农作学与土壤学原理范文

导语：如何才能写好一篇农作学与土壤学原理，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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（一）课程体系固化，以专业为主

从高校研究生培养计划可以看出，研究生的课程受专业限制很大，这就导致本专业研究生与跨专业研究生几乎没有什么区别，个体差异关注不够，课程内容前沿性、综合性不够，交叉学科课程、综合性课程较少。

（二）跨学科人才培养中，研究生课程体系构建导师起主导作用

首先，由于理工类研究生大多是在各自导师的指导下进行个别培养，受导师自身专业背景的局限与依赖，各学科之间存在着较大跨度等原因，致使学生很难进行跨学科研究。其次，当前的研究生培养模式中，导师的课题方向决定研究生的选课方向。

（三）院系设置以学科为主导，不利于跨学科课程整合

目前，我国高校主要以学科为主导设置院系，而以跨学科设置院系的高校较少。现有院系设置不利于不同学科之间的沟通与交流，不利于不同专业之间的课程整合。这样的局面势必会影响学生对知识的追求热情，势必会影响学生的科研积极性，势必会影响学生的创新欲望。

二、农业工程与土木工程跨学科课程体系的构建

前面系统地讨论了建立跨学科培养研究生课程体系的意义及目前存在的弊端，现结合黑龙江八一农垦大学工程学院农业工程与土木工程两个学科的实际，对北方寒区农业水利工程与水利资源利用和设施农业结构防灾减灾两个方向进行跨学科课程体系分析。在确立课程体系时我们设计了《农业工程和土木工程跨学科培养研究生课程体系建设调查问卷》。在制作调查问卷设计时，我们充分考虑两个交叉专业可能出现的课程共通性，尽可能设计更多的课程，力求使交叉学科的研究生具有宽泛的理论基础，使交叉学科的研究生所学到的知识适应两个专业发展的需要。

（一）调查问卷统计

本次发放调查问卷的对象是黑龙江八一农垦大学工程学院的在职教师，共收到23份有效问卷。参与问卷调查的教师年龄集中在28—38岁和38岁以上两个年龄区间，具有硕士研究生以上学历的占95.65%，具有副教授职称和教授职称的总和占65.20%，问卷填写教师的任职专业主要集中在机械设计制造及其自动化专业，农业机械化及其自动化专业和土木工程专业，其他专业总和低于10%。

（二）交叉学科课程体系分析

1.北方寒区农业水利工程与水利资源利用方向。交叉学科研究生培养方案要求学术型研究生所修学分总数大于等于30学分，扣除英语、中国特色社会主义理论与实践研究及自然辩证法概论等必修课外，交叉学科研究生必须选修不少于五门的基础必修课，其中数值分析是学位必修课，还需要选修4门基础必修课。基础必修课的数据统计结果如下：在备选的15门课程中，数值分析得票最高23票，土壤水文过程模拟得票最少仅为8票。考虑到交叉学科研究内容的宽泛性，结合统计结果，去掉土壤水文过程模拟、土壤物理化学、喷微灌理论与技术三门课程。这样在北方寒区农业水利工程与水利资源利用方向就剩下12门课在基础必修课模块内供交叉学科研究生选修。课程名称如下：数值分析、数学物理方程、土壤水动力学、水工建筑物健康监测与检测、节水灌溉工程学、计算流体力学、水土资源规划与评价、高等水工建筑物、新型建筑材料及其应用、灌溉原理与技术、地下水资源评价理论与方法、流体仿真与软件应用。研究生培养方案要求在选修课模块所修学分大于等于10学分，而每门课的学分分配是1.5或2学分。结合统计结果，选修课模块去除土壤学与肥料学及环境水利学两门课，保留其余12门得票较多的课程供交叉学科研究生选修。课程名称如下：水生态工程学、粘性流体动力学、弹塑性力学、生态水文学、现代环境监测与控制、环境水动力学、土壤学与农作物学、水工钢结构、水工混凝土、水文学与水利计算、农田水利学水力学。

2.设施农业结构防灾减灾方向。交叉学科研究生培养方案要求研究生所修学分大于等于30学分。去掉中国特色社会主义理论与实践研究、自然辩证法概论、英语及学位课数值分析，每位交叉学科的研究生必需选择不少于4门基础必修课。问卷结果表明，除设施环境工程学获得11票外，其他13门课，每门课程所得票数比较均衡，最低票数是15票，最高票数是22票。考虑到设施环境工程学和防灾减灾的关联性不是很大，结合统计结果把设施环境工程学去掉不作为基础必修课的选用课程，这样基础必修课就改成13门课，供交叉学科研究生选择。课程名称如下：数值分析、数学物理方程、农业设施概论、农业生物环境工程、结构动力学、高等结构力学、计算力学、有限元原理、工程结构加固技术、建筑火灾安全新技术、地震工程学、建筑结构抗风设计、工程结构优化设计。

