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土壤学的概念范文1
关键词:土壤学;教学改革;林学专业
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)45-0162-02
党的十报告明确提出了“五位一体”的中国特色社会主义总体布局,并把生态文明建设放在突出地位,融入经济建设、政治建设、文化建设和社会建设方面的全过程。“民以食为天,食以土为本”,土壤是人类赖以生存的必要的物质条件,是容纳环境物质和净化的场所。土壤学已经成为关系国民经济健康发展的重要学科。对于高等农林教育来讲,土壤学是一门很重要的专业基础课,亦是一门应用性很强的学科;是林学专业系列课程中关键的纽带,该课程的教学质量直接影响学生实践能力和创新能力的培养[1]。在教学改革不断深化,如何积极开展土壤学的教学改革,提高学生自主学习和动手能力,与生产实际相结合,把土壤学的知识融会到本学科和本专业,解决生产中出现的问题,并且在土地资源日趋紧张的情况下,如何培养学生保护土壤资源的意识是一项紧迫而重要的任务。结合教学过程中存在的问题,介绍土壤学教学中的几点体会。
一、如何在教学过程中调动学生的积极性
1.启发式教学,启发学生能动性。土壤学是林学、农学、环境和园林专业的主要专业基础课。内容涉及概念多,理论比较抽象,学生难以理解和接受。为了增强学生的学习能动性,可以运用照片、图表和动画这些技术运用到教学过程中,阐述抽象的理论问题。理论结合实际,如在讲授矿物岩石、土壤结构和土壤分类与分布这些章节时,可以把常见矿物岩石标本、土壤结构的实物带进教室并结合图片进行讲解。也可把这些章节放在西北农林科技大学博览园的土壤馆进行学习,更好的讲述土壤矿物、中国的“五色土”、土壤的水平地带性分布、土壤剖面特征。
同时课堂上多采用启发式教学,引导学生积极思维,多使用“why”、“how”、“what”这样的语言,同时给学生思考问题的时间和空间,和学生多一些互动,发挥主观能动性。比如在讲述土壤有机质时先提问班上东北的同学,“与杨凌的v土相比,家乡的土壤颜色是深还是浅?”,学生的答案为家乡的土壤颜色比较深,我会紧接着问为什么,让学生带着问题听课,提高学习的兴趣和效率。
2.理论联系实际,学生课堂讲授。在讲授过程中理论联系实际,结合教学内容,将平时收集到的生产实践中有关土壤学的实际问题融入课堂,如苗木的立枯病与土壤质地、田间的水肥管理之间的关系,反过来,不同的森林植物对土壤性质的影响,如针叶林和阔叶林对土壤pH值之间的关系,长期种植针叶林的土壤的pH值要低于长期种植阔叶林的土壤pH值[2]。在讲授土壤质量和土壤退化内容时,让学生自己学识土壤质量的概念、目前土壤退化的现状及结合学习的知识如何进行治理。通过这样一个环节,学生很认真的学习掌握。有的学生把学校周边出现的污染拍成VCR,讲述污染的来源、现状及目前的治理情况。结合土壤退化的现实案例和西部生态环境建设的实际进行,如结合黄土丘陵沟壑区的资源条件,进行合理的利用和改良[3]。
二、注重学生综合能力的培养和实践操作技能的提高
1.注重学生实验技能的培养与考核。让学生通过实践获得感性认识,理解掌握课堂学习的理论知识。实践和理论是高等教育的重要环节,是培养学生创新精神和实践能力的根本途径。我们把理论和实验课的安排紧密结合起来。实验课总共是16学时,野外的实验包括:土壤剖面的挖掘观察、土壤样品的采集。室内实验部分则利用野外部分采集的土壤进行处理,同时用于土壤有机质的测定、容重的测定及孔隙度的计算、土壤养分的速测。根据实验结果和野外调查内容让学生以实验报告的形式评价该地区土壤质量的好坏,在此过程中,学生自主完成大部分的内容,老师只是起到辅助的作用。实践教学考核方式以实习报告为主,根据学生在实习实验中的表现,给学生确定成绩。实践教学考核分为两部分,一是实习过程中的规范性,主要考核土壤样品的采集、处理、土壤有机质和土壤速效养分测定的规范性操作;二是理论知识与实际问题结合能力、解决实际问题的能力,最后每个实习小组通过PPT形式介绍实习中主要剖面特征、分析土壤的肥力特征、存在的问题和解决的对策。综合评定其试验成绩。
2.鼓励学生参加野外综合实习。为了更好的掌握植物学、林学、昆虫学、土壤学等内容,安排学生去学校的实习基地“西北农林科技大学火地塘试验林场”进行综合实习。火地塘试验林场地处秦岭南坡宁陕县境内,位于北纬33°25′-33°29′,东径108°25′-108°30′,林场所在区域属北亚热带山地气候,年平均温度8~10℃,年降水量900~1200毫米,年日照时数为1100~1300小时,无霜期170天。土壤主要有山地棕壤、暗棕壤和山地草甸土。森林覆盖率96.8%。全场活立木总蓄积量257113.8立方米。火地塘林区是秦岭山区生物种类的富集地之一,仅种子植物1026种,木本植物83科、206属、500多种,有珍稀濒危保护植物25种。国家Ⅰ级重点保护动物4种:羚牛、川金丝猴、豹和林麝;国家Ⅱ级重点野生保护动物种类8种:豺、黑熊、大灵猫、金猫、青鼬、水獭、鬣羚和斑羚。国家保护的有益的或有科研、经济价值的野生动物名录收录的兽类19种,如草兔、红白鼯鼠、花面狸、野猪、黄鼬等。陕西省重点保护动物6种,如林猬、小麂、毛冠鹿等。同过综合实习把“崇尚科学、亲近自然、生态文明”的理念传输给学生。更好的把所学知识融会贯通的理解掌握。
三、关注土壤学科前沿随着科技的发展和时代的进步
信息化时代要求我们在讲授的过程中必须与时俱进,结合自己的科研,把新的理论和理念及时的带到课堂上去。这就要求我们必须要不断的改革创新。在“土壤学”课程的教学改革中,一方面主要以构建学生知识结构的主观需要为指导,同时兼顾林业专业其他课程的安排,发挥“土壤学”作为林学专业基础课的核心地位。立足于教学与实践相结合,注重知识的系统性和实用性,并为其他专业课程的学习打下良好的基础。在教学过程中与时俱进,把土壤学的最新理念和思想传授给学生。让学生学习并掌握学科的发展趋势和动态,活跃学生的思想,开阔学生的视野[4]。应把目前土壤学研究的几大问题如土壤发育与土壤信息,土壤资源和土壤质量演变,土壤性质与多界面过程,土壤分子生物学与蛋白组学,土壤利用与全球变化及生态系统,土壤养分、肥力与生产力,土壤污染过程、控制修复和风险管理[5]等融入到教学过程中,把前沿性的研究传播给大家,激起学生的兴趣。特别是有关土壤性质与多界面过程,土地利用与全球变化及生态系统,土壤养分、肥力与生产力这些部分可以做成专题。在讲述养分循环、土壤有机质等章节时,可以结合目前的气候变化,让学生理解并掌握土壤有机质在减缓气候变化中的重要作用。土壤有机碳库是陆地碳库的主要组成部分,也是全球碳循环的重要组成部分。世界土壤(在1m深度内)有机碳库储量约达1500Pg,另含有超过1000Pg的无机碳库[6],在全球陆地碳循环与气候变化中具有关键影响。通过目前农业生产中的管理,增加土壤有机质,把大气中的二氧化碳最大限度的固定到土壤中。让学生认识到增加土壤有机质不仅对土壤肥力有重要的影响与作用,同时在减缓气候变化这方面也有重要的影响。对于氮肥这一章来说,我国氮肥的消耗量占世界的1/3[7],过量的氮肥施用和低下的作物利用率造成了氮肥的面源污染,造成水体的富营养化。中国三大作物水稻、小麦、玉米的氮肥利用率平均为30%左右,比发达国家的平均水平低12%[8]。氮素化肥的生产是温室气体,尤其是N2O排放大户[9]。如何提高氮肥的农学效率,减少氮肥的损失是本学科函待解决的重要问题。
“土壤学”是林学专业比较重要的专业基础课,同时通过教学实践对提高学生综合素质、增强动手能力具有重要的作用。因此,在教学过程中必须培养学生学习的积极性,另外,要注重培养学生的综合能力和实验技能,以及把知识转化为生产力方面的能力,并结合科研把本学科发展的最新动态和思想更新到教学内容中,拓宽学生的知识面。
参考文献:
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[2]林伯群.森林土壤学中几个重要问题及其现状[J].土壤通报,1963,(3):47-49.
