇減少，耕地面積驟增，生態環境日益脆弱化。農業災害，包括洪、澇、漬、干旱、病蟲、冷熱等日益嚴重，農業耕作和生活的設施水平與條件十分惡劣，農業的結構單一，勞動生產力與土地生產力徘徊不前，農業資源浪費嚴重，比較效益低下。形成了江漢平原濕地農業的基本背景[10，12]。江漢平原的濕地農業還具有一些具體特點。
2.1垸田特征
江漢平原濕地墾殖所產生的直接結果是大量垸田的產生。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，建立相應的水利設施，即所謂“圍湖造田”形成的農田。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，不利于農田作業以及灌溉、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，因而表現為土體深厚、有機物豐富、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為土壤粘粒成分含量高、土壤結構不良。從土壤營養上來看，該地區土壤嚴重缺磷和缺鋅[4，15]。
2.2地貌和生態上的分異特征
江漢平原的農田多由湖泊開墾形成，在地貌和生態上呈現出有規律的變化。王克林等在對洞庭湖濕地進行探討時指出了洞庭湖區具有碟形盆地圈帶狀立體景觀結構的特點。并將該濕地歸納成3個圈次，即1）內環敞水帶；2）中環季節性淹沒帶；3）外環漬水性淹沒帶[2，8]。蔡述明等在江漢平原四湖地區監利新興垸進行的研究闡明了四湖地區“湖垸同體”，從湖邊到湖心可分為9種農業利用地貌類型的規律[4]。我們通過對典型碟形洼地——高場示范區的剖析，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、土壤剖面結構、土壤機械構成、土壤營養、土壤溫度和綜合土地質量）存在明顯的梯級遞變，因而其適宜的農業利用價值也是不同的。
2.3災害加劇與生態脆弱化特征
由于本地區獨特的地理氣候特點，近幾十年來自然災害的頻率和程度日益加劇。主要災害有洪災、澇漬、干旱和病蟲災害等[16～18]。葉柏年等在分析湖北省旱澇發生情況時，論述了進入上世紀80年代以來，災害日益加重，如1980、1982、1983、1991、1993、1995、1996、1998年均為特大洪澇年，每年因洪澇使農田成災面積均超過66.7萬hm的標準，平均兩年就遇一次，其中1991年農作物受災174.97萬hm，農業損失55億元。80年代與50年代相比，旱災面積增加1.28倍，澇漬面積增加1.67倍。
王學雷等對江漢平原的生態脆弱性進行過專題論述[19]。除上述以洪澇為主體形成的各種自然災害外，江漢平原還面臨嚴重的生態脆弱化問題。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）土壤有機質含量逐年下降，物理結構劣化，生產性能下降；3）生物多樣性下降，時有暴發性或毀滅性病蟲害發生；4）水體面積減小，湖水水質下降，漁農矛盾日漸突出；5）農業內部結構單一，農業經營比較效益低，農業經濟再生產難以完成；6）農業設施老化，基本建設嚴重落后，農民生活得不到應有保障，等等，應該說濕地地區的農業面臨著一系列嚴峻的挑戰。
3濕地農業技術體系探討
局部性、季節性水環境惡化是南方低濕地的一個帶普遍性的問題。位于該地區的以湖泊為主體的自然濕地既是當地農業的重要環境，又在該地區整體的水資源調度和控制中發揮著越來越重要的作用。必須從整體上來認識南方低濕地區存在的各種問題，大力開展濕地農業技術研究（圖1）。
附圖
圖1“濕地農業”構成圖
3.1濕地農業關鍵技術的探討
“九五”期間，我們對農業濕地中的主體——澇漬地合理開發利用技術進行了較深入的研究，關鍵技術包括：
（1）澇漬地農業小區綜合整治開發規劃與實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示范區，在示范區的綜合整治與開發規劃中提出了以“單元水系”為基本單位整治澇漬地的觀點，將農田基本建設作為整治澇漬地的先決手段。規劃中還引入了日本區域排水規劃的數理模型與土地分析的“數量化理論Ⅰ”，實踐證明上述兩種方法對江漢平原濕地地區微地域特點的分析具有較好的適用性。研究還將高場示范區的開發模式總結為“農田整備+梯級開發”，岑河示范區的開發模式為“農田整備+優化模式”[22～24]。
（2）
澇漬地排水改良技術
濕地農業中農田的排水是一項關鍵技術[25～27]。研究開發和引進了適合于濕地農業小區排水的數學模型以及農道、溝渠、土地平整的工程技術參數。深入探討了農田澇漬相隨的作用過程和主要作物棉花、大豆、油菜在關鍵生育期的排漬標準和澇漬排水綜合控制指標[28]。
（3）澇漬地土壤肥力特征及改良技術
選擇典型地域對近20年來大范圍的江漢平原濕地農田土壤肥力動態演替進行了分析和評價，采用土壤系統分類法，對澇漬地的土壤類型進行了重新劃分，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律。
