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土壤剖面的概念

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土壤剖面的概念

土壤剖面的概念范文第1篇

關鍵詞:表土剝離;可識別土層;量化指標

中圖分類號 S157 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731(2016)08-56-04

Abstract:Topsoil stripping and reusing of farmland used for construction is the efficient measures to protect the amount of farmland and improve the quality of farmland. The definition of recognizable soil layer and corresponding quantified indicators in topsoil stripping are researched in this paper. Conclusions are as follows:Recognizable soil layer includes arable layer(A)and plow pan;Topsoil can be stripped,as a general rule,topsoil thickness of up to 25cm,and topsoil wasn’t be polluted,gravel content in topsoil should be below 10 percent,soil texture is not loose sandy soil or tighten sandy soil and topsoils soluble salt(EC)is in below 4 ds?m-1.

Key words:Topsoil stripping;Recognizable soil layer;Quantified indicators

土壤學中的“土層”指的是在母質之上的土壤層,由于土壤剖面是由一些形態(tài)特征各不相同的層次重疊在一起構成的,這些層次大致呈水平狀態(tài),叫做土壤發(fā)生層,簡稱土層。土層的形成是土壤形成過程中物質遷移、轉化和積累的結果。不同的土壤有不同的剖面構造,耕作土壤剖面的層次一般分為:耕作層(A)、犁底層(Ap)、心土層(B)、底土層(C)。

劉瑞在不同類型耕作土壤可剝離厚度的研究[1]一文中,第一次提出了可識別土層的概念。指出,可識別土層是針對表土剝離時,為了方便建設單位在施工時能夠掌握是否需要對表土進行剝離而提出來的,意指在建設占用耕地時,用來識別、判斷是否需要對表土進行剝離的土壤表層。

可識別土層通常包括耕作層(A)和犁底層(Ap)[2-3]?!翱勺R別土層的剝離”簡稱表土剝離,就是對滿足要求的可識別土層進行剝離。表土剝離(Topsoil stripping),是指將建設用地或露天開采用地(包括臨時性或永久性用地)所占的適合耕種植物的約30cm厚的表層土壤剝離出來,利用設備搬運到一個固定的地點對表土進行儲存和處理,然后在進行土地復墾時,將儲存的表土搬運回原地或者在廢棄土地上進行土地復墾、土壤改良和其他用途的技術[4-6]。

1 研究可識別土層的意義

建設中會大量占用耕地,而耕地的表土部分則是幾千年農業(yè)生產創(chuàng)造出來的優(yōu)良、寶貴土壤資源[7-8]。該層是土壤中最肥沃的一個層次,農作物的高產優(yōu)質通常離不開這樣肥沃的土壤層。該層通常有機質含量高,土壤結構體優(yōu)良,水、肥、氣、熱協(xié)調,是寶貴的土壤資源。

調研中發(fā)現(xiàn),現(xiàn)在有很多地方急需高質量的表土覆蓋或者回填。例如,土地整理項目區(qū)新整理出來的農用地,多數(shù)表土性質非常差:質地粘重、有機質含量極低、物理性質差、土壤結構體不良、透氣透水性差等不良情況。又例如,在實現(xiàn)耕地占補平衡目標的同時,現(xiàn)階段國土資源部已經(jīng)明確了“占優(yōu)補優(yōu)”的策略,這樣針對大量的造地公司來說,優(yōu)質的表土資源將是非常緊缺的土壤資源。再例如,在眾多的煤礦塌陷區(qū),針對部分修復為耕地的土地,由于當?shù)囟嘤嗟耐寥蕾Y源非常稀缺,優(yōu)質的耕地表土更是難求。還有,損毀土地的復綠工程急需高質量表土覆蓋。

當然,隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和環(huán)境保護工作的滯后,有著幾千年歷史的肥沃耕地表土有些地方已經(jīng)被嚴重污染,這些表土雖然有機質等含量高,也不適宜發(fā)展農業(yè)生產,因此在建設占用耕地的時候遇到已被污染的表土時,就不需要剝離該表土了。然而,建設占用的肥沃耕地,絕大多數(shù)表土的性質是良好的,可以并且需要進行表土剝離,但是對于那些表土存在缺陷的耕地,其表土未必就需要進行剝離,這就需要去識別它是否需要剝離。

2 什么樣的耕地表土需要剝離

要判斷被建設占用的耕地的表土是否需要剝離,可以從該耕地是否有限制因子的存在著手,假如沒有這些限制因子之一,即可以進行剝離。影響耕地表土是否需要剝離的因素主要有表土是否受到污染、表土層厚度、表土石礫含量、表土質地、土壤可溶性鹽含量(EC值)等。

2.1 表土是否受到污染

2.1.1 土壤污染大致可分為無機污染物和有機污染物2大類 土壤污染是指人類活動產生的污染物進入土壤,使得土壤環(huán)境質量已經(jīng)發(fā)生或可能發(fā)生惡化,對生物、水體、空氣或(和)人體健康產生危害或可能有危害的現(xiàn)象。無機污染物主要包括酸、堿、重金屬、鹽類、放射性元素銫、鍶的化合物、砷、硒、氟的化合物等。有機污染物主要包括有機農藥、酚類、氰化物、石油、合成洗滌劑、3,4-苯并芘以及由城市污水、污泥及廄肥帶來的有害微生物等[9]。當土壤中含有害物質過多,超過土壤的自凈能力,就會引起土壤的組成、結構和功能發(fā)生變化,微生物活動受到抑制,有害物質或其分解產物在土壤中逐漸積累通過“土壤-植物-人體”,或通過“土壤-水-人體”間接被人體吸收,達到危害人體健康的程度,就是土壤污染。

2.1.2 土壤環(huán)境質量標準 參照GB15618―2008《土壤環(huán)境質量標準(修訂)》,結合研究的特點,擬采用第二級篩選值執(zhí)行,即采用土壤無機污染物的環(huán)境質量第二級標準值和土壤有機污染物的環(huán)境質量第二級標準值[9]。當土壤中污染物監(jiān)測濃度低于篩選值,一般可認為無土壤污染危害風險;高于篩選值的土壤是具有污染危害的可能性,但是否有實際污染危害,尚需進一步調研與確定。