在选修课模块中，共列出了10门课，供调查问卷填写人投票选择。统计结果可以看出土壤学与农作学仅有6人投票，考虑到这门课自身的内容和防灾减灾的关联性不大，所以决定把这门课去掉，不在研究生选修课范围内。振动信号处理虽然只得到11位问卷填写人的投票，考虑到模态分析与参数识别需要对数字振动信号处理的技巧和理论基础，所以，振动信号处理仍供交叉学科的研究生选修。其他8门课，每门课的票数相对较均衡，故不作调整。课程如下：弹塑性力学、工程结构分析与软件应用、模态分析与参数识别、振动信号处理、混凝土结构设计原理、钢结构、砌体结构、农业设施环境控制、农业设施设计制造。

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关键词:遥感 土壤水 定量 反演

中图分类号:TP7 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)05(c)-0001-02

土壤水分是表示一定深度土层的土壤干湿程度的物理量,是监测土地退化和干旱的重要指标,同时也是水文学、气象学、土壤学、生态学以及农业科学等研究领域中的一个重要参数。一方面它影响地表与大气界面的水分和能量交换,其变化会引起土壤热学特性、地表光学特性的改变,从而影响气候的变化;另一方面它是植物和作物赖以生存的主要源泉,其大小决定着植物或作物根系的发育,对进行大尺度精准农业的水分调节,节水灌溉具有重要意义。

遥感技术不仅能对农作物长势进行大面积、实时、非破坏性监测,从而实现精准农业的发展对地表土壤水分信息快速、及时的掌握,还能为精准农业的发展提供动态监测和分析作物的健康状况与影响作物产量等必要的技术支持。目前获取土壤水分含量的方法主要有田间实测法、土壤水分模型法和遥感法三种。其中传统的田间实测法和土壤水分模型法,因测点稀、速度慢、范围有限,无法满足精准农业中对土壤水分信息快速获取的需求。而遥感估测土壤水分的方法原理是通过测量土壤表面发射或反射的电磁能量,研究遥感信息与土壤水分含量之间的关系,并建立相关的信息模型,从而反演出土壤水分情况,恰恰克服了前二种估测方法的实时性差、单点测量空间变异性差、不能宏观表现等缺陷,为精准农业中大面积快速获取土壤水分信息、实时准确监测提供科学依据。

1 国内外研究进展

如何快速、准确地获取区域地表土壤含水量信息是定量遥感研究的热点之一,也是目前遥感技术应用研究的前沿领域。国内外用遥感技术监测土壤水分的方法有很多,目前在该领域的研究主要集中在光学遥感(即可见光-近红外、热红外遥感)和微波遥感波段进行。主要方法有:基于可见光-近红外土壤水分光谱法、基于热红外遥感的温度法、植被指数法、基于可见光及热红外遥感的植被指数-冠层温度法、微波遥感监测土壤水分法、高光谱遥感监测土壤水分法。

1.1 基于可见光-近红外土壤水分光谱法

Bowers等人早在1965年就发现裸地土壤湿度的增加会引起土壤发射率的降低,这为后来利用土壤水分光谱法方法进行土壤水分的遥感监测研究提供了理论依据。土壤水分光谱法正是应用遥感估算光学植被度,分解象元排除法来提取土壤水分光谱信息。国内外学者在这方面做了大量工作,有的根据水的吸收率曲线提出使用中红外波段来监测土壤湿度,采用MODIS数据并结合实地调查资料,建立了MODIS第7通道的反射率与地面湿度的线性光学。另有学者利用遥感资料估算“光学植被覆盖度”,然后利用像元分解法分离植被与土壤信息,提取土壤水分光谱信息。该方法需要根据不同环境、不同土壤组分建立相应的遥感反演模型,应用比较局限,大面积推广较难。

