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近年来土壤学发展的特点范文1
关键词：设施园艺；土壤污染；生态问题；清洁生产
当前，我国的设施园艺产业是以蔬菜作物为主，设施园艺自诞生以来取得了长足的发展。在面积上就可以充分体现出来：20世纪80年代我国的设施园艺面积仅有0.693万m2，而到了2010年则超过了339.81万m2[1]。但是30多年来，受各种因素的影响，设施园艺产业面临着非常严峻的土壤生态环境问题，同时也导致农产品的质量安全倍受质疑。为了保证设施园艺业的可持续发展，必须要深刻剖析这些问题，并提出可靠的解决措施。
1 设施园艺中的土壤生态问题分析
1.1 设施园艺农业土壤酸化问题严重
以全国著名蔬菜基地山东寿光大棚设施土壤研究为例，经过仔细的调查发现，给蔬菜施用的化学肥料营养元素并不均衡，现在的状况是钾、磷、氮的比例为0.359：0.961：1，与蔬菜作物应有的比例1.251：0.502：1极为不符。而且，随着大棚使用年限的增加，N、P的含量明显随之增加但是K的含量增幅不大，很容易导致土壤营养元素比例失调，营养不均。为了增加产量而过度的施肥，却取得了相反的结果，很是得不偿失。不符合事物常规性的操作往往会带来较大的危害，比如，磷氮的过量使用就会导致病虫害的加剧。
土壤营养元素比例不和谐必然会引发土壤酸化。由于过量使用N肥和酸性化肥，使得设施园艺农业土壤的pH值急剧下降，并呈现出随种植时间的增长pH越来越小的趋势。土壤酸化不仅会减缓有机物质的分解与矿化，影响土壤养分的合成和作物的吸收，也会影响作物的正常生长发育和产量。
1.2 设施园艺农业土壤次生盐碱化问题严重
据分析，造成设施园艺土壤次生盐碱化的原因主要有两个：一是施肥不科学、缺乏正确的指导。盲目地认为只要大量施肥就能高产，结果却差强人意。二是温室大棚内的土壤常年被覆盖，土壤接触不到天然的雨水滋润，土壤里面的盐分随着水分的蒸发不断积聚在土壤表层，加快了土壤的次生盐碱化。
1.3 设施园艺农业中蔬菜的硝酸盐含量增加
世界卫生组织和联合国粮农组织明确规定了硝酸盐的摄入量和蔬菜的硝酸盐含量，以确保人类的饮食健康[2]。近年来，根据大量的调查研究发现：受设施条件及其它影响，随土壤含盐量的增加，硝酸盐的含量也在上升，所以设施园艺蔬菜产品的硝酸盐含量会超标。
1.4 设施园艺内的连作障碍比较严重
由于设施园艺的专业化特点，设施内种植的蔬菜品种较为单一，所以导致连作障碍的产生。尤其是一些搞大规模生产的设施园艺蔬菜基地，常年只生产一种作物，连作困难就很明显。连作造成的危害很多，最严重的就是土传病害的加剧，因为设施内土壤的酸化抑制了有益微生物的生存和土壤的正常代谢。另外还有化学物的自毒现象等，严重影响了蔬菜对养分的吸收。
2 设施园艺实现清洁生产的技术对策
2.1 采用高效、节约的灌溉技术
采用先进的灌溉技术，比如微喷技术和滴管技术等[3]，不但能提高水资源的利用率减少浪费还有利于改善设施园艺内的环境，促使作物健康的生长。笔者认为，大棚的覆盖物应适时的打开，让土壤和植物能够接受自然的阳光和雨露，以减少人为造成的损害。
2.2 科学的使用肥料
目前，由肥料带来的土壤问题越来越严重。很多设施园艺经营者盲目的相信化肥的功效，而忽视了土壤和植物的喜好和接受能力。科学证明，有机肥和无机肥要根据土地的实际需要搭配使用，才能实现作物的丰收。
2.3 病虫害防治技术
一些病虫害的产生，是不合理的施肥和灌溉等人为因素造成的。世界上最好的病虫害防治技术，莫过于利用生态链，实施自然的控制，不仅没有污染还能降低生产成本。这样才真正能实现清洁生产。
3 结语
综上所述，设施园艺业在不断发展的同时一定要注意生态保护和产品安全，在清洁生产上加大力度，只有这样才能实现我国设施园艺产业的可持续发展。
参考文献
1 李平平.设施园艺中土壤生态问题分析及清洁生产对策[J].农业工程学报，2010（12）
近年来土壤学发展的特点范文2
至今仍然保留下来时间在50年以上的“经典试验”包括美国伊利诺斯州立大学的Morrow轮作-肥料试验（1875年）、Morrow磷矿石粉肥料试验（1900年）；德国哥廷根农业研究所的E-Field轮作下的肥料试验（1873年）和多年生黑麦草肥料试验（1873年），林布尔格罗夫农业研究站的化肥对作物产量及产品质量影响试验（1938年）；法国贵格纳国立农业研究所的Deherain小麦、甜菜肥料试验（1876年），小麦连作肥料试验（1876年）以及芬兰、荷兰、丹麦、加拿大和澳大利亚等国家的相似试验等。而亚洲最早开展且持续至今的土壤肥料长期定位试验是日本鸿巢县中央农业试验站的水稻连作肥料试验（1926年）。但我们同时还要看到，目前绝大多数的土壤肥力长期定位点多集中在发达国家，而在热带地区以及发展中国家的定位研究还比较少。以我国来说，现存的长期定位试验主要建立于20世纪70年代后期，而始建于1987年的“国家土壤肥力与肥料效益监测站网”当属目前国内最为完整、覆盖面最大、具有网络试验特征的大型长期土壤肥料试验群。我国长期土壤肥力监测研究目前面临的最大问题是经费不足和队伍不稳定，不少试验正在被迫关闭或处于失管状态。国家应对保护完整的、有代表性的大型长期定位监测研究平台给予重点支持和保护，使之像英国洛桑试验站和美国的Morrow长期试验基地一样，受到国家的高度重视，成为国家科技创新体系重要的基础条件平台。就方法论而言，土壤肥料长期定位试验是一种采用既“长期”又“定位”的方法的试验。农业生态系统中很多过程进展缓慢，外部环境条件也在不断发生改变，短期试验往往不能揭示这种长期的变化趋势。长期定位试验具有时间的长期性和气候的重复性（即能克服气候的年际变化对肥效的影响）等特点，信息量丰富，准确可靠，能系统地揭示土壤肥力的演变过程。不同气候条件和土壤类型下的土壤肥力长期定位试验得到了一些共性的结论：
