农作学与土壤学原理范例(12篇)
农作学与土壤学原理范文篇1
Abstract：Soilpollutionisoneoftheimportantenvironmentalproblems.Thispaperoutlinesthecurrentphysicalremediation，chemicalremediationandbioremediationTechniqueaswellastheirresearchinsoilpollutiontreatmentathomeandabroad.Becauseeachonehasitsgoodpointsandlimitations，therefore，inordertoovercomethedisadvantagesofasinglemethod，playthestrengthsofdifferentremediationtechnology，thispaperputsforwardseveralsuggestionstocomprehensiveremediationtechnologyofstrengtheningtheresearchanddevelopmentofcontaminatedsoil.
关键词：土壤污染；重金属；石油烃；持久性有机物（POPs）；土壤修复技术
Keywords：soilpollution；heavymetal；petroleumhydrocarbon；persistentorganicpollutants（POPs）；soilremediationtechnology
中图分类号：X53文献标识码：A文章编号：1006-4311（2013）14-0313-02
0引言
土壤是人类赖以生存的主要自然资源之一，也是人类生态环境的重要组成部分。土壤是由矿物质、动植物残体腐解产生的有机物质、土壤生物、水分和空气等固、液、气三相组成的。土壤介质是非均质的集合体，结构复杂，大量有机、无机胶体和氧化物相互交错、混杂，介质表面上的存在电场和剩余力场，具有巨大的表面能，能与土壤液、气相中的离子、质子、分子相互作用。与此同时，土壤中的生物体系非常丰富，包括微生物区系、微动物区系和动物区系，其中尤以微生物最为活跃。土壤生物使土壤具有生物活性，是土壤形成、养分转化、物质迁移、污染物迁移转化的重要参与者。此外，土壤中的有机和无机的氧化性和还原性物质构成了一个复杂的氧化还原混合体系，土壤在这些物质的共同作用下表现出一定的氧化-还原特性。土壤的这些性质，使土壤具备了一定的自净能力。
虽然土壤自身的净化作用可以减少土壤中污染物的污染程度，但是如果进入土壤中的污染物含量在数量和速度上超过土壤的自净能力，即超过土壤的环境容量，终将会导致土壤的污染。土壤污染在中国已成为一个日益严重的问题。这些污染场地的存在带来了双重问题：一方面是环境和健康风险；另一方面是阻碍了城市建设和地方经济的发展。解决此问题最直接方法是场地修复[1]。
1土壤修复技术
1.1几种典型的土壤污染问题
1.1.1重金属污染采矿、冶金和化工等工业排放的三废、汽车尾气以及农药和化肥的使用都是土壤重金属的重要来源。按生物化学性质土壤中的重金属可以分为两类：第一类，对作物以及人体有害的元素，如汞、镉、铅及类金属砷等，因此，必须减少这些元素的含量使其不超过环境的容量；第二类，常量下对作物和人体有益而过量时出现危险的元素，如铜、锌、铬、锰及类金属硒等，应控制其含量，使其有益作物生长和人体健康。
1.1.2石油污染石油污染是指在石油的开采、炼制、贮运、使用过程中原油和各种石油制品进入环境而造成的污染，土壤中的石油污染物多集中在20cm左右的表层。石油开采过程中产生的落地油和油田的接转站、联合站的油罐、沉降罐、污水罐、隔油池的底泥，炼油厂含油污水处理设施产生的油泥，也是我国油田土壤石油污染的主要来源。污染土壤中石油主要成分为C15-C36的烷烃、多环芳香烃、烯烃、苯系物、酚类等，其中环境优先控制污染物多达30种。
1.1.3化肥污染化学肥料在现代化的农业生产中不仅是粮食增产的物质基础，更是农业生产资料的主体。在粮食增产中花费的贡献率在40%-60%，稳定在50%左右，但是化肥中的有毒重金属、有机物以及无机酸类等是造成土壤污染的主要来源。
1.1.4农药污染据初步统计，我国至少有l300-1600万hm2耕地受到农药污染。造成土壤农药污染的主要是有机磷和有机氯农药。据2000年国家质检总局数据，全国47.5%的蔬菜农药残留超标，因农残超标被退回的出口农产品金额达74亿美元。
1.2污染土壤的修复技术现有污染土壤的修复途径包括：第一，降低污染物在土壤中的浓度；第二，通过固化或钝化作用改变污染物的形态从而降低在环境中的迁移性；第三；从土壤中去除[2]。下面介绍几种土壤的修复技术：
1.2.1物理修复治理污染土壤的方法在20世纪80年代以前仅仅限于物理法和化学法。如早期的焚烧法、换土法以及隔离法等都要求高温、人力以及机械设备等，不仅成本很高，最主要的是没有从根本上解决污染问题，这些处理方法仅仅是使污染物发生了转移，对这些污染物还需要进一步的处理，目前这些方法仅仅应用于处理一些突发的紧急事件。而现在出现的一些经济可行的新技术、新工艺等逐渐成为了研究的热点，如：电修复法、土壤气相抽提法及CSP法、热解析法等。
电修复法：将电极插入到受污染的地下水或土壤区域，在直流电的作用下形成直流电场，则土壤中的离子和颗粒物质会沿着电场方向发生定向的电渗析、电泳运动以及电迁移，使土壤空隙中的荷电离子或粒子发生迁移运动；热解析法主要用于修复有机物，它是通过加热升温土壤，收集挥发性污染物进行集中处理；土壤气相抽提法是一种原位修复技术，主要是去除石油污染土壤中挥发性或半挥发性的石油组分；CSP法是用煤和焦炭等含碳的物料当作吸附物，在90℃和强烈搅拌下通过煤表面强力吸附烃基污染物，然后用重选或浮选法将干净的土壤和吸附有烃基化合物的煤分开。
电修复法与传统的土壤修复技术相比具有经济效益高、不破坏现场生态环境以及接触毒物少的优点，更加适用于治理渗透系数低的密质土壤。而热解析法需要消耗大量的能力并且容易破坏土壤中的有机质和结构水，同时还会向空气会发有害蒸汽而造成二次污染。土壤土壤气相抽提法具有可操作性强、处理污染物的范围宽、可由标准设备操作、不破坏土壤结构及可回收利用废物等优点。
1.2.2生物修复在减少土壤中有毒有害物质浓度的时候利用生命的代谢活动使污染的土壤恢复到健康状态，这种修复土壤的方式为生物修复。目前有以下三类：
①微生物修复。土壤中的某些微生物对一种或多种污染物具有沉淀、吸收、氧化和还原的作用，微生物修复就是利用这种作用来降低土壤重金属的吸收、修复被污染的土壤和降解复杂的有机物。
影响微生物修复土壤的因素有很多，如温度、水分、pH以及氧气等。每种微生物对生物因子都会有一定的耐受范围，在同一个环境中，多种微生物就比一种微生物的耐受范围宽。如果环境的条件超过了所有定居微生物的耐受范围则微生物的修复作用就会停止。
②植物修复。利用能够富集重金属的植物清除土壤重金属污染的设想是美国科学家Chaney在1983年首次提出的，这就是植物修复技术。污染土的植物修复技术根据植物修复的机理和作用过程可以分为4种基本类型：植物提取、植物挥发、植物稳定和植物降解。
植物提取主要是靠植物吸收土壤中的污染物，这些污染物运输并储存在植物体的地上部分，通过种植和收割植物而达到去除土壤中污染物的目的；植物挥发净化土壤可以分为两种方式：一是土壤中的污染物在植物根系分泌的特殊物质的作用下转化为挥发态，其二是植物将土壤中的污染物吸收到体内在转换为气态物质释放到大气中；植物稳定是指植物通过某种生化过程使污染基质中污染物的流动性降低，生物可利用性下降；植物降解是通过植物根系分泌物与根际微生物联合作用而达到降解污染物的生物化学过程，这种主要是处理复杂的有机物。
以上几种方式中植物提取修复是目前应用最多、最有发展前景的技术；而植物挥发修复技术仅仅限于挥发性物质，将这些污染物转移到大气中有没有环境风险还不确定，因此应当谨慎采用；植物稳定修复仅仅是暂时固定污染物，当土壤环境发生变化时污染物可能将重新被激活而恢复毒性；因此，没有彻底解决土壤污染问题。
③动物修复。动物修复技术主要是通过土壤动物群来修复受污染的土壤，分为直接作用：吸收、转化和分解；间接作用：改善土壤理化性质，提高土壤肥力，促进植物和微生物的生长。动物修复技术包括两方面内容：第一，生长在污染土壤上的植物体和粮食等饲喂动物，通过研究动物的生化变异来研究土壤的污染状况；第二，直接将蚯蚓、线虫类等饲养在污染土壤中进行研究。目前这项技术较多的应用在石油类污染中。
1.2.3化学修复化学修复是通过土壤中的吸附、溶解、氧化还原、拮抗、络合螯合或沉淀作用，以降低土壤中污染物的迁移性或生物有效性。常用的有以下几种：
第一，固化：为了控制污染物在土壤中的迁移，一般是将含有重金属的污染土壤与固化剂按照一定的比例进行混合，熟化后形成渗透性较低的固体混合物，从而隔离了污染土壤与外界环境的影响将污染物固封在固化物中；第二，稳定化：将污染物转化为不易溶解、迁移能力小以及毒性小的形式或状态，主要是通过在土壤中加入化学物质改变重金属的形态或价态实现的；第三，萃取法：使用有机溶剂对石油污染的土壤中的原油进行萃取主要是根据相似相溶原理进行的，萃取后对有机相进行分离，回收油用于回炼，而分离的溶剂循环使用。第四，淋洗法：受到污染的土壤经过清水淋洗液或含有化学助剂的水溶液淋洗出污染物。
以上几种方式各有自己的优势和适用范围，因此在处理污染土壤时应当根据实际情况选择适宜的处理方式以达到预期的处理效果。如：固化适用于面积小但是污染严重的土壤；萃取法仅仅适用于受油污浓度较高的土壤；而化学氧化法虽然操作比较复杂但是可以灵活的应用于不同类型污染物的处理中[3]。
2结语
土壤修复技术是一项涵盖地质学、化学、物理学、材料学、生物学和环境学的多学科综合技术。近年来，对石油污染土壤治理的研究很多，世界各国纷纷制定石油污染土壤的修复与治理计划，并取得很大进展目前土壤重金属污染物修复技术在探索中发展。物理修复、化学修复、生物修复技术本身都有明显的局限性。物理修复技术能量消耗高、需要专门设备、处理成本高、工作量大，只能处理小面积的污染土壤；化学法处理易破坏土壤团粒结构、处理成本高、存在二次污染的风险；生物修复存在过程缓慢、污染物降解的有些中间产物毒性甚至超过其自身，场地条件和环境因素对修复效率的影响大，修复效果不稳定。为克服单一方法的缺点，发挥不同修复技术的长处，研究开发土壤污染综合修复技术尤显重要。重点在不同生物技术的综合利用和开发物理、化学和生物联合修复工艺。
土壤修复技术是一项多学科的综合技术，涵盖了化学、材料学、地质学、物理学、环境学以及生物学等。通过本文我们知道物理修复技术能力消耗高、处理成本大而且需要专门的设备，它只能处理小面积的土壤污染；化学法处理成本高而且存在二次污染的风险；生物修复过程缓慢，场地条件和环境因素对修复效率影响较大，因此修复效果不稳定。为了发挥不同修复技术的长处而克服单一方法的缺点，必须研究和开发综合修复污染土壤技术，其重点是在不同生物技术的综合利用和开发物理、化学和生物联合修复工艺。
参考文献：
[1]谢剑，李发生.中国污染场地的修复与再开发的现状分析.世界银行，美国，2010，9.