1.2 基于热红外遥感的温度法

热红外遥感最重要的应用之一是反演土地表面温度。具有代表性的有热惯量法、区域蒸散法、亮温指数法(LST)、温度状态指数法(TCI)、条件温度指数法和归一化温度指数法。热惯量法反演土壤水分的模型研究,主要集中在对于土壤热惯量的解析式计算、从热平衡与热传导方程的化简与计算、环境因子的影响等多方面着手,得到了大量的热惯量模式,建立了较为完善的土壤水分反演模型。蒸散法根据能量流的传输原理,对实际蒸散(E)与潜在蒸散(Ep)的比值与土壤水分的关系进行研究,其理论基础来源于P-M彭曼公式。针对不同的下垫面情况发展了单层、双层和多层模型。利用卫星一次过境观测的辐射温度值,计算地表辐射温度以及蒸散,结合当地气象台站数据计算出作物缺水指数(CWSI),建立了土壤水分与作物缺水指数的回归方程。随后又有DSI指数、区域缺水指数(RWSI)相关研究,在遥感的定性及半定量阶段估算地表蒸散和干旱程度的精确估算上做了相关探讨。温度状态指数(TCI)和亮温指数(BTI)强调了温度与植物生长的关系,提出了亮度温度,以通过对NDVI、亮温与土壤水分的统计分析来建立三者间的数理关系,从而利用遥感反演的亮温和NDVI计算土壤水分含量,建立了土壤相对湿度和NDVI、亮温的回归模型。归一化温度指数(NDTI)可消除地表温度季节变化的影响,通过能量平衡一空气动力学阻抗模型计算,需要卫星过境时刻的气温、太阳辐射、相对湿度、风速和叶面积指数等数据。该方法也主要适用于裸地或植被生长早期。

1.3 植被指数法

植被指数法是研究土壤湿度与遥感植被信息相互关系的重要手段。研究表明归一化植被指数(NDVI)、距平植被指数(AVI)、植被状态指数(VCI)、标准植被指数(SVI)等都与土壤湿度有一定关系。一般来讲,当作物缺水时,作物的生长将受到影响,植被指数将会降低。国内学者也利用VCI研究了我国土壤湿度状况,应用VCI结合常规资料进行综合分析,对我国干旱状况进行宏观动态监测。但该方法较适用于高植被覆盖区域,仍有很多限制性因子和条件。

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关键词：植物营养学；土壤酸化；教学方法

作者简介：李江遐（1973-），女，江西永新人，安徽农业大学农业资源与环境学院，副教授。（安徽?合肥?230036）

中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）26-0092-02

一、“植物营养学”教学现状

“植物营养学”是农类院校本科生修完化学（普通化学、有机化学和分析化学）、植物学、生物化学、植物生理学、土壤学等课程之后所开设的一门专业基础课程。主要研究植物对营养物质吸收、运输、转化和利用的规律及植物与外界环境之间营养物质和能量的交换。本课程以植物矿质营养为核心，由植物营养生理，肥料性质与合理施用三部分构成，是与生物、农学、资源和环境等学科紧密相关的一门交叉学科。

目前安徽农业大学（以下简称“我校”）植物营养学课程面向的专业群体主要是一本招生的种植类专业，具体有：农业资源与环境专业（专业基础课）和农学、园艺、植保、茶学、种子工程、烟草及草坪等专业（公共基础课）。农业资源与环境专业的“植物营养学”理论课时30学时，实验课时20学时；其他种植业类专业理论课时30学时，实验课时10学时。我校每年修读该课程的人数高达300多人，受益面广，影响大。

随着高校学分制改革的进行以及人才培养模式的转变，以往的课时进行了压缩，在理论教学学时数少、教学内容多、实验课时少的情况下，既要使学生掌握植物营养的基本知识、基本原理和基本技能，又要使学生及时掌握学科的发展方向及其应用技术有一定难度。因此，为提高“植物营养学”的教学质量，在学校现有条件下对教学内容、教学方法和考核方式等方面进行改革势在必行。

目前，我校使用的教材是中国农业大学出版社出版的陆景陵主编的《植物营养学（上下册）》。其教学内容包括植物营养原理、大量元素、中微量元素和有机肥料等内容。在长期的教学实践中，针对植物营养学及农业教育的发展，对该门课程内容不断进行调整优化，为全面培养学生的综合素质设计教学内容，形成自己的教学特色，达到了良好的教学效果。

二、优化教学内容

1.教学过程突出重点和难点，根据不同专业合理安排教学内容

教师作为课堂教学的主体，对每一堂课认真研究，仔细琢磨；认真备课，深刻领会，吃透教学内容；在教学内容上强调一个“精”字，教学内容的讲授力求精练，把最精华、对学生发展最有启发的内容提炼出来，用最少的课时讲授。例如在讲解养分的跨膜运输机制之一的载体假说时，将米氏方程中的Km值与Cmin和现在植物修复工程技术中筛选高效植物联系起来讲，水体修复时筛选的水生生物首先要比较不同植物对水体氮磷的去除效率，通过测定不同植物对氮磷Km值与Cmin来进行比较，Km值高的植物对离子的亲和力小，去除效率低；相反，Km值低的植物对离子的亲和力大，去除效率高。通过吸收动力学实验可以筛选高效植物进行污染水体的修复，加深学生对吸收动力学的理解与实际应用。