[3]王闰平,高志强,苗果园,张国红.黄土丘陵沟壑区实施退耕还林还草战略资源条件与对策[J].中国生态农业学报,2001,9(3):43-44.
[4]陈立新,朱永林,乔璐.林学专业“土壤学”教学改革与实践[J].中国水土保持科学,2009,7(4):112-114.
[5]赵其国,滕应.国际土壤科学研究的新进展[J].土壤,2013,45(1):1-7.
土壤学的概念范文2
说这段话的,是中国农业大学“土壤―作物系统中的过程模型与应用”创新团队学术带头人李保国教授。
7月10日上午,经过一个多小时的车程,我们来到了中国农业大学,进入资源与环境学院副院长李保国教授的办公室,虽然比约定的时间晚到了一些,李保国教授仍然十分热情地接待了我们。初次见面,温和、平易近人是李保国教授留给记者最深的印象。短暂的寒暄之后,我们就进入了解他的团队的过程中。
土壤学科的精英团队
土壤学科是我国最古老的学科之一。中国农业大学的土壤学科历史悠久,是我国1988年在各高校土壤学科中惟一被确定为国家级重点学科的,其早期学科带头人李连捷教授是我国土壤学科的奠基人之一。
李保国率领的“土壤―作物系统中的过程模型与应用”创新团队以植物―土壤相互作用教育部重点实验室、农业部土壤和水重点实验室为依托,针对农业可持续发展这一重大国家需求,从微观到宏观,从理论到实践,在土壤过程、土壤一作物系统中的物质和能量转化的理论方面进行开拓创新性研究。
“这个队伍是一个开放的队伍,有来的有去的,到现在形成了15个人左右的团队。”李保国告诉记者。
李保国,学术带头人,中国农业大学资源与环境学院副院长,长江学者特聘教授。1992年作为主要研究者完成的“区域水盐运动监测预报”成果获国家教委一等奖;1994年入选国家教委首批跨世纪人才培养计划;1997年获北京第11届“五四”奖章;2001年获第7届中国农学会青年科技奖;2004年获首届中国土壤学会奖;2006年获国家科技进步二等奖。曾主持完成国家“八五”重点攻关项目“区域水盐运动测报应用”的研究;主持国家重点基础发展规划项目“973”课题“提高作物抗逆和水份、养分利用效率调控途径的研究”;主持国家“863”课题“农业信息的关键技术研究与示范”等多个科研项目。
石元春,学术指导,教授,中科院院士,中国工程院院士。主持的黄淮海平原综合治理项目于1993年获国家科技进步特等奖。曾获陈嘉庚农业科学奖和萍科学奖。
龚元石,研究骨干,教授,中国农业大学科技处处长,德国霍恩海姆大学博士。1997年获北京土壤学会青年科技论文一等奖;1999年获农业部科技进步二等奖;2000年入选教育部优秀青年教师资助计划。曾作为课题负责人主持国家“863”课题“高效农艺节水关键技术与新产品”等多个科研项目。
郝晋珉,研究骨干,教授,曾在以色列作访问学者。1996年获农业部科技进步二等奖2001年入选教育部跨世纪优秀人才培养计划;2001年获中国高校科技进步二等奖:2004年获国家科技进步二等奖。曾主持国家攻关项目“黄淮海平原高产区优质高效农业结构模式与技术研究”等多个科研项目。
左强,研究骨干,教授,曾在埃及开罗农业研究中心做访问研究。1998年获北京青年优秀科技论文三等奖;1999年获农业部科技进步二等奖;2002年获霍英东高等院校青年教师奖励基金。曾主持科技部中以国际合作项目“非饱和带的盐渍化与污染及其对地下水污染的影响”等多个科研项目。
任理,研究骨干,教授,曾在荷兰瓦赫宁恩大学做访问研究。1999年获农业部科技进步二等奖;2004、2006年获中国农业大学10篇优秀博士论文指导教师奖。曾主持国家自然科学基金项目“农业阿特拉津在土壤中运移与转化规律的研究”等多个科研项目。
黄元仿,研究骨干,教授,中国农业大学资源与环境学院资源科学中心主任。曾在澳大利亚墨尔本大学粮食与土地资源学院做访问研究。1999年获农业部科技进步二等奖;2001年获北京青年优秀科技论文三等奖:2003年获北京市科技新星称号。曾主持国家自然科学基金项目“流行性病毒在水土环境中的存活时间及运移过程的模拟”等多个科研项目。
郭焱,研究骨干,教授,2001年至2004年曾分别在澳大利亚、法国作访问学者。1999年获农业部科技进步二等奖。曾主持国家“863”课题“农林植物生长模型与数字化设计技术研究”等多个科研项目。
任图生,研究骨干,教授,加拿大阿尔伯塔大学博士,1997至1998年在美国爱荷华州立大学做博士后,2004年被中国农业大学引进为特聘教授,《美国土壤学会会刊》(SSSAJ)副编辑。主持国家自然科学基金课题“土壤水分特征曲线与土壤热物理特性的相关性研究”等多个科研项目。
除了上述7位研究骨干外,团队中还有其他6位在土壤学科里卓有建树的成员,分别是张宝贵、林启美、胡克林、刘刚、孙丹峰和毛萌。
目前创新团队的成员中有4位分别在德国、英国、法国和加拿大获得博士学位,其他绝大多数都有在国外做访问研究的经历。
“我们想搞成‘八国联军’,但是没有搞齐。”说到这里,李保国爽朗地笑了。
在最近进行的学科评估中,李保国率领的团队所在的学科又在全国排名第一。
从“金刚”到创新团队
作为学术带头人,李保国1990年从中国农业大学的前身――北京农业大学博士毕业后就留在了当时的北京农大土地资源系。作为当时学校土壤学科年龄最小的青年骨干,在石元春教授的鼎力支持下,李保国承担起了土壤学科的研究重任,并一直坚守在这个阵地上。
“我是1992年破格提的副教授,1994年年底破格提的教授,从所有的‘破格’中可以看得出来,当时人才是极其缺乏的。”李保国说。但是学科和事业的发展必须有人,“有人之后其他的硬件条件才能建设。‘李保国十分清楚’学科的好坏关键看有没有团队的支撑。”
从1992年开始,有一批到国外留学的博士毕业后陆陆续续来到了李保国所在的土地资源系。为了留住人才,发挥他们的作用,李保国考虑更多的是如何为他们营造一个良好的工作环境和氛围。“这可能是我们留人的关键。”李保国说。
为了使人才能够马上开展工作,李保国会尽量满足人才对工作条件的要求。“1994年的时候,计算机的价格很高,要1万多元一台,而当时一年可以得到的经费也就是10万元。为了保证回国人员的工作条件与国外不相差太多,我为他们配备计算机,过了几年又为他们配备上网条件。”李保国回忆着当时的情景。
1993年,在法国从事博士后研究的张宝贵回来了。
1995年,在全世界农业研究最有名的英国洛桑实验站从事研究的林启美回来了。
……
在从国外引进人才的同时,李保国也注重培养和引进国内著名高校的科研人才。任理、左强等从事完博士后研究工作后纷纷留校。到上世纪90年代中期的时候,李保国的土壤学科里汇聚了龚元石、左强、任理、林启美、张宝贵、郭焱、黄元仿等一批骨干,这些人在各自的领域里取得了不俗的成绩,能够独当一面,支撑起了中国农业大学土壤学科的一面大旗,因为正好8个人而且都是男性,因此被人们称为“金刚”。
科学研究不能停步,李保国的团队也在不断地吸收新鲜血液。随着郝晋珉、任图生、胡克林、刘刚、孙丹峰、毛荫的加入或融合,团队的研究力量越来越强大。2004年,李保国率领的科研群体成功入选首批教育部创新团队。
通力合作,开拓土壤研究新局面
从创新团队的申请书中记者看到,创新团队的研究方向是土壤―作物系统模拟模型与应用,研究内容包括土壤过程的定量化、土壤作物系统中水分养分的耦合模拟与调控、基于GIS(地理信息系统)的流域或区域尺度土壤过程模型的建立与应用、虚拟农田系统与农作物数字化设计等。“我们希望建立一个框架性的模型,做出的成果都纳入到这个框架里面。”李保国认真地向记者讲述着团队的研究构想。