（1）有机和无机肥料的配合施用能够最大程度地达到高产的目的，但单施化肥或有机肥一样具有持续增产的效果，连续合理施用化肥并不影响作物产量；
（2）尽管在相同施肥条件下，作物轮作较连作可获得较高产量，但这些经典试验告诉我们在合理施肥的情况下，单一种植也一样能够维持一定的高产；
（3）从提高土壤有机质含量和提高地力的角度而言，有机肥明显优于化肥，但合理施用化肥对提高土壤有机碳、有机氮库仍有微弱作用。依靠从这些土壤肥料长期定位试验中获得的共性结论，欧洲、美国以及其他发达国家在近数十年内迅速形成了依靠单一种植、合理施肥、机械耕作和科学用药为四大支柱的现代农业方式，其中前2项的实用性和可靠性便来自长期肥料试验的研究结果。同时，土壤肥力长期定位试验以长久固定的土壤管理模式使土壤性质按不同的方向不断地改变，从而形成具有不同肥力性状和生物活性的各种土壤类型。这些永久保存下来的不同时期的土壤样品，为后来者研究不同农业耕作模式下土壤的发展变化过程以及了解人类活动对这些演变过程的影响提供了珍贵的研究对象。此外，土壤肥力试验长期以来不间断的试验结果存档也为验证土壤肥力变化模型的可靠性提供了宝贵的数据，将有助于研究和预测现代农业耕作措施对未来土壤质量乃至农业生产的影响。
二、农田土壤肥力培育研究及其进展
张福锁等研究指出，土壤肥力是土壤质量的重要特征，是作物高产稳产的保证，土壤的基础地力越高，作物的产量也就越高。而就我国现有耕地而言,中低产田面积比例高达71.3%，因此如何提升土壤地力已经成为我国农业科技工作者关注的焦点。全球诸多不同气候条件以及土壤类型上的长期土壤肥料定位实验总结并阐明了在不同耕作措施下的土壤肥力的长期演变规律，为土壤地力提升提供了有效的理论依据及其技术支撑，为农业的可持续发展提供决策依据。
1、优化化肥施用
化肥持续大量施用造成近年来土壤肥力下降很快、生态环境恶化。究其原因除了忽视有机肥的投入以外，化肥投入比例不当亦是重要的一个方面。据有关资料统计，目前我国施用化肥比例N∶P2O5∶K2O为1∶0.34∶0.25，磷钾不足，严重失调。平衡施肥是目前普遍提倡的科学施肥方法，传统的平衡施肥主要目的是提高作物产量，为我国的粮食增产、农民增收作出了重大贡献。推广平衡施肥，除了作物产量与品质之外，还要关注施肥对土壤生态系统其他因素产生影响。陈建国等在南方缺磷水稻田上的试验表明，平衡施肥能够提高土壤肥力，与不施磷肥和过量施磷处理相比明显增加土壤有机质含量，显著提高土壤微生物生物量。而王伯仁等和林新坚等的研究也都指出，平衡施肥在提高作物产量及其施肥效益的同时，还有利于保持和提高红壤旱地的土壤肥力。因此，在增施有机肥的基础上，科学施用化学肥料，可以改善耕地养分失调，同时有利于优化土壤理化性状。
2、合理增施有机肥
全球不同区域的土壤肥料长期定位试验的结果均指出，长期施用有机肥能够明显增加土壤中有机质的含量，而土壤有机质含量正是反映土壤肥力的重要指标之一，对于土壤中养分的积蓄、良好结构的形成以及土壤中有害物质毒性的消除等均具有重大的意义。其次，孙福来、劳秀荣等的研究表明有机肥培肥措施还能够有效明显增加土壤中有效氮、磷、钾养分的含量，而且是对于表层土壤（0~20cm）有效养分的增加尤为显著。再次，有机肥的施用还能增强土壤的保水性和固氮能力，有利于水肥的耦合；增加土壤有机C、非水稳性团聚体、水稳性团聚体的含量，有效地提高土壤团聚体的稳定性；还有研究认为，施用有机肥后土壤容重降低，致使有效水分、导热率和气体比例得到改善，促进作物生长发育。最后，有机肥的施用还有效地提高了土壤酶活性以及微生物碳、氮的含量。但随着近年来以农户家庭为单元的家畜养殖存栏量的逐渐减少，导致农民的有机肥积造量急剧下降。如何充分挖掘和利用农业生态系统中的有机肥源，合理循环使用有机物质已成为了实现有机-无机肥配合施用的物质基础和前提。其中农作物秸秆还田和绿肥种植重新引起了人们的关注。农作物的秸秆含有相当数量的碳、氮、磷、钾等营养元素，秸秆还田必然增加土壤中相应养分的储量。作物秸秆还田还提高了土壤耕层有机质含量，Gra－ham等认为，随着作物秸秆还田量的增加，0~10cm土层中有机质含量也随之增加。关连珠等的研究进一步指出，在配施化肥的基础上,施用有机肥可提高有机质含量7%~15%，其中尤以施用未腐熟秸秆处理效果最好，可提高有机质含量9%~15%。此外，秸秆还田还能够提升土壤有机质的品质，孙星等的研究结果表明，秸秆与化肥配施能够改变土壤腐植酸的组分，其中胡敏酸与富里酸的比例比单施化肥土壤明显提高。我国南方农作区冬闲田面积大、空闲时间长。因此利用冬季空闲茬口种植一季绿肥作物，既能增加当季地面覆盖，保持水土，又能增加生物固氮量，活化富集土壤磷、钾等养分，翻压还田后能提高土壤有机质含量，为后季作物提供速效养分。李继明等通过26年的长期定位试验发现，红壤稻田区绿肥与化肥长期配合施用不仅有利于水稻稳产增产，减少了化学肥料的使用量，而且土壤中有机质、全N和全P均明显高于单施化肥处理。王劲松等的研究还发现，绿肥种植不仅增加了土壤中速效养分和有机质含量，还能够改良土壤结构，降低土壤容重。因此，绿肥与化肥长期配合施用可以减少化肥的使用量，提高化肥氮、磷、钾养分的农学效率，增加土壤有机质，改善土壤物理结构，提高土壤肥力，是作物增产和培肥地力的有效途径。
3、优化耕作制度
近十几年在生产实践中总结出的保护性耕作法是一个成功范例。大量的研究表明，保护性耕作减少了土壤的翻动，加上秸秆覆盖作用，可以有效地控制土壤侵蚀，减少水土流失。该技术的应用还对土壤理化性质改善，进而提升土壤肥力起到积极的作用。朱文珊等的研究表明，免耕土壤的孔隙分布较合理，有利于土壤上下层的水流运动和气体交换。免耕还可以显著改善土壤化学性状，土壤有机碳显著提高，同时可提高土壤表层的N、P和K含量。此外，免耕还可增加土壤生物和微生物数量和活性。由此可见，实施保护性耕作措施改良了土壤物理结构，提高了土壤养分水平，使得土壤团粒稳定，增加了水分入渗量，从而减少了径流和土壤流失，有效提高了土壤肥力。