农作学与土壤学原理范文篇2
关键词：设施生产；土壤衰退；修复
中图分类号：S158．1文献标识码：A文章编号：0439－8114（2011）13－2630-03
DegradationandRemediationofSoilinFacilityProduction
ZHANGHong－mei1，LIUXin－she1，HANShuang1，2
（1．DepartmentofGardeningandFoodProcessing，ShangqiuVocationalandTechnicalCollege，Shangqiu476000，Henan，China；
2．CollegeofHorticulture，NanjingAgriculturalUniversity，Nanjing210095，China）
Abstract：Facilitycultivationplayedagreatroleinincreasingagricultureefficiencyandpeasants’income．However，soilsinfacilityproductionmightdegradeduetoinappropriateusage，managementandcultivation．Thephenomenaandcausesofsoildegradationwereexpounded；Meanwhile，someremediationmeasuresrelatedtocultivation，fertilization，irrigation，soilexchange，andsoonwereintroduced．
Keywords：facilityproduction；soildegradation；remediation
土壤质量的高低直接影响着农业的可持续发展，这是由于可持续农业需要有可持续的农产品数量和质量作保证，而农产品的数量和质量又依赖于土壤的生产力和清洁度即土壤质量的保持和提高，土壤一旦发生退化，农业持续发展的基础就会发生动摇。因此，土壤质量成为连接农业生产与可持续农业的纽带与桥梁［1］。20世纪80年代中期以来，随着社会经济的发展，我国设施产业持续快速发展，设施蔬菜栽培尤其突出，1980年设施蔬菜不足
6667hm2，至2007年已达333万hm2，增长近500倍，为人民生活水平的提高和社会经济的发展做出了较大贡献。设施生产在农业生产中的比例愈来愈大，它的发展在很大程度上影响着农业的发展。设施栽培是高度集约化的种植业生产，具有许多露地栽培无可比拟的优点，通过人工调节水、肥、气、热条件，充分地利用光能进行高效生产，使土地生产力和光能利用率成倍地提高。但目前设施生产中普遍存在土壤衰退的问题，它不仅影响到设施土壤的可持续利用，还对食用安全构成威胁。
设施土壤质量是关系设施栽培持续发展的重要因子。因此，研究设施土壤衰退的原因及其恢复，对合理利用和科学调配土壤、保持地力常新，及保证生产绿色食品的土壤基础有重要意义。
1设施土壤衰退现象及原因
设施土壤与同地区的露地相比，有如下特点：全年温度高于露地，没有雨淋，土壤湿度完全由灌溉量调节，但由于土壤及植物的水分蒸发，空气湿度较大；光照时间较短，光照强度较弱，光质也与露地有所不同；蔬菜栽培茬次多，几乎全年都可栽种，土壤耕作次数频繁，施肥量大；室内空气流动性差，无论是有害或有毒气体的作用都比较强烈。近几年由于对设施土壤的使用、管理和耕作不当，引起了土壤次生盐渍化、硝酸盐污染、连作障碍、土传病虫害、土壤自毒产物积累等问题［2］。
1．1土壤次生盐渍化和硝酸盐污染加重
土壤次生盐渍化和硝酸盐污染是目前设施栽培中最重要的问题之一。导致这一问题的原因主要有：①设施栽培由于长年覆盖或季节性覆盖，使得其内的温度一直较高，较高的温度导致土壤水分蒸发作用较为强烈，水分的运动方向总是由下向上移动，使深层水分不断通过毛细管作用上移，溶解在其中的盐分随之移至土壤表层而聚积；又由于较长时间的覆盖，使得土壤很少接受自然降水的淋溶，因此，累积的盐分很少随降水而下渗。②设施栽培复种指数高、产出量大，超量施用化肥特别偏施N肥是保护地盐分积累的直接原因［3］；使土壤氮素浓度高，土壤pH值下降。研究结果已表明，土壤中轻度硝酸盐积累可使蔬菜作物对各种营养元素的吸收不平衡，在酸性土壤上可引起缺Fe症和Mn中毒；石灰性土壤上可引起缺Fe、Zn、Cu等症。同时，土壤硝酸盐的积累也影响作物对Ca、Mg的吸收，导致缺Ca生理病害加重。经在河南省商丘市的实际调查，栽培3年的日光温室，土表（0～20cm）NO含量可达200mg／kg以上，最高可达到近1000mg／kg。按照这个速度，栽培5年的日光温室就有可能达到危害蔬菜生育的盐分积累程度。
1．2作物连作障碍
由于设施的固定性，连作是设施栽培的主要方式。连作会使土壤中的生物区系发生变化，有益微生物减少。即使在正常的管理情况下，也会导致作物生长发育不良、产量降低、品质变劣、土传病虫害增多等问题。经对河南省商丘市睢阳区古宋乡日光温室多年连作黄瓜的调查发现，其品质明显下降，鲜黄瓜的可溶性糖含量由第二年的0.0216mg／g下降到第五年的0.0148mg／g；同时黄瓜霜霉病发病率高，根结线虫也较严重，根系分泌物在土壤中积累，继而又对作物产生毒害。
1．3土壤板结，通气不良
设施栽培长期灌水量过大，地下水位上升，以及长期连续使用化学肥料或化学肥料使用过量，破坏了原土壤的团粒结构，使土壤酸性增强，渗透力下降，土壤的通气性降低，结构性变差。土壤紧实度和土壤质地共同影响着土壤的通气性、温度、水分及耕作性质等特性，进一步影响着土壤中生物的数量与活性、养分的转化及植物对养分的吸收状况等。在疏松土壤中生长的作物，生长发育状况良好；而在紧实土壤中，作物的根系生长、地上部生长及发育均会受到不同程度的抑制，导致产量下降、产品品质风味变差。
1．4土壤营养不平衡，缺乏作物生长所需的微量元素
近几年对河南省商丘市同棚龄大棚土壤速效N、速效P、速效K及重金属Cu、Zn、Cd、Pb含量的调查表明，随大棚棚龄的增加，速效N、速效P含量也显著增加，其增加量与棚龄呈极显著正相关，速效K含量增加幅度不大；重金属Cu、Zn、Pb含量随大棚棚龄的增加有一定的增加趋势，Cd含量没有明显的规律性，但这几种重金属含量均比露地含量要高，表明大棚在高强度施肥及人为活动影响下，引入了重金属。其根本原因是长期施肥不合理及作物选择性吸收所致。调查中发现约有20％的农户施用微肥，绝大多数农户不施用，导致微肥普遍缺乏。土壤微量元素的缺乏及养分的不平衡导致作物产生多种生理性病害。
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1．5土壤自毒产物积累
设施土壤中含有不利于作物生长的毒素会日益增长，其主要原因是长期大量使用农药所致。使用农药的直接后果是消灭了病虫害，提高了作物产量，但其在土壤中残留累积，埋下危害作物生长的隐患。长期种植单一作物根系所产生的分泌物的积累，也会对该作物产生自毒。
2修复技术措施
为修复衰退的设施土壤，一定要创造一个土、水、肥、气、热协调供应，适宜作物生长的良好环境条件，为作物的高产优质提供保证。主要措施有合理耕作、平衡施肥、科学灌溉、客良等。
2．1合理耕作
每年换茬时间进行深耕，耕深20cm以上，表土层与下层土壤相互混合，使活土层增厚、熟化，破坏病虫寄宿环境，减少土传病害。以小高垄形式栽培蔬菜等作物，使根系避开盐分较多的区域；覆盖地面，以塑料薄膜、作物碎秸秆等覆盖棚室裸地，减少水分蒸发，抑制返盐，协调土壤的通透性和供水供肥效能；加强中耕锄，切断毛管，阻止深层盐分上升；夏季伏耕晒垡，减少土壤中的病菌虫卵［4］。
2．2平衡施肥，增施有机肥料
开展土壤养分监测，根据土壤肥力、作物需肥等特性和肥料类别配方施肥，增施有机肥及各种微肥，要用量适宜，方法得当，比例协调。增施有机肥可以增加土壤团粒结构，改善土壤通透性和理化性状，减少土壤板结，利于作物根系的生长和有害物质的降解，利于降低土壤盐分。
2．3科学灌溉
采用滴灌、渗灌等节水灌溉技术，或开沟暗灌，以降低大棚内空气湿度；根据天气、土壤供水特性和作物需水量等制定灌水定额，防止过量灌溉带入更多的盐分，减少耕层养分的流失和下渗；严格控制灌溉水质，力求用矿化度低的水源，禁止引用生活污水和工业污水。灌水时间一般选晴天上午，避开土壤高温时间，灌后闭棚升温，再通风降湿；夏季降雨后加强排水，利用自然降水排碱压盐。
2．4作物轮作换茬
不同作物对土壤养分的需求有别，轮作换茬可减少单一养分的过多消耗和某些养分的相对过剩，维持供求平衡。如葱、蒜可较多地吸收瓜菜类作物需量小的土壤养分，葱、蒜与瓜菜类作物轮作各取所需，提高土壤养分利用率；此外，轮作换茬可减轻病虫害的发生与传播。
2．5客良消盐
可以采取土壤改良剂，或者铲除大棚土壤表层3～5cm土壤，换上优质肥沃的田土。通过客良的方式，将土壤换上新的熟土，达到彻底改变设施中耕作层理化性状的目的，有利于作物的高产优质和防治病虫害。
2．6综合防治病虫害
坚持预防为主，综合防治原则。主要措施有：消灭病虫来源，降低病菌、害虫基数；调控温、湿度，恶化病虫发生、发展的环境条件；合理施用化肥和腐熟有机肥；通风换气，防止保护地内CH4、SO2、H2S等有害气体的积累。有机、协调地运用农业、生物、化学和物理的防治措施及其他有效的生态学手段，控制和消灭病虫危害。如通风降湿或闭棚升温等生态防治措施，营造适宜作物生长而控制病虫活动的环境条件，对黄瓜霜霉病、细菌性角斑病等有很好的防治效果［5］。搞好病虫预报，把握有利的防治时机，选用高效、低毒、低残留农药，严格用药浓度和数量，轮换用药，以减少病虫产生抗药性，把病虫害控制在最低水平，实现高产、高效、无污染［6］。
参考文献：
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农作学与土壤学原理范文1篇3
关键词：农田；灌溉系统；设计
1研究背景及目的
1.1研究背景
中国是农业大国，农业设施发展的很快，能为人们提供大量的蔬菜水果等等，但绝大多数采用的农业灌溉方式为喷灌、滴灌，漫灌。如畦灌，水的利用率仅为40%。中国农业灌溉年用水量约4000亿m3，占全国总用水量的80%左右，只能占到世界农业总用水量的17%。其中占农业用水量的90%～95%是农田灌溉用水，农业灌溉每年平均缺水300多亿m3。然而，由于中国水资源不足，且浪费现象十分严重，致使农田灌溉利用率仅为43%，1.0kg・m-3左右，远低于发达国家2.0kg・m-3以上的水平。[1]就中国微灌面积仅占灌溉面积而言仅有0.5%左右。据估计，美国地下滴灌面积已达15.607万hm2，分别占微灌面积和灌溉总面积的5%和0.6%。[2]但是随着这些技术的应用，也增加了不少问题。比如地下滴灌过程中范围控制，过程控制等，这都是值得探究的问题。
1.2研究目的
本项目主要针对现今西南山区土壤贫瘠化农业灌溉技术中存在的弊端，如水资源浪费，作物不均匀灌溉等提出新型渗透灌溉系统的设计。地下渗透灌溉技术是新型高效用水灌溉技术，它比普通土渠减少60%～90%的输水损失，更大程度上节约了水资源，重要的是该制作利用了加压反渗透作用，将富水土壤中的水分吸收，待到土壤缺水时析出水分。本项目有效结合这些方式，研发一种在西南地区干旱条件下利用非饱和带地下水运移的原理在地下进行渗透灌溉的节水灌溉系统运用于农业生产，可对干旱地区半干旱地区农业灌溉带来创新与改进，以提高农业灌溉效率和节约水资源。
2设计方案
本项目研发的小型农田浸润灌溉系统，主要由浸润系统（浸润集水系统、灌溉系统）、电源、信号控制系统；两大系统组成。
2.1控制系统
控制系统由一个土壤温湿度探测器（DHT11）、和控制芯片、和濡流水泵（kamoer）组成：首先通过土壤湿度探测器（dht11传感器）测出土壤湿度数据，将数据反馈到控制器，控制器进行判断，若湿度小于当地种植于该土壤中的植物所需湿度（当地的土壤含水率），则发出一个信号，到变频恒压供水控制器，使其固定一个水压使水泵放水，从而浸润棒缓慢向土壤渗水。反之，若湿度大于当地种植于该土壤中的植物所需湿度，则反馈到控制器，控制器发信号到另外一条线路上的水泵，控制其开关，使水泵吸水。土壤中部分水分被吸收回水箱。此装置适用于干旱半干旱地区，有效的为植物提供水分也同时为土壤固定了部分水分，实现了水资源的有效利用。
2.2浸润灌溉系统
浸润灌溉系统主要由浸润棒、高分子半透膜、濡流水泵及一些管材组成，通过控制系统的信号输入，控制水分的浸润灌溉或者是反向吸水至水分的固定。
3理论设计计算
由法国水力学家H.-P.-G.达西提出了关于水渗透的达西公式，即Q=KFh/L。式中Q为单位时间渗流量，F为过水断面，h为总水头损失，L为渗流路径长度，I=h/L为水力坡度，K为渗透系数。关系式表明，水在单位时间内通过多孔介质的渗流量与渗流路径长度成反比，与过水断面面积和总水头损失成正比。从水力学已知，通过某一断面的流量Q等于流速v与过水断面F的乘积，即Q=Fv。或，据此，达西定律也可以用另一种形式表达v=KI。[3]同时，根据土壤湿度探测器可知：该系统浸润灌溉范围为11%-72%。
4工作原理及性能分析
首先通过土壤湿度探测仪测出土壤湿度数据，将数据反馈到控制器，控制器进行判断，若湿度小于当地种植于该土壤中的植物所需湿度，则发出一个信号，到濡流水泵，使水泵放水，从而浸润棒缓慢向土壤渗水。反之，若湿度大于当地种植于该土壤中的植物所需湿度，则反馈到控制器，控制器发出信号到濡流水泵，控制其开关，使水泵吸水。土壤中部分水分被吸收回水箱。此装置适用于干旱半干旱地区，有效的为植物提供水分也同时为土壤固定了部分水分，实现了水资源的有效利用。完成制作后，作品实物外形照片如图3。
5创新点和应用
现今农业灌溉技术如喷灌、滴灌等，灌溉效率低，用水量大。本项目研发的渗透灌溉系统创新之处在于即可以缓慢向土壤供水，也可在土壤富水时向装置补水，同时与土壤湿度保持联系，通过调控水泵，调节对土壤供水量。可运用于农作物灌溉，围绕渗透棒最佳渗透范围种植作物，节约大量的水资源，使农作物种植更加合理化。
参考文献