“这涉及到团队的分工,更主要的是团队的合作,大部分人做的是在自己研究方向上的深入化。”李保国说。
目前,龚元石、左强、任理、任图生在土壤过程的定量化、土壤―作物系统中水分养分的耦合模拟与调控方面进行合作研究。
郭焱、张宝贵合力攻关虚拟农田系统与农作物数字化设计。
郝晋珉、黄元仿、孙丹峰在基于GIS的流域或区域尺度土壤过程模型的建立与应用方面展开合作。
“我们的计划不是5年、10年的计划,而是需要15年、20年连续不断地做这个工作。”李保国郑重地说。
“团队中人多了以后,当两个研究方向比较接近,就会出现这样那样的矛盾,这样的话,团队中互相促进的精神非常重要。”李保国对此十分重视。在这个团队中,每个人都会负责一定的事务,为大家从事一些服务性的工作。现在担任着土壤与水科学系系主任职务的任图生对此深有感触:“我这个系主任一分钱独立的经费也没有,就是给大家服务。”
几年来,团队在区域水盐运动及其监测预报、根系分布与根系吸水模型、土壤―作物系统中水分养分高效利用、农作物结构一功能并行模拟模型――虚拟作物、不同尺度下作物生长与水分、氮素转化与运移模拟与应用、干旱区水土资源利用与荒漠化防治优化模式、黄淮海平原的中低产治理与农业可持续发展等方面做出了相当的成绩。
其中农作物机构一功能并行模拟模型――虚拟作物,是该团队新开辟的研究领域。在这方面的研究得到了国家“863”计划中“数字农业”重大专项的支持。该课题组研究人员与法国研究人员合作,构建了能并行模拟植物结构一功能的虚拟模型,该模型能够模拟植株在不同生长阶段任意器官的生物量积累和形态变化过程,从而能精确模拟植株个体的形态结构,并应用4年的田间试验数据验证了该模型的可靠性。相关成果分别发表在国内外知名专业刊物上,并在两次国际学术会议上进行特邀报告。
2003年,“非典”爆发的时候,香港的陶大花园污染过程表明病毒的传播与土水和环境关系重大,团队成员黄元仿带领的研究小组以此为契机,运用土壤物理的方法来研究流行性病毒在水土环境中的运动,获得了国家自然科学基金的资助,这个新开辟的方向吸引了美国知名专家前来寻求合作,并取得了初步成果。
从1990年至今,李保国率领的研究团队发表的论著共有60余篇被SCI收录,90余篇被EI、ISTP收录,特别是近2年来,其中的10余篇研究论文在《美国土壤学会会刊》(SSSAJ)和《水资源研究》(WRR)等国际上最知名的土壤,水或环境科学期刊上发表或待刊。团队内部合作完成的“黄淮海平原旱涝盐碱沙薄的综合治理与农业发展”获国家科技进步特等奖:“黄淮海平原持续高效农业综合技术研究与示范”获得国家科技进步二等奖;“沙漠化发生规律及其综合防治模式研究”获国家科技进步二等奖;“区域水盐运动监测预报”获国家科技进步(甲类)一等奖;“灌溉农田土壤水分高效利用的调控机制”获农业部科技进步(甲类)二等奖。
加强国际合作,注重人才培养
记者注意到,在资源与环境学院一楼的布告栏里贴着最近的国际学术报告的通知。
“国际交流在我们这里是一项日常工作,在这个基础上实行人才交往和流动,我们也借助这种机会来强化我们的队伍。”李保国说。
在不同尺度下作物生长与水分、氮素转化与运移模拟与应用课题的研究过程中,团队与美国、荷兰、德国、澳大利亚、以色列等国知名科学家合作,在已有点尺度(室内、田间剖面)、农田尺度和区域尺度研究的基础上,有系统地开展了5年以上的田间综合试验。
另外,团队已间德国、英国、澳大利亚、荷兰、法国、美国、以色列等国建立了合作项目,吸引了10多位国际专家和博士来华工作。
“这些项目都是培养人的。”李保国说。他主持过中澳合作项目“高产和保护环境质量下的农田水氮管理”,团队中的黄元仿教授就是通过中澳合作项目到澳大利亚进行了访问研究。
最近,李保国在人才队伍建设方面正在做的是把自己培养的优秀博士利用创新团队的条件送到国外最好的大学、最好的研究小组里去培训或合作研究,然后回到团队中工作。
“2009年,团队要承办一个植物模型的国际会议,另外还要举办一个有关土壤属性和过程定量化的国际会议。”李保国向记者透露。
新生的力量最关键
“这个团队还在不断充实。”李保国告诉记者。
“同一个学科,要有不同地方来的人员交叉在一起才有利于学科研究创新的取得。这也是大家公认的快速出成果,快速出人才的方法。”李保国非常肯定地说,“我脑子里一直有这么一个概念,在我的队伍组成中,土壤学科本专业的要占到三分之一,水、植物等同土壤学结合比较紧密的也占三分之一,另外三分之一必须是基础性学科,如数理化和计算机。”
现在团队中的骨干,大部分处于40到50岁的年龄段。“这里就存在一个年龄断层。”李保国深有体会地说,“科学队伍应该有一个合理的年龄结构,是渐进式的。”
李保国刚刚在土壤科学里开拓自己的事业时是30岁左右,那时在农大的土壤和水科学系,没有年龄在30到50岁的研究骨干。“那是直接断层。”经过李保国不断的努力,将一批人才聚集到土壤学科里以后,这个断层效应仍然在继续,只不过由直接断层变成了间接断层。“15年以后,如果我们退休了,学科的发展就会遇到困难。现在我们非常关注这个问
题,不希望人才断层的现象继续下去。”
现在,李保国考虑更多的是将“70后”甚至是“80后”充实到队伍中来。
“我们不光要发现新人,更要把这种好的团队机制留给他们,而且要代代相传。这是我们现在着手解决的事情。”李保国说。
罗布泊钾盐矿招待所的第一批客人
在团队的实验室中,记者看到了各种各样的土壤样品,颜色各异,形状各异。“这些都是我们自己采集的。”李保国向记者讲述了一个他们采集土壤样品的花絮。
每年,李保国都会带着自己的研究小组去各地采集土壤样品,从北京、天津、秦皇岛到中国的南疆,从黄土高原到海边,他们的足迹遍布中国的各个省市。最近几年,每到9、10月份,他们会从乌鲁木齐坐上汽车去“生命的”――罗布泊采集土壤样品。选择这个时候是因为这段时间罗布泊的风比较小,温度也比其他季节低些。即使这样,到了中午,罗布泊的空气温度也会达到摄氏30多度。
从李保国的口中,记者体会了罗布泊的艰苦环境。“罗布泊是一个干盐湖,到处都是盐壳,像刀子一样尖,像石头一样硬,没有地方坐,裤子稍不注意就会被划开一个口子,新买的旅游鞋在采集一次样品后就坏掉了。”
这几年罗布泊发现了钾盐矿,国家进行了开发,并于2005年在矿上建了一个条件良好,能够对外服务的招待所。李保国他们去罗布泊采集样品的时候就住在那里,“我们有幸成为了这个招待所对外服务的第一批客人。”
土壤学的概念范文3
1土壤退化的概念
土壤退化(Soildegradation)是指在各种自然,特别是人为因素影响下所发生的导致土壤的农业生产能力或土地利用和环境调控潜力,即土壤质量及其可持续性下降(包括暂时性的和永久性的)甚至完全丧失其物理的、化学的和生物学特征的过程,包括过去的、现在的和将来的退化过程,是土地退化的核心部分。土壤质量(Soilquality)则是指土壤的生产力状态或健康(Health)状况,特别是维持生态系统的生产力和持续土地利用及环境管理、促进动植物健康的能力[2]。土壤质量的核心是土壤生产力,其基础是土壤肥力。土壤肥力是土壤维持植物生长的自然能力,它一方面是五大自然成土因素,即成土母质、气候、生物、地形和时间因素长期相互作用的结果,带有明显的响应主导成土因素的物理、化学和生物学特性;另一方面,人类活动也深刻影响着自然成土过程,改变土壤肥力及土壤质量的变化方向。因此,土壤质量的下降或土壤退化往往是一个自然和人为因素综合作用的动态过程。根据土壤退化的表现形式,土壤退化可分为显型退化和隐型退化两大类型。前者是指退化过程(有些甚至是短暂的)可导致明显的退化结果,后者则是指有些退化过程虽然已经开始或已经进行较长时间,但尚未导致明显?耐嘶峁?/P>