三、提升土壤肥力与发展现代农业思考
所谓现代农业，相对于传统农业而言，是广泛应用现代科学技术、现代工业提供的生产资料和科学管理方法进行的社会化农业，是以农业生产过程中生产技术手段应用的水平、程度和范围来确定的。凡是大量应用现代先进的科学技术，使劳动生产率大幅度提高，并有较发达的社会经济环境和其他高技术配套产业的密切配合，这就是现代农业。目前我国正处于传统农业向现代农业的过渡阶段。农业发展主要依赖提高土地产出率为重点的劳动实用型的生物化学技术创新。所通行的仍然是以农户为单位的小规模生产，也没有跳出传统农业方式的范畴。由此可见，中国农业出现的增长，从总体上来看，主要还是传统农业方式下的增长行为。那么，伴随农业的推行，在传统农业向现代农业转变的过程中，土壤肥力究竟发生了什么样的变化？不少学者认为，由于农业生产水平与复种指数的提高，耕地质量出现了令人担忧的征兆，综合表现为土壤基础肥力下降、土壤物理性状变差（如耕层变浅、容重增加）、土壤缓冲能力下降、各种污染加剧等，已明显地制约着农业可持续发展。特别是1980年以后高产品种、高产栽培技术的应用以及化学物质（化肥、农药）投入量激增，作物产量水平也随之迅速提高；但由于小规模生产的限制，农家肥投入不断降低，绿肥种植几乎绝迹，农民对土壤养分的投入远远低于土壤的产出，导致了土壤肥力退化严重。以张炳宁等在扬州的研究为例，20世纪八九十年代，随着作物产量的激增，该地农田土壤大都出现了耕作层变浅、土壤物理结构变差、耕层养分含量下降等一系列土壤肥力退化症状。这一现象在当时的中国极具代表性。土壤不仅是人类生存的基本资源，也是农业可持续发展的重要基础。现代农业的发展是以持续农业为战略体系。发展持续农业的目的，是获得高产优质的农业产量，保持清洁的环境和生物多样性，其内涵主要是在保持和提高代传土地质量，增强抗风险的缓冲能力，使土地在保护环境的基础上永续利用，并不断提高其农业生产力和经济价值。因此，人们通过了解土壤肥力的演化规律，采用不同的耕作措施调节土壤肥力的发育过程，使其朝着高产、优质、高效、安全和生态方向发展，已经成为了现代持续农业的根本措施。在此意义上，根据现代持续农业发展的需求，我国土壤学中长期发展优先研究内容可集中以土壤质量提升与调控为核心，具体有以下5个方面：
（1）交互作用。从研究土壤本身转向研究土壤与人口、资源、生态、环境、社会经济发展相协调，从单一学科走向与其他相关学科相互综合、相互渗透和相互交叉，不断丰富和发展土壤肥料领域的研究内容。包括不同生态区域土壤肥力的演变规律与主要驱动因子及机制，土壤肥力演变与生态环境之间相互关系的研究等。
（2）土壤管理。研究土壤肥力及其影响因素，土壤养分含量与肥力的相互关系，土壤肥力与土壤生产力、作物产量与品质等的相互关系，施肥与耕作等措施对土壤肥力的影响，探讨提高土壤肥力的方法与对策，建立土壤肥力评价指标体系，从而为现代化农业大生产中的土壤管理提供理论支持。
（3）过程变化。土壤研究从静态走向动态的监测、预控和长期定位观测。土壤作为一个独立的历史自然体无论在时间上还是空间上都处于变化之中。同时土壤本身的发生发展过程是缓慢的，有其自身的发生发展规律。因此，要研究土壤的形成演变规律、养分变化动态等一系列问题，必需从静态的研究走向动态的监测、预控和长期定位观测。
（4）时空尺度。土壤学的全球变化研究已从全球、区域、流域到土链、田块、颗粒，从结构、表面、内层到分子、原子、电子，从静态到动态，从短时到长久。人类活动在地球各圈层中发挥着重要影响，从根本上改变了各环节或各圈层的物源、能源和信息流，从而影响生态环境与生物健康。
近年来土壤学发展的特点范文3
关键词：实践教学；环境资源；分析测试；教学质量
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）15-0043-02
随着社会经济的快速发展，环境污染、资源稀缺等诸多问题也日益显现，如何保护有限的资源、优美的环境是人类在21世纪必须面对的难题。而应对这一难题的首要环节便是让人们清晰地认识当前与人类生活、生产息息相关的土壤、水体、大气等环境资源状况，了解这些环境要素，如当前的清洁程度或受污染程度。因此，培养具备环境与资源分析测试技能的专业人才成了新世纪高等学校的一项重要任务。《资源与环境分析测试》课程的开设恰好顺应了这一时代要求，成为农业资源与环境专业一门重要的专业基础课程，也是环境类和农学类专业有益的选修课程。该课程特点有：（1）内容广泛，涉及面广。包括土壤肥力及污染物测定、水质分析、作物营养诊断、农产品安全与品质分析等。（2）课程内容和实验方法更新较快。随着社会进步和人民生活水平的提高，人们对环境和食品安全提出了更高的要求，新的标准也不断制订，而这些新的检测项目也将被纳入到该课程内容中。另一方面，科技的飞速发展也使得分析测试的方法与设备不断改进，这些更精确、更高效、更安全的测试方法也将被引入到该课程中。（3）该课程理论性和实践性都较强，对学生科学素质和实践能力培养均具有重要作用。笔者所在课程组成员在《资源与环境分析测试》课程开设之前做了大量的论证和精心的准备工作，而在近年来的实际教学过程中还是发现了一些有待改善的问题。比如教学过程主要以验证实验原理和锻炼学生实验室基本操作技能为主，重视实验结果，整个实验过程缺少悬念，难以引起学生的兴趣；学生对环境或者实验条件对实验结果的制约作用认识不够深刻；实验课时相对紧张，学生难以在有限的时间内完成从试剂配制、器材准备到实验测试、结果分析整套流程；有些实验技术手段与科研、生产的实际需求之间存在一定差距；课程的考核指标仍需逐步完善等。为提高该课程教学质量，笔者根据近年来授课中遇到的这些问题和分析测试科学的发展趋势，提出改革《资源与环境分析测试》课程教学的几点建议。