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农作学与土壤学原理范文篇4
关键词：精准农业；实践；农田土壤养分；空间变异性
中图分类号：S158.3文献标识码：ADOI：10.11974/nyyjs.20150732017
农业是每个国家发展的支柱产业，它历经千年的演变，从原始农业向现代化农业实现了过度，目前它正进入知识高度密集发展的新阶段。过去的农业生产技术较为落后，产出效率低，劳动者的能力得不到发挥，依靠农药、化肥进行生产还不利于农田产物的健康性。精准农业又被称为环保农业，是一种新的农业生产手段，其研究的动力是田间分布明显的差异性，有助于做好定量分析，突出先进技术的优势特点。然而，精准农业在实施过程中需要高技术配合，对信息资讯具有较高要求，难免产生农田土壤养分空间变异性。本文就结合精准农业在我国的发展现状，对农田土壤养分空间变异性进行研究，从而发挥精确农业的作用。
1农田土壤养分空间变异性的研究现状
传统的农业生产在研究过程中手段策略相对单一，将一块地看做统一的单位进行处理，没有根据土壤的形成、不同结构和地形特点开展分类似研究，不利于提高农田的生产效率，还会造成浪费。现如今，人们对土壤的特性有了进一步的了解，对农田土壤养分空间变异性也有了研究。90年代后期，我国也在这方面进行了尝试性探索，采用以50米距离为间距的网格法采集土样，分析了牧地条件下土壤表层速效磷、钾等的空间变异性，并探讨了胺态氮、硝态氮、有水溶性钾、水溶性钙等在空间中的变异规律，绘制了具体的等值图标，使我国在该领域得到了突破性进展。
2精准农业实践中农田土壤养分空间变异性的成因及研究对策
即便在土壤质地相同的区域之中，土壤的物理、化学以及生物特性也不是完全相同的，在平面和深度上不是均质样式，我们通常将这种土壤属性在空间上的非一致性叫做农田土壤养分空间变异性。土壤的变异包括系统变异和随机变异两种模式，引发土壤变异的原因也多样，例如水文、气候、母质、生物等等都会产生作用，而土壤中大量和微量的元素的变异性则取决于土壤母质的性质和地形位置，并与气候、大气沉降、降雨和农业措施等息息相关。其中，对土壤特性变异具有最大影响的是土壤的母质，母质是构成土壤的基础，它的差异小，空间出现变异的情况也小。据目前的研究表明，地形对土壤的肥力和有效水有较大影响，在坡度相似的位置，土壤特性也趋于相似。沙粒含量和ph值等土壤的物理特性，在复杂的丘陵地区具有较高的关联度，在不同的季节、年份，作物的产出数量也不尽相同，产量的时间变异占总量的变异数据高达60%以上。
在研究精确农业实践农田养分空间变异性成因和相关数据探索过程中，要利用经典统计学方法进行探究，采用最传统的估算土壤特性的方式，采用公式n=ta2S2/（x-Ⅱ）2进行采样分析，估算出变量x。一个随机变量Z的变化特征是由其概率密度函数P（z）来表示的，z为随机变量z的可能取值。地统计学方法可用于土壤特性空间变异研究的定量分析，研究区域化变量理论，变异函数是地学统计学方法的基本工具，它通过测定区域化变量分隔等距离样点间的差异来研究变量的空间相关性，并采用理论化模型求出某一区域的变异性特征。
3精准农业实践中农田土壤养分空间变异性的发展前景
3.1对农田土壤进行研究的基础是采样工作，它是约养分研究的关键，在今后的发展中，还要结合最新的技术方式，采用适当的方法进行采样，利用最科学的方式研究农田土壤养分空间变异性是未来研究的重点内容。
3.2土壤是不断发展变化的时空四维有机体，将土壤养分空间变异研究与土壤养分补充、迁移、转化、流失等微观机理研究相结合，对于揭示土壤养分在四维尺度上的演变规律将具有重要的作用。
3.3由于土壤条件是一项复杂的内容，不能用单一的方法研究所有的现象。根据不同研究方式的特点，将地统计学与其他方法相结合，根据土壤具体情况实施变异性研究就显得极其重要。
3.4随着社会科学技术的迅猛发展，坚持采用新技术、新方式，利用现代化手段，采用精准农业实践对土壤养分空间变异性进行研究，并加入遥感影像、光谱信息、GPS定位系统，就成为了研究的新方式。
4结束语
总而言之，农业是我国基础建设行业，它是国民经济的支柱，是社会发展的基础。精准农业思想是一种新的农业技术运用手段，能够有针对性的探究农田的特点，找到土壤养分空间变异性出现的具体原因。为了促进我国农业的进一步发展，我国一定要找到传统农业研究存在的不足，科学使用精准农业实践方式对土壤进行探究，突出它的优势特点，减少误差现象，从而做出精确的分析。
参考文献
农作学与土壤学原理范文篇5
【关键词】土壤污染；土壤修复；植物修复技术
引言
土壤污染是指各种外来物质进入土壤并积累到一定程度，超过土壤本身的自净能力，而导致土壤性状变劣、质量下降的现象。我国土壤污染的总体形势严峻，部分地区土壤污染严重，在重污染企业或工业密集区、工矿开采区及周边地区、城市和城郊地区出现了土壤重污染区和高风险区。土壤污染途径多，原因复杂，控制难度大。土壤环境监督管理体系不健全，土壤污染防治投入不足，全社会防治意识不强。由土壤污染引发的农产品质量安全问题和逐年增多，成为影响群众身体健康和社会稳定的重要因素。土壤是生态环境系统的有机组成部分，是人类生存与发展最重要和最基本的综合性自然资源。我们不能坐以待毙，要加强研究，采取措施，切实阻止土壤污染继续扩大的趋势，清除被称为“化学定时炸弹”的土壤污染。植物修复技术是近年来发展迅速的一种非常有前途的污染治理技术。本文介绍了用植物去除土壤中有机污染物和重金属的植物修复技术，并对植物修复技术的未来做了展望。
1.造成我国土壤污染的原因
1.1过量施用化肥
虽然施用化肥是农业增产的重要措施，但长期大量使用氮、磷等化学肥料，会破坏土壤结构，造成土壤板结、耕地土壤退化、耕层变浅、耕性变差、保水肥能力下降、生物学性质恶化，增加了农业生产成本，影响了农作物的产量和质量；未被植物吸收利用和根层土壤吸附固定的养分，都在根层以下积累或转入地下。残留在土壤中的氮、磷化合物，在发生地面径流或土壤风蚀时，会向其他地方转移，扩大了土壤污染范围。过量使用化肥还使饲料作物含有过多的硝酸盐，妨碍牲畜体内氧气的输送，使其患病，严重导致死亡。
1.2农药是土壤的主要有机污染物
直接进入土壤的农药，大部分可被土壤吸附，残留于土壤中的农药，由于生物和非生物的作用，形成具有不同稳定性的中间产物或最终产物无机物。喷施于作物体上的农药，除部分被植物吸收或逸入大气外，约有1/2左右散落于农田，又与直接施用于田间的农药构成农田土壤中农药的基本来源。农作物从土壤中吸收农药，在植物根、茎、叶、果实和种子中积累，通过食物、饲料危害人体和牲畜的健康。
1.3重金属元素引起的土壤污染
全国320个严重污染区约有548万hm2土壤，大田类农产品污染超标面积占污染区农田面积的20%，其中重金属污染占80%，粮食中重金属镉、砷、铬、铅、汞等的超标率占10%。被公认为城市环境质量优良的公园存在着严重的土壤重金属污染。汽油中添加的防爆剂四乙基铅随废气排出污染土壤，使行车频率高的公路两侧常形成明显的铅污染带。砷被大量用作杀虫剂、杀菌剂、杀鼠剂和除草剂，硫化矿产的开采、选矿、冶炼也会引起砷对土壤的污染。汞主要来自厂矿排放的含汞废水。土壤组成与汞化合物之间有很强的相互作用，积累在土壤中的汞有金属汞、无机汞盐、有机络合态或离子吸附态汞，所以，汞能在土壤中长期存在。镉、铅污染主要来自冶炼排放和汽车尾气沉降，磷肥中有时也含有镉。
1.4污水灌溉对土壤的污染
我国污水灌溉农田面积超过330万hm2。生活污水和工业废水中，含有氮、磷、钾等许多植物所需要的养分，所以合理地使用污水灌溉农田，有增产效果。未经处理或未达到排放标准的工业污水中含有重金属、酚、氰化物等许多有毒有害的物质，会将污水中有毒有害的物质带至农田，在灌溉渠系两侧形成污染带。
1.5大气污染对土壤的污染
大气中的二氧化硫、氮氧化物和颗粒物等有害物质，在大气中发生反应形成酸雨，通过沉降和降水而降落到地面，引起土壤酸化。冶金工业排放的金属氧化物粉尘，则在重力作用下以降尘形式进入土壤，形成以排污工厂为中心、半径为2～3km范围的点状污染。
1.6固体废物对土壤的污染
污泥作为肥料施用，常使土壤受到重金属、无机盐、有机物和病原体的污染。工业固体废物和城市垃圾向土壤直接倾倒，由于日晒、雨淋、水洗，使重金属极易移动，以辐射状、漏斗状向周围土壤扩散。
1.7牲畜排泄物和生物残体对土壤的污染
禽畜饲养场的厩肥和屠宰场的废物，其性质近似人粪尿。利用这些废物作肥料，如果不进行物理和生化处理，则其中的寄生虫、病原菌和病毒等可引起土壤和水域污染，并通过水和农作物危害人群健康。
1.8放射性物质对土壤的污染
土壤辐射污染的来源有铀矿和钍矿开采、铀矿浓缩、核废料处理、核武器爆炸、核实验、燃煤发电厂、磷酸盐矿开采加工等。大气层核试验的散落物可造成土壤的放射性污染，放射性散落物中，90Sr、137Cs的半衰期较长，易被土壤吸附，滞留时间也较长。
2.植物修复机理及优点
植物修复是利用可超富集重金属的植物吸收、积累环境中的污染物，并降低其毒害的环保生物技术。根据修复植物在某一方面的修复功能和特点可将植物修复分为三种基本类型：植物提取修复，植物稳定修复和植物挥发修复。
2.1植物修复机理
2.1.1植物提取修复
利用重金属积累植物或超积累植物将土壤中的重金属提取出来，富集并搬运到植物根部可收割部分和植物地上的枝条部位。植物提取修复是目前研究最多且最有发展前途的一种植物修复技术。
2.1.2植物挥发修复
植物挥发是利用植物的吸收、积累和挥发而减少土壤中一些挥发性污染物，即植物将污染物吸收到体内后将其转化为气态物质释放到大气中。目前，在这方面研究最多的是金属元素汞和非金属元素硒。植物挥发修复技术只限于挥发性重金属的修复，应用范围较小，而且将汞、硒等挥发性重金属转移到大气中有没有环境风险仍有待于进一步研究。
2.1.3植物稳定修复
利用重金属耐性植物降低重金属的活性，从而减少重金属被淋滤到地下水或通过空气载体扩散进一步污染环境的可能性。目前，该技术在矿区大量使用，如废弃矿山的复垦工程，各种尾矿库的植被重建等。值得注意的是植物稳定也并没有将重金属从土壤中彻底清除，当土壤环境发生变化时仍可能重新活化并恢复毒性。植物稳定修复的作用主要有两方面：一是通过根部累积、沉淀、转化重金属，或通过根表面吸附作用固定重金属。二是保护污染土壤不受风蚀、水蚀，减少重金属渗漏污染地下水和向四周迁移污染周围环境。植物稳定修复并没有从土壤中将重金属去除，只是暂时将其固定，在减少污染土壤中重金属向四周扩散的同时，也减少其对土壤中的生物的伤害。但如果环境条件发生变化，重金属的可利用性可能又会发生变化，因而，没有彻底解决重金属污染问题。重金属污染土壤的植物稳定修复是一项正在发展中的技术，若与原位化学钝化技术相结合可能会显示出更大的应用潜力。未来的研究方向可能是耐性植物、特异根分泌植物的筛选，以及稳定修复植物与原位钝化联合修复技术的研究。
2.2植物修复技术的优点
植物修复技术较其他物理的，化学的和生物的方法更受社会欢迎。该技术成本较低，据美国的实践，植物修复比物理化学处理的费用低了几个数量级，此技术在清洁土壤中金属的同时，还可清楚污染土壤周围的大气或水体中的污染物，有美化环境的作用，易为社会所接受。
此外，植物修复重金属污染的过程也是土壤有机质含量及土壤肥力增加的过程，被植物修复过得干净农田更适合多种农作物生长。生物固化技术能使地表长期稳定，控制风蚀，水蚀，有利于生态环境改善，而且维持成本较低。植物的蒸腾作用还可以防止污染物向下迁移，同时，植物把氧气供给根际可促进根际有机物的降解。
3.植物修复技术的局限性及影响因素
3.1植物修复技术的局限性
重金属污染严重的土壤，适宜选用超积累植物，而污染较轻的土壤则需要选用耐重金属植物；植物修复过程通常较为缓慢，对土壤肥力，气候，水分。盐度，酸碱度，排水与灌溉系统等条件和认为条件有一定的要求；植物修复往往会受土壤毒物毒性的限制，一种植物常常只能吸收一种或两种重金属，对土壤中其他浓度较高的重金属会表现出某些中毒症状，从而限制了植物修复技术在多种重金属污染土壤治理方面的应用；用于清理重金属污染土壤的超累积植物通常都比较矮小，生物量低，生长缓慢，生长周期较长的类型，因而修复效率低，不利于机械作业；用于清理重金属污染的植物往往会通过器官腐烂，落叶等途径使重金属污染物重返土壤。因此必须在植物落叶前收割处理。
3.2植物修复技术的影响因素
首先了解受重金属污染的土壤所处的地理，海拔条件，以便选择合适生长在该条件下的耐受重金属植物和超累积植物种类进行污染土壤的植物修复；将整个需要治理的污染土壤纳入土地使用和规划管理方案中进行总体设计与考虑；对土壤的酸碱度，植物的耐盐度进行调查；了解治理土壤的含水量及水分供给状况；掌握拟治理土壤的营养供给状况，以便拟定合适的施肥计划；调金属污染土壤的污染状况，了解重金属的化学形态及植物的可利用性，以便从土壤化学的角度采取相应措施增加植物对重金属的吸收量。此外，对植物遭受自然灾害的复原能力，植物病虫害，良好的灌溉与排水系统也是需要考虑的因素。
农作学与土壤学原理范文篇6
关键词土壤污染；现状；防控；措施
中图分类号：X53文献标志码：BDOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.06.082
土地是关系到国计民生的重要资源，当前，国内土壤污染愈演愈烈，导致土地环保质量严重下降，尤其是在工业、商业迅猛发展的大环境下，牺牲土壤生态谋取经济利益的现象屡禁不止。土壤污染已成为环境污染的重要因素，尤其是“三废”污染、石油污染、重金属污染、化学农药污染、放射性污染等，已使土壤生态环境受到严重破坏。在可持续发展理念的引导下，土壤污染已引起了社会各界的高度重视，由此可见，保护土壤质量、维护土壤生态、净化土壤污染已成为当务之急。
1土壤污染的特征
1.1隐蔽且滞后
大气、水、废弃物污染是很容易通过感官而被发现的，但土壤污染却具有很高的隐蔽性，难以直接发现。土壤污染需要对土壤样品进行采样化验，分析其中有害物质的残存量，甚至通过研究人畜等的健康状况才能明确。这就造成土壤污染监管远远滞后于污染现状，而且一旦发现土壤污染，往往是已经发生了很长时间，因此，土壤污染往往具有隐蔽性和滞后性。