2全球土壤退化概况
当前,因各种不合理的人类活动所引起的土壤和土地退化问题,已严重威胁着世界农业发展的可持续性。据统计,全球土壤退化面积达1965万km2。就地区分布来看,地处热带亚热带地区的亚洲、非洲土壤退化尤为突出,约300万km2的严重退化土壤中有120万km2分布在非洲、110万km2分布于亚洲;就土壤退化类型来看,土壤侵蚀退化占总退化面积的84%,是造成土壤退化的最主要原因之一;就退化等级来看,土壤退化以中度、严重和极严重退化为主,轻度退化仅占总退化面积的
38%[3~6]。
全球土壤退化评价(GlobalAssessmentofSoilDegradation)研究结果[3~6]显示,土壤侵蚀是最重要的土壤退化形式,全球退化土壤中水蚀影响占56%,风蚀占28%;至于水蚀的动因,43%是由于森林的破坏、29%是由于过度放牧、24%是由于不合理的农业管理,而风蚀的动因,60%是由于过度放牧、16%是由于不合理的农业管理、16%是由于自然植被的过度开发、8%是由于森林破坏;全球受土壤化学退化(包括土壤养分衰减、盐碱化、酸化、污染等)影响的总面积达240万km2,其主要原因是农业的不合理利用(56%)和森林的破坏(28%);全球物理退化的土壤总面积约83万km2,主要集中于温带地区,可能绝大部分与农业机械的压实有关。
3我国土壤退化状况
首先,我国水土流失状况相当严重,在部分地区有进一步加重的趋势。据统计资料[7],1996年我国水土流失面积已达183万km2,占国土总面积的19%。仅南方红黄壤地区土壤侵蚀面积就达6153万km2,占该区土地总面积的1/4[8]。同时,对长江流域13个重点流失县水土流失面积调查结果表明,在过去的30年中,其土壤侵蚀面积以平均每年1.2%~2.5%的速率增加[9],水土流失形势不容乐观。
其次,从土壤肥力状况来看,我国耕地的有机质含量一般较低,水田土壤大多在1%~3%,而旱地土壤有机质含量较水田低,<1%的就占31.2%;我国大部分耕地土壤全氮都在0.2%以下,其中山东、河北、河南、山西、新疆等5省(区)严重缺氮面积占其耕地总面积的一半以上;缺磷土壤面积为67.3万km2,其中有20多个省(区)有一半以上耕地严重缺磷;缺钾土壤面积比例较小,约有18.5万km2,但在南方缺钾较为普遍,其中海南、广东、广西、江西等省(区)有75%以上的耕地缺钾,而且近年来,全国各地农田养分平衡中,钾素均亏缺,因而,无论在南方还是北方,农田土壤速效钾含量均有普遍下降的趋势;缺乏中量元素的耕地占63.3%[10]。对全国土壤综合肥力状况的评价尚未见报道,就东部红壤丘陵区而言,选择土壤有机质、全氮、全磷、速效磷、全钾、速效钾、pH值、CEC、物理性粘粒含量、粉/粘比、表层土壤厚度等11项土壤肥力指标进行土壤肥力综合评价的结果表明,其大部分土壤均不同程度遭受肥力退化的影响,处于中、下等水平,高、中、低肥力等级的土壤的面积分别占该区总面积的25.9%、40.8%和 33.3%,在广东丘陵山区、广西百色地区、江西吉泰盆地以及福建南部等地区肥力退化已十分严重[11]。
此外,其它形式的土壤退化问题也十分严重。以南方红壤区为例,约20万km2的土壤由于酸化问题而影响其生产潜力的发挥;化肥、农药施用量逐年上升,地下水污染不断加剧,在部分沿海地区其地下水硝态氮含量已远远高于WHO建议的最高允许浓度10mg/l;同时,在一些矿区附近和复垦地及沿海地区土壤重金属污染也相当严重[8]。
4土壤退化研究进展
自1971年FAO提出土壤退化问题并出版“土壤退化"专著以来,土壤退化问题日益受到人们的关注。第一次与土地退化有关的全球性会议——联合国土地荒漠化(desertification)会议于1977在肯尼亚内罗毕召开。联合国环境署(UNEP)又分别于1990年和1992年资助了Oldeman等开展全球土壤退化评价(GLASOD)、编制全球土壤退化图和干旱土地的土地退化(即荒漠化)评估的项目计划。1993年FAO等又召开国际土壤退化会议,决定开展热带亚热带地区国家级土壤退化和SOTER(土壤和地体数字化数据库)试点研究。在1994年墨西哥第15届国际土壤学大会上,土壤退化,尤其是热带亚热带的土壤退化问题倍受与会者的重视,不少科学家指出,今后20年热带亚热带将有1/3耕地沦为荒地,117个国家粮食将大幅度减产,呼吁加强土壤退化及土地退化恢复重建研究,并在土壤退化的概念、退化动态数据库、退化指标及评价模型与地理信息系统、退化的遥感与定位动态监测和模拟建模及预测、土壤复退性能研究、退化系统恢复重建的专家?霾呦低车妊芯糠矫嬗辛诵碌姆⒄埂9仕帘3盅Щ嵋灿?nbsp;1997在加拿大多伦多组织召开了以流域为基础的生态系统管理的全球挑战国际研讨会,从生态系统、流域的角度探讨土壤侵蚀等土壤退化等问题。而且,国际土壤联合会于1996年和1999年分别在土耳其和泰国举行了直接以土地退化为主题的第一届和第二届国际土地退化会议,并在第一届会议上决定成立了土壤退化研究工作组专门研究土壤退化,在第二届会议上则对土壤退化问题更为重视,并有学者倡议将土壤退化研究提高到退化科学的高度来认识,并决定于2001年在巴西召开第三届国际土壤退化会议[12]。同时,在亚洲,由UNDP和FAO支持的“亚洲湿润热带土壤保持网(ASOCON)”和“亚洲问题土壤网”也在亚太土地退化评估与控制方面开展了大量的卓有成效的研究工作。总的说来,国际上土壤退化研究在以下方面取得了重要进展:①从土壤退化的内在动因和外部影响因子(包括自然和社会经济因素)的综合角度,研究土壤退化的评价指标及分级标准与评价方法体系;②从土壤的物理、化学和生物学过程及其相互作用入手,研究土壤退化的过程与本质及机理;③从历史的角度出发,结合定位动态监测,?芯扛骼嗤寥劳嘶难荼涔碳胺⒄骨飨蚝退俾剩⒍云浣心D夂驮猓虎懿嘀厝死嗷疃ㄌ乇鹗峭恋乩梅绞胶屯寥谰芾泶胧┒酝寥劳嘶屯寥乐柿坑跋斓难芯浚⒔寥劳嘶睦砺垩芯坑胪嘶寥赖闹卫砗涂⑾嘟岷希型恋馗录际鹾屯寥郎δ鼙;氖匝槭痉逗屯乒悖虎葑⒅卮臣际酰ㄒ巴獾鞑椤⑻锛涫匝椤⑴柙允匝椤⑹笛槭曳治霾馐浴⒍ㄎ还鄄馐匝榈龋敫咝录际酰ㄒ8小⒌乩硇畔⑾低场⒌孛娑ㄎ幌低场⒛D夥抡妗⒆蚁低车龋┑慕岷希虎薮由缁峋醚Ы嵌妊芯客寥劳嘶酝寥乐柿考捌渖Φ挠跋臁?/P>
我国土壤学研究工作在过去几十年主要集中在土壤发生、分类和制图(特别是土壤资源清查);土壤基本物理、化学和生物学性质(特别是土壤肥力性状);土壤资源开发利用与改良(特别是土壤培肥,盐渍土和红壤的改良等)等方面。这些工作虽然在广义上与土壤退化科学密切相关,但直接以土壤退化为主题的研究工作主要集中在最近10多年,其中又以热带亚热带土壤退化研究工作较为系统和深入,并在80年代参与了热带亚热带土壤退化图的编制,完成了海南岛1∶100万SOTER图的编制工作。90年代以来,中国科学院南京土壤研究所结合承担国家“八五”科技攻关专题“南方红壤退化机制及防治措施研究”和国家自然科学基金重点项目“我国东部红壤地区土壤退化的时空变化、机理及调控对策的研究”任务,将宏观调研与田间定位动态观测和实验室模拟试验相结合,将遥感、地理信息系统等高新技术与传统技术相结合,将自然与社会经济因素相结合,将时间演变与空间分布研究相结合,将退化机理与调控对策研究相结合,对南方红壤丘陵区土壤退化的基本过程、作用机理及调控对策进行了有益的探索,并在以下方面取得了重要进展[8、13]:①初步定义了土壤退化的概念,阐明了红壤退化的基本过程、机制、特点。