一、激发学生求知欲望，启发学生学习兴趣
传统教学过程中，教师先对实验中测试项目的基本原理、实验方法和操作步骤进行讲解，然后学生按照讲解内容进行操作，通过操作过程和实验结果验证书本知识，反映学生的基本操作技能。这种教学过程固然严谨，但也容易造成学生仅仅以完成实验任务为目的的弊端，难以激发学生的学习兴趣和求知欲望。针对这种情况，笔者在授课中加入测试项目在当前社会发展中的应用介绍。例如，在讲授土壤中氮、磷、钾等指标的测定时，向学生介绍我国测土配方施肥工作的开展情况，介绍学好本课程与开展测土配方施肥工作的关系，启发学生的学习兴趣。在测定水体中污染物浓度时，让学生自己在校园内的池塘、溪流中采集样品，使分析测试过程与学生日常生活所处的环境联系在一起，充分调动学生的主观能动性。
二、设置不同条件下的实验流程，让学生自主发现影响结果的因素
分析测试过程中环境因素与实验条件对分析结果存在影响，需要加以校正。直接将书本上的校正系数告诉学生，虽然也能完成分析测试任务，但难以让学生对所测试的具体指标受哪些环境因素和实验条件的影响有深刻印象，学生在今后的工作中容易忽略这些因素。通过不同环境、实验条件下，让学生对同一样品进行分析测试，对比测试结果，让学生自己去发现这些因素对最终结果的影响，往往能起到良好的效果。
三、加强实验全过程操作锻炼，培养学生独立开展测试工作能力
《资源与环境分析测试》是一门重视培养学生实践操作能力，提高分析测试技能的课程。其中的每一项实验都包括试剂配制、器材准备、实验测试、结果分析等诸多环节，但仅依靠有限的课堂教学时间，很难保证学生在每项实验环节中都能亲历亲为。而当学生就业后，往往需要独立地开展工作，了解、掌握各项测试指标的完整流程成了一项基本要求。为了解决这一矛盾，课程组教师除了在理论教学中强调实验流程的系统性、完整性外，在实践教学中，对每一项分析测试实验所包含的步骤、完成实验所需要的时间进行了细致、充分的论证。尽可能地将实验试剂、器材准备工作也加入到实践课程内容中来，让学生更牢固地掌握每项测试实验的全部过程。对于那些确实无法将实验所有环节都安排在课堂教学时间内完成的测试指标，则可以通过合理规划、制订专业培养方案，不断改进课程设置与大纲内容，使各门课程在内容上既能相互衔接，又能相互补充、加强。
四、多种实验方法相结合，全面提升学生测试技能
随着试验仪器、设备的不断更新与改进，分析测试技术的发展也日新月异。无论是针对土壤、水质，还是植物分析，许多指标都存在多种测试方法，传统经典的方法往往需要更多的人为操作步骤，有利于锻炼学生在实验中的各项基本技能，并且采用这些方法，对仪器设备的要求也容易满足，适应面广。掌握好这些方法，有助于学生今后在各级机构中顺利开展分析测试工作。而在应用大型仪器进行分析测试的方法中，自动化程度被极大地提高，能使操作人员从大量繁琐的实验步骤中解放出来，同时也减少了实验中造成人为误差的可能性，提高了测试精度。学习掌握这类分析测试方法，能使学生今后在有条件的企事业单位中从事分析工作时更加得心应手。针对《资源与环境分析测试》课程的这一特点，在教学过程别重视分析同一指标时，应用多种测试方法的实验环节。例如在测试土壤中交换性钾、钠、钙、镁时，既使用经典的滴定和火焰光度计测试方法，也应用电感耦合等离子原子发射光谱仪（ICP-OES）进行测定。通过这一举措，进一步提高了学生的测试技能。
五、逐步改善考核体系，提高分析测试水平
《资源与环境分析测试》课程包括理论教学和实践教学两部分，现阶段两部分的课时数相同，均为64课时，考核时采用期末考试成绩与实践操作成绩相结合的方式。近年来，课程组教师根据该课程的特点和教学过程中的具体情况，逐步调高了实践操作部分在考核中所占比例。除保留平时每项测试实验分数计入实践操作成绩外，适当增加实践操作测试环节。测试的时间和项目并不固定，一般安排在后半学期，针对学生进行分析测试过程中经常会应用到的步骤来设置。通过对这些最基本的实验步骤进行测试检查，利于学生养成标准、规范的操作习惯。另一方面，课程组成员也在争取适当增加实践部分的课时，让学生有更多动手操作的锻炼机会。这些举措逐步实现后，必定能使学生在思想上对实践操作环节更加重视，分析测试水平进一步得到提高。
作为一门分析测试类课程，《资源与环境分析测试》的教学内容必定会随着测试方法科学的发展和分析仪器科学的进步而不断变化，在此程中，一些新的问题也必然会在教学环节中显现。因此，面对新的问题，继续推进有助于提高该课程教学质量的改革实践，是一项长期工作。唯有如此，才能更好地培养具备扎实的理论和实践基础，并能够适应社会发展和时代需求的专业人才。
参考文献：
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近年来土壤学发展的特点范文4
【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。
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近年来土壤学发展的特点范文5
（1．西南大学资源环境学院，重庆 400715；2．重庆烟草科学研究所，重庆 400715）
摘要：采用框栽法对不同绿肥品种的生物量和氮磷钾养分进行分析比较，初步筛选出旱坡地不同紫色土上适宜的绿肥品种。结果表明，在酸性紫色土上，黑麦草和毛叶苕子是鲜干草产量较高且养分积累量较多的绿肥品种；在碱性紫色土上，蚕豆和黑麦草是鲜干草产量较高且养分积累量较多的绿肥品种；在中性紫色土上，黑麦草和紫云英是鲜干草产量较高且养分积累量较多的绿肥品种。因此，酸性紫色土上适宜种植和翻压黑麦草和毛叶苕子，碱性紫色土上适宜种植和翻压蚕豆和黑麦草，中性紫色土上适宜种植和翻压黑麦草和紫云英。