1.2累积性
在大气与水体中的污染物质一般较易治理或迁移，但在土壤中却不同，土壤不像大气和水的扩散与稀释能力那么高，而且其中的有毒有害物质积累时间较长、成分复杂，往往治理难度较大。尤其是土壤污染的持续性、渐近性特点，更使污染物质极易在土壤中累积从而超标。
1.3不可逆
重金属对土壤的污染是不可逆转的过程，有很多有机化学物质的污染需要很长的时间才能够降解，有的重金属在土壤中可能需要长达100～200年的时间才能解除污染。这就会使被重金属污染的土壤在很长时间内被贴上“污染”标签，难以被应用到生产生活和经济建设中，同时也会对当地民众的生产生活安全性造成极大危害。
2土壤污染现状与危害
2.1土壤污染现状
土壤是人类生存发展的基础。随着经济的发展，工业化、城市化、农业集约化的变化越来越快，很多未经处理的废弃物都转移到了土壤之中，如重金属、硝酸盐、农药、病原菌等。按照污染物性质，可以分为无机物污染、有机物污染和生物污染；根据污染物的存在状态可分为单一污染、复合污染以及混合污染。目前，我国的土壤污染总体形势非常严峻，部分地区土壤污染严重，并且在有的特殊区域出现了重污染以及高风险污染。土壤污染的途径多种多样，原因很复杂，把控起来难度较大[1]。另外，土壤环境监督管理体系的不健全，土壤污染防治工作的投入力度不够，人们普遍的防治意识薄弱，并且由土壤污染引发的农产品安全问题以及群体性事件已成为威胁人们身心健康、妨碍社会稳定的一个原因。
2.2土壤污染的危害
1）土壤污染对作物危害严重。当土壤中的污染物质含量超标时，其生长出的植物会出现吸收及代谢能力失衡，残留植物體内的有机污染物直接对植物的生长产生影响，有的还会引发遗传变异甚至死亡。2）土壤污染物在植物体内残留。农作物在处于土壤污染的环境中，通过自身的生长发育体系将污染物吸收进自身体内，污染物的残留量在农作物的体内分布不均，并且不同的污染物在其体内停留的时间也不同。一般根部的残留量最多，其次是茎、叶、荚、籽粒，并且在植物体内的停留时间根据污染物的分解性不同而不同，分解性高的，停留时间短，反之停留时间长。3）土壤污染会危害人体健康。土壤中的病原体能够通过食物链的传播进入人体，有的也会通过皮肤侵害人体。放射性污染物主要是通过食物链进入人体。另外有的还会通过呼吸系统侵入人体，使受害者白细胞数量发生改变。
3土壤污染的防治
3.1健全土壤污染法律法规，调查土壤污染状况
针对治理土壤污染的问题，我国已确立了相关法律法规，其内容涉及农业环境保护、防治土地污染等领域，也起到了一定作用。但针对土壤污染问题的日益加重，相关部门需要尽快设立长期稳定的法律法规，并对现有的法律法规进行完善，使土壤污染防治工作更加高效地进行。
土壤污染的治理需要有完善的调查工作为基础，相关部门要建立土壤质量监测数据库，尤其要严格监控污染较为严重的重点区域，建立完善的土壤污染监管档案[2]。国内土壤污染呈现集中性特点，这就使区域土壤污染治理重点更加明确。通过数据调查分析土壤污染的危害性，并根据其污染指数、影响范围制定有效的治理对策，对高危污染区进行全面强化治理。
3.2施用化学改良剂，加强土壤净化能力
实施生物改良，增加土壤环境容量。为了改善土壤质量，可向土壤中施加石灰、碱性磷酸盐、氧化铁、碳酸盐和硫化物等化学改良剂，加速有机物的分解，将重金属固定在土壤中，将其转化为难溶的化合物，防止其迁移造成各种污染。土壤中的有机污染物可以靠植物、真菌、细菌等合作降解，并且通过植物能够带走土壤中的部分重金属。
对于受到重金属污染的土壤，除生态修复之外，还需要对其进行物理修复。当前，土壤电动修复技术已进入研发使用阶段，通过离子电学和电渗析作用清除土壤中的重金属，或者在土壤中计入盐酸溶液，从而清除土壤中的镉、铅等有害重金属。虽然这些新型土壤净化科技尚处于研发阶段，但相信在不久的将来，“科技净土”将成为现实，为土壤净化和保护提供更有效的治理措施。
3.3强化农业生产过程环境监管
相关机构应加强肥料、农药等投入的安全管理工作，严控污水灌溉以及污泥农用行为。加强对农业的污染控制，严禁使用重金属超标的农药化肥，尤其的化学杀伤性、残留性高的农药化肥，从源头抓起杜绝土壤种植性污染[3]。优先发展生态农业，鼓励并发展无公害、绿色和有机农产品的生产基地的建设。农业部门和环保部门要联合行动，密切关注土壤污染治理能效，通过生态农业的发展的优化土壤性质，提高土壤污染治理效率。
3.4优化产业规划布局
加强规划布局，防止重污染企业等的建设开发生产等活动对周边土壤造成污染，设置区域环评、规划环评等程序，避免各种不合乎要求的开发项目的开展造成土壤污染。环境部门要针对土壤重污染区域划定污染红线，定期监测周边土壤污染情况，尤其是与周边民众生产生活密切相关的土壤治理更要提起重视。规划当地产业布局有利于强化土壤生态保护基础，控制土壤污染源，最大限度地降低土壤污染风险。
4结语
土壤环境问题在现代社会中已日益突显，国家对于环境保护工作也愈加重视。为了实现现代社会各方面的可持续性发展，土壤污染问题必须着重解决，相关部门以及大众都需要为之努力，营造一个健康的工作生活环境。
参考文献：
[1]何鹏.土壤污染现状危害及治理[J].吉林蔬菜，2012（9）：55-56.
农作学与土壤学原理范文
Abstract：SoilScienceisabasiccoursecommonlyopenedinagriculturalcollegesanduniversities.Thiscoursecoversawiderangeofdisciplines，withstudentsofvariousprofessionals，alsohastheoreticalandpracticalfeatures.Aimingattheproblemsintheteachingprocessofsoilscience，thispapermakesadiscussionmainlyfromthreeaspects：teachingcontent，teachingmethodandpractice，toprovidereferenceforimprovingtheteachingeffect.
关键词：土壤学；教学效果；教学模式
Keywords：soilscience；teachingeffect；teachingmode
中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1006-4311（2014）15-0243-02
0引言
在高等农业院校中，种植、园艺、林学、资源与环境以及土地规划等专业中重要的一门专业基础课就是土壤学。从学科特点来看，土壤学涉及到地学、生物学、环境科学和生态学等多类学科，既是一门具有一定系统理论的专业基础课，又是一门实践性较强的应用类课程。相对过去而言，目前土壤学的课程学时明显减少，因此，如何在有限的时间内提高该课程的教学质量以及培养学生主动获得知识以及解决生产实际问题的能力，值得在教学内容、教学方法以及实践环节进行相关探讨。
1划分知识模块，结合专业特点，突出重点和难点
《土壤学》在高等农林院校的教学计划中是一门重要的专业基础课程，主要涉及土壤物质组成和性质、物质能量的迁移转化规律，土壤肥力和土壤管理等，教学内容多。农业资源与环境、农学、林学、园艺、植物保护，生物科学、草业科学等十余个专业均开设该课程。有些专业对土壤学知识的要求有相似之处，但亦有一些专业差异较大。因此，需结合专业特点选择教学内容，突出重点和难点。
土壤学是农业资源与环境专业的重要专业课程，因该专业还需学习地质地貌学，土壤农化分析等相关课程。因此，该专业重点讲授土壤的组成、理化性质及水、肥、气、热四大肥力因素及其运动、迁移转化过程，注重培养学生利用土壤学的基本理论和知识，解决农林业生产过程中资源利用和环境保护问题，如合理利用和保护土壤资源、培肥改土、土壤与环境的作用与关系等，且各部分的内容都比其它专业讲得广而深。农学、园艺、草学等专业未开设地质学的相关内容，因此，在讲授理论课程的过程中就要完成原来地质学基础、土壤基本理论性质、土壤养分与作物以及林木施肥、土壤资源与保持五大部分的教学。园林、园艺专业还需安排岩石与园林建筑、岩石造景及风景规划关系等教学内容。
2优化教学方法，探索“三个转变”，注重启发式教学
长期以来，土壤学课程的授课方式以老师讲授为主，这种教学方式虽然能够向学生传输大量信息，但也造成学生主观能动性发挥不充分，处于被动接受地位，课堂气氛沉闷，效果不理想。在注重传统教学方法的同时还应当综合应用问题教学、案例教学、研讨式教学和参与式教学等教学方法，尝试着由传统教学模式逐渐向着启发式和研究性教学模式转变。
2.1由单向传递改变为双向交流，即由传统的一言堂变为问答、交流方式进行。如：在讲解土壤肥力的时候，为了引出土壤肥力的概念首先提出“为什么植物能够生长在土壤里”，结合不同土壤上植物长势可能不同、同一种土壤不同植物也可能出现长势不同的现象，引出土壤肥力生态相对性的概念以及造林工作中适地适树原则的本质内涵。这种方式由于能够有效激发学生的兴趣以及集中学生们的注意力，因此，能够充分调动大家学习的积极主动性而提高教学效果。
2.2由原来的全部讲解变为部分讲授。老师不一定要把所有的内容都讲解出来，应当让学生们在消化、理解以及吸收的基础上自学新知识并能够顺畅的表达出来。在学期的中后期，教师可以选择某个章节的部分内容提前布置给学生，让学生自己去发现知识内容的精髓，然后在课堂上组织分组讨论，最后让学生代表上讲台讲解自己所理解的内容，最后教师和同学针对讲解的内容提出问题和质疑。
2.3由原来的讲理论知识转变为理论知识与生产实践相结合，让学生带着生产生活中的实际问题思考、讨论，最后由教师进行总结。例如，让园林专业的学生围绕中心问题“岩石在园林规划设计中的应用”、“选择你熟悉或喜爱的园林树木或花卉，根据其生物学特性，制定相应的施肥方案等”。这样大大提高了同学们思考、分析问题的能力，会起到更好的教学效果。
3加强实践环节，重视实验操作，培养学生创新能力
在高等教育中，课程实习是培养大学生理论联系实际以及提高大学生实践能力的根本途径，因此，为了有效提高实践教学的效果，必须对实习内容进行优化以及重视学生实习的过程，从而最大限度地激发学生的求知欲望以及学习兴趣。湖南农业大学资源环境学院将《土壤学》教学实习和《地质学》教学实习与资源整合起来，结合气象学、植物学等课程知识，形成由多门课程结合起来的独立于课程理论教学计划之外新的实践性教学模式―土壤学科综合教学实习，收到很好效果。
在土壤学课程的实验操作中，应尽量克服传统实验教学中实验员包办实验准备，实验过程中学生按部就班操作的实验课教学模式。教师要求学生在实验前要认真预习，做好充分的准备工作（包括试剂的配置、仪器的调试、空白实验、标准曲线的绘制等），实验过程中教师则要适时放手，学生遇到问题再咨询老师，让学生在整个实验过程中都处于主动地位。
对学习成绩较好，对土壤学有浓厚兴趣的学生，仅靠有限的课时，难以满足这部分学生的学习要求。在条件许可的条件下，可以让学生结合教师的科研课题，参与试验的设计、样品采集、观察分析以及到处理数据和归纳总结等过程，这样不仅能够在一定程度上有效缓解教师时间和精力有限的矛盾，还能让学生尽早的参与到科学研究的行列中，从而将自己在课堂学到的知识应用于实践，从而在一定程度上弥补了现在实践相对较少的不足，因此，有利于培养学生的素质以及提高他们分析和解决生产实际问题的能力。
参考文献：
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农作学与土壤学原理范文1篇8
关键词耕地；问题；开发利用；改良措施；宁夏固原；原州区
中图分类号S157.3文献标识码A文章编号1007-5739（2014）15-0258-02
原州区现有耕地10.36万hm2，均为中低产田。干旱缺水，耕作粗放，土壤瘠薄，水土流失严重，是制约耕地综合生产能力提高和社会发展的主要因素。
1耕地存在的问题
1.1土壤干旱缺水
原州区属于温带半干旱气候区，年降水量为350～650mm，种植业以旱作物为主，作物生长发育需求的水分主要依赖于天然降水。由于受六盘山脉的抬高影响，降水由南向北递减，且年际变率较大，季节分配不均。4―6月降雨占全年降水量的25%，7―9月降水占全年降水量的62%，年蒸发量为1753.2mm，是降水量的3.7倍，对作物的生长发育极为不利。原州区水资源极为贫乏，水量受雨量制约。地下水资源也不丰富，加之埋藏较深，水质较差，给开采利用带来困难。在作物生长发育的关键时期，常因水分不足，土壤干旱，使作物生长发育受到不利影响，这是造成作物产量低而不稳的首要原因。
1.2土壤瘠薄，肥力不足
肥力是土地生产能力的主要体现，与作物的生长发育和产量密切相关。据调查，原州区耕地土壤有机质平均含量为12.1g/kg，全氮平均含量为0.80g/kg，碱解氮平均含量为60.8mg/kg，有效磷平均含量12.6mg/kg，速效钾平均含量为187mg/kg。特点为“一高”（钾素含量较高）、“一中”（有机质含量处于中等偏低）、“三低”（全氮、碱解氮、速效磷含量均低）、“一个不协调”（碱解氮与有效磷比值较大），土壤含量低。大面积的丘陵坡地虽黄土层深厚，但养分含量低，结构疏松，易受水蚀，致使水土流失严重，抗旱能力弱，生产能力低下。部分川地重用轻养，犁底层明显、坚实，作物根系下扎困难。部分土壤供肥能力差，如阴黑土有机质和养分总量贮量虽高，但低温多雨，湿度大，水、肥、气、热不协调，矿质化弱，土壤养分有效性较低。土壤瘠薄，肥力不足，限制了自然水的利用，土壤干旱，水分不足，又降低了有效供肥能力。
1.3广种薄收，耕作粗放
原州区农业生产以旱作为主，农业经营结构单一，种植业常因降水影响，产量低而不稳。加之随着农村劳动力的转动和老龄化，形成了广种薄收，只种不养，耕作粗放的恶性循环。
1.4水土流失严重，部分耕地存在次生盐渍化