2.1.3 全國土壤污染狀況調查公報 2014年4月17日,環(huán)境保護部和國土資源部聯(lián)合發(fā)表了《全國土壤污染狀況調查公報》,根據(jù)報告中各種污染物的點位超標率情況,顯示土壤中主要污染物為鎘、汞、砷、銅、鉛、鉻、鋅、鎳8種無機污染物,以及六六六、滴滴涕、多環(huán)芳烴3類有機污染物。因此,檢測土壤是否受到污染,重心可放到以上8種無機污染物和3種有機污染物上,只要表土中污染物監(jiān)測濃度高于篩選值,一般認為土壤是具有污染危害的可能性,就不需要對表土進行剝離。

2.2 表土層厚度 表土層厚度是確定是否需要進行表土剝離的重要指標之一。耕作土壤中表土層厚度指的是耕作層(A)與犁底層(Ap)的厚度之和。對于山地、丘陵和平原地區(qū),耕作土壤表土層厚度存在明顯差異。本研究以安徽省現(xiàn)有的部分農業(yè)土壤為例進行分析。

2.2.1 皖南、皖西南山地耕作土壤表土層厚度 山地耕作土壤表土層厚度通常比較薄,多數(shù)沒有心土層,土壤發(fā)育不全,土體構型為A-Ap-C或A-(Ap)-C。見表1。

表1通過分析17個山地耕作土壤表土層厚度,得出山地耕作土壤A層平均土層厚度比較薄,平均15.6cm,在20cm以內居多。A層+Ap層厚度平均25.1cm,極少超過30cm。其中A層+Ap層厚度≥25cm的剖面數(shù)為8個,20~25cm的剖面數(shù)9個。

山地耕作土壤在利用上有旱地和水田之分,旱地表土石礫成分相對較多,當>1mm的石礫含量超過10%,從經(jīng)濟學角度考慮一般不適宜進行表土剝離作業(yè)。因此,在建設占用山地旱地時,耕作土壤表層厚度,即A層+Ap層厚度≥20cm,且無其他限制條件時,一般必須剝離。對于水田土壤,當表土厚度超過25cm時,在建設占用時需要剝離。

2.2.2 江淮丘陵崗地耕作土壤表土層厚度 丘陵地區(qū)耕作土壤表土層厚度與山地類似,土體構型通常也是A-Ap-C或A-(Ap)-C,見表2。

表2通過分析15個江淮丘陵土壤表土層厚度,得出,丘陵地區(qū)耕作土壤A層平均土層厚度同樣比較薄,平均15.7cm,A層+Ap層厚度平均25.5cm,極少超過30cm。其中A層+Ap層厚度≥25cm的剖面數(shù)為5個,20~25cm的剖面數(shù)10個。

對丘陵地區(qū)的耕作土壤做表土剝離時,要做兩方面考慮處理。當處于丘陵地區(qū)相對比較平坦區(qū)域的耕地,且A層+Ap層厚度之和達到25cm時,應該考慮表土剝離;當A層+Ap層厚度小于25cm,且為旱地時,可以放棄表土剝離。

丘陵地區(qū)也經(jīng)常出現(xiàn)建設占用耕地的情況,因此,在對丘陵地區(qū)進行表土剝離時,應該著重考慮相對平坦的耕地。

2.2.3 淮北與沿淮平原耕作土壤表土層厚度 平原地區(qū)耕作表土層厚度相對較厚。見表3。表3通過分析14個土壤剖面,得出,A層平均厚度17.3cm,A層+Ap層厚度平均達到28.4cm,其中A層+Ap層厚度大于30cm的剖面數(shù)為3個,20~30cm的剖面數(shù)11個。

因此,理論上,當建設占用平原地區(qū)耕地時都應該進行表土剝離,剝離厚度30cm~40cm。當A層+Ap層厚度在20cm,且沒有其他障礙因素,也盡可能剝離。

2.2.4 沿江平原耕作土壤表土層厚度 沿江平原地區(qū)耕作表土層厚度相對較薄。見表4。表4通過分析13個土壤剖面,得出,A層平均厚度15.7cm,A層+Ap層厚度平均達28cm,其中A層+Ap層厚度大于30cm的剖面數(shù)為3個,大于25cm的剖面數(shù)為6個,小于25cm的剖面數(shù)6個。

當建設占用沿江平原地區(qū)耕地時,當A層+Ap層厚度大于25cm時,都應該進行表土剝離。

2.3 表土石礫含量 石礫是指粒徑大于1mm的顆粒。對于含石礫的土壤,卡慶斯基的標準是:對于土壤中1~3mm的小圓礫含量計入物理性砂粒中。對于大于1mm的石礫,按其含量多少,劃分級別見表5土壤石礫含量與土壤冠名[11]。

對于表土石礫含量>10%的耕地,由于石礫含量過多,剝離后把>1mm的石礫全部去除工作量龐大,不建議進行表土剝離;對于表土石礫含量1mm的石礫全部清理出土壤;對于表土石礫含量5%~10%的耕地,視情況剝離。

2.4 表土質地 土壤質地分為砂土類、壤土類和粘土類,見表6。

砂土中的松砂土和緊砂土,多數(shù)分布在平原河谷地區(qū)和丘陵山地,由于砂粒含量極多(其物理性砂粒含量>90%),粘粒極少(其物理性粘粒含量

2.5 土壤EC值 土壤水溶性鹽是鹽堿土的一個重要屬性,是限制植物生長的障礙因素。在大面積鹽(下轉61頁)(上接58頁)堿土地區(qū)的表土剝離工作中,要考慮表土的水溶性鹽總量(土壤EC值)。

EC值是用來測量溶液中可溶性鹽濃度的,高濃度的可溶性鹽類會使植物受到損傷或造成植株根系的死亡。EC值的單位用ds?m-1表示,測量溫度通常為25℃。正常的EC值范圍在1~4ds?m-1之間。基質中可溶性鹽含量(EC值)過高,可能會形成反滲透壓,將根系中的水分置換出來,使根尖變褐或者干枯。一般要求灌溉水EC值小于0.8ds?m-1(通常用于灌溉的水,其電導率為0.1~0.75ds?m-1)。