②在土壤侵蚀方面,利用遥感资料和地理信息系统技术编制了东部红壤区1∶400万90年代土壤侵蚀图与叠加类型图及典型地区70、80、90年代叠加土壤侵蚀图,并在土壤侵蚀图、土地利用图、土壤母质图等基础上,编制了1∶400万土壤侵蚀退化分区概图;对南方主要类型土壤可蚀性K值进行了田间测定,并利用全国第二次土壤普查数据和校正的Wischmeier方程,计算我国南方主要类型土壤可蚀性K,编制了相关图件。③在肥力退化机理方面,建立了南方红壤区土壤肥力数据库,初步提出了肥力退化评价指标体系,进行了土壤肥力退化评价的尝试,并绘制了红壤退化评价有关图件;将养分平衡与土壤养分退化研究相结合总结了我国南方农田养分平衡10年变化规律及其与土壤肥力退化的关系,认为土壤侵蚀、酸化养分淋失等造成的养分赤字循环及养分的不平衡是土壤养分退化的根本原因;应用遥感手段及历史资料,编制了0~20cm及0~100cm土层的土壤有机碳密度图,探讨了红壤有机碳库的消长与转化及腐殖质组成性质的变化规律;提出了磷素固定是红壤磷素退化的主要原因,磷素有效性衰减的实质是磷素的双核化和向固相的扩散,解决了红壤磷素退化的实质问题。④在土壤酸化方面,研究了红壤的酸化特点,根据土壤的酸缓冲性能,建立了土壤酸敏感性分级标准,进行了红壤酸敏感性分级和分区,首次绘制了有关地区土壤酸敏感性分区概图;采用MAGIC模型,并进行校正对我国红壤酸化进行预测,揭示红壤酸度的时空变化规律;并在作物耐铝快速评估方面取得了重要进展。⑤在土壤污染方面,利用多参数对重金属的土壤污染进行了综合评估,建立了综合污染指数(CPI)值的计算方法,对不同地区的污染状况进行了评估,绘制了重金属污染概图;应用农药在土壤中的吸附系数(Kd)和半衰期(t1/2)及基质迁移模式,阐明了土壤农药污染的机理;在重金属污染对土壤肥力的影响方面的研究结果表明,重金属污染可降低土壤对钾的保持能力,促进钾的淋失;而对氮和磷而言,主要是降低与其催化降解和循环相关的酶的活性。⑥红壤退化防治方面,提出了区域治理调控对策,“顶林—腰果—谷农—塘鱼”等立体种养模式等,并对一些开发模式进行示范和评价。
然而,我国幅员辽阔,自然和社会经济条件复杂多样,地区间差异明显。各类型区在农业和农村发展过程中均不同程度地面临着各种资源环境退化问题,有些问题是全区共存的,有些则是特定类型区所特有的。过去的工作仅集中于江南红壤丘陵区,而对其它地区触及较少。而且,在研究工作中,也往往偏重于单项指标及单个过程的研究。土壤退化综合评价指标体系的研究基本处于空白,对退化过程的相互作用研究不够。同时,在合理选择碱性物质改良剂种类、提高经济效益以及长期施用改良剂对土壤物理、化学,特别是生物学性质的影响等方面还有许多问题有待进一步研究,对耐酸(铝)作物品种的选择研究也亟待加强。此外,对其它土壤退化问题,如集约化农业和乡镇企业及矿产开发引起的土壤及水体污染、土壤生物多样性衰减等问题,尚未开展系统研究。
5土壤退化的研究方向
土壤退化是一个非常综合和复杂的、具有时间上的动态性和空间上的各异性以及高度非线性特征的过程。土壤退化科学涉及很多研究领域,不仅涉及到土壤学、农学、生态学及环境科学,而且也与社会科学和经济学及相关方针政策密切相关。然而,迄今为止,国内外的大多数研究工作偏重于对特定区域或特定土壤类型的某些土壤性状在空间上的变化或退化的评价,而很少涉及不同退化类型在时间序列上的变化。而且,在土壤退化评价方法论及评价指标体系定量化、动态化、综合性和实用性以及尺度转换等方面的研究工作大多处于探索阶段。
我国土壤退化研究虽然在某些方面取得了一定的、有特色的进展,但整体上还处于起步阶段。为此,作者认为,今后我国土壤退化的研究工作应从更广和更深的层次上系统综合地开展土壤退化的综合评价与主要退化类型农业生态系统的重建和恢复研究,并逐步向土地退化或环境退化方向拓展。具体来说,应加强以下几个方面的研究工作:
(1)土壤与土地退化指标评价体系研究。主要包括用于评价不同土壤及土地退化类型的单项和综合评价指标、分级标准、阈值和弹性,定量化的和综合的评价方法与评价模型等;
(2)土壤退化的监测与预警系统研究。主要包括建立土壤退化监测研究网络,对重点区域和国家在不同尺度水平上的土壤及土地退化的类型、范围及退化程度进行监测和评价,并进行分类区划,为退化土地整治提供依据;
(3)土壤与土地退化过程、机理及影响因素研究。重点研究几种主要退化形式(如土壤侵蚀、土壤肥力衰减、土壤酸化、土壤污染及土壤盐渍化等)的发生条件、过程、影响因子(包括自然的和社会经济的)及其相互作用机理;
(4)土壤与土地退化动态监测与动态数据库及其管理信息系统的研究。主要包括土壤退化监测网点或基准点(Benchmarksites)的选建、3S(GIS、GPS、RS)技术和信息网络及尺度转换等现代技术和手段的应用与发展、土壤退化属性数据库和GIS图件及其动态更新、土壤退化趋向的模拟预测与预警等方面的工作;
(5)土壤退化与全球变化关系研究。主要包括土壤退化与水体富营养化、地下水污染、温室气体释放等;
(6)退化土壤生态系统的恢复与重建研究。主要包括运用生态经济学原理及专家系统等技术,研究和开发适用于不同土壤退化类型区的、以持续农业为目标的土壤和环境综合整治决策支持系统与优化模式,主要退化生态系统类型土壤质量恢复重建的关键技术及其集成运用的试验示范研究等方面的工作,为土壤退化防治提供决策咨询和示范样板;
(7)加强土壤退化对生产力的影响及其经济分析研究,协助政府制定有利于持续土地利用,防治土壤退化的政策。
参考文献
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土壤学的概念范文4
关键词:土壤肥料学;课程教学;人才培养
中图分类号:G645 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)44-0234-02
“民以食为天,食以土为本”。农业是人类生存立足的基础,而土壤则是农业存在发展的关键。土壤是铺在地球表面的一层疏松多孔物质,虽不起眼但却孕育出地球上的万物众生。一般认为,土壤肥力在绿色植物的生长中起着重要作用,土壤和肥料既是农业生产的基本资料,也是人类生存不可或缺的资源环境。
《土壤肥料学》作为一门农学类基础课程,开设的专业有农业资源环境、烟草、茶学、农学、种子生产与经营等。通过该课程的学习,学生能够基本掌握土壤物理、化学和生物学性质,了解土壤肥力形成的实质,分析各肥力因素之间的相互关系,同时掌握植物营养与施肥原理,主要肥料品种的成分、性质及施用,具备正确的植株营养诊断能力。《土壤肥料学》是一门与生产紧密联系的课程,为学生日后解决农业生产实践问题打下了良好基础。
考虑到该课程具有起点高、内容新、应用性强等特点,教学方法并不拘泥特定模式。教学效果在很大程度上取决于任课教师的知识积累和讲解技巧。有鉴于此,笔者结合在近几年的教学实践就土壤肥料学课程教学谈几点认识,与诸位读者探讨。
一、土壤肥料学针对性强,课程教学应时刻紧扣专业特点