随着农业人口的不断增加，毁林毁草开荒时有发生，生态环境平衡遭到破坏，水土流失依然严重，从而引起了表土侵蚀，耕地肥力降低，蓄水保墒能力减弱。在清水河谷的部分灌溉农田上，因长期灌溉含盐量较高的库、井水，从而使土壤发生不同程度的次生盐渍化，全盐含量达2.5～7.9g/kg，对作物生长发育影响极大。
2耕地开发利用措施
2.1调整农田种植结构，提高耕地利用效益
根据原州区耕地类型，气候特点及种植业生产现状，结合耕地地力评价等级，对耕地资源合理配置与种植结构调整提出如下设想，以便分区经营，综合发展。
2.1.1清水河河谷平原川道区。原州区包括三营镇、头营镇、彭堡镇及清河镇的部分村队，可充分利用杨黄灌溉、库井灌溉的有利条件，大力发展设施农业，积极推广蔬菜种植，扩大玉米种植面积，稳定向日葵种植面积，逐步建成农业高效示范园区。
2.1.2黄土丘陵区。原州区包括河川乡、炭山乡、官厅乡、寨科乡、清河镇以东村队以及中河乡的部分村队，该区以旱作雨养为主，应继续推广玉米地膜覆盖种植，扩大马铃薯种植面积，发展以荞麦、莜麦、碗（扁）豆为主的小杂粮生产，提高耕地生产力和经济效益。
2.1.3南部土石山区及土石丘陵区。原州区主要分布于张易镇、开城镇及中河乡的部分区域。在巩固提升马铃薯三级种薯繁育体系的同时，稳步扩大马铃薯种植面积。要选育良种，提高品质和单产。同时，要扩大豆类面积，在海拔≤2000m的区域发展地膜玉米种植，确保农田增产，农业增效，农民增收。
2.2构建耕地生态保障体系
2.2.1建设高产稳定基本农田，提高提高土地生产潜力。原州区一、二等耕地主要分布于清水河河谷平原川道，地势低平、积温较高、光照充足、有灌溉条件，有利于多种作物的生长发育，是原州区发展高效农业的精华之地。林茂则粮丰，林业是农业的生态屏障。高标准的农田林网可有效减轻旱、涝、霜冻、干热风对农业的危害。应采取措施加快农田林网建设，实现田、林、路综合治理，首先将河谷道的一、二等地建成高标准高产高效基本农田。分布在三、四等耕地和6～15°修成的梯田上，五等地58%分布在6～15°坡度上修成的梯田和6～15°坡度上。地形复杂，大部分耕地所处的地形部位沟深坡陡，切割强烈，植被稀少，水土流失严重。农田建设与草灌植被建设相结合，构建旱作基本农田的生态保障体系。在农田基本建设的基础上，要通过增施有机肥料、粮草轮作、秸秆还田等措施培肥地力，提高土壤保水能力，保证作物稳定增产。≥25°所处地形部位修成梯田，坡耕地要全部退耕还林还草，增加植被，控制水土流失。
2.2.2进行小流域综合治理，保证耕地安全生产。对小流域区内山、水、田、林、路实行统一规划，实施小流域水土保持综合治理，对农林牧用地实行优化配置。坚持工程措施与生物措施结合，采用库、坝、池窑协调利用，控制水土流失，改善生态环境，保护耕地安全生产。
2.2.3建设水资源利用工程。水资源是原州区农业发展的“瓶颈”。要遵循开源和节流并重，高效用水的原则。一是加强水资源利用工程的建设，重点修复加固已建成的“库、坝、井”及蓄水、输水工程和集雨工程，排除病险，提高标准；二是开发新的水源，扩大灌溉面积；三是大力示范推广小畦灌溉、低压管道灌溉、滴灌、喷灌、膜下灌溉等高效节水灌溉技术，节水用水，扩大灌溉面积；四是加速杨黄补灌区配套工程建设和杨黄灌区灌水设施的修复更新，充分发挥水资源的生产效率。
2.2.4巩固封山禁牧成果，搞好生态建设。针对原州区生态环境脆弱，植被稀少，水土流失严重等特点，2003年以来实行退耕还林还草，封山禁牧，植被覆盖得到恢复，水土流失明显降低。今年要完善措施，建立健全草原保护制度，草畜平衡制度，实行禁牧、休牧和划区轮作制度，巩固封山禁牧成果，实现农、林、牧相互促进，协调发展。
2.3加强耕地质量监测与依法保护力度
耕地质量是粮食安全和农产品质量安全的保证，与人民生活水平的提高、质量的改善密切相关[1-3]。要根据《农业法》和《基本农田保护条例》等法律法规进行保护。要建立健全耕地质量检测体系，开展耕地地力检测，跟踪耕地质量的动态变化，建立耕地质量数据库，为科学管理耕地，保护耕地质量可持续发展服务；要建立健全耕地信息网络体系，优化充实耕地资源管理信息功能，提高耕地地力信息系统的开发利用，为调整优化农业产业结构，发展区域性特色农业，建立无公害农产品生产基地提高科学依据和信息平台；要建立耕地土壤质量预测、预报系统，分析土壤理化性状和环境变化趋势，预测、预报土壤障碍因子和土壤环境污染的变化情况，及时准确地为农业生产提供预防措施及治理办法，为改良土壤、培肥地力提供指导性意见。
3改良利用措施
3.1多措并举，培肥地力
土壤瘠薄、肥力不足是制约本区农业生产的主要障碍因子。培肥土壤、提高地力是种植业发展的主要途径，根据多年生产实践，应抓好3个方面的工作。一是广开肥源，增施有机肥。有机肥料不足是当前农业生产中一个首要的问题，特别是农家肥的数量和质量都不能满足农作物生产的需要，是当前农业生产中一个突出问题。为此要坚持草畜主导，兴牧促农的方针，大力发展畜牧业，畜多才能肥多。二是大种绿肥，实施秸秆还田。原州区农家肥数量有限，不能满足大面积地力提高的要求，必须以大力发展绿肥，特别是豆科绿肥作为补充。种植绿肥不仅能改良土壤，提高土壤肥力，还可为发展畜牧业提高饲草，并能延长耕地的季节性覆盖，控制水土流失，是一举多得的有效措施，原州区种植绿肥方面已有一些成功经验。实践证明，种植绿肥省工、节本，提高肥力的效果明显，经济效益显著，要因地制宜大力提倡，积极推广。同时实施秸秆还田，重点扩大留高茬还田，运用氮肥调整碳氮比，加速秸秆腐化，增加土壤有机质。三是改进施肥方法，大力推广化肥秋施、深施、种施，以无机促有机，从而达到提高农作物的生物学产量和经济产量的目的[4-5]。
3.2挖掘水源，发展灌溉，推广节水灌溉技术
发展灌溉是提高单产的重要措施，增产效益极为突出。由于原州区北部河谷川道区沟阶地多处于河道或冲沟边，分布零散，修建长距离的输水渠道困难较大，但河沟内有丰富的地下水源，因此打井提灌效果明显。对已建立的杨黄灌区、井灌区要完善配套输水工程，大力推广小畦灌溉、膜下灌溉、滴灌等技术。同时，加强水利工程设施的管理和维护，提高工程的使用效益，提升原州区灌溉水的利用效率；对次生盐渍化土壤采用完善灌溉体系，提高灌溉质量；增施有机肥料、种植绿肥、秸秆还田，提高土壤肥力；调整种植结构，扩大耐盐作物面积，推广地膜种植[6]。
3.3扩大旱作节水技术，充分利用天然降水
一是加强改土治水，发展集雨补灌。根据原州区春季少雨，十年久旱，降雨主要集中在7―9月的特点，要实施降水的时空调控，继续大力推广打窑集雨节水补灌措施，提高农业综合生产能力和抗御干旱的能力。二是大力推广以地膜栽培为主的旱作技术，最大限度地减少土壤水分无效蒸发，提高降水利用率，提高农业的科技含量。地膜覆盖特别是秋季和早春全膜覆盖栽培技术，有显著的土壤增温保墒和增墒作用。近年来在玉米种植中推广地膜马铃薯、地膜瓜菜、膜测小麦等种植技术。三是推广“以肥调水”为中心的土壤培肥技术，以“五墒耕作”即旱耕深耕多畜墒，过伏合口保底墒，雨后耙耱少耗墒，冬春打碾防跑墒，适时早播用冻墒为核心内容的适墒耕作技术，以达到保住秋墒、秋雨春用的目的。
3.4建设高产、稳产农田，改善农业生产条件
强化农田基本建设，建设高产稳产农田，改变农业生产的基本条件，既能提高土壤肥力，又能增强抗灾能力，遏制水土流失，保住作物高产。建设高产、稳产农田，主要有2个方面：一是农田基本建设，二是农田水利建设。具体讲，在山区农田基本建设要加强水土保持工程建设，开展小流域治理，实行坡地梯田化，沟壑川台化，壕地建设坝地及洪漫地，积极推行隔坡梯田。在杨黄、库、坝、井灌区要健全渠系配套工程，平田整地，实行园田化，为高产稳产创造条件。
4参考文献
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[4]王兵，仝亮，潘元庆，等.河南省黄河滩区开发利用现状及其发展前景[J].河南农业科学，2008（11）：64-66.
农作学与土壤学原理范文
针对目前我国土壤健康状况，我们有幸采访到了中国科学院南京土壤研究所土壤生物与生物化学研究室主任董元华，他对我国土壤健康面临的一些问题进行了详细解答。
记者：目前我国土壤生态现状如何？影响我国土壤质量的因素都有哪些？
董元华：目前，我国土壤重金属污染程度正在加剧，污染面积在逐年扩大，土壤生态问题比较普遍，主要包括土壤污染、土壤侵蚀、土壤沙化、土壤酸化、土壤生物多样性减少（土壤生物功能退化或土壤健康恶化）、次生盐渍化、养分非均衡化、土壤结构恶化等。
影响土壤质量的因素有自然因素和人为因素，自然因素包括地形、气候、地质背景等，人为因素如施肥、打药、农膜使用、耕作制度、耕种措施、灌溉、放牧等农业活动，工业活动指开矿、工业和城镇“三废”排放等。
从污染物种类来说，我国土壤污染的类型主要有三类：土壤重金属污染、土壤有机污染（主要为农药、石油类及其他有机污染物污染）以及有机无机复合污染。
记者：目前造成土壤污染的原因有哪些？哪些污染的后果比较严重？
董元华：人类活动是造成土壤污染的主要原因，工业和城市“三废”排放导致城市郊区和经济发达地区土壤污染，而农药、农膜和肥料的长期不合理投入也是造成农田土壤污染的重要原因，其中有机肥的安全问题尤其值得关注。
土壤污染后会产生一系列严重后果，比如土壤污染直接影响农产品质量安全、土壤中的污染物通过各种食物链传递对人体健康产生危害。许多低浓度有毒污染物属环境激素类物质，其影响可能长达数十年乃至数代人。
记者：针对造成土壤污染的原因，您都进行了哪些研究？提出了哪些应对和解决土壤污染的办法？
董元华：针对有机肥中的污染问题，自2001年开始，我先后在国家“十一五”科技支撑计划、中国科学院知识创新工程重要方向、江苏省科技成果转化专项资金等项目的支持下，开展了规模化养殖场畜禽粪的农用风险评价、商品有机肥的无害化快速生产及其安全农用技术研究与推广应用。探明了规模化养殖场畜禽粪及商品有机肥中污染物与养分含量特征；揭示了规模化养殖场畜禽粪农用的潜在风险；构建了商品有机肥标准化管理体系及合理施肥技术。
针对大量施用化肥、农药造成土壤、水体及农产品质量问题，开展了以减少养分投入、平衡施肥为理念的绿色施肥技术研究，开发了经济、实用的绿色施肥生态调控技术体系，为土壤健康管理及土传连作病害的防治提供了先进适用的技术，为从肥料源头控制土壤污染提供了技术支撑。
针对农田土壤重金属污染，开展了土壤重金属有效性钝化、减少农产品重金属污染风险的土壤改良剂与施肥技术研究；针对农药等有机污染，开展了污染物加速降解技术研究。
记者：如果合理利用土壤，使土壤得到正确的养护，就能够保护或者提高土壤的质量。那么，正确养护土壤的方式有哪些？在土壤养护方面您做了哪些相关研究？研发出了哪些相关的技术或者产品？
董元华：万物土中生，土壤是一个包含大量生物的生态系统，过量、耗竭式地使用土壤，必然导致土壤生态系统退化，造成连作障碍、减产、品质退化等问题。正确养护土壤，一要减少污染物质的投入，保护土壤生物及农产品安全；二要合理施肥、平衡施肥，减少大量营养元素的过度投入，适当增加中微量元素，尤其要注意合理使用有机肥料，包括有机肥的施用和秸秆还田等；三要有合理的耕作制度和耕作模式，建立科学的土壤耕作与农艺管理措施，尤其要注意加强生态农业的应用。
针对土壤污染与养分失衡等问题，运用生态系统理论，我们开展了针对各种土壤退化问题的土壤调理技术及产品的研发与应用，如针对土壤重金属钝化的有机无机调理剂，针对土壤养分失衡的土壤营养调理剂，通过叶面补充植物中微量元素的植物营养调理剂等，其中部分技术及产品已进入推广应用阶段。
记者：施肥是农业活动中非常重要的一个环节，可以有效改善土壤质量。您在土壤施肥方面也进行了很多研究，建立了以土壤生态系统健康调控为核心的绿色施肥技术体系。该技术体系与传统的施肥技术相比较，有怎样的特点？对维护和改善土壤质量能够起到怎样的作用？
董元华：首先，该技术应用生态学原理，突破了仅基于作物养分需求的现有施肥技术，初步建立了同时满足作物需求和土壤生物需求的生态系统施肥技术，通过增强土壤生态系统的健康和免疫能力进而提高生态系统的功能，从而提高养分吸收利用效率，有效抑制土壤连作病害，在显著降低肥料和农药施用量的同时，大幅度提高农产品的产量和内在品质、增加农民的经济收入。该技术体系申请国家发明专利9项，已获授权两项。
其次，优化、集成构建了以“调生—健植—控病”为核心的土壤健康调节的绿色施肥技术体系，在江苏、河北、新疆、浙江等地3年的应用试验表明，蔬菜、水果生产可减少化肥、农药投入20%～50%，但产量增加20%～50%，净增效500～5000元/亩。同时，蔬菜、水果的VC含量增加30%～50%，SOD活性增加2～3倍，硝酸盐含量降低50%以上。
第三，在不增加甚至减少现有肥料、农药投入成本的基础上，可显著增加产量、提高品质、增加农民经济收益，为我国高强度集约化生产方式的继续和土壤可持续利用提供了新的技术途径；通过施肥技术的变革，在不采用农药的情况下，可有效控制土传连作病害，为我国农产品质量安全的保障提供了新的经济实用的技术；协调了集约化生产与环境保护的矛盾，为农业面源污染的控制以及农业节能减排提供了经济适用的技术，为农业发展方式的转变提供了有效的途径。
记者：您参加了“十一五”支撑计划课题“无害化有机肥的快速生产技术”的研究，那么无害化有机肥有怎样的特点？会对土壤的养护起到哪些作用？
农作学与土壤学原理范文篇10
关键词：土壤；镉污染；来源；危害；治理
中图分类号X53文献标识码A文章编号1007-7731（2015）24-104-04
Abstract：Asthedevelopmentofindustry，soilcadmiumpollutionhavecausedmoreandmoreconcern.Inthisthesis，thepollutionactualities，source，damageandmanagementofsoilcadmiumpollutionwerebrieflyintroducted，andthedevelopmentdirectionofsoilcadmiumpollutionmanagementwasdiscussed.