关键词 ：紫色土；绿肥；干鲜草产量；养分积累量
中图分类号：S142 文献标识码：A 文章编号：0439－8114（2015）06－1320-04
DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.06.010
Differences of Biomass and Nutrient in Different Varieties of Green Manure
in Three Kinds of Purple Soil
GENG Sai－nan1，XI Xiang－yin1，YUAN Xiu－mei1，CHEN Yi－yin2，SONG Da－li1
（1．College of Resource and Environments， Southwest University， Chongqing 400715，China；
2．Chongqing Tobacco scientific Research Institute， Chongqing 400715，China）
Abstract： The method of box incubation was used to study differences of biomass and N，P，K nutrients in different varieties of green manure in three kinds of purple soil. Suitable varieties of green manure on upland sloping field with different kinds of purple soil were preliminarily screened． The results showed that fresh or dry grass yield， nutrient accumulation of ryegrass， hairy vetch were higher than those of other varieties of green manure in acid purple soil． Fresh or dry grass yield， nutrient accumulation of broad bean and ryegrass were higher and more than those of other varieties of green manure in alkaline purple soil． Fresh or dry grass yield， nutrient accumulation of ryegrass and milk vetch were higher than those of other varieties of green manure in neutral purple soil． Ryegrass and hairy vetch were suitable to be planted and pressed in acid purple soil． Broad bean and ryegrass were suitable to be planted and pressed in alkaline purple soil． Ryegrass and milk vetch were suitable to be planted and pressed in neutral purple soil．
Key words：purple soil； green manure； fresh or dry grass yield； nutrient accumulation
收稿日期：2014－12－16
基金项目：国家自然科学基金项目（40801109）；中央高校基本科研业务费专项资金项目（XDJK2011B007）；西南大学资源环境学院“光炯”科技
创新项目（2014）
作者简介：耿赛男（1991－），女，河南驻马店人，在读硕士研究生，研究方向为植物营养与环境，（电话）18223520397（电子信箱）
18223520397@163．com；通信作者，习向银（1976－），女，副教授，主要从事植物营养与环境研究，（电子信箱）xixiangyin@126．com。
紫色土主要分布在中国南方地区，并且一般地处山地丘陵，其旱坡地占50％以上［1］，坡陡土薄，土粒粗大，保水保肥能力差，抗旱能力弱，矿质养分多，有效养分低。由于紫色土的成土母质天然养分丰富，易风化，易熟化［2］，因此其生产潜力很大，且紫色土经过改良后的利用价值也较大［3］。自20世纪90年代以来，由于粮食生产效益低、农村劳务经济发展快等社会和经济原因，南方紫色土的冬闲田面积不断扩大。据调查，中国南方16省（市）的秋冬耕地种植面积仅占耕地面积的60％左右，冬闲田面积近2×107 hm2［4］。耕地的大量闲置不仅造成光、热、水、土资源的大量浪费，同时也引起土壤质量退化、养分流失等生态环境问题。