土壤飽和浸出液的電導率與鹽分和植物生長的關系見表7??梢姡寥里柡徒鲆旱碾妼蕯?shù)值可以反映土壤鹽分的數(shù)量。

由表7可知,當EC值大于4ds?m-1(即鹽化程度達到中度及以上)時,對鹽分敏感的作物產量會受到影響,所以,一般而言,中度鹽化及其以上鹽化強度的土壤在利用時,存在嚴重缺陷,故建議中度鹽化土壤、重鹽土壤、極重鹽土不進行表土剝離。

3 結論

識別表土層是否需要剝離,可從下列指標認定。只要滿足下列指標之一者,即可放棄表土剝離。

(1)表土受到污染且土壤污染物達到第二級環(huán)境質量標準值。常規(guī)監(jiān)測項目為鎘、汞、砷、銅、鉛、鉻、鋅、鎳8種無機污染物,六六六、滴滴涕、多環(huán)芳烴3類有機污染物。

(2)可識別土層厚度。皖南及皖西南山地耕作土壤土層厚度小于20cm,江淮丘陵耕作土壤土層厚度小于25cm、淮北及沿淮平原耕作土壤土層厚度小于20cm,沿江平原耕作土壤土層厚度小于25cm。

(3)表土石礫含量大于10%。

(4)土壤質地為松砂土和緊砂土。

(5)EC值大于4ds?m-1。

參考文獻

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[9]環(huán)境保護部,國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局.土壤環(huán)境質量標準(修訂)[S].GB15618-2008:4-6.

土壤剖面的概念范文第2篇

(1.西北農林科技大學, a.理學院; b.水土保持研究所,陜西 楊凌 712100;2.中國科學院/水利部水土保持研究所,陜西 楊凌 712100)

摘要:在水資源緊缺地區(qū),大部分地區(qū)的土壤水分主要來源于天然降雨,隨著人工林生長,林地土壤水資源下降,當人工林發(fā)展到超過植物對土壤水資源的利用限度時,在林地最大土壤水分補給深度以下出現(xiàn)的土壤層將會成為不可逆轉的土壤干層。這種現(xiàn)象不利于土壤水資源的可持續(xù)利用和森林植被的恢復、更新。土壤水資源利用限度理論的提出將使不可逆轉的土壤退化防治變?yōu)榉e極的土壤水資源的可持續(xù)利用。在生產中應充分認識并掌握這個規(guī)律,設法避免人工林草植被對土壤水資源的過度利用。

關鍵詞 :土壤水資源;可持續(xù)利用;土壤干層;土壤水資源利用限度

中圖分類號:S152.7+5 文獻標識碼:A 文章編號:0439-8114(2015)04-0769-04

DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.04.001

收稿日期:2014-06-16

基金項目:國家自然科學基金項目(41271539)

作者簡介:張小萍(1987-),女,甘肅通渭人,在讀碩士研究生,研究方向為數(shù)學生態(tài)學,(電話)15202403085(電子信箱)zxp853418327@163.com;

通信作者,郭忠升(1963-),男,陜西富平人,博士,主要從事土壤水分與植物生長、森林生態(tài)、森林水文與水土保持等方面研究,(電子信箱)guozs@m(xù)s.iswc.ac.cn。

1 土壤水資源

土壤水是干旱、半干旱地區(qū)重要的農業(yè)水資源,“只有考慮了土壤水才能對干旱地區(qū)及中國東西部地區(qū)的區(qū)域水資源總量做出較為合理的分析”[1]。 在干旱、半干旱的黃土區(qū),黃土層深厚(一般厚度為50~200 m,已知最厚達339 m),蓄積大量的水分形成了“土壤水庫”,“庫”中水對該區(qū)第一性生產力的形成具有重要作用。它是土地資源質量評價的主導因素之一[2];目前國內外在流域或區(qū)域水資源評價時,只把徑流性的地表水、地下水作為評價對象,土壤水往往因無法被人類調配,難以直接開發(fā)利用而被忽略。實際上,土壤水作為水資源的重要組成部分,是生態(tài)系統(tǒng)中重要的影響因素之一,也是一切陸生植物賴以生存的基礎[3]。相關的研究認為[4-7],降水到地面后有70%以上水量首先轉化為土壤水。任何水(不管是天然降水還是人工灌溉水) 都必須轉化為土壤水之后才能被植物吸收利用,被植物吸收利用的土壤水,大部分是由植物的根系系統(tǒng)吸收的[8]。植物有了足夠的水分,才得以生存、發(fā)育、形成果實而產生經(jīng)濟價值[9]。

目前,絕大多數(shù)的研究者對土壤水資源的研究從農業(yè)角度出發(fā),認為土壤水資源是指可被作物根系吸收利用的淺層土壤孔隙中的水。由于廣義水資源[10]是指在可預見的條件下,能被人類直接或間接利用的水量,土壤水資源作為廣義水資源的重要組成部分,因而可定義為:賦存于土壤包氣帶中,具有更新能力,并能被人類生產和生活直接和間接利用(包括人類對生態(tài)環(huán)境的維持)的土壤水量和對維持天然生態(tài)環(huán)境良性循環(huán)具有一定作用的土壤水量。根據(jù)以上定義,土壤水資源可包括以下四大指標,即從土壤水資源的作用范圍出發(fā)的可被植被直接吸收利用的土壤水資源量、最大可能被植被利用的土壤水資源量、從其作用的目標出發(fā)用于國民經(jīng)濟的土壤水資源量及用于維持和恢復生態(tài)環(huán)境的土壤水資源量[11]。