Keywords：Soil；Cadmiumpollution；Source；Damage；Managment
据2014年《全国土壤污染状况调查公报》显示，我国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧。其中，镉污染物点位超标率达到7.0%，呈现从西北到东南、从东北到西南方向逐渐升高的态势，是耕地、林地、草地和未利用地的主要污染物之一[1]。镉是众所周知的重金属“五毒”元素之一，具有分解周期长（半衰期超过20a）、移动性大、毒性高、难降解等特点，在生产活动中容易被作物吸收富集，不仅严重影响作物的产量和品质，而且可以通过食物链在人体的积累危害人体健康[2]，例如，20世纪60年代在日本富山县神通川流域出现的“骨痛病”事件。针对我国镉污染现状，本文将从镉污染的来源、危害、修复治理等方面进行了论述，详细介绍镉污染这一环境污染问题，以期为我国农业的健康发展和镉污染土壤的治理提供科学依据，为后续研究提供参考。
1我国土壤镉污染现状
我国于20世纪70年代中后期才开展有关农田土壤镉污染调查的工作，1980年中国农业环境报告显示，我国农田土壤中镉污染面积为9333hm2，到2003年我国镉污染耕地面积为1.33×104hm2，并有11处污灌区土壤镉含量达到了生产“镉米”的程度[3-4]。近年来，随着我国工业的发展，由于化肥、农药的大量施用，工业废水和污泥的农业利用，以及重金属大气沉降的日益增加，土壤中镉的含量明显增加，土壤镉污染状况越发严重，目前，我国镉污染土壤的面积已达2×105km2，占总耕地面积的1/6[5]。
从近年的有关研究来看，我国各地均存在着不同程度的镉污染问题。目前，我国土壤镉污染涉及11个省市的25个地区。比如，上海蚂蚁浜地区污染土壤镉的平均含量达21.48mg/kg，广州郊区老污灌区土壤镉的含量高达228.0mg/kg[6-7]。我国农田土壤的镉污染多数是由于进行工业废水污灌造成的。据统计，我国工业每年大约排放300亿～400亿t未经处理的污水，引用工业废水污灌农田的面积占污灌总面积的45%[8]，至20世纪90年代初，我国污灌农田中有1.3×104hm2的农田遭受不同程度的镉污染，污染土壤的镉含量为2.5～23.0mg/kg，重污染区表层土壤的镉含量高出底层土壤几十甚至1000多倍[9]。在大田作物中，镉是我国农产品主要的重金属污染物[10]。据报道，我国污灌区生产的大米镉含量严重超标，例如，成都东郊污灌区生产的大米中镉含量高达1.65mg/kg，超过WHO/FAO标准约7倍[11]。2000年农业部环境监测系统检测了我国14个省会城市共2110个样品，检测数据显示，蔬菜中镉等重金属含量超标率高达23.5%；南京郊区18个检测点的青菜叶检测表明，镉含量全部超过食品卫生标准，最多超过17倍[6]。潘根兴研究团队于对2007年对全国6个地区（华东、东北、华中、西南、华南和华北）县级以上市场随机采购的91个大米样品检测后，发现约有10%左右的市售大米存在重金属镉含量超标问题[12]。据报道，广西某矿区生产的稻米中镉浓度严重超标，当地居民因长期食用“镉米”已经出现了“骨痛病”的症状，严重威胁当地居民的身体健康[3]。以上研究结果表明，我国土壤受镉污染的程度已相当严重，土壤镉污染造成水稻、蔬菜等农产品的质量下降、产量降低，并且严重威胁到当地居民的身心健康，影响我国农业的可持续发展。
2土壤镉污染的来源
土壤中镉的主要有2种来源，分别为自然界的成土母质和人为活动，前者为自然界中岩石和土壤镉含量的本底值，一般来讲世界范围内土壤镉平均值为0.35mg/kg，我国土壤镉背景值为0.097mg/kg，远低于世界均值[13-14]。而后者主要指通过工农业生产活动直接或间接地将镉排放到环境的人为活动，并且是造成土壤镉污染的主要途径，归纳起来污染途径主要有如下4个方面：
2.1大气镉沉降电镀、油漆着色剂、塑料稳定剂、电池生产以及光敏元件的制备等工业废气中存在一定量的镉，它们会和粉尘一起随风扩散到工厂周围，一般在工业区周围的大气中镉的浓度较高[15]，较高浓度的镉可以通过降雨或沉降进入土壤。进入土壤中的镉，一部分被植物吸收，剩余的部分则在土壤大量积累，而当土壤中镉累积超过一定范围时，就造成了土壤的镉污染[16]。
2.2施肥不当在农业生产过程中为了获得高产，一般都加大农药化肥的投入，长期施用含有镉的农药化肥必然导致土壤的镉污染。据统计分析，磷肥中含有较多的镉，氮肥和钾肥含量较少，因此含镉磷肥的施用影响最为严重。我国磷肥生产所需磷矿石的镉含量虽然较低，在世界上属于较低水平，但我国磷矿石含磷量同样不高，因此需要从国外进口大量的磷肥[4]。据西方国家估算，全球磷肥平均含镉量7.0mg/kg，可给全球土壤带来约6.6×104kg镉[17]。韩晓日等[18]研究也发现，长期施用磷肥和高量有机肥能够增加土壤镉含量。由此可见，长期施用含镉的化肥会增加土壤的镉含量，给土壤带来严重的重金属污染问题。
2.3污水灌溉镀锌厂以及与塑料稳定剂、染料及油漆等生产有关工厂产生的工业污水中含有多种重金属，其中就有大量的镉，这些废水如不经处理或者处理不达标，废水中的镉就会随着污灌进入土壤，因此，在工矿和城郊区的污灌农田均存在着土壤镉污染问题。据统计，目前我国工业、企业每年要排放约300亿～400亿t未经处理的污水，利用这些工业污水进行灌溉造成了严重的重金属污染，污水灌溉已经是我国农田土壤镉污染的主要原因[8]。何电源等[19]在1987-1990年间对湖南省的农田污染状况调查也表明，农田土壤镉污染的主要来源是工矿企业排放的废气和废水。此外，大量堆积的工业固体废弃物和农田施用的污泥，也会造成土壤的镉污染[16]。
2.4金属矿山酸性废水污染金属矿山的开采、冶炼以及重金属尾矿、冶炼废渣和矿渣堆等，存在着大量的酸性废水，这些酸性废水溶出的多种重金属离子能够随着矿山排水和降雨进入水环境或土壤，可以间接或直接地造成土壤重金属污染。据报道，1989年我国有色冶金工业向环境中排放重金属镉多达88t[20]。
3土壤镉污染的危害
镉是一种具有毒性的重金属微量元素，是人体、动物和植物的非必需元素，但它在冶金、塑料、电子等行业非常重要，通常通过“工业三废”等途径进入土壤。土壤中镉的形态有水溶态、可交换态、碳酸盐态、有机结合态、铁锰氧化态和硅酸态等，水溶性和交换态镉可以被植物吸收，并通过食物链进入人体富集，达到一定程度时会引发各种疾病，严重危害植物和人体的健康，且具有长期性、隐蔽性和不可逆性等特点。
3.1镉对植物健康的危害镉是植物生长的非必需元素，当镉在植物组织中含量达到1.0mg/kg时，会通过阻碍植物根系生长、抑制水分和养分的吸收等引起一系列生理代谢紊乱，如蛋白质、糖和叶绿素的合成受阻，光合强度下降和酶活性改变等，使植物表现出叶色减褪、植物矮化、物候期延迟等症状，最终导致作物品质下降和减产，甚至死亡[6，21-22]。张义贤等[23]研究表明，大麦种子在镉胁迫下，种子的萌芽率、根生长率均呈下降趋势，当镉浓度达到0.01mol/L时，种子萌芽率小于45%，且根不再生长。刘国胜等[24]研究表明，当土壤含有0.43mg/kg可溶态镉时，水稻减产10%，当含量为8.1mg/kg时，水稻减产达25%，并且，稻米的氨基酸、支链淀粉和直链淀粉比例发生改变，使水稻品质变差[4]。
3.2镉对人体健康的危害镉是人体非必需的微量元素，具有较强的致癌、致畸及致突变作用，对人体会产生较大的危害，镉一般通过呼吸系统和消化系统进入人体，在人体内半衰期长达20～30a。镉对人体的毒害分为急性毒害和慢性毒害2种，镉的急性毒害主要表现为肺损害、胃肠刺激反应、全身疲乏、肌肉酸痛和虚脱等；慢性毒害主要表现为对骨骼、肝脏、肾脏、免疫系统、遗传等的系列损伤，并诱发多种癌症[25-27]。例如，20世纪60年生在日本神通川流域的“骨痛病”，原因就是当地居民食用镉米造成的。因此，联合国环境规划署（UNEP）将其列为具有全球性意义的危险化学物质[28]。
4土壤镉污染的治理方法
为了有效利用现有的土地资源，减少镉等重金属人体造成的危害，需要采取有效措施治理和恢复受污染的土壤。目前，有关镉污染土壤的治理方法有很多，主要有物理方法、化学方法和生物方法等。
4.1物理方法镉污染土壤的物理修复方法主要有排土、客土、深耕翻土等传统物理方法以及电修复技术、洗土法等。客土法就是将污染土壤铲除，换入未污染的土壤，去表土法就是将污染的表土移去等。传统的物理修复方法治理镉污染效果非常明显，如吴燕玉等[29]在张士灌区调查时发现去除表层土可使稻米中镉含量降低50%。然而，这种方法需要耗费大量资金、人力物力，且移除的污染土壤又容易引起二次污染，因此难以在大面积治理上推广。电修复技术，是指在土壤外加一个直流电场，土壤重金属在电解、扩散、电渗、电泳等作用下流向土壤中的某个电极处，并通过工程收集系统收集起来进行处理的治理方法。胡宏韬等[30]研究发现，当试验电压为0.5W/cm时，阳极附近土壤中镉的去除效率达到75.1%；淋滤法和洗土法是运用特定试剂与土壤重金属离子作用，然后从提取液中回收重金属，并循环利用提取液。据报道，美国曾应用淋滤法和洗土法成功地治理了包括镉在内的8种重金属，治理了2.0×104t污染的土壤，且重金属得到了回收和利用，而且整个治理过程中没有产生二次污染[20]。
4.2化学方法化学法是指通过在土壤中施用化学制剂、改良剂，增加土壤粘粒和有机质，改变土壤氧化还原电位和pH值等理化性质，使土壤镉发生氧化还原等作用，降低镉的生物有效性，以减轻对其它生物的危害[31-32]。目前，磷酸盐、石灰、硅酸盐等是化学法处理镉污染土壤中常用物质。Gworek[33]等在研究中发现利用沸石等硅铝酸盐钝化土壤重金属能显著降低污染土壤中镉的浓度。总体而言，化学方法具有操作简单、治理效果、费用适中等优点，缺点是容易再度活化重金属。因此，该方法适用于重金属污染不太严重的地区，对污染太严重的土壤不适用[4，20]。
4.3生物方法生物方法是指通过某些特定微生物、动物或植物的代谢活动，吸附降解土壤污染物质、降低土壤重金属生物活性的治理方法，具有土壤扰动小、原位性、不产生二次污染等优点，一般分为微生物修复、动物修复、植物修复3种。
4.3.1微生物修复微生物修复是指利用土壤微生物固定、迁移或转化土壤中的重金属，从而降低重金属毒性，主要包括生物富集和生物转化2种作用方式。生物富集作用指微生物的积累和吸附作用；生物转化作用指微生物对重金属的氧化和还原作用、重金属的溶解和有机络合配位等[34]。例如，吴海江[35]利用分离获得的菌株对镉的去除率高达60%，吸附量达54mg/kg；张欣等[36]在模拟镉轻度污染试验中通过施入微生物菌剂使菠菜植株镉含量平均下降14.5%。
4.3.2动物修复动物修复是指利用土壤中某些低等动物的代谢活动来降低污染土壤中重金属比例的方法。例如，Ramseier等[37]研究发现蚯蚓具有强烈的镉富集能力，当土壤镉浓度为3mg/kg时，蚯蚓的镉富集量可以达到120mg/kg。但由于低等动物生长受环境等因素的严重制约，该项技术在实际应用中受到了一定限制[20，28]。
4.3.3植物修复植物修复是指利用超富集植物吸附清除土壤镉污染的原位治理方法，具有实施较简便、投资较少、破坏小、无二次污染等优点，是一种环境友好型修复技术[20，34]。目前，全世界已发现500多种富集重金属的植物，其中部分植物对土壤镉具有强烈的富集作用，表现出对镉的选择性吸收，如芜菁、菠菜、烟草、向日葵等[12]。近几年来，我国在利用植物修复镉污染土壤方面取得了不少成果，例如，蒋先军等[38]研究发现印度芥菜、刘威等[39]发现宝山堇菜等属于镉超积累植物，这些发现都可以应用于镉污染土壤的治理与恢复工作。