笔者所在学院采用的教材是中国农业大学出版社的《土壤肥料学》(陆欣、谢英荷主编),这套教材面向专业众多,园艺(含果树、蔬菜、花卉)、园林、农学、农艺、茶桑、经济、植物保护等,具有“加强基础,淡化专业”的特点,这就要求任课教师在实际教学中根据不同专业有所侧重。例如,在茶学专业的教学过程中,就土壤保肥性和供肥性这一内容而言,不能略过讲解茶树喜酸的特性。在植物肥料基础理论可结合前述内容重点明解茶树喜铵性、聚铝性、低氯性和嫌钙性,这样可以使得学生在后续学习过程中结合茶树特点进行思考。从土壤的田间耕作管理到合理施肥阐明茶树的营养特性,任课教师重点讲述茶树的养分吸收特点、缺乏症状和利用特性等,这样会和学生所思考的内容吻合;对于种子专业,则重点讲解土壤的水肥气热等因素和种子萌发、籽粒形成等方面的关系,指出钾元素在植物品质方面的重要作用。就农业资源环境专业而言,可以和土壤污染及防治结合起来,讲解农业措施在土壤污染防治方面的意义以及土壤资源与改良的利用。
二、课程教学应联系农业生产实践,显现应用价值强这一特点
有许多实际生产实践问题和土壤肥料都密切相关,适时将这些问题穿插在课程教学中将关系到课堂的教学效果。例如结合目前我国某些地区施肥不平衡的现状,可针对性地讲解选择有机肥料及微肥的施用技术等。目前,机械化旋耕带来的耕层变浅这一问题,可着重讲解旱作农业中深耕对土壤结构、利于植物根系发展等方面的优点。结合不同区域土壤质地差异,可以分类阐述不同质地土壤肥力特点和利用改良措施等。这就要求任课教师在生产建设中广泛收集和土壤肥料相关的实际问题,这些问题一方面可以启发学生的学习兴趣,同时也可以培养学生应用课程所学解决实际问题的能力。此外,许多任课教师在教学之余往往承担了一定的科研任务,在课堂上如果能将这些研究经历和结果与学生分享,无疑会提高学生的兴趣,“以研促教,教研结合”,对相关科研内容也是一种再总结。
三、对于较复杂的土壤物理、化学和生物过程,讲解务必深入浅出,循序渐进
土壤是生态系统中重要的枢纽,内外驱动力较复杂,表现出特有的理化特性,例如有机质的构成、水盐运动、阳离子吸附、养分元素在土壤中的含量形态和转化,对于这些内容,如果不采用循序渐进、深入浅出的方法进行讲解,直接采用概念灌输和公式讲解的方式,无疑会使学生难以接受。这就需要教师结合生动形象的例子进行讲解,例如在讲解土壤里腐殖质含量的多少和矿物质组成的差异,会让土壤呈现不同的颜色这一问题时,可以举例东北的黑土,中南地区的红、黄壤,四川地区的紫色土。讲解水分在土壤中的保持和运动时,可将之比喻为拔河赛,水分在土壤中仿佛受到不同力量的作用,它的运动可以根据受力大小来判断,用拔河赛这一双方力量的对抗比喻,更加生动、形象,易于学生理解。在讲解植物营养时,可以举例比利时科学家海尔蒙特的柳树实验。1648年,海尔蒙特把一棵柳树苗栽种到一个木桶里,木桶里盛有事先称过重量的土壤。用实验的细节逐步向学生介绍植物营养理论的发展,同时培养学生实验科学的思维。此外,国内大多数院校现在都已采用多媒体教学方式,部分青年教师的多媒体课件制作中运用的动画技巧精湛高超,可以图文并茂地展示土壤内部的运动转化,也是一种行之有效的教学方法。
四、对于实验课程,要激发学生的动手操作意愿,同时培养实验操作步骤的规范性
农学类专业的学生有相当比例的学生家住农村,对土壤和肥料有自己的观察和认识,可以鼓励这些学生采集自己家乡和关注地区的土壤作为实验课的研究对象,对实验课程中有关的土壤理化指标,学生可自由选定自己亲手采集的土壤来测定,这会极大激发学生的实验兴趣。实验进行过程中,任课教师应时刻关注并仔细观察学生的操作,例如移液管的操作细节、化学滴定的操作等,既要注重最后的实验测定结果,更要强调实验过程的操作规范,培养学生严格认真的实验态度。
五、仔细观察授课对象,根据不同的对象因材施教
学生对课上所学的知识往往会存在一定疑问,有的学生会选择课下时间向教师请教,这些问题有的涉及课堂理论知识点的理解,有些则涉及学生本人观察到的关于农业生产实践相关问题。教师除了解答这些学生的提问外,应有针对性的引导,启发学生下一步的思考和关注方向。例如,有些学生应试心理较重,所提问题沉浸于考试重点,这时任课教师应适当鼓励学生学会多从农业生产实践中发现问题、思考问题,从中得到知识的积累,而不是仅仅停留在教材的框架中。有些学生过分注重技术的施用,尤其是技术细节要点等,教师除了解答这些学生的提问外,应提倡学生注意这些问题背后所隐含的理论问题,从更深的角度去理解土壤肥料在农业生产实践发挥作用的原理和调控基础。
六、持续积累,不断提升,多搞教学研究
《土壤肥料学》同时包含土壤学和肥料学两篇内容,把握土壤肥料学相关教学特点会对教学的效果有一定的提升作用。但更重要的是,需要任课教师在实践中不断积累,不断提升。理论来自实践又高于实践,这就要求任课教师不能放弃土壤肥料的学习和实践,带着好奇心不断发现农业生产实践中出现的新问题,思考问题,解决问题,得到提升,并将这些感悟、思考和学生进行分享。
总之,教无定法。土壤用自己悠久的历史孕育了极大的魅力,土壤肥料学的教学可以更好地展现土壤的伟大魅力。只要任课教师具有对土壤的深厚感情,怀着一颗对土壤的敬畏、利用、享受和回归之心,扎扎实实的将教材―理论―实践融会一体,将自己对土壤和土壤学的理解、反思和体会不断总结和提升,最终可以将土壤肥料学这门课程的精髓不断传承发扬。
参考文献:
土壤学的概念范文5
地球化学的发展可以分为两个主要阶段。第一阶段是自20世纪初至60年代末的这一时期。这一阶段主要研究地壳的化学组成,提出了众所周知的克拉克值(地壳的平均含量)概念,这给我们在评价元素的分散与集中状态时提供了一个有用的参照。随着分析技术的发展,使人们对微量元素的分析成为可能,地球化学也进入到了一个新的阶段。随着大量岩层、岩石、矿物以及陨石等化学分析数据的积累,人们发现化学元素在地壳、不同岩石和矿物中的分布和分配是有规律的,地球化学就为阐明元素在地壳及其组成岩石和矿物中的分布和分配规律的需要而发展;人类对矿产资源日益增长的需求,又促进地球化学发展了地壳中元素集中、分散和迁移理论,以便更深入地研究矿产和岩石等形成规律,提供更有效的找矿方法。因此这一阶段的地球化学就主要就是元素在地壳中的分布、分配、集中、分散及迁移历史,对象基本是地壳中的元素、原子。
地球化学的理论与方法,在许多领域都得到广泛应用,由此形成了许多地球化学的分支学科。
分支学科一:找矿地球化学
人类发展所需的资源90%以上来自自然矿产,矿床的形成就是一个地球化学过程,只不过是多种因素耦合在一起的结果。绝大部分矿床在地表以下,人们不能凭肉眼直接观察到矿床,为了探寻地表以下的盲矿体,就必须采用一些有效的方法技术,而找矿地球化学就是一种有效的方法。它是通过系统地采集样品(包括岩石、土壤、水乃至气体等介质),分析这些样品的地球化学指标(包括元素含量、氧化还原电位、酸碱度等),找出地球化学指标异常地段,进而发现矿体。当今,找矿难度越来越大(主要是找矿深度增大),地球化学找矿所起的作用越来越重要。
在用地球化学方法与理论开展找矿时,有时为了总结找矿规律,需要查明地质体的形成时代,人们常用同位素地球化学技术。该技术是从核物理学领域引进的,它的理论基础是放射性同位素的衰变定理(N=Noe-t ,这里N是放射性元素衰变以后所形成的子体数量,No 是未衰变时母体的原子数,λ是衰变常数,t是衰变的时间),这为我们探索地质体的形成年龄和某些地质事件发生的年龄提供了有效手段。
分支学科二:农业地球化学
农业地球化学主要研究土壤的化学组分与农作物生长发育的关系,它是地球化学与土壤学、农业学的结合。大部分人都知道,农作物的生长主要受气候的影响,不同气候带内,农作物的种类是不同的。但在相同的气候背景条件区域内,有些地段适宜某些农作物生长,而不适宜另外的农作物生长,甚至在很小的范围内,同类作物的果实,其品质有很大差异。例如,各种农特产就是如此。这主要与土壤的性质有关,而土壤的性质又取决于土壤的化学成分。因此,研究土壤的化学成分与农作物的关系,对于改良农作物的品质、提高产量具有重要作用。