2 土壤水資源利用限度

許多資源在數(shù)量上是有限的,資源的有限性在不可更新性資源中尤其明顯。土壤水資源由于受自身(遺傳)因素和外界客觀條件的限制,其再生能力也是有限的。如果過度利用這些資源,使其穩(wěn)定的結構破壞后就會喪失其再生能力,成為非再生性資源,因此掌握這個限度是非常重要的。土壤水資源作為水循環(huán)的重要組成部分,是植物賴以生存的基礎。黃土高原大部分地區(qū)土層深厚,地下水埋藏較深,土壤水主要來自降水的地表下滲,多蓄存在包氣帶中,超過土層持水能力的土壤水則轉化成為地下水[9]。近年來,在黃土高原大部分地區(qū)的人工植被恢復過程中,由于土壤水分的補給和存儲量有限,在多年生人工林地中出現(xiàn)了土壤旱化,實為超載的、不可逆轉的土壤退化現(xiàn)象,甚至出現(xiàn)土壤干層[10,12]。由于降水為黃土高原大部分地區(qū)土壤水分的惟一來源,土壤一旦形成干層,就會隔斷地下水補給路徑[13],植物只能依靠當年雨水生長,處于大氣干旱的脅迫之中。如果不及時采取措施進行人為干預和調控,隨著林齡的增加,則林草地土壤旱化和土壤退化會進一步加?。?4],從而影響森林植被生態(tài)系統(tǒng)的功能,并最終導致森林植被系統(tǒng)的毀滅,甚至出現(xiàn)荒漠化。

在黃土高原地區(qū)多年生高產、高效人工林草地出現(xiàn)的以土壤旱化為主要形式的土壤退化,就是植物過分利用土壤水資源的結果。因此,為了可持續(xù)利用水資源緊缺地區(qū)的土壤水資源,首先必須深入研究植物對土壤水資源的利用限度,簡稱土壤水資源利用限度[15]。植物對土壤水分虧缺的響應有一個閾值[16]。當根系吸收利用土層的土壤水分含量低于萎蔫系數(shù)時,根系吸水困難,土壤水分將嚴重抑制植物生長,但是不會死亡。由于黃土高原大部分地區(qū)土層深厚,多年生植物(例如檸條Caragana korshinskii)根系龐大,能迅速伸展到較深土層獲取水分。如果干旱年出現(xiàn)的土壤干層在豐水年可以得到恢復,人工林地不會出現(xiàn)永久性土壤干層。因此在水資源不足的干旱、半干旱地區(qū),人工林草植被對土壤水資源的利用應該有一個界限[17]。

土壤干層劃分標準是認識和確定植物利用土壤水資源限度的一個重要指標。當土壤干層出現(xiàn)的深度小于或等于降水最大入滲深度時,該干層內損失的土壤水分在豐水年可能會得到恢復;當干層出現(xiàn)的深度超過降水最大入滲深度時,最大入滲深度以下出現(xiàn)的土壤干層無法補償,成為永久性土壤干層。消除或避免最大入滲深度以下出現(xiàn)永久性土壤干層,應成為控制植物利用土壤水分程度的重要依據(jù)。因此,當土壤干層出現(xiàn)深度等于最大降水入滲深度應該成為確定植物利用土壤水資源限度的標準之一[18]。土壤水資源利用限度是在一個人工林草地土壤剖面內,當?shù)乇砻嬉韵轮两邓畲笕霛B深度范圍內,所有土層的土壤含水量等于萎蔫系數(shù)時,最大入滲深度范圍內土壤殘留儲水量之和即為土壤水資源利用限度[15]。例如在黃土丘陵半干旱區(qū),人工檸條林地雨水最大入滲深度為290 cm,當最大入滲深度范圍內全部為干層時,土壤水分儲量為土壤水資源利用限度。

以黃土丘陵半干旱區(qū)(上黃試驗區(qū))為例,2013年3年生檸條土壤水資源利用狀況見圖1。3年生檸條幼林地土壤水資源比12年生檸條地充足,沒有達到土壤水資源利用限度的警戒線,但由于植物強烈的抽吸作用,4月16日至6月15日,林地土壤水分補給量小于土壤水分消耗量,土壤儲水量下降。2013年為豐水年,7月份以后有大量的降水,0~290 cm土層范圍內土壤儲水量遠高于土壤水資源利用限度,可以為檸條的生長提供充足的水分。黃土丘陵半干旱區(qū)(上黃試驗區(qū))2013年12年生檸條土壤水資源利用狀況見圖2。2003年1月初,土壤儲水量低于土壤水資源利用限度,1~4月該地區(qū)幾乎沒有降雨,林地土壤水分補給量小于土壤水分消耗量,植物生長需要的水分沒有及時降水補充,無法滿足植物生長所需的水分,檸條的高生長量很小,土壤旱化趨勢在繼續(xù)發(fā)展。7月1~14日這幾天降雨比較多,土壤水分得到補充。7月15日,0~290 cm 土層范圍內土壤儲水量高于土壤水資源利用限度,土層內植物生長所需水分得到正常供應,7月15日至8月31日,隨著植物的生長和強烈的抽吸作用,土壤儲水量慢慢減少,9月初有少量的降雨,土壤儲水量少量回升后又下降,10月1日0~290 cm土層范圍內土壤水分儲量低于土壤水資源利用限度。

人工檸條林地最大入滲深度范圍土壤儲水量等于土壤水資源利用限度時,該深度的土壤水分下行運動停止,在土壤剖面最大入滲深度峰面以下土壤水分可能上移,雖然指示植物可以吸收利用最大入滲深度以下土層的土壤水分,但是由于植物根系主要分布在0~200 cm土層,植物吸收利用最大入滲深度以下土層的土壤水分較少,也只能滿足指示植物提前落葉過程中植物對水分的需要。由于土壤水分穿過該峰面的下行運動難以進行,最大入滲深度以下出現(xiàn)的土壤干層難以恢復,成為永久干層,此時土壤水分狀況嚴重影響指示植物的生長,因此在水資源緊缺地區(qū)的植被恢復過程中,應盡量避免此類事情的發(fā)生。

3 影響土壤水資源利用限度的因素

1)指示植物。不同的指示植物形成不同的植被類型。不同的指示植物是影響土壤水資源利用限度的主要因素。一方面,不同的指示植物形成不同的植物群落,其樹冠結構、地上部分生物量、葉面積指數(shù)等各不相同,根系分布深度、密度及生物量都有很大的差異;另一方面,不同的指示植物對土壤水分反應的敏感性不同,植物萎蔫時的土水勢可能不同,該植物群落影響土壤水分的補給或消耗能力也不同,因此在相同的地理位置和立地條件下,不同的指示植物形成不同的植被類型,其土壤水資源利用限度可能不同。