（4）適生生物種質資源的發現、引進與鑒定
對多種水生經濟植物蓮藕、芡實等的適宜特性進行了鑒定。發掘并開發了新魚種——月鱧，繼續擴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”。引進篩選出“兩優培九”和“豐兩優1號”等品種作為濕地高產優質水稻換代“組合”。
（5）主要作物抗澇漬的機理及抗漬高產栽培
重點對水稻、油菜等作物不同抗（耐）性品種間差別產生的機理進行了探討，并總結出一套本地區水稻的抗漬栽培技術體系。研究認為栽培上應重點抓好品種篩選和育苗技術兩個環節[29]。
（6）澇漬地作物病蟲草害的發生規律及綜合防治技術
重點對澇漬地上易發生的稻飛虱、稻螟和紋枯病、白葉枯病的發生特點進行跟蹤調查，以有效排水和節水灌溉為出發點，探討了病蟲草害綜合防除策略。
（7）澇漬地生態環境異化評價及生態恢復技術
濕地環境異化程度在日益加重，環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。環境治理策略既要注重緩解環境壓力，也要注意照顧當前經濟發展，要做到二者的良性互動。
（8）澇漬地高效農業模式研究
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農業的主體產品開發和農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，面對新的農村形勢，新創了4種高效農業模式。這4種模式是系統針對本地區爽水型高產水田、旱田、農牧肥結合以及保護地栽培方式分別形成的，在生產中已得到迅速推廣。
3.2濕地農業綜合開發典型模式探討
濕地農業模式總體上可分成農田高效農業模式，農林間（混）作模式，水體養殖模式，種養加一體化模式和碟形地域梯級開發模式等5類。每一類有若干種形式的模式。主要模式可以歸結為如下幾種：
（1）適宜于中小水面的分層混養模式；
（2）適宜于連片池塘的魚、豬—禽復合混養模式；
（3）適宜于大中型水面的網箱養魚與流水圍欄精養模式；
（4）野生水生植物人工種植園模式；
（5）適宜于河灘湖灘季節性淹水帶的耐漬經濟植物模式；
（6）低湖田魚—稻—藕共生模式；
（7）湖區生態公園觀光農業模式；
（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模式；
（10）適宜于高產爽水區的多種農田高效種植模式，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。
優化模式的實施產生了良好的生態、經濟和社會效益。其中經濟效益尤為顯著[3，5，33～36]。
3.3濕地農業的若干技術難題
縱觀江漢平原過去幾十年來的研究，濕地農業的技術研究多集中在點、區或者局部技術環節上，成績很大但有所偏頗。今后應加強如下重大關鍵問題的研究。
（1）關于濕地農作區國土綜合整治，即生產、泄洪和湖區水面面積的合理比例及其規劃建設問題。進入20世紀90年代以后，湖泊面積還在繼續減少，減少的部分主要用來作漁業養殖用。與低湖農田的利用方式相比，漁業養殖兼顧了蓄水、生產和調節生態環境等多方面功能，生態與經濟效益顯著，因而顯示出較大的優越性。但江漢平原全域內土地面積如何在生產、泄洪和湖區水面之間分配出一個合理的比例，并通過具體地規劃、布局（該布局還應該與相關的水利、農業設施相匹配），是今后濕地農業中必須要解決的一個首要問題。應該學習日本“土地改良區”的做法，大范圍統一規劃，整體分區建設；通過立法，集中來自于國家、地方和農業經營者的有效投資；規劃與建設必須遵循統一的技術規范，做到資源的可持續利用與開發、保護的有機結合。
（2）關于拳頭產業的選擇與培育。要在減輕澇漬為害的同時，充分發揮濕地地區多水與土地肥沃的優勢，培育特色產業，建立相應的優質、名牌商品基地。而這一方面恰好是江漢平原濕地農業過去的薄弱環節。具體來講，需水較多的水稻、油菜，水生動物（魚、鴨、鵝等）養殖，水生經濟植物產品是本地區農業發展的潛在優勢，但一直以來未形成相應的產業和產品優勢，今后應重點研究其從基地化生產到加工、包裝和銷售一體化的技術，形成濕地農業的特色。
（3）關于恢復優美環境與確保食物安全。江漢平原的地理特點決定了該地區各種用水可能在不同區域之間產生多次循環使用，而且人畜飲水、農業灌溉用水與生活排水之間極易相互混雜。以水作媒介，農藥、化肥及有機污染物容易得到迅速傳播與分布，從而導致對環境的大面積污染，進而導致對農產品的污染。在江漢平原這個傳統的農業集約區和國家農產品生產基地，如何保證農村廣大土地以及農產品免遭污染，改善農業從業者的生產與生活環境，將是今后濕地農業技術體系中的一個難點。
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