典型的缺素症状是实践中植物营养诊断最为明显有效的指标之一，也是指导农民合理施肥的依据之一。在讲解作物缺素症时，首先要明确作物缺素症与作物病害的区别，病害有明显的发病中心，缺素以散发为主；病害一般在肥田发生较多，缺素则相反；同时在教学中结合安徽农业生产的实际情况重点介绍容易出现缺素症的地区。对学生讲明缺素症发生的原因，有时表现为一症多因，有时又是一因多症。

根据不同专业合理调整教学内容，如园艺专业重点讲解园艺植物的典型缺素症主要是蔬菜和花卉，通过多媒体教学将缺素图片放映出来，加深学生的印象；茶学专业则介绍茶树的主要缺素症；草业科学专业适当介绍草坪施肥与草坪的合理养护的相关内容，进一步激发学生的学习兴趣，提高教学质量。

讲解施肥部分的教学内容时结合安徽本省的土壤条件，在安徽南方的土壤分布主要有红壤、黄壤，主要在高温多雨、干湿季比较明显的气候条件下形成，养分状况是土壤有机质、全氮及C/N比一般较高，速效钾中等、土壤速效磷缺乏；而北方主要是潮土和砂浆黑土，有机质和全氮含量不高，全钾和速效钾含量较为丰富，全磷和速效磷成分极缺。施肥强调有机肥与无机肥配合施用，进行秸秆直接还田来改善土壤不良的理化性状。由于这些因素，南方的氮肥、磷肥施用量要小，钾肥施用量要大。而北方的磷肥施用量大，钾肥施用量要小。

2.在教学内容中及时介绍学科发展动态，将学科的发展与当前的社会需求紧密联系，从而激发学生的学习兴趣

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他早年留学东洋，创造性地解决世界性的污水处理难题，成为日本举足轻重的环保专家如今，他时常奔走于中日之间，将日本的优秀人才和先进技术引进中国。身为海外学子，他始终未忘的是：如何为祖国的发展做得更多?

解决世界性难题的中国留学生

在广西大学土壤化学专业读书时，江鹰的成绩就是全系第一名。毕业后，他以优异的成绩留校任教，边工作边准备继续出国深造。1988年，他如愿得到东京大学的录取通知书，远赴东洋求学，导师是日本著名的环保专家松本聪教授。江鹰刚到日本，就和教授之间发生了一个小插曲。松本教授把自己的论文给这位新来乍到的学生看，让他先熟悉了解。江鹰发现论文中有一些地方跟自己在国内所学的有出入。他跑去敲导师的门：对于您的论文有些不同看法，想跟您探讨一下。老师颇不以为然，只答应给他半个小时。江鹰指出了论文中三个表达欠妥当的地方，还把一个没有推导出来的公式推导完成了。老师睁大了眼睛：这论文有的博士还看不懂呢，一个进修生竟然能指出错误!从此对江鹰刮目相看。

当时的日本，一个环保难题正迫在眉睫。从上世纪七八十年代起，日本从美国引进了用土壤处理污水的技术。具体办法是将管道铺设在土壤中，污水通过管道渗透扩散到土壤中，利用土壤的过滤分解能力净化污水。这种方法在美国得到很好的应用，但是引进到日本时却出现了问题。因为日本的土地有限，在使用一两年后管道就出现堵塞。由于找不到堵塞的原因和解决办法，日本众多的水处理企业陷入困境，濒临倒闭。这个问题甚至被拿到国会上讨论。老师将这个课题摆在江鹰面前时，江鹰毫不犹豫地选择了它，因为这和自己原来的专业――土壤学有关联，又是自己感兴趣的课题。接过课题的江鹰，决定尽快找到堵塞的机理，在哪里堵塞?什么东西堵塞?为什么堵塞?要弄明白这三个问题并不容易。长长的管道埋在地下，用眼睛看不到，光一个在哪里堵塞的问题，就足以让江鹰忙活好几个月。他把土壤用特殊的树脂固定以后、切成薄片、经过研磨后做成仅有0.3微米的透明土壤薄片、在显微镜下观察土壤结构的变化。在观察了大量的土壤薄片后，江鹰终于发现了土壤堵塞的原因。原来，是一些微生物分泌的物质破坏了土壤微团粒结构，也堵塞了土壤孔隙。江鹰决心寻找另外一种微生物来分解堵塞物。为此，他专程到日本工业微生物研究所请教专家。但研究所的专家却给江鹰泼了一盆冷水：“到目前为止人类了解的微生物可能不到微生物总数的3％。你认为你找到了有用的微生物，但它可能将更好的微生物排除了。即使你发现了这些微生物，将它放到土壤中，也很有可能无法存活。你的思路完全错了。”一席话，使得江鹰大失所望。然而失望之余，他却从这番话中得到了逆向的启发：既然人们发现的3％的微生物不能为我所用，那可以试试剩下的97％的啊，如果能营造一个合适的环境，让未知的微生物可以存活，为我所用，问题不就解决了吗。在这个思路的启发下，江鹰重新设计了实验方案。又经过无数个夜以继日的实验，终于成功地研究出了防土壤堵塞的高度污水处理系统装置。这套装置得到了日本政府的认可，也引起了日本同行们的极大关注，纷纷邀请江鹰到企业进行介绍。博士论文答辩那天，有两家企业提着酒等在门外，只等答辩结束和他签约并开瓶祝贺。就这样，刚刚毕业的中国留学生就成为日本环保业举足轻重的人物。