2)氣象條件。降雨、光照和溫度是影響水資源緊缺地區(qū)土壤水分的主要因素。土壤水分變化與氣象因素之間的關系密切而復雜,具體表現(xiàn)在土壤水分補給和消耗(蒸散)兩個過程上。在水資源緊缺地區(qū),影響土壤水資源利用限度的氣象因素主要包括降雨量、光照和溫度。此外,空氣濕度、風等也會通過影響蒸散強度進而影響土壤水分利用限度的變化。

3)地理位置、地形地貌。不同地區(qū)的降雨、光照和溫度不同,適宜生長的指示植物不同,這些都影響土壤水資源利用限度;相同地區(qū)的坡度、坡位、坡向的不同,也會通過影響降雨、光照和溫度再分配等,進而影響土壤水分入滲、土壤水分蒸發(fā)過程及總量,最終影響土壤水資源利用限度。

4 土壤水資源利用限度應用

4.1 土壤水資源利用限度是判斷植物是否過度利用土壤水資源的重要標準

植物是否過度利用土壤水資源應該有一個明確的、客觀的標準,這就是土壤水資源利用限度。不論是豐水年還是干旱年,多年撂荒地土壤水分狀況較好,土壤水資源處于較高狀態(tài)。如果不利用土壤水資源,不僅會造成土壤水資源浪費,而且加劇水土流失,因此必須進行人工植被恢復。在植被恢復過程中,采用高密度可以迅速形成高蓋度的林草植被,滿足保持水土、防治沙塵暴和減少霧霾天氣,改善生態(tài)環(huán)境的需要。但是當生長季土壤水資源下降到土壤水資源利用限度時,應及時依據(jù)土壤水分植被承載力進行調控,這樣不僅可以生產部分薪柴或飼料等,而且可以促進保留木生長。當然這個指標只能適應于森林植被恢復初期的幼林,對于產生嚴重土壤旱化的成林,應該用土壤水分植被承載力表示土壤水資源過度利用程度。當土壤水分消耗量大于土壤水分補給量,林分密度大于土壤水分植被承載力時,說明植被過度利用土壤水資源,應及時進行疏伐,以調控植物與水的關系。

4.2 土壤水資源利用限度是確定植物水關系調控起始期的依據(jù)

植物生長和土壤水分相互關系調控的一個重要概念就是植物水關系調控起始期[14]。在水資源緊缺地區(qū)的人工林草植被種植和恢復過程中,人工林草地經(jīng)常發(fā)生不同程度的土壤旱化。人們不能在一發(fā)生土壤旱化時就調控植物生長和土壤水分的關系,而是要隨著植物生長,植物利用土壤水資源程度逐漸增強,土壤水資源存儲水平逐漸下降。當林草地土壤水資源下降到一定限度時,就需要采取有效措施,采用平茬或疏伐,依據(jù)土壤水分植被承載力,進行植物水關系的調控。土壤水資源利用限度是確定植物水關系調控起始期的理論依據(jù)[14]。

5 結語

由于水資源緊缺地區(qū)范圍廣,立地條件和植被類型各異,為了確保森林生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定,實現(xiàn)森林生態(tài)、經(jīng)濟和社會效益的可持續(xù)發(fā)展,人們必須研究多年生人工林草地土壤水資源,掌握多年生人工林草地土壤水資源動態(tài)變化規(guī)律和土壤水資源利用限度,及時采取有效措施調控土壤水分和植物生長的相互關系,以避免多年生人工林草地出現(xiàn)土壤旱化和土壤退化,甚至出現(xiàn)荒漠化等極端現(xiàn)象。在生產實踐中,應充分認識并掌握這個規(guī)律,設法避免人工林草植被對土壤水資源的過度利用。今后應加強不同植被類型土壤水資源利用限度研究,為水資源緊缺地區(qū)土壤水資源可持續(xù)利用提供依據(jù)。

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土壤剖面的概念范文第3篇

【關鍵詞】高等教學 土壤學 創(chuàng)新型人材 教學改革

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2014)04-0221-02

1.引言

土壤學是高等林業(yè)院校中生物類(包括林學、植保、園藝、園林等)和資源與環(huán)境類(包括資源與環(huán)境城鄉(xiāng)規(guī)劃、環(huán)境科學、旅游、農林業(yè)與資源環(huán)境等)等專業(yè)的極為重要的專業(yè)基礎課程。土壤學廣泛應用和服務于農林業(yè)持續(xù)發(fā)展、環(huán)境生態(tài)建設、區(qū)域治理、資源利用與環(huán)境保護等各項事業(yè),是關系到國計民生的重要基礎科學,具有很強的實際應用價值,并對學生后續(xù)系列課程的學習有重要的影響。

高等學校是培養(yǎng)人才的重要基地,培養(yǎng)創(chuàng)新人才是新時期對高等教育提出的新要求,也是高校參與國家創(chuàng)新體系建設的最主要方式[1]。實踐教學是培養(yǎng)學生實踐能力的重要環(huán)節(jié),目前通式教育模式的專業(yè)培養(yǎng)計劃中,實踐教學學時數(shù)普遍較少,教學過程也不夠重視。在新的教學模式下,探索學生實踐技能的培養(yǎng)、提高學生動手能力是十分迫切的問題。鑒于此,作者圍繞創(chuàng)新型人才培養(yǎng)這一目標,從通式化研究性教學模式、強化專業(yè)特色教學體系改革、野外實習與室內實驗有效地結合、英文《土壤學》系列教材的篩選以及教學嘗試等方面對《土壤學》課程進行了改革嘗試, 使本課程的教學更好地服務于生物資源與環(huán)境類創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)目標。