当前,由于在农业生产过程中,为了提高产量,往往施放了很多化肥,有些化肥对土壤性质起到一个破坏作用。例如,使土壤酸化、碱化或结板。应用地球化学的方法,查明土壤的化学成分,根据土壤所含元素的贫富“对症下药”,即可起到提高经济效益与改良土壤性质的双重效果。在近代农业规划中,前期进行农业地球化学研究是很有必要的。
分支学科三:生态地球化学
在人类生态环境中,存在一个化学元素的循环系统,而生态系统就是其中重要的一环。有些元素从土壤、水体和空气中进入生物体系,人类在食用生物的过程中又吸收了这些元素,经人体消化,有些元素被人体吸收,转变为人体的组成部分或能量,部分又被排泄出来,然后又进入化学元素的循环体系中。被人体吸收的元素一部分对人体是有益的,也是人体必需的,一部分可能对人体有害,从而引起各种疾病。因此,要采取措施,使人体尽量吸收有益元素、减少有害元素的吸收,就要应用元素的生态地球化学理论与方法,开展环境生态地球化学评价,研究元素对人体的生物作用机理,可改善人类生活环境和促进人类健康。
分支学科四:环境地球化学
环境地球化学是环境科学与地球化学结合而形成的地球化学分支。主要研究人类环境中元素的地球化学行为,为环境保护和治理提供技术支撑。
随着人类活动日益加速与扩大,对环境的影响越来越大,这种影响很多是破坏性的、和人类与自然的和谐共存是相悖的。环境破坏主要的表现形式之一就是环境污染,而环境污染是一些人为的化学元素和化合物叠加在自然界的物质基础之上,而环境地球化学的主要任务就是查明那些对人类健康影响有密切关系的元素在土壤、岩石、水体、空气等介质中的含量与演化规律,查明区域环境地球化学特征,揭示地方性疾病发生的原因,为保护和治理环境提供技术支撑,为城市规划提供科学依据。环境地球化学日趋重要是必然趋势。
分支学科五:宇宙地球化学
按地球化学的定义,研究宇宙的化学成分及特点不属于地球化学的范畴,但生活在地球上的人类要对宇宙进行研究,因此把研究宇宙的化学成分与规律也作为地球化学的一个分支。
宇宙地球化学主要研究天体的化学成分、演化规律和对地球的影响以及探索宇宙的起因。
我国几年前开展的“嫦娥工程”共包含4个系统,其中一个是地面应用系统(即宇宙地球化学),这个系统主要对月球的物质组成(包括矿物组成和化学组成)进行研究,查明月球物质的化学成分及赋存状态,为人类未来开发利用月球资源、探索月球的起因及演化趋势提供依据,也为研究宇宙演化提供线索。由此可见,地球化学理论与方法在近代科学技术领域的重要性。
综上所述,作为与人类生存发展密不可分的地球化学学科,随着人类的发展将起到越来越重要的作用。
随着人类对未知领域探索的不断进展,对地球化学理论与技术的需求也会与日俱增。人类活动空间日益扩大,“上天、下海、进极”就是明显的例证。在探索宇宙、深海资源、极地资源与对人类的影响都离不开地球化学。在这些前缘活动中,地球化学的理论与方法是最重要的支撑。
此外,地球化学还可对某些特定的地质(史)事件研究起到决定性作用,如地球上的恐龙灭绝事件,只能依靠地球化学研究得出结论。
地球化学的发展,也推动了其他技术的发展,特别是分析测试技术和仪器的研发在近年取得很多成果,地球化学的需求是主要原因之一。
土壤学的概念范文6
【关键词】土壤地理学 课程改革 教学方式 创新型人才
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2015)09-0259-02
一、引言
《土壤地理学》是以土壤和环境为研究对象的一门综合性学科,这门学科不仅与农业生产密切相关,更与人们的生活也息息相关。在食品安全和环境保护倍受关注的今天,学习土壤地理学相关知识具有重要意义。同时,促进《土壤地理学》课程的改革与发展,对培养“宽口径、厚基础、高素质”的专业性人才具有重大的现实意义[1]。
高等院校是培养人才的重要基地,培养创新型人才是新时期对高等教育提出来的新要求,也是高校参与国家体系的建设的主要方式[2]。实践教学是培养学生创新思维和增强创新意识的重要环节,学生在实践过程中会逐步培养起以研究的眼光去观察事物,他们的创新意识和创新思维也会在实践过程中逐渐形成[3]。理论创新源于实践、又高于实践,是为了改变传统教学中的不合理的教学方法和手段,提高教学质量,激发学生的学习兴趣,培养高素质高质量的人才[4]。所以在培养人才的过程中,不仅要重视学生的理论基础,更要加强实践动手能力。为了迎合新的教学模式和培养更多的创新型人才,探索学生的实践能力培养、加强学生的动手能力成了当今时代的迫切要求。
二、《土壤地理学》教学现状与存在问题
《土壤地理学》是各高等院校地理科学专业必修的基础课程之一,它对培养地理科学专业学生对自然地理环境-土壤环境的认知具有重要的作用。以往传统的教学由于受课时及经费等条件的限制,对《土壤地理学》的理论和实践教学不够深入,还存在一些问题,主要表现在以下几个方面:
(一) 理论教学
(1)教学形式不创新、模式太单调
传统的教育模式对《土壤地理学》的教学具有很大的影响。近年来,我国大部分的高等院校都采用多媒体课件进行教学,教学手段虽然先进了但与课本内容脱节;学生与教师课下交流的机会越来越少,使学生的问题得不到解决而越积越多;考前划重点的现象越来越普遍,导致学生考前突击、上课却不认真;这些都不利于学生对课本知识的进一步了解,也不利于学生思维的发展和创新。
(2)教学内容不新颖,理论与实践联系不紧密
《土壤地理学》是研究土壤与地理环境相互关系的学科,它研究土壤的形成、演变、分类和分布,为评价、改良、利用和保护土壤资源,发展农、林、牧业生产,提供科学依据。 目前,我国的土壤资源以及土壤环境也正在面临严峻的挑战。此课程为了适应社会的需求, 其涉及内容也在不断地更新发展;但是由于教材更新与学科发展的不协调,照本宣科的传统教学模式,导致课程内容陈旧跟不上学科的发展;教师的科研项目与教学内容衔接也相对较少,对课程相关的前沿领域拓展相对不足;理论与实践联系不紧密。
(二)实践教学
(1) 教学目的不明确
在不少的高校中,对该《土壤地理学》的教学目的了解不清楚,很难达到预期的教学目标;也有一部分的教师缺乏教研的意识,只教不研的现象普遍存在。此外,缺乏市场的导向性,没有很好的结合市场需求培养相应的人才,过于注重对理论知识的理解,从而导致很大一部分的学生走向社会时手足无措,缺乏严重的实践性。
(2)实践方式不先进,不利于学生的思维发展
实践是对理论知识具体运用的最好的检验方式。目前,虽然很多高校都对《土壤地理学》这门学科开设了实践的课程,但是基本上是以教师为主导,由教师撰写实验或实践的过程和具体步骤,学生只是按部就班的完成相应的步骤即完成了整个实践活动,很多学生对其真正的原理并不了解;所以这种方式对学生思维的发展、实践的能力的培养都起不了积极的作用。
(3)考核方式太僵硬,不利于学生自主性发展
从某种角度上来说,考试是评价教学效果最重要的方式;其最为明显的作用是检测学生的学习效果,同时对学生的学习产生反作用力,即影响学生的学习方式和对学习内容的选择。当前阶段大多数高校都是通过闭卷考试来进行,在课程结束后通过老师划出的重点进行复习,记忆性的答卷。且不说这种考试方式单一,不利于学生综合素质的发展,而且也很容易导致学生课堂也不积极以及作弊的现象增多。所以改革考核方式也是一个不可忽视的重点。
三、《土壤地理学》课程改革实践
本文通过对当前《土壤地理学》的教学方法、教学内容、教学体系等方面的现状分析,以培养新型人才为目标。对《土壤地理学》课程教学提出以下改革方案。
(一)理论教学改革