利用冬闲田种植绿肥是中国南方紫色土重要的传统管理措施，具有填闲、养地、兼用的多功能特点。自20世纪80年代后期以来，绿肥生产及相关研究基本处于停滞阶段。近年来，在环境不断恶化和资源耗竭加剧的背景下，高品质、低污染的农业生产愈发受到重视，清洁农业生产的理念被广泛认同。绿肥是纯天然、最清洁的有机肥源之一，有研究表明，绿肥是一种养分完全的优质有机肥料［4，5］，在改良土壤结构、提高土壤肥力等方面具有良好的表现［6－10］。此外，种植绿肥能延长地面覆盖时间，增加地面的植被覆盖度，防止地面溅蚀［11］，并能有效地利用丰富的光热资源，控制水、土、肥的流失［12］，既可以防止土壤表面积盐，又可以降低地下水位和盐分，同时改良土壤的物理性质，并增加土壤有机质和微生物的含量［13，14］，且具有修复土壤重金属污染［15］和防病［16］的特殊功能，从而彻底改善周围的生态环境，以达到用地养地的目的。因此，绿肥可作为紫色土培育的重要途径之一。
绿肥作物的生物量和养分特性是其用作绿肥的重要指标，也是决定种植利用绿肥对土壤和主作物影响的重要因素。但绿肥作物的生长和养分积累会受到生长环境和作物品种特性的影响，在一定的生态条件下，绿肥作物的品种选择尤为关键。研究表明，同一生态区不同绿肥作物的生物量和营养特性差异明显［8，10］。目前，关于紫色土上绿肥品种筛选的研究报道尚少，为此，本研究旨在初步筛选出不同旱坡地紫色土适宜的绿肥品种，以期为绿肥合理利用和紫色土培育提供科学依据。
1 材料与方法
1．1 试验材料与地点
10种常见的冬季绿肥品种为毛叶苕子、黑麦草、豌豆、光叶紫花苕子、黄花苜蓿、白三叶、草木樨、蚕豆、紫云英及紫花苜蓿（种子均从绿肥种子市场购买）。供试土壤为3种紫色土［17］，即酸性紫色土、中性紫色土、碱性紫色土。其中，酸性紫色土采自江津；碱性紫色土采自潼南；中性紫色土采自合川。3种紫色土均为旱坡地土壤，肥力较低（表1）。试验在西南大学资源环境学院网室内进行。
1．2 试验设计
试验共设置了15个处理，即酸性紫色土－毛叶苕子、酸性紫色土－黑麦草、酸性紫色土－豌豆、酸性紫色土－光叶紫花苕子、酸性紫色土－黄花苜蓿、酸性紫色土－白三叶、碱性紫色土－毛叶苕子、碱性紫色土－黑麦草、碱性紫色土－草木樨、碱性紫色土－蚕豆、碱性紫色土－光叶紫花苕子、中性紫色土－毛叶苕子、中性紫色土－黑麦草、中性紫色土－紫云英，中性紫色土－紫花苜蓿。每个处理重复3次，每个种植框规格为40 cm×80 cm，随机区组排列。绿肥种子经过精选后，于2012年10月27日进行播种，播种方式采用人工条播，播种量参考当前生产推荐量。播种前后不施用任何肥料，生长期间水分保持在最大田间持水量的70％左右，当绿肥长至盛花期全部收获。
1．3 测定指标及方法
试验于播种前采用多点法进行3种土样的初始采集，然后风干，进行基础土样的农化分析。具体指标如表1所示，测定方法参照《土壤农业化学常规分析方法》［18］。在绿肥盛花期收获绿肥，利用电子天平（精确到0．001 g）称量绿肥鲜重，于60 ℃烘箱内进行烘干后称干重。最后利用微型植物粉碎机制样待测。植物样品主要测定全氮、全磷和全钾含量。全氮含量测定采用凯氏定氮法；全磷含量测定采用钒钼黄显色分光光度法；全钾含量测定采用火焰光度法。
1．4 数据分析
所有数据均为3个重复的平均值，采用Excel 2003和spss 17．0软件进行数据统计分析，5％水平下LSD多重比较检验各处理平均值之间的差异显著性。
2 结果与分析
2．1 3种紫色土不同绿肥鲜草产量差异
鲜草产量是筛选绿肥品种的重要指标之一。鲜草产量越高，绿肥翻压还田的养分和有机物就越多，其对土壤改良和培肥的效果越好。由表2可知，在酸性紫色土上，鲜草产量具体表现为黑麦草＞毛叶苕子＞黄花苜蓿＞豌豆、白三叶、光叶紫花苕子；在碱性紫色土上，鲜草产量具体表现为蚕豆＞黑麦草＞毛叶苕子＞草木樨＞光叶紫花苕子；在中性紫色土上，鲜草产量具体表现为黑麦草＞紫云英、紫花苜蓿＞毛叶苕子。由此可见，黑麦草和毛叶苕子较适宜在酸性紫色土上种植，蚕豆和黑麦草适宜在碱性紫色土上种植，黑麦草和紫云英适宜在中性紫色土上种植。此外，黑麦草在3种紫色土上均能较好生长，说明黑麦草生态适应性较好。同样，3种紫色土对不同绿肥干草产量表现出类似规律。
绿肥干物质含量反映植株埋青腐烂后遗留有机质能力的大小。由图1可知，在酸性紫色土上，毛叶苕子、豌豆和黄花苜蓿的干物质含量较高；在碱性紫色土上，毛叶苕子的干物质含量最高，黑麦草次之；在中性紫色土上，紫云英的干物质含量最高，毛叶苕子和黑麦草次之。这10种绿肥干物质含量范围在10％～20％之间波动，而其含水量在80％～90％之间波动，由此推测，以上10种绿肥埋青后更容易腐烂和快速融入土壤中。
2．2 3种紫色土不同绿肥养分含量差异
绿肥是一种养分完全的优质生物肥源，直接或间接将其翻压入土而起到施肥的作用。因此，养分含量是绿肥品种筛选的重要指标之一。由3种紫色土上不同绿肥品种的养分含量（表3）可知，全氮、全钾含量明显高于全磷。因此，绿肥翻压后，补充土壤氮素和钾素多，补充磷素较少。
由表3可知，在酸性紫色土上，全氮含量方面，黄花苜蓿最高，其次为毛叶苕子和豌豆，黑麦草最低；全磷含量方面，毛叶苕子最高，其次为豌豆和黄花苜蓿，白三叶最低；全钾含量方面，毛叶苕子最高，其次为黑麦草和黄花苜蓿，豌豆最低。由此可见，在酸性紫色土上，毛叶苕子为氮磷钾养分含量均较高的绿肥品种。在碱性紫色土上，全氮含量方面，蚕豆最高，其次为毛叶苕子和草木樨，黑麦草最低；全磷含量方面，蚕豆最高，其次为草木樨和光叶紫花苕子，黑麦草最低；全钾含量方面，蚕豆最高，其次为光叶紫花苕子和黑麦草，草木樨最低，且各品种之间含量差异不显著。因此，在碱性紫色土上，蚕豆为氮磷钾含量均较高的绿肥品种。在中性紫色土上，全氮含量方面，毛叶苕子最高，其次为紫云英和黑麦草，紫花苜蓿最低；全磷含量和全钾含量方面，几种绿肥间含量差异不显著，但由平均值来看，紫云英的全磷含量和全钾含量均为最高。因此，在中性紫色土上，紫云英为氮磷钾养分含量均较高的绿肥。
2．3 3种紫色土不同绿肥养分积累量差异