2.目前《土壤學》教學體系現(xiàn)狀與問題

90年代以來,我國提出了培養(yǎng)“寬口徑、厚基礎、高素質”的人才的通識教育人才培養(yǎng)模式。通識教育人才培養(yǎng)模式特點是擴充學生的知識面,增加了計算機、外語等基礎課的學時數(shù),大大縮減了專業(yè)和專業(yè)基礎課的課時數(shù),淡化專業(yè)教育,土壤學學時也在壓縮之列。以中南林業(yè)科技大學林學院土壤學為例,教學學時數(shù)從原來120學時緊縮為42學時,野外實習從原來的1周縮短為3天,實驗課只占12學時,且在土壤學課程教學內容和教學方式等諸多方面逐漸暴露出一些問題。如教學內容陳舊,對前沿理論和課程的最新發(fā)展情況的介紹不多;課程內容過于理論單一化,沒有凸現(xiàn)不同專業(yè)對土壤學特色知識的應用;缺乏與國際化辦學培養(yǎng)人材的教學內容系統(tǒng),再加上傳統(tǒng)的課堂教學方式,一定程度上影響了進一步學習的主動性,抑制了學生的思維能力,成為導致教學質量不高,學生創(chuàng)新能力比較薄弱的一個重要原因。中南林業(yè)科技大學林學院土壤學系列課程主要包括《土壤學》、《環(huán)境土壤學》、《地質地貌學》、《土地資源學》、《土地整理》等。這些課程主要針對林學、園藝、園林、生態(tài),生物科學、環(huán)境科學、資源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃管理、旅游規(guī)劃等十余個專業(yè)開設。這些專業(yè)中有幾個對土壤學知識的要求有相似之處,而另一些專業(yè)則差異較大。在教學學時數(shù)大量減少的情況下,如何針對不同專業(yè)開展不同教學模式的探索,使學生最大限度地掌握土壤學專業(yè)知識和實踐技能,高質量完成土壤學教學過程成為急需研究的課題[2]。

3.《土壤學》教學模式和教學方法的改善

社會的發(fā)展一日千里,原有的教學模式已經(jīng)不能適應新的社會人才需求,教學模式的改革勢在必行。中南林業(yè)科技大學為實現(xiàn)以應用型人才培養(yǎng)為基礎、以研究型人才培養(yǎng)為重點,培養(yǎng)基礎扎實、知識面寬、實踐能力強、綜合素質高的創(chuàng)新型人才的人才培養(yǎng)定位目標,學校對本科生培養(yǎng)方案進行了多次修改,課程體系日臻完善。目前在農林院校的《土壤學》課程教學別注重知識結構和能力結構的培養(yǎng), 其知識結構表現(xiàn)為橫大于豎,為扁平式“T” 字形;在能力結構上更注重實踐應用能力、綜合性能力的培養(yǎng)[3]。為了使培養(yǎng)的學生符合當今農林業(yè)、園林及環(huán)境部門對人才的要求,嘗試建立了與時俱進的較為完善的實踐教學體系, 極大地提高了學生的學習積極性和主動性, 改變了學生學習該課程的態(tài)度, 提高了學生的科學研究能力、運用知識的能力和創(chuàng)新能力[4-5]。我?;谕寥缹W課程教學過程中存在的問題,以培養(yǎng)創(chuàng)新型人材的教學理念為指導,從以下幾個方面對《土壤學》課程教學進行了改革嘗試:

3.1建立林學、園藝、生態(tài)、生物科學專業(yè)土壤學課程的通式化教學體系

基于上述幾個專業(yè)對土壤學知識的共性要求,在土壤學課程的教學過程中,制訂了統(tǒng)一的教學大綱,實驗、實習教學大綱;采用了材和參考書;建立統(tǒng)一的教學課件、習題庫等,有利于精選教學內容,集中精力提高教學質量。中南林業(yè)科技大學林學院土壤學課程2012年被列為湖南省高校教學質量工程的重點項目之一,為土壤學課程的教學改革提供了很好的支撐。

3.2強化園林、資源城鄉(xiāng)規(guī)劃與管理、旅游、環(huán)境科學專業(yè)土壤學課程的專業(yè)特色教學

對于上述幾個各有特點的專業(yè),在完成土壤學課程基本內容學習的基礎上,結合每個專業(yè)不同的特點強化專業(yè)特色教學:園林專業(yè)土壤學課程名稱改為《巖石與土壤》, 課程中強調植物種植要求和園林規(guī)劃、園林建筑方面的巖石造景與風景規(guī)劃要求;林學專業(yè)強調生產性;環(huán)境科學專業(yè)課程名稱改為《環(huán)境土壤學》,強調環(huán)境污染物質在土壤生態(tài)系統(tǒng)中的轉化以及對環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的影響。

3.3 編寫《巖石與土壤》和《土壤學實驗實習綜合指導書》

關于土壤學實驗實習的指導書已經(jīng)不少,但都有一個共通的缺陷就是實驗方法沒有及時更新且實驗內容繁多,缺乏先進性和實用性,通過文獻檢索、兄弟院校調研以及國外動態(tài)跟蹤等方式,在掌握土壤學實驗課程的最新進展和前沿動態(tài)的基礎上,參考傳統(tǒng)《地質學》、《土壤學》和《土壤肥料學》、《地貌學》、《園林土壤肥料學》等教材和書籍,廣泛吸納與《巖石與土壤》相關的資料內容,增強了該書的知識性和趣味性,編制了具有先進性和實用性知識體系的兩本新教材。

3.4土壤學系列課程實驗實習相結合的教學改革

綜合性實驗是指在學生具有一定基礎知識和基本操作技能的基礎上,考查學生運用本課程的綜合知識或與本課程相關課程多個知識點構思實驗,并對學生實驗技能和實驗方法進行綜合訓練的一種復合型實驗[6]。除了重新編寫了具有先進方法和實用性的實驗實習的指導書外,還對實驗實習的時間安排進行了改革。除了礦物、巖石觀察實驗仍按課程要求安排在與理論課教學同步進行外,所有理化分析類實驗全部推遲到課程結束前1-2周時間內進行,為了使實驗與實習有機結合,把野外實習時間從課程結束后,提前到課程結束前2-3周左右,即先進行野外實習,再進行室內理化性質分析實驗。其次,進行綜合性實驗嘗試。野外實習取來土壤樣品后,任課老師只簡單介紹實驗方法原理和注意點,所有理化性質測定過程全部由學生摸索完成,2人一組可自行在2天時間內完成全部分析內容。再者,訓練學生實習、實驗報告的綜合寫作能力。實習、實驗連續(xù)完成后,讓每位學生獨立完成1份《土壤學實習、實驗綜合報告》。要求學生描寫野外觀察到的巖石及其與形成土壤的關系、土壤剖面挖掘觀察注意點以及所處氣候帶主要土壤類型基本性態(tài)外,著重要求學生對采集樣品進行分析的目的、分析后所得的結果能否說明目的、原因以及如何進一步來闡述所要弄清的問題等方面進行詳細分析,從而提高學生的綜合分析能力和專業(yè)寫作技能。