向自然学习的污水处理装置

虽然解决了一个世界性难题，但江鹰并未就此止步。用土壤净化污水需要大量的土地，当整条河流被污染的时候，往往没有足够的土地来处理。当时，日本的四万十川河被称为日本的最后一条河流，也面临被污染的危险。爱知县的县长找到了松本聪教授，希望能找到治理的办法。能不能将土壤净化污水的原理浓缩到一个小型装置里呢?在这个理念的指导下，江鹰开始了新的研究。在他和松本老师的共同研究下，一个高度处理污水的装置诞生了。

这个名叫“自然循环方式水处理系统”的深度污水净化技术是采用自然的净化原理，用腐朽的木头，木炭，石灰石、废铁等自然原料加工作为填埋过滤净化材料，并通过科学的组合，使该装置内的生物净化功能达到最佳效果。江鹰将其称为“向自然学习的技术”。由于这套装置具有高效，稳定，简单，方便的特点，而且其投资建设费用和运作管理费用也比较低，日均12000吨的污水处理能力，污水处理费仅相当于原有污水处理费的1/3。因此，被日本政府认定为最具经济效益和生态保护效益的污水处理装置。

在自己获得的发明专利在日本广泛应用之后，江鹰开始希望自己的研究成果也能为祖国的人民造福。

1998年，江鹰参加了中国教育部组织的春晖计划中的三峡水库和重庆地区环境保护与治理项目。当他来到重庆市，看到正在建设中的投资40亿元的污水处理厂时，心疼得啧声连连，因为那还是传统的污水处理方法，需要埋设许多的管道，将全城的水都集中起来，这些管道还要穿过长江。所有这些，对于重庆这座山城来说，都是难上加难。在这个浩大的工程中，光铺设管道就耗去了27亿元。而且，用这种方法处理出的水并不理想，对水只能算是一种低级的净化。

当江鹰将自己研发的自然素材的净化材料和系统装置介绍给大家时，重庆市有关人员扼腕：“江鹰啊，可惜你来晚了一步。”

重庆之行使江鹰感到必须尽快推广这种低成本、高效率的“自然循环方式水处理系统”。之后，他回国的次数增加了，向更多城市介绍自己的污水处理技术。

如今，这套污水处理系统在深圳，北京，武汉，太湖地区等地域得到运用，并建立了示范工程。

“我一个人回来是不够的，还要将更多资源带回来”

在回国介绍自己的技术项目的同时，江鹰意识到，自己一个人的力量是有限的。日本那么多好的技术和人才，如果都可以带回国内，那该多好。在这个想法的驱动下，2002年江鹰发起成立了“日本企业对中国投资促进会”，并担任理事长。促进会旨在推动中日企业之间的项目技术交流、融资、技术研发和人才引进。促进会成立后，做了多方面有益的尝试，其中最成功的尝试就是青岛胶南临港产业加工园区的规划和开发。

几年前，山东胶南还是一片无人愿去的荒地。刚刚从青岛调任胶南市委书记的张大勇和江鹰早已熟识。中午接到调令后，张大勇书记下午就给江鹰打了电话：“把你的团队带来吧，这里有更大的天地。”这样，江鹰带着他的团队来到了胶南。

市政府划出了63．7平方公 里的土地，打算在青岛西海岸建起一座现代化的胶南工业园区。将整个工业园区交给一个外国的民间机构来做，这在山东甚至全国都是史无前例的。江鹰和他的团队面对的是整个胶南的干部群体，为此，他们请来了世界四大规划师之一的山田刚史先生，对胶南城市进行规划设计，并就此设计方案的规划理念和设计要求，多次与胶南四套班子的成员进行讲解说明。在经过多种途径的沟通工作后，原来持有怀疑态度的当地一些工作人员也慢慢地理解了他们，逐渐地被他们的规划理念，设计的软件作品以及他们的工作精神和作风所折服，最后与他们团队完全地融合在一起。江鹰他们具体地规划了三大组团：青岛临港产业加工区、青岛海滨国际大学园区、青岛琅琊台度假区，最终使胶南建设成为位于青岛西海岸的一个现代化新型生态环保城区。江鹰他们选择了青岛临港产业加工区的建设作为第一步。从规划到目前的4年时间，该园区进驻的企业已经达到100个，整个园区的工业总产值已经超过了100亿元人民币。如今，随着青岛临港产业加工区的崛起，国内外知名企业的进驻，胶南正逐渐成为青岛市西海岸的三大核心区之一。