(1)打破传统培养模式,重组课程内容
作为拥有地理科学专业的高等院校,一定要结合本地区的特点,培养高素质、有基础、有知识、能创新的适应性人才[4]。与此同时,将专业特点再与当地的实际情况,确定培养方案;教师可以根据培养方案灵活设定课程内容,拓展知识面;另一方面,可以根据本专业的特点和学科发展重组课程教学内容。以广西师范大学环资学院为例,《土壤地理学》课程共10大章47个小节,可以适当的删减陈旧的课程内容,精简重复内容,合并、归纳对某些章节具有指导意义的知识点,这样也可以节省出课时。在此基础上,也增设现代土壤地理学方面的最新理论、最新进展;也可以将任课教师及相关专业课题组的科研项目与课程内容相结合,以增加对本专业前沿领域的拓展,提升学生的思维能力,拓展知识面,同时也加强了内容的新颖性,调动学生的积极性。并且结合当前现状,补充土壤环境等方面的相关内容,如环境恶化对当代人类生活的影响等,以提高学生的环保意识。
(2)结合课程特点,改善教学方式和手段
《土壤地理学》是一门综合性比较强的课程,与多门学科交叉,比如生态学、地质地貌学、气象学等,内容相当的广泛、概念也多,具有较强的抽象思维,理论性和实践性要求较高,传统的教学模式很难满足高质量的教学的需求。因此,在教学方法方面,以研究性教学取代以往的灌入式教学,具体表现为问题教学、案例教学、讨论式教学、参与式教学等多种教学方法[5] 。针对不同的知识点,应用不同的教学方法,同时,借助网络信息化发达的技术手段,可以实行网络教学,如利用微信教学、微博教学、QQ教学以及超级课程表教学等;教师可以建一个群,如微信群、QQ群等,然后在群里对相关教学内容提出问题、引用案例,再进行讨论,讨论之后让每个学生进行总结,在上课的时候进行抽查;同时,为了促进师生感情、更好的帮助学生减轻压力,教师也可以在群里面和学生一起组织一些课余活动。在利用超级课程表教学时,教师可以给学生安排总体的要求,然后学生根据自己的情况以及目标自主进行安排,每个月可以在课程表上抽查学生的落实情况。此外,为了提高学生的实践能力,还可以进行微格教学,在课余时间给学生申请一个教室,让学生自己组织教学内容,然后每个人撰写课程心得,之后教师根据自己的时间对学生进行抽查。
(3) 拓展新思维,有力地结合地理信息系统技术(GIS)
《土壤地理学》是自然地理学课程体系的重要课程之一,由于土壤也具备空间属性,因此可以将GIS运用到土壤地理学的教学课程中去。例如,我国的土壤沙化、盐渍化问题突出,土壤污染问题严重,借用GIS手段的空间分析功能能够更好的辅助解决上述问题。另一方面,让学生们运用ArcGIS和MapGIS对中的空间分析模块,对土壤类型图、坡度图、土地利用现状图叠加分析,生成土壤资源类型图,并对图斑进行颜色变换、添加指北针、比例尺、图名、图幅、图框、制图者等信息,也可以评价土壤质量;同时也可以运用 ArcGIS 中的查询、统计工具,根据指定查询条件对具体的土壤类型、土地利用类型面积、周长、类型、分布情况查询统计,制作土壤类型与土地利用类型图;运用ArcGIS对空间分析结果制图设计,并制作土壤类型与土地利用类型图[6]。这不仅提高了土壤数字制图的精确性、灵活性与可视性,对获取土壤知识也变得更直观和便捷;同时也增长了学生的知识,大大的提高了学习与研究的兴趣。
(二)实践教学改革
(1)明确教学目的,优化课程实践方式
《土壤地理学》是理论与实践相结合的学科,所以在教学方面既不忽视理论,更要加强实践能力的培养。根据相关资料的调查发现,大部分高校的实验与实习两种实践教学形式不衔接;实验一般是在学期内分期进行,而课程实习一般是在假期或是学期末进行,这样很容易中断知识点间的关联性,不利于知识的巩固和实践能力的培养。以广西师范大学环资学院《土壤地理学》的实践教学现状为例,其原培养方案中设置了64个课时,其中实验课占14个课时,每个实验课都是相互分开来的,在实验中,完全以教师为主导,学生被动接受;导致学生很难在实验中确切了解该实验的前因后果和每个实验之间的联系,思维易受中断,降低学生的研究兴趣。野外实习主要设在猫儿山,一般是在暑假进行,为期15天左右,由任课教师带队,学生听老师安排进行观察即可,之后写一份实习报告就完成了整个实习,这样不利于学生自主观察能力和实践能力的培养。
因此,在实验方面可以将原有的实验课改为技能培训。即在野外实习前单独安排两周的技能培训课,在培训的期间,教师主要是作为“场外指导”,让学生自己去发现问题,解决问题;到培训结束后再叫每个同学总结培训的心得和提出相关建议。这不仅提高了实验的连续性,同时也将实验和实习两者之间相互衔接了起来。在实习方面,由于之前刚进行了校内的培训,可以在实习的前5天,教师安排学生去实习地点,告诉相关注意事项,让学生自己根据之前的培训所学的知识应用到具体野外实践上去,提出问题,写下不能理解的问题和现象,之后将相关问题和建议上交给任课教师。在接下来的10天时间里,教师根据学生提出的问题和建议以及结合原来的实习方案进行实习,有针对性的指导与答疑,也可以删除一些不必要的实习内容;在实习期间,要充分体现以学生为主导。这样既提高了学生的实践自主性以及创新能力,又体现了当代人才培养需求。
(2)改革考核方法,提高学生综合能力
课程考核是教学过程中的重要环节,是对教学效果的一个检验方式,课程成绩的评定方法是否客观和科学,直接影响学生的学习态度和效果[7]。现在多数高校中《土壤地理学》课程考核以闭卷形式为主,考试方式单一、无法有效的体现对学生学习过程的考核、不能全面的表现学生对该课程知识的理解;考前的突击,也容易导致考生考后即忘的现象。根据《土壤地理学》课程的特点,建议课程的考核方式由期末闭卷成绩、实验成绩、论文成绩、考勤成绩四个部分组成。其中闭卷成绩是进行期末闭卷考试,主要分为客观题和主观题,客观题以基础知识为主,占试卷的百分之五十;主观题主要考查学生对本课程的重点难点问题的分析和解决能力,也占卷面的百分之五十,题型可以以分析题和问题解决题为主。实验成绩分为实验报告和实验操作两部分的成绩,其中分值比例可各占一半。论文成绩主要是考查学生对本课程的前沿能力的探索和创新能力;两项的分值比例亦各占一半。考勤成绩主要考查学生的出勤状况和平时作业情况以及课堂的活跃程度。四种成绩的分配比例可由任课教师与学生共同商讨确定。
四、结束语
《土壤地理学》是一门综合性很强的课程,它不仅融合“天、地、水”等自然要素,更与当代经济的发展息息相关,学生能否学好本课程对今后的发展也影响重大。因此,在对《土壤地理学》课程进行改革的过程中,必须进行“两手抓”原则,一手抓理论,一手抓实践;重视对新型技术的培养,以提高学生的综合素质和实践能力;充分利用现有的教学、技术资源,开展讨论和启发式教学,激发学生的主动性、创造性,培养其创新能力,让学生真正的意识到土壤地理学在促进经济社会发展过程中的重要作用,以增强学生的社会责任感和使命感。
参考文献:
[1]关于高校本科教育培养模式的思考[J].中国林业教育,2007,25(4):2~3
[2]宁滨.创新型人才培养应把握三个着力点[N].中国教育报.2010-01-28(3)11~12
[3]王润孝.李小聪.构建创新实践平台培养学生创新能力[J].中国高等教育,2005(9):37~38.
[4]王志敏.基于创新人才培养的土壤地理学课程实验教学改革探讨[J].新校园(中旬刊)2014(9):10~12
[5]耿玉清.王艳青.土壤学理论课程教学改革与探索[C].韩海荣.改革・创新・发展――教学改革与实践论文选编.北京:中国林业出版社,2008.