植株吸收积累的养分数量反映了绿肥的营养价值。生物量大、养分含量高、吸收积累养分量高的绿肥翻压后补充土壤养分的数量多。由表4可知，在酸性紫色土上，氮磷钾养分积累量具体表现为黑麦草＞毛叶苕子＞黄花苜蓿＞豌豆＞光叶紫花苕子、白三叶。由此可见，对于酸性紫色土而言，黑麦草补充土壤养分最多，毛叶苕子次之，白三叶最低，并且毛叶苕子和黑麦草与其他品种差异显著。在碱性紫色土上，氮素养分积累量具体表现为蚕豆＞黑麦草＞毛叶苕子＞草木樨＞光叶紫花苕子，磷素养分积累量表现为蚕豆＞黑麦草、毛叶苕子、草木樨＞光叶紫花苕子，钾素养分积累量表现为蚕豆＞黑麦草＞毛叶苕子、草木樨、光叶紫花苕子。由此可见，对于碱性紫色土而言，补充土壤养分最多的为蚕豆，黑麦草次之，光叶紫花苕子最少。在中性紫色土上，氮素养分积累量具体表现为黑麦草＞紫云英＞毛叶苕子＞紫花苜蓿；磷素养分积累量具体表现为黑麦草＞紫云英＞紫花苜蓿、毛叶苕子；钾素养分积累量具体表现为黑麦草＞紫云英、毛叶苕子、紫花苜蓿。由此可见，在中性紫色土上，黑麦草补充土壤养分最多，紫云英次之，紫花苜蓿最低。
综合绿肥的生物产量（鲜草产量和干草产量）和养分积累量，发现两者的最终结论相吻合，这与两者相关关系达到极显著或显著水平相关（表5）。
3 小结与讨论
选择适宜的绿肥品种需要从主作物与绿肥的育期匹配程度、绿肥的生物产量（产青量和干物质量）以及养分积累量等多方面综合考虑。本研究结果表明，就绿肥的生物产量而言，黑麦草和毛叶苕子较适宜在酸性紫色土上种植，蚕豆和黑麦草较适宜在碱性紫色土上种植，黑麦草和紫云英较适宜在中性紫色土上种植。就绿肥的养分积累量而言，在酸性紫色土中，黑麦草补充土壤养分最多，毛叶苕子次之；在碱性紫色土中，蚕豆补充土壤养分最多，黑麦草次之；在中性紫色土中，黑麦草补充土壤养分最多，紫云英次之。由此可见，综合绿肥的生物产量和养分积累量，黑麦草和毛叶苕子较适宜在酸性紫色土上种植和翻压，蚕豆和黑麦草较适宜在碱性紫色土上种植和翻压，黑麦草和紫云英较适宜在中性紫色土上种植和翻压。
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近年来土壤学发展的特点范文6
遥感技术具有宏观性和现势性强、综合信息丰富等优势，为矿区土壤重金属污染评价提供了可行的方法。本文综述了遥感技术在矿区土壤重金属污染评价方面的研究，并对其进行了展望。
关键词：
遥感；土壤；重金属
1.引言
矿产资源是生产资料和生活资料的重要来源，人类社会的发展进步与矿产的开发利用密不可分。矿产的开采、冶炼、加工过程中大量的铅、锌、铬、镉、钴、铜、镍等重金属以及类金属砷等进入大气、水、土壤引起严重的环境污染。根据2014年4月17日环境保护部、国土资源部的《全国土壤污染调查公报》，“全国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，总的超标率达16.1%”、“在调查的70个矿区的1672个土壤点位中，超标点位占33.4%，主要污染物为镉、铅、砷和多环芳烃”。资源、环境是制约社会经济发展的两大瓶颈，如何克服这个瓶颈问题同时又能实现矿山开发的可持续发展，是我国社会必须面对和解决的紧迫的社会问题［1］。传统的土壤重金属污染监测方法有实验室监测、现场快速监测等方法。实验室监测方法虽然测量精度高，但是存在劳动强度大、采样分析费时，适用范围小的缺点；现场快速监测法虽然具有大面积、连续、高密度获取信息的特点，但是还大多处于定性或半定量的试验阶段，易受周围因素影响［2］。各种岩石、土壤、植被及水体等均有各自独特的光谱特征。地物光谱特征的差异，是遥感技术识别各类地物的主要依据，也是应用遥感技术开展土壤重金属污染评价的理论基础。遥感技术以其宏观性和现势性强、综合信息丰富等优势，在矿区土壤重金属污染评价中起到了积极的先导作用，并取得了良好的应用效果。一般情况下，土壤中的有机质、水分、铁氧化物、重金属等对土壤光谱反射率有一定影响。国外相关研究起步较早，始自20世纪六十年代土壤光谱研究［3］。国外有研究中表明，当土壤有机质含量超过2％，铁氧化物、重金属等光谱信息有可能被土壤中的有机质的光谱信息所掩盖，进一步加大了光谱信息提取的难度；同时土壤的反射率会因铁氧化物的存在而在整个波谱范围内有明显的下降趋势，土壤的光谱反射率都朝着蓝波方向下降，并且这种下降趋势可以扩展到紫外区域［4］，相关研究陆续拓展至矿区重金属污染中来［5］；国内自20世纪八十年代在云南腾冲系统地开展土壤光谱与理化性状关系的研究［6~7］，并于九十年代末开展遥感技术在矿区重金属污染监测的探索。目前遥感技术对矿区土壤重金属污染评价研究主要有两个方向：一是植被反演。根据地表植被覆盖以及重金属在植被根茎、叶片中富集，植被在重金属胁迫下叶绿素等光谱特征发生变化的特点，通过植被光谱数据反演土壤中的重金属含量，间接评价重金属污染。二是土壤监测。利用重金属对土壤波谱特性的影响，通过土壤光谱数据监测重金属含量［8-10］。
2.植被反演方法
植被在生长发育的过程中，矿区土壤中的重金属被吸收和富集，对植物的产生的影响主要体现在长势方面产生了生物地球化学效应，如色素含量、水含量、叶面温度的变化，进而影响植被的光谱反射率，植被光谱的变化能够在遥感光谱信息中有所体现。基于以上认识，可以通过植被光谱信息、波谱曲线变化的分析提取污染信息［11］。不同植物对重金属敏感性不同，重金属胁迫导致植物体内生物化学成分发生改变，使电磁波谱反射特性不同。植被反演方法的原理是，运用遥感技术研究重金属污染条件下植被光谱特征变化，建立植被光谱特征与重金属污染条件下植被生长状态参数变化之间的关系［7］；研究叶绿素含量与重金属污染之间的关系，分析叶绿素变化敏感的光谱指数及其响应规律，并进行了区域应用与验证［11-13］。研究表明，随着土壤中重金属含量增加，植被近红外、可见光反射光谱特征发生显著变化，表现为可见光光谱反射增强，近红外光谱减少，红边移动范围减少［14-15］。