在引进海外技术项目人才的过程中，江鹰的团队还开创了一个高效低风险的“地、中、海”模式。“地”是指地方政府，“中”即中国国内的企业，“海”则是海外的技术人才。在帮助各地政府招商引资的工作中，他认识到，应该利用海外优秀人才带来好的项目，用这些好的项目吸引大量海外资金，进一步引进更多的海外优秀人才，形成一个良性循环的滚雪球模式。但是海外的项目和技术能否顺利地在国内得到实施和应用，还取决于该项目是否符合当地政府的经济发展要求，以及是否能得到了解当地实际情况和有实际运作经验的中国企业的配合。

“新农村建设不只是外在的建设，更是内心的建设”

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关键词：循环经济型生态农业；沼气；模式

中图分类号：S216．4 文献标识码：C 文章编号：0439－8114（2011）09－1913-03

Ligament Function of the Biogas in the Development of the Eco－agriculture of the

Circular Economy

WANG Zhuo－li，GENG Peng－xu

（Department of Environment and Geography， Pingdingshan University， Pingdingshan 467000， Henan， China）

Abstract： The eco－agriculture of the circular economy was a type of ecological agriculture that utilized the ideas and pattern of circular economy in agriculture． It maked use of the wastes in agricultural production， poultry excreta and the co－production of urban industries and rural enterprises based on agricultural raw materials． It could turn the harm into the benefit and recycle the waste to create remarkable economic， social and environmental benefits． The development of agricultural circular economy with biogas as a ligament was the best model， which might comprehensively utilize the agricultural waste． Based on the basic principles and types of application of the circular economic eco－agriculture， the rural resources and ecological environment problems at present were analyzed and the ecological， economic and social benefits of development and use of biogas as well as the future development models of biogas were discussed．

Key words： eco－agriculture of the circular economy； biogas； model

循环经济（Circular economy）的思想是由美国经济学家肯尼斯・波尔丁在20世纪60年代将物质循环理念引入经济学以及相关学者的研究而产生的。20世纪80年代我国已经开始重视工矿企业废弃物的回收和再利用，90年代后提出了源头治理的思想，1993年正式提出了循环经济理论，1998年引入循环经济概念。循环经济是以资源的高效利用和循环利用为核心，以“减量化、再利用、资源化”为原则，提高资源综合利用率，实现经济、社会和环境综合效益及可持续发展的经济，它代表了未来的经济发展方向［1］。“生态农业”一词最初是由美国土壤学家威・阿尔伯韦奇于1970年提出的，是指运用生态学原理和系统科学方法，将现代科学成果与现代农业技术相结合，使之具有生态合理性、功能良性循环的一种现代化的农业发展模式。它是模拟自然生态系统原理，以仿生学为根据的农业，也是实现社会、经济、生产3种效益统一的农业生产体系［2］。循环经济型生态农业是对农村各种生产要素进行统筹考虑，系统节约，旨在综合开发、再生利用、深度利用农村种植业和养殖业产生的废弃物和以农产品为原料的城市工业及乡镇企业产生的废弃物，化害为利，变废为宝，实现显著的经济、社会及环境效益的生态农业类型［3］。

1循环经济型生态农业的基本原理及应用类型

循环经济型生态农业主要是基于以下基本原理：整体效应原理，相居而安原理，种群演替原理，食物链原理，限制因子作用原理等［4］。生态农业是以生态学为基本原理的，而生态学始终研究整体论，其最大的特点就是从整体出发。在循环经济型生态农业中，整体效应原理是最基本的原理，其他原理均基于该原理之上。在生态农业中，应重视物质和能量在农、林、牧、渔、加工等各业的交换和转化关系，挖掘资源潜力，对物质进行多级利用和转化增值，发挥生态农业的整体效应。生态系统中存在着许多生物，通过一系列的取食和被食的关系使生产者所固定的能量和物质在生态系统中传递，各种生物按食物关系排列而形成食物链。生物之间的食物链关系，有一定的量化或比例关系，是一个动态平衡的关系，任意打乱它们的关系会使生态平衡遭到破坏，尤其是在生态系统功能上起关键作用的环节，一旦消失或受到破坏，就可能引起整个系统的剧烈波动，而及时维护或修补这些关键环节，则能推动生态系统的良性发展。限制因子是生态学中的重要概念，其涵义是任何一种因子只要接近或超过其耐受范围，就会成为限制因子，从而影响整体效果。生物与环境的关系是复杂的，对于生态农业系统来说，并非所有因子都具有同样的重要性，在分析生态农业时应集中注意那些可能起限制作用的因子。