5展望
2014年《全国土壤污染状况调查公报》显示，我国土壤镉污染物点位超标率达到7.0%，镉是我国耕地、林地、草地和未利用地的主要污染物之一，土壤镉污染日趋严重。因此，要积极开展切实有效的管理控制、污染防治综合治理等，首先，从源头上控制镉对土壤的污染，采取清洁生产与资源循环利用措施，减少甚至避免各类镉污染物进入土壤环境；其次，加强镉污染土壤修复技术的研究，特别是植物修复技术和微生物技术；再次，发展联合修复技术，将生物修复与物理化学法、工程措施和农艺措施有效结合起来，开展多学科联合的生态修复。只有这样，才有可能修复已经被镉等重金属污染的土地，保护未被污染的土地资源，实现自然与社会的健康、可持续发展。
参考文献
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农作学与土壤学原理范文篇11
关键词：土壤线虫群落；土地利用类型；垂直分布；佳木斯地区
中图分类号：Q14文献标识码：A文章编号：0439—8114（2012）19—4266—04
土壤线虫作为一类广泛分布的土壤动物，可以对人类活动及农业环境变化作出较迅速反应，反映出土地利用方式对土壤生态系统的影响。不考虑干扰水平，湿地线虫穿咽科（Nygolaimidae）、单宫科（Monhysteridae）等比森林土壤和农业土壤中的更丰富，未干扰湿地的拟滑刀科（Paraphelenchidae）比干扰湿地的丰富[1]。洞庭湖区的研究发现，7月份的黑杨—苔草地和油菜—棉花+水稻地的土壤线虫数量显著高于4月份[2]。吉林省西部农牧交错区的不同生境间土壤线虫群落共有属不多，农业活动促使土壤线虫向土壤下层移动[3]。潮棕壤不同土地利用方式能够影响线虫群落及其优势属的时空分布，撂荒地和林地处理中土壤环境相对稳定，土壤食物网向较成熟的阶段演替[4]。本研究探讨佳木斯地区不同土地利用方式下土壤线虫群落的垂直分布，分析土壤线虫群落组成及多样性在土壤深度的分布特征，为土壤线虫群落时空分布研究提供参考，揭示土地利用方式对线虫群落组成及分布的影响。
1研究地区与研究方法
1.1研究地区概况
佳木斯市洪河农场位于黑龙江省东北部三江平原，别拉洪河流域以北，浓江流域以南地区，地理坐标为东经133°19′—133°40′，北纬47°27′—47°46′，总面积590.59km2。洪河农场属于温带大陆性季风气候，年均降水量570mm。洪河农场地势低洼平坦，场内土壤有白浆土、草甸土、草炭土和泥浆土4种土壤类型[5]。
1.2试验方法
1.2.1研究方法2011年4月16日在S306国道南侧农场场部外农场四区内选取水稻地和草甸草原（主要植物为香蒲等），在S306国道北侧农场场部内选取赤小豆地、玉米地、林地（主要植物为樟子松、丁香等）以及林边湿地用筒钻取土样，土地利用类型共6种。3点取样，4次重复，共计72个土样。取样深度为0～30cm，分0～10、10～20和20～30cm3层，按照土壤不同深度分别用土钻取土样约500g装袋封口，做好标签，带回实验室处理。
1.2.2土壤线虫的提取、分离和鉴定每份土样烘干后称取100g，采用淘洗—过筛—蔗糖离心法分离线虫。据线虫的头部形态学特征和取食生境将土壤线虫分成食细菌类、食真菌类、植物寄生类和捕食杂食类。随机抽取100条线虫进行科属鉴定，线虫分类鉴定到科属水平[6]。
1.2.3群落多样性的计算群落多样性的指标：①优势度指数（Dominance）D=∑Pi2，Pi为第i个线虫属个体所占的比例。②香农多样性指数（H）H=—∑Pi（lnPi）。③均匀度指数（Eveness）E=H′/H′max，其中H′max=lnS，S为鉴定线虫属的数目；④丰富度指数（SR）SR=（S—1）/lnN，N为鉴定的线虫个体数目。
1.3统计分析方法
数据经分析整理后采用SPSS16.0分析软件进行统计分析。
2结果与分析
2.1土壤线虫总数
对不同土地利用类型的土壤线虫总数的调查分析发现（图1），线虫总数范围为11～417条/100g。不同土地利用类型的土壤线虫总数在土壤深度间分布存在一定差异。水稻地土壤线虫数量具有明显的表聚性，线虫数量在土壤深度间变化显著（P0.05）；林地和林边湿地的土壤线虫数量较少，线虫数量随深度变化不显著（P>0.05）。
2.2土壤线虫营养类群
通过土壤线虫群落营养类群组成分析（表1），发现6种土地利用类型中优势营养类群均为植物寄生线虫。水稻地的食细菌线虫和食真菌线虫数量较多，占线虫总数比例的18.7%和18.2%；湿地草甸中除植物寄生线虫外的3类线虫数量较少，占线虫总数比例不超过5.0%；赤小豆地的食细菌线虫比例为15.7%；玉米地中食细菌线虫比例为11.4%，捕食杂食线虫比例为1.5%；林地和林边湿地中捕食杂食线虫数量较多，占线虫总数比例分别为19.6%和14.3%。
不同土地利用类型的土壤线虫各营养类群的垂直分布分析见图2。水稻田的各营养类群线虫的数量表现出表聚性，但是土壤线虫数量在土壤深度间变化不明显（P>0.05）。草甸草原的植物寄生线虫和食细菌线虫数量具有随土壤深度增加而增加的趋势，但是深度间差异不显著（P>0.05）。赤小豆地4种营养类群线虫在10～20cm土层的数量较多，但是线虫数量在土壤深度间差异不显著（P>0.05）。玉米地的植物寄生线虫随土壤深度的增加线虫数量增加，差异达到显著水平（P0.05）；食真菌线虫和捕食杂食线虫在10～20cm土层的数量较多（P>0.05）。林地的植物寄生线虫具有随土壤深度的增加线虫数量增加的趋势（P>0.05），表层土壤捕食杂食线虫数量明显多于10～20cm土壤深度的数量（P
2.3土壤线虫属的数目
通过土壤线虫群落科属组成分析，发现土壤线虫共有25科38属，其中植物寄生线虫10属，食细菌线虫10属，食真菌线虫5属，捕食杂食线虫13属。不同土地类型的土壤中线虫属的丰富度存在一定的差异，水稻地、草甸草原、赤小豆地、玉米地、林地和林边湿地的土壤线虫属的数目分别为18、24、19、13、18和16属。土壤线虫属在不同土壤深度的分布见图3，水稻地、赤小豆地、林地和林边湿地表层土壤线虫较丰富，线虫属的数目随土壤深度增加而降低（P>0.05）。草甸草原线虫属的数目随土壤深度增加而增加（P>0.05）。玉米地10～20cm土层土壤线虫属的数目高于20～30cm土层，差异达到显著水平（P
2.4土壤线虫群落多样性
6种土地类型土壤线虫群落多样性变化表现出一定的规律性（图4）。6种土地类型的土壤线虫群落优势度指数随土壤深度增加而增加，除林地外的5种土地利用类型的土壤线虫群落香农维纳指数随土壤深度增加而降低，草甸草原、赤小豆地和玉米地的均匀度指数随土壤深度增加而降低，水稻地、赤小豆地和林地的丰富度指数随土壤深度增加而降低。
玉米地土壤线虫群落的优势度指数随土壤深度增加而增加（P
3讨论
3.1土壤线虫群落的垂直分布
湿地、长白山北坡土壤线虫表现出强烈的表聚性[7—9]。平原区受人类活动扰动的生境土壤线虫类数和个体密度表聚性较差[10]。流动沙丘土壤线虫垂直分布特征不显著[11]。本研究发现，水稻田的土壤线虫总数表现出明显的表聚性，湿地草甸的土壤线虫总数随土壤深度增加而增加，玉米地植物寄生线虫数量随土壤深度增加而增加，林地捕食杂食线虫在表层土壤的数量较多，不同土地利用类型中土壤线虫分布的差异可能与植物根系生物量分布、土壤的物理化学性质及人工管理措施等有关。
3.2优势营养类群
湿地和草原土壤中植物寄生线虫是最丰富的营养类群[12—13]。大豆连作地[14]、小麦田[15]、玉米地[16]和蔬菜地[17，18]土壤中食细菌线虫占主要优势。本研究发现植物寄生线虫为6种土地类型共同的优势营养类群，因此在农林生产中要注意植物寄生线虫的防治。
3.3土壤线虫群落多样性
在森林植被恢复的研究中，发现土壤线虫群落多样性指数、均匀度指数、丰富度指数和营养类群指数大小依次为阔叶林、针叶林和混交林，而优势度指数大小依次为针叶林、混交林、阔叶林[19]。苹果产区果园研究中发现果园行间土壤线虫拥有较高的多样性、均匀度和丰富度，老果园行内和连作果园土壤线虫多样性、均匀度和丰富度显著降低，连作果园最低[20]。生物多样性是群落生物组成结构的重要指标，反映群落内物种丰富程度和生态系统食物网复杂程度，表现为生态系统的多样性和稳定性。本研究发现，玉米地土壤线虫的多样性指数表现出明显的垂直变化，说明玉米地表层土壤生态系统生物多样性和稳定性较高，受到人为干扰程度较小。
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农作学与土壤学原理范文篇12
关键词：水旱轮作；土壤性状；养分管理；土壤物理、化学和生物性状；
中图分类号：S344.17文献标识码：ADOI：10.11974/nyyjs.20150932005
1高原水旱轮作概况
水旱轮作是我国主要作物种植体系之一，是水稻与其它旱地作物在同一田块上有序轮换种植的方式。水旱轮作分部范围极广，在东亚和南亚诸多国家如中国、日本、韩国、印度、巴基斯坦、孟加拉国、尼泊尔等均有分布，总面积约2700万hm2，[1]其中以中国的水旱轮作面积最大，约1300万hm2，主要分布在长江中下游流域各省区。根据轮作的旱地作物划分，水旱轮作的主要模式有水稻-小麦（或大麦）、水稻-油菜、水稻-豆类、水稻-蔬菜等，总体而言以稻-麦轮作的面积最大，占比超过50%。从轮作时间来看，既有年际间的水旱轮作，又有年内的水旱轮作，种植方式与地区的自然、社会经济状况及生产习惯息息相关。西南地区水旱轮作面积超过300万hm2，其中，云贵高原水旱轮作面积约占一半。云贵高原地区由于地形地貌复杂多变，气候类型多样化，近年来，水旱轮作模式变化较大，传统的旱地轮作作物麦类、油菜、蚕豆，面积不断减少，取而代之的是马铃薯、各种蔬菜、中药材等，品种多、杂、乱，轮作模式越来越复杂及多样化。
近年来，云贵高原地区由于受气候持续干旱、灌溉水供应影响，水稻种植面积呈下降趋势，导致总体水旱轮作的面积有所减少，蔬菜及各种经济作物旱作面积逐年增加。特别是该地区很早以来就以生产优质烤烟著称，为减少烤烟连作障碍问题，一直以来，水稻-烤烟年际间轮作的情况就比较普遍，面积也比较大，超过50万hm2，轮作方式一般是2至3年一轮或5年两轮。云南南部（文山、普洱、德宏）等地区，十年前，烟草种植面积很少，近年受经济利益驱使，种植结构调整较大，烤烟（包括香料烟）种植面积逐渐增加，加上部分香蕉、中药材等经济作物下山进田种植面积不断增加，也挤占了部分水稻种植面积。与全国其它地区不同的是，云贵高原地区水旱轮作模式具有复杂及多样化特点。除包含全国所有的轮作模式外，年际间水旱轮作面积比例较大，并且是与烤烟、香蕉、中药材等比较特殊的经济作物轮作。年内水旱轮作模式类型也较复杂，既有水旱两熟（一水一旱）和水旱三熟（两水一旱或两旱一水），水热条件好的地区甚至有水旱多熟（水稻与生育期较短的各种蔬菜轮作）。
2水旱轮作模式对土壤性状的影响
2.1水旱轮作系统的特征
水旱轮作系统的一个显著特点就是作物系统的水旱交替轮换，导致土壤季节间干湿交替、氧化还原更替频繁，水热条件转换强烈。[5]水旱轮作土壤多为潴育型水稻土，淹育型及潜育型水稻土较少。这类土壤由于长期种植水稻，并与麦类、豆类、油菜、各种蔬菜等旱地作物轮作，形成了特殊的土壤生态环境，与单纯的旱地土壤及水田土有较大差别，构成一个在物质循环及能量流动及转换方面都有明显特点的农田生态系统。