3.5土壤學系列課程雙語教學方法改革

考慮到我校國際辦學的需要,我們在教學實踐中,還對土壤學雙語教學進行了探索, ,主要包括三個方面內容:①雙語教學教材篩選與確定:國內調研采用網(wǎng)絡通訊、實地走訪進行,國外調研主要通過網(wǎng)絡、電話等通訊方式以及參加國際專業(yè)學術交流大會時或國外相關專家到訪時進行;通過國內相關學?!锻寥缹W》、《土壤肥料學》及其它相關課程雙語教學經(jīng)驗調研,以及對國外高校相關專業(yè)《土壤學》、《土壤肥料學》3門課程教材使用情況、教學方式方法與經(jīng)驗、教學模式等的調研,通過比較、確定與中文版教材內容基本一致的《地質地貌學》、《土壤學》、《環(huán)境土壤學》原版教材。②雙語教學課堂教學內容:根據(jù)中文教材教學大綱、教學內容的要求,結合英文版教材、雙語教學的特殊性,編寫用于英語課堂教學的教學大綱和確定教學基本內容。為了使學生掌握中、英文基本概念、基本術語等基本知識,基礎知識內容部分采用雙語雙向教學;專業(yè)應用、深化部分視具體情況采用雙語或英語教學。③雙語教學方法、教學模式的探討:課堂上主要通過教師講述、結合提問――學業(yè)生回答、或學生提問――教師解答等相互交流和討論的方式,以及組織學生進行課堂主題發(fā)言(presentation)等形式,使學生掌握中英文概念、專業(yè)用語及其內涵,力求學生在基本知識方面的中英文用語及其理解能夠融會貫通;實驗及實踐教學環(huán)節(jié)通過室內實物、標本、圖像及室外實地教學等形象傳輸?shù)慕虒W形式與方法;課外通過網(wǎng)絡及其它傳媒查閱大量的英文資料,練習小論文寫作等形式使學生能夠更好地掌握、應用英文專業(yè)知識,為學生們將來考研及從事相關科學研究打好基礎,受到了同學們的好評。

3.6土壤學系列課程網(wǎng)絡課堂教學平臺的建設

運用天空教室軟件構建了土壤學系列課程網(wǎng)絡課程,將課程的教學大綱、教學日歷、授課錄像、多媒體課件、教案等材料電子化,放在網(wǎng)絡課堂上供學生下載學習,將土壤學實驗過程拍成錄像文件,供學生下載觀看學習如何做實驗;將作業(yè)布置在網(wǎng)絡課堂上,讓學生在網(wǎng)絡課堂上完成作業(yè);在網(wǎng)絡課堂上開發(fā)了聊天室和BBS功能,及時回答學生提出的問題。

3.7改革考核方法

閉卷考試是土壤學考核的通行方式,雖有一定的片面性,但在我們的教學實踐中發(fā)現(xiàn),閉卷考試還是必不可缺的一種方式,完全放棄閉卷考試方式會導致大部分學生疏忽于土壤學基本知識的掌握,即便是考試前突擊復習,對土壤學基本知識面的掌握還是有相當大的作用,但閉卷考試不能做為唯一的考核方式,這種考試不利于學生綜合能力的培養(yǎng),不符合創(chuàng)新型人材教育的要求。通過探索,筆者認為考核的方式應為:閉卷考試+實驗考試+綜合能力測評(包括專業(yè)英語能力)+考勤。野外實習考核單獨記入成績。各考核方式的比例應為:①閉卷考試成績占總成績的60%,主要測試學生對基本理論知識的掌握與綜合知識的應用。②實驗成績占總成績的25%,考察成績包括實驗態(tài)度(10%)、實驗操作(40%)、實驗報告(50%) 這種考核方法比較全面、公正地反映了學生學習土壤學實驗課的情況。③綜合能力占總成績的10%,由課堂討論、及相關專業(yè)英語的能力等綜合評定。④考勤占總成績的5%。作者認為考核方法的改革可以在一定程度上端正學生的學習態(tài)度以及學習方向,這樣不僅避免培養(yǎng)高分低能的學生,還能促進學生朝著分析、解決問題的方向前進,這將有利于學生能力的培養(yǎng)和創(chuàng)新意識的開發(fā)。

4.結語

通過不斷的教學改革與實踐, 我校的《土壤學》課程的教學在一定程度上取得了較大的收獲。我們緊密結合生物類和資源環(huán)境類專業(yè)的人才培養(yǎng)目標,建立了融基礎內容與學科研究前沿、經(jīng)典內容與現(xiàn)代內容為一體的課程教學體系, 采用了多媒體教學與板書結合的教學手法,教學方法上實現(xiàn)了由單向灌輸式向多項互動式轉變、從被動接受式向自主探究式轉變,建立了與時俱進的較為完善的實踐教學體系,通式化研究性教學與專業(yè)特色教學相結合的通專結合一體化教學;實驗與實習相結合,加強實踐教學環(huán)節(jié);加強網(wǎng)絡課堂建設,優(yōu)化課程教學方法和進行考試方式方法改革,融知識傳授與能力培養(yǎng)為一體等極大地提高了學生的學習積極性和主動性, 改變了學生學習該課程的態(tài)度, 提高了學生的科學研究能力、運用知識的能力和創(chuàng)新能力。

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土壤剖面的概念范文第4篇

1“濕地農業(yè)”的提出

“濕地農業(yè)”的概念是在“濕地”概念的基礎上發(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節(jié)自然環(huán)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(yè)經(jīng)營的基礎條件、生產農產品的功能上來。在該地區(qū)農業(yè)經(jīng)營中,除要保護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)其特點進行農業(yè)經(jīng)營、處理好濕地開發(fā)、利用與保護之間的關系,是濕地農業(yè)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(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)在我國農產品生產上的地位十分突出。相對于我國北方干旱地區(qū)的干旱農業(yè)而言,我國南方濕地季風氣候條件下湖泊濕地地區(qū)的濕地農業(yè),還面臨著一系列特有的問題與挑戰(zhàn)。開展?jié)竦剞r業(yè)研究意義十分重大[8~13]。