2农村资源与生态环境问题

2．1化肥、农药使用过量

1979年以来，我国每年化肥使用总量平均增加159万t，年均增速为18％。我国的总体化肥使用水平不仅高于世界水平，而且高于各个收入组别水平。经研究，由于农民大量使用氮肥，氮素在土壤中的积存迅速增加，使得碱解氮含量大幅度提高，从而极大地降低了氮肥利用率。尽管农药有着现实和潜在的环境危害，但由于其明显的增产作用，在农业生产中仍被大量使用。我国农药使用数量15年间增长了2倍，年均递增7．4％，年均增加4．84万t。农药的过量使用不仅对生态环境造成较大的压力和危害，而且对农产品的食用安全构成了严重的威胁。

2．2畜牧业发展迅猛

我国畜牧业近年来发展迅猛，肉蛋奶等主要畜禽产品生产均以每年10％以上的速度递增，但由于缺乏相应的环境管理，畜牧业对周边环境产生的危害也随之而来。畜牧业对环境的影响主要是粪便管理问题。由于未经发酵处理的畜禽粪含水量大、恶臭、不卫生，其处理、运输、施用既不方便也不安全，加之种、养分离，畜禽粪很难还田，大量的畜禽粪便及冲洗混合污水直接排入自然环境，不仅对大气、河流及土壤等环境造成严重污染，还可传播疫病。长此以往，对周边环境以及人们的生活都会产生极大的影响。

2．3土地荒漠化加剧

我国土地资源面临特别严重的问题就是土地的荒漠化，主要包括水土流失、土地沙漠化、盐碱化与冻融荒漠化。水土流失是当前存在的最主要问题，我国也是世界上水土流失最严重的国家之一。水土流失是土地退化的主要原因，也是导致黄土高原生态环境恶化最严重的问题。土地沙漠化是指由于地表植被遭到破坏，地面失去覆盖后，在干旱和多风的条件下，出现的风沙活动和沙漠景观现象。土地沙漠化不仅影响土地的利用，而且土地沙漠化所产生的沙尘暴等还会给人民的生命财产造成巨大损害，威胁国家的经济和社会安全。土地盐碱化主要是不合理的灌溉造成的。尽管全国土地盐碱化的程度低于水土流失，但土地盐碱化还是导致了农业生产力的严重衰退［5］。

随着化肥、农药等的过量使用，畜牧业副产品不能得到有效地利用，不仅造成了土壤板结、地下水位下降、生态环境破坏、农产品质量下降等后果，而且农业生产所带来的环境污染程度也在不断加剧，对人体健康造成了直接威胁。因此，为了实现农业可持续发展，发展循环经济型生态农业势在必行。

3开发利用沼气对生态农业发展的作用及效益分析

沼气的原材料是农业生产中产生的废弃物，充分利用这些废弃物既可解决废弃物堆放和燃烧污染的问题，又能够使能量和物质得到多级利用并转化增值，使农业生态系统的整体效益提高，对生态系统的平衡是正向促进作用。在生态农业中，可以把农业生产产生的废弃物看做是限制因子，作为限制因子，对农业生态系统整体的影响是明显的，因此将这些废弃物变害为宝对整体所起的作用是显著的。从食物链原理来考虑，发展沼气也是符合生态原理的。沼气的开发使农业的循环经济得以实现［6］。

以沼气开发利用为纽带的农业循环经济发展模式是一种实现农业废弃物综合循环利用的最佳模式。随着科学技术的发展和人类实践活动的深入，人们对沼气开发利用的认识日益提高，沼气的功能效应日益显现，生态、经济和社会的良性循环日益协调。