此方法适用于矿区植被覆盖较茂密的区域。王杰等（2005年）以江西德兴铜矿去为实验区，采用美国陆地卫星（Landsat）ETM+数据，采用比值分析、彩色合成、影像融合等方法增强影像视觉效果，对污染区的植被的波谱曲线与正常区的同种植被的光谱特征作对比，总结出受毒化植物叶冠的波谱形态与正常植物叶冠的波谱形态相比发生的形态变异的特征，总结对照区和污染区植被的波谱特征差异和各污染区的受污染程度，分析出不同污染区植物的受毒害程度［16］。雷国静等（2006年）在南方植被茂密区离子型稀土矿区采用高分辨率QuickBird遥感数据采取坐标换的方式，消除土壤信息干扰，获取了较真实的植被受污染影响程度的信息，运用了归一化植被指数密度分割方法和通过旋转二维散点图获得植被绿度方法来提取植被污染信息，取得了较好的效果［17］。李新芝等（2010年）以肥城煤矿区为实验区，将SPOT-5数据2.5米分辨率的全色波段进行小波变换、主成分分析等融合方法提高图像的空间信息量，综合运用缨帽变换、植被与土壤相关性分析、支持向量机分类等方法提取矿区植被信息，并制作了植被等级分布图，确定了不同污染程度的植被覆盖面积，与矿区污染分布的规律具有较好的一致性［11］。黄铁兰等（2014年）以广东大宝山矿区及周边10公里范围作为研究区，分别以ASTER及QuickBird为数据源，采用植被指数法和植被绿度法对植被污染信息进行识别，对获取的植被绿度信息图像进行密度分割，获得植被污染程度及分布情况。同时建议大范围的矿山植被污染信息的识别，考虑到项目综合成本等因素，采用ASTER等低分辨率的数据源，选择植被绿度指数法进行识别。对于小范围的典型矿区，可选用QuickBird等高分辨率的数据源，用植被指数法进行识别［18］。由于混合像元、大气效应的存在，植被信息提取过程中容易出现错分、漏分现象；相关系数的设置易受经验的影响。同时信息提取易受云层、山体阴影和人类生产活动的影响，均存在一定的误提现象。未来应加强信息提取技术、多源遥感数据在植被反演中的应用研究，以解决上述问题。
3.土壤监测方法
土壤是由多种物理化学特性不同的物质的组成的混合体，例如有机质、重金属、水、其他矿物质等。各种物质均有发射、反射、吸收光谱的特性，都会对土壤光谱特征产生影响，同时植被覆盖也对土壤光谱的监测有较大影响，因此对于通过土壤光谱数据直接监测土壤重金属含量的研究，尚处于探索阶段。土壤监测方法的原理是，利用光谱分析方法室内测定土壤发射光谱数据，经线性回归分析或指数回归分析、标准化比值计算、特征光谱宽化处理后，利用回归分析方法建立重金属元素含量与发射率变量之间的土壤重金属反演模型，定量反演出矿区土壤重金属含量［19-23］。此类方法适用于植被覆盖率较低的地区。ThomasKemper等（1998年）在西班牙Aznalcóllar尾矿库溃坝事件土壤重金属污染监测中，基于多元线性回归分析（MLR）和人工神经网络（ANN）方法分别通过化学分析、特征光谱--近红外反射光谱（0.35−0.35μm）手段监测土壤重金属含量，两种手段对As、Fe、Hg、Pb、S、Sb等六种元素监测有较高的相似度。为相似矿区环境的监测提供了较好的借鉴意义［13］。李淑敏等（2010年）以北京为研究区，研究土壤中8种重金属（Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb、Hg）的含量与热红外发射率的关系，分析了土壤重金属的特征光谱，并模拟预测了重金属含量的回归模型，为基于遥感光谱的土壤重金属含量监测奠定了基础［24］。宋练等（2014年）以重庆市万盛采矿区为研究区，通过光谱特征物质之间的自相关性来分析土壤中光谱特征物质，在回归分析的基础上建立As、Cd、Zn重金属含量的遥感定量反演模型，监测三种重金属含量，结果表明土壤在近红外波段和可见光波段的反射值比值与土壤中As、Cd、Zn含量存在较好相关性［25］。部分研究对波段选择和光谱分辨率的重要性认识不高，影响了重金属元素光谱信息识别、重金属污染预测精度；土壤中绝大部分重金属，如铅、锌、铬、砷等在可见光—近红外波段区间的光谱特征较弱，易被植被、土壤波谱信息掩盖，对直接利用土壤重金属光谱特征来提取污染信息带来了难度。研究发现，铁氧化物的波谱特征较明显，今后需加强土壤中重金属与铁氧化物相关性的研究，以提高污染信息提取的准确性。
4.未来展望
近年来，遥感技术用于矿区土壤重金属评价取得了一定进展，今后要在以下几个方面寻求突破：
（1）研究遥感信息提取新技术新方法。地物波谱特性易受土壤成分、大气效应、植被等环境噪音的影响，需进一步加强波谱信息提取技术的研究，以提高遥感信息提取的准确性。
（2）加强田间光谱测量研究。目前对土壤重金属监测仅局限于实验室级别的光谱监测，需要进一步探讨其他因素对重金属吸附的影响以建立准确的土壤重金属含量光谱估算模型，并进行大量而精确的实验室与田间的光谱测量工作。
（3）由定性监测向定量监测转变。遥感技术在矿区土壤重金属污染评价方面的研究大多是定性或半定量评价，尚达不到定量评价。需在遥感反演土壤污染信息模型与理论方法、土壤重金属含量与光谱变量的相关关系等方面加强研究，以接近或达到定量评价污染的水平，进而利用遥感技术评价大面积土壤污染及修复。
（4）研制高性能的卫星，提高遥感信息获取能力。作为中国16个重大科技专项（2006年~2020年）之一的高分辨率对地观测系统已进入全面建设阶段，其中2014年8月发射升空的高分二号卫星空间分辨优于1m，这必将改变遥感数据普遍采用国外遥感数据（SPOT、Landsat、QuickBrid等）的局面。
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