2江漢平原濕地農業(yè)的特點

在低濕地上之所以短期內發(fā)展了出色的農業(yè),固然與人口壓力密切相關,但也與其具有獨特的優(yōu)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(fā)達,綜合經(jīng)濟實力雄厚,湖北省綜合經(jīng)濟實力百強縣大都位于江漢平原地區(qū)之內。但是在20世紀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。農業(yè)災害,包括洪、澇、漬、干旱、病蟲、冷熱等日益嚴重,農業(yè)耕作和生活的設施水平與條件十分惡劣,農業(yè)的結構單一,勞動生產力與土地生產力徘徊不前,農業(yè)資源浪費嚴重,比較效益低下。形成了江漢平原濕地農業(yè)的基本背景[10,12]。江漢平原的濕地農業(yè)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(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(xiàn)為土壤粘粒成分含量高、土壤結構不良。從土壤營養(yǎng)上來看,該地區(qū)土壤嚴重缺磷和缺鋅[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構的特點。并將該濕地歸納成3個圈次,即1)內環(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、土壤剖面結構、土壤機械構成、土壤營養(yǎng)、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(yè)利用價值也是不同的。

2.3災害加劇與生態(tài)脆弱化特征

由于本地區(qū)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(fā)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(yè)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(tài)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(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(fā)性或毀滅性病蟲害發(fā)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(yè)內部結構單一,農業(yè)經(jīng)營比較效益低,農業(yè)經(jīng)濟再生產難以完成;6)農業(yè)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(qū)的農業(yè)面臨著一系列嚴峻的挑戰(zhàn)。

3濕地農業(yè)技術體系探討

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?shù)剞r業(yè)的重要環(huán)境,又在該地區(qū)整體的水資源調度和控制中發(fā)揮著越來越重要的作用。必須從整體上來認識南方低濕地區(qū)存在的各種問題,大力開展?jié)竦剞r業(yè)技術研究(圖1)。

附圖

圖1“濕地農業(yè)”構成圖

3.1濕地農業(yè)關鍵技術的探討

“九五”期間,我們對農業(yè)濕地中的主體——澇漬地合理開發(fā)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(yè)小區(qū)綜合整治開發(fā)規(guī)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(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,將農田基本建設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”,實踐證明上述兩種方法對江漢平原濕地地區(qū)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(qū)的開發(fā)模式總結為“農田整備+梯級開發(fā)”,岑河示范區(qū)的開發(fā)模式為“農田整備+優(yōu)化模式”[22~24]。

(2)

澇漬地排水改良技術

濕地農業(yè)中農田的排水是一項關鍵技術[25~27]。研究開發(fā)和引進了適合于濕地農業(yè)小區(qū)排水的數(shù)學模型以及農道、溝渠、土地平整的工程技術參數(shù)。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(tài)演替進行了分析和評價,采用土壤系統(tǒng)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(guī)律。

(4)適生生物種質資源的發(fā)現(xiàn)、引進與鑒定

對多種水生經(jīng)濟植物蓮藕、芡實等的適宜特性進行了鑒定。發(fā)掘并開發(fā)了新魚種——月鱧,繼續(xù)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(yōu)培九”和“豐兩優(yōu)1號”等品種作為濕地高產優(yōu)質水稻換代“組合”。

(5)主要作物抗?jié)碀n的機理及抗?jié)n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(qū)水稻的抗?jié)n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(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

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

(7)澇漬地生態(tài)環(huán)境異化評價及生態(tài)恢復技術

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,也要注意照顧當前經(jīng)濟發(fā)展,要做到二者的良性互動。

(8)澇漬地高效農業(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)農業(yè)的主體產品開發(fā)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(chuàng)了4種高效農業(yè)模式。這4種模式是系統(tǒng)針對本地區(qū)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(yè)綜合開發(fā)典型模式探討

濕地農業(yè)模式總體上可分成農田高效農業(yè)模式,農林間(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)適宜于高產爽水區(qū)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(yōu)化模式的實施產生了良好的生態(tài)、經(jīng)濟和社會效益。其中經(jīng)濟效益尤為顯著[3,5,33~36]。

3.3濕地農業(yè)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(yè)的技術研究多集中在點、區(qū)或者局部技術環(huán)節(jié)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(qū)國土綜合整治,即生產、泄洪和湖區(qū)水面面積的合理比例及其規(guī)劃建設問題。進入20世紀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。與低湖農田的利用方式相比,漁業(yè)養(yǎng)殖兼顧了蓄水、生產和調節(jié)生態(tài)環(huán)境等多方面功能,生態(tài)與經(jīng)濟效益顯著,因而顯示出較大的優(yōu)越性。但江漢平原全域內土地面積如何在生產、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(該布局還應該與相關的水利、農業(yè)設施相匹配),是今后濕地農業(yè)中必須要解決的一個首要問題。應該學習日本“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;通過立法,集中來自于國家、地方和農業(yè)經(jīng)營者的有效投資;規(guī)劃與建設必須遵循統(tǒng)一的技術規(guī)范,做到資源的可持續(xù)利用與開發(fā)、保護的有機結合。

(2)關于拳頭產業(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,培育特色產業(yè),建立相應的優(yōu)質、名牌商品基地。而這一方面恰好是江漢平原濕地農業(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)濟植物產品是本地區(qū)農業(yè)發(fā)展的潛在優(yōu)勢,但一直以來未形成相應的產業(yè)和產品優(yōu)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(yè)的特色。

(3)關于恢復優(yōu)美環(huán)境與確保食物安全。江漢平原的地理特點決定了該地區(qū)各種用水可能在不同區(qū)域之間產生多次循環(huán)使用,而且人畜飲水、農業(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(huán)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(tǒng)的農業(yè)集約區(qū)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(yè)從業(yè)者的生產與生活環(huán)境,將是今后濕地農業(yè)技術體系中的一個難點。

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