水旱轮作土壤旱作季以氧化条件为主，水作时以还原条件为主。由于干湿交替，氧化还原反应特别活跃，土壤中氧化还原电位变异很大（在水稻种植季节以还原条件为主，土壤氧化还原电位（Eh）一般为-200～300mv，在旱作季变为氧化条件后，Eh可高到600～700mv）。水旱轮作土壤氧化还原电位的变化，主要受水分影响，氧化还原性的变化，反过来又影响土壤的一系列性质，包括土壤养分的形态、转化以及作物对养分的吸收，也影响土壤的物理性状及生物学性状。
2.2水旱轮作对土壤化学性状的影响
水旱轮作对土壤养分的形态、转化及养分的有效性均有影响。[5]水旱轮作干湿交替影响土壤有机质的累积和分解，旱作氧化状态可促进有机质的分解，不利于有机态氮的累积，在淹水种稻时，土壤还原菌占优势，有机物质进行嫌气分解，一方面增加了有机质的累积，氮素供应形态以NH4-N为主，另一方面又促进了甲烷和一些有毒物质如有机酸、硫化氢的产生。干湿交替能抑制甲烷的排放，但却会促进N2O的生成。土壤通气、厌气交替发生时，土壤中硝化细菌及反硝化细菌的活性增加，N2O的产生和排放量增大。[5]水旱轮作体系中，随着季节性的干湿交替及氧化还原过程更替进行，土壤中一些变价元素的形态和有效性也随之发生变化，从而影响水稻及后季作物的生长。如淹水还原条件下，随着氧化还原电位降低，NO3-、Fe3+、Mn4+、SO4-会转化为NH4+、Fe2+、Mn2+、S2-，这种转化增加了磷、钾、硅、钼、铜等元素的有效性，却降低了氮、硫、锌的有效性，氧化还原作用对锰的影响尤其明显。云南红壤类土壤比例较大，旱作时，土壤中大量氧化铁、铝、钙对磷固定形成沉淀会极大的降低磷的有效性，因此云南旱地土壤缺磷现象比较普遍，磷肥利用率也较低。旱地改水作后，在还原条件下，磷酸铁铝的活化可提高磷的有效性，同时还可解离被土壤胶体吸附的钙、钾离子，使其成为速效性，部分满足水稻对钙、钾的需求，但在地下水位较高的地区，这个过程也加速了盐基离子下渗淋失。
2.3水旱轮作对土壤物理性状的影响
水旱轮作对土壤物理性状的影响既有利也有弊。[6]水旱轮作的干湿交替变化，直接影响土壤孔隙的大小和土壤团聚体的形成及稳定性。土壤水稳性团聚体数量多少是土壤物理结构好坏最重要的指标，水稳性团聚体与土壤保肥、供肥能力密切相关，能协调土壤的水、肥、气、热。一般情况下，干湿循环会降低团聚体的比例，破坏团聚体的稳定性。由旱地轮换为水田时，由于淹水耕耙打田，土壤大颗粒会分散成细小粘粒，多年周而复始，粘粒在犁底层淀积形成紧实层，对根系穿插形成阻力，将水稻根系大部分限制在表层浆状层内，从而影响根系对犁底层养分的吸收。这种不良的紧实粘闭层，在由水田轮换为旱地时容易造成土壤板结，会阻碍后季旱作作物根系生长进而影响根系对下层养分的吸收利用，成为后季作物生长的主要障碍因素。但对地下水位较高，潜育化现象明显的土壤，水旱轮作能使土壤团粒结构及非毛管孔隙增加，提高氧化还原电位，消除次生潜育化，改善土壤物理性状。在实际生产中，土壤团聚体的稳定性，除受干湿交替影响外，还取决于耕作方式及轮作情况。通过有机物料及有机肥施用，适当进行保护性耕作，减少土壤的人为扰动，可降低干湿交替对团聚体的破坏。
2.4水旱轮作对土壤生物性状的影响
水旱轮作对土壤生物性状的影响主要表现为影响土壤微生物的种群及数量，很少有生物既能在好氧又能在厌氧条件下生长，所以水旱轮作的更替，直接表现就是好氧微生物及厌氧微生物群落的轮回消长。通过水旱轮作，能减低某些旱地土传病虫害的感染及发生，但对水稻病虫害的发生影响不大，主要原因是淹水能使旱地病原菌死亡或减少，例如油菜菌核病、小麦条锈病、烟草立枯病等病菌在淹水几个月后能完全灭绝。淹水还能抑制线虫的繁殖，淹水两年以上能杀死线虫。长期的水旱轮作也会增加某些病虫害的传播和影响，例如水稻钻心虫、卷叶虫等原本至危害水稻，水旱轮作后也能危害小麦；一些茎腐病、叶枯病在稻麦上均有发生。此外，在排水不良的稻田种植旱地作物时，会加重霜霉病、大豆紫斑病等病害的发生。土壤生物的变化，反过来还能影响土壤养分的分解转化及形态。
2.5不同水旱轮作模式对土壤性状的影响
水旱轮作对土壤环境质量的影响，与旱作季作物及其栽培模式有关。[6]不同的水旱轮作模式，对土壤肥力的影响有较大差异，养分循环也明显不同。水稻-小麦（或大麦）、水稻-油菜、水稻-豆类、水稻-蔬菜等主要的轮作方式中，稻-豆轮作模式比较符合作物特性互补的原则，是一种较好的轮作模式，对土壤氮的累积有积极作用。但豆类生物量一般较低，根系发达不如麦类且根系入土较浅，所以对土壤结构的改善及有机质的自然累积不如稻-麦轮作好，稻-油轮作的情况介于两者之间，稻-菜轮作及水稻与其它经济作物轮作的情况比较复杂多样，因作物不同差异较大。
3高原水旱轮作区系统养分管理
3.1高原水旱轮作养分管理现状及问题
云贵高原虽然山区面积大（占93%），但水旱轮作区基本都位于地形较平坦，地理位置较好的坝子及山间平地、河谷地区，是农民赖以生存的主要土地资源，这些地区的基础设施建设配套较好，生产提供了大部分的农产品。气候类型多属典型的低纬高原季风气候，冬无严寒、夏无酷暑。农田复种指数偏高，一年多熟现象较普遍，用地养地矛盾突出。长期大量施用化肥维持较高的复种指数，造成土壤退化，表现为土壤酸化、碱化和次生盐渍化，有机质含量、阳离子交换量降低，土壤板结，缺少团粒结构，自净能力、缓冲能力降低。土壤养分含量虽高，有效供肥能力却不足，普遍存在农业产投比较低的现象。自1990年代以来，高原水旱轮作区作物生产力呈现徘徊不前甚至下降的趋势，多与这些因素有关。部分地区还由于化肥农药等农资过多使用造成Pb、As、Cd等重金属含量升高。
针对高原地区水旱轮作模式中旱地作物品种多、杂、乱，轮作模式多且复杂，农田复种指数高的特点，在进行养分施用及管理时，既要满足水稻高产高效生产需要，又要兼顾各种旱作配置作物的营养需求特点，重视土壤有机质累积和土壤物理、化学、生物学性状改善，并考虑肥料形态配比等条件，建立不同轮作模式作物高效生产的养分管理体系。
3.2高原水旱轮作区系统养分管理
3.2.1从水旱轮作系统整体考虑进行养分管理
水旱轮作系统土壤季节间的干湿交替，不利于土壤氮素的保持，主要原因是氮在水作、旱作条件下，存在的形态不同。[5]旱季时，氮主要以NO3--N存在，而在淹水还原条件下，无机氮主要以NH4+-N存在。旱季作物收获后，虽然有相当一部分累积在土壤中，但这部分氮很难被水稻利用，在稻田淹水后的很短时间内，累积的无机氮就会从土壤-作物系统中损失。研究表明，在成都平原的稻麦轮作系统中，土壤在旱季作物后累积的无机氮每hm2约为80～100kg，但累积的无机氮在淹水后13d就从土壤-作物系统中损失。而无机氮的累积，与施氮量呈正相关关系，所以旱季作物氮的合理施用，对整个水旱轮作系统氮的有效利用有主要影响。
磷的形态及对作物的有效性在水作、旱作条件下的差异也很大，大部分红壤类水稻土，在旱作时，大量氧化铁、铝、钙对磷固定形成沉淀会极大的降低磷的有效性，在稻田淹水还原条件下，磷酸铁、铝，包括部分磷酸钙可不同程度的被活化、溶解，从而提高磷的有效性。因此，从整个水旱轮作系统角度来统筹调控磷的施用也很必要。
3.2.2根据土壤性能及作物需求规律管理养分
土壤保肥供肥性能与土壤复合胶体有关，对养分的吸收与释放起决定作用。根据土壤保肥供肥性能并结合作物营养需求规律进行施肥，是实现养分优化管理的重要手段。
土壤质地较黏重，有机质含量较多的土壤，保肥性能好，施入的肥料不易流失，容易贮存。而砂性及有机质含量低的土壤，施肥后不易保存养分，虽然供肥性好，但养分易流失，发小苗不发老苗。所以保肥、供肥能力不同的土壤，施肥上有所区别。保肥能力差和有机质含量少的土壤，可以在基肥中多施有机肥料，增加保肥、供肥能力，化肥施用要“少吃多餐”，防止流失及后期脱肥。而对保肥性能较好或有机质含量多的土壤，养分不易流失，肥料可集中施用，重前轻后，及早追肥。
高原水旱轮作区，旱作季作物品种较多，对养分的需求差别较大，一些作物还对某些元素表现较敏感（如忌氯作物），在水旱轮作系统中，除在当季根据不同作物对养分的需求规律，提供适量的养分种类及数量外，在前季作物施肥时就要统筹考虑一些特殊的后季作物的养分需求，如水旱轮作中的旱作作物品种为烟草、番茄、辣椒、薯类、西瓜等忌氯作物时，在水稻种植季节就要避免含氯肥料的过多施用。高原水旱轮作养分管理，除考虑上述各种因素外，还要遵循以下原则：
3.2.2.1氮素供应与作物需求同步，减少氮素流失
根据作物的氮素需求规律进行施肥管理是实现氮供应与作物需求同步的有效方法。高原水旱轮作虽然多、杂、乱，但各种作物对氮的需求特性是基本固定且有规律可循的，在充分了解各种作物对氮营养需求规律后，进行氮肥施用与作物氮素需求同步是可行的。
3.2.2.2磷素管理重旱轻水、集中施用
磷的移动性差，且在旱作条件下容易被固定，失去肥效，所以磷肥不宜分散施用，最好的施用方法是先将磷肥与有机肥料混合堆捂后，沟施或穴施于作物根系附近。淹水种稻后，铁、锰的还原及含磷化合物的溶解，均能增加磷的供应，水稻季节应少施磷肥还能促进土壤磷的释放。[8]所以在水旱轮作系统中，旱季作物磷肥的施用要充足，以满足作物对磷的吸收及土壤固定，水稻则少施。
3.2.2.3水旱轮作系统中的钾素管理
钾是所有作物所需的大量元素之一，[8]也是土壤矿物中含量较多的元素。1980年代以前，由于总体生产水平低下，作物产量低，钾的供应主要依赖于土壤含钾矿物解离的钾，作物也没有明显的缺钾情况发生。但随着生产力的提高及作物产出的增加，每年作物收获要带走大量的钾，而由于价格较高及对钾的认识不够等原因，多数农户对钾的投入相对较少，不能弥补作物收获带走的量。所以目前农业生产中，作物缺钾现象较普遍。水旱轮作系统中，土壤干湿交替对钾的有效性有一定影响，主要表现为淹水条件下，土壤含钾矿物中的钾被Fe2+和NH4+替换解离，能提高钾的有效性，但在旱作土壤中这种情况不易发生，同时，钾比较容易随水流而迁移。所以水旱轮作系统中，钾素管理倾向于旱季多施，水季少施，并在作物前期施用，同时大力提倡秸秆还田，加强钾在农田系统中的自身再循环。
3.2.2.4重视有机肥施用
土壤有机质是土壤肥力的主要指标，长期水旱轮作，土壤有机质的积累高于旱地但低于长期渍水的稻田，但较高的复种指数，对土壤养分的耗竭较大，而且干湿循环水旱交替的特点不利于良好的土壤物理性状形成，紧实粘闭犁底层的存在，会影响土壤通气透水性，阻碍旱作季作物根系生长进而影响根系对下层养分的吸收利用。长期不施或少施有机肥，会加重这种障碍的影响。化肥与配合有机肥合理施用，能明显提高土壤有机质及氮含量，极大的改善土壤物理性状，促进作物生长，提高养分利用率。
3.2.3综合应用其它农作技术的养分管理
现代农业生产体系，是一个多种因素综合影响的复杂系统，单一的某项技术很难实现资源的高效利用和环境保护的目标。水旱轮作系统养分管理也必须综合考虑应用免耕、覆盖等保护性农业技术，现代节水农业技术，作物高产、高效栽培等农作技术，才能实现养分资源的高效利用及优化管理。
4总结
针对水旱轮作土壤特殊的生态变化条件，以及各种轮作模式配置作物的差异，除考虑作物营养需求规律外，应结合水旱轮作条件下土壤养分供应的基本规律，既满足水稻高产高效生产，又兼顾各种旱作配置作物的营养需求及可持续生产，着重从土壤有机质累积，土壤物理、化学、生物学性状改善，肥料施用形态配比方面深入研究，建立不同轮作模式作物高效生产的土壤保育体系。
参考文献
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[6]范明生，樊红柱，吕世华等.西南地区水旱轮作系统养分管理存在问题分析与管理策略建议[J].西南农业学报，2008，21（6）：1564-1567
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