3．1生态效益

发展利用沼气首先解决了农村生产生活用柴的问题，减少了对森林植被的砍伐，有利于生态环境的恢复与改善。据推算，一口8 m3的沼气池，一年可产沼气380～450 m3，提供的热能可提供3～5口人的农户全年的生活燃料和照明，相当于0．2 hm2的薪柴林所产生的能量［7］。因此，推广使用沼气可以保护森林植被，减少水土流失，其生态效益十分明显，特别是在生态环境脆弱的地区加强沼气建设显得尤其重要。其次，开发利用沼气能减少对大气的污染。秸秆、薪柴和煤作为农村传统的主要能源燃料，既污染环境又浪费资源。据测算，一口8 m3的沼气池可减少15 kg二氧化硫和2．7 t二氧化碳的排放。如果农村全面使用沼气，1亿口沼气池可减少2．7亿t 二氧化碳的排放，显然能起到节能减排的作用。再次，沼气发酵处理后，不仅能提供清洁能源，沼渣、沼液还能改良土壤，培肥地力。我国农作物秸秆年产量约7亿t，在农村多数秸秆仍是被“付之一炬”，既污染环境，又浪费资源。通过沼气来利用秸秆，不仅可以获得沼气能源，而且可保证作物秸秆很高的养分归还率，从而提高农业生态系统的生产力，增加农业生态系统的稳定性。此外，沼液不仅可以代替化肥（沼液是农作物的全素营养液），而且还可以代替农药防治病虫害，从而能用于生产无污染的绿色食品。

3．2经济效益

沼气是农业生态系统的核心和纽带，能带来直接的经济效益。将秸秆、畜禽粪便等有机物氧化，通过微生物分解转化为沼气、沼渣、沼液。沼气可被农户使用，沼液可作为养鱼、养猪和养鸡等的饲料添加剂，沼渣可用作有机肥。“猪－沼－菜”等多种循环经济模式不仅促进了秸秆、畜禽粪便等农业废弃物的循环利用，从而有效治理了农业污染，而且还促进了农村生活条件的改善以及农业增产、农民增收。如建一个8 m3的沼气池需要约1 400元，沼气池年均产气300 m3，折合成煤约0．8 t或柴5 t，两年即可收回全部投资。猪舍养猪每年可出栏10头，每头节约饲料29 kg。栽培150 m2的特色蔬菜，按每年3茬计算，户均纯收入达4 000～5 000元。通常沼气池的使用寿命为20～30年，且操作使用简便，使农户不仅节约了成本，还减少了开支。此外，户用沼气池一年生产的沼肥作为化肥可节支300元；沼液预防和防治病虫害可节支农药50元。同时，使用沼液浸种小麦可增产5％～15％，水稻可增产10％～20％；沼液喂鱼可增产20％，喂猪可提前20～30 d出栏。由此可见，其增产增收效益十分明显。沼气建设与设施农业相结合所形成的综合农业模式，其全年的经济效益约2万元，是单一经济结构和传统方式效益的3～5倍。随着沼气的大量推广使用，为第二、三产业也开辟了广阔的发展空间，如生产水泥、沙子、密封涂料的建筑建材业，生产沼气用具和沼气设备的工业企业，农副产品深加工，以及流通、运输、科技服务等行业。

3．3社会效益

沼气除了具有良好的生态、经济效益外，还具有显著的社会效益，主要表现在：①解放思想，优化劳动力结构。通过沼气技术的推广使用，给农民带来了全新的享受，传统守旧思想被破除，视野开阔，思路拓展，对科技的感知和认知程度明显增强，求学求知欲望日益高涨。同时，使用沼气、现代化的烹饪器具大大减轻了劳动者的家务负担，提高了劳动生产率，从而使劳动者拥有更多的时间投入到读书学习、从事运输等行业中。因此，将会有越来越多的有文化、懂技术的现代新型农民为科技兴农、建设社会主义新农村发挥重要的作用。②农村的环境卫生得到改观。发展沼气规范了厕所，使人畜居住分开，生活环境可上一个台阶。使用沼气过程中，圈粪被集中到沼气池内，可避免村道脏、乱、臭的现象。此外，生活垃圾、人畜粪便等原料经发酵处理后还能有效地控制和预防疫病的传播，农村卫生面貌和农民精神面貌将焕然一新，农民的生活质量也会随之提高。

4沼气未来发展模式探讨

随着我国市场经济的进一步发展，农村沼气必然要向市场化、集约化方向发展。农村沼气建设模式必须适应新形势发展的需要，实现从单一模式向多模式转变，从户用沼气向大中型集中供气转变，大力发展户用秸秆沼气、大中型秸秆集中供气、农村卫生学校沼气工程，统一配送沼气原料等模式，拓宽原有农村沼气池的适用面，通过建设模式的创新，推进沼气稳步健康发展。首先沼气的发展要与当地能源需求情况、经济水平保持一致，可采取不同的模式如“一池三改”生态家园模式、“四位一体”生态能源模式、大中型沼气工程，从而促进多元化发展。其次在综合利用模式上，积极引进和推广沼气综合利用技术，提高科技含量。在一些条件成熟的地区，可大力发展大、中型沼气工程，采取集中供气、有偿供应的方法走多元化发展的道路。如秸秆沼气集中供气工程，具有热值高等更多优势，不但可解决沼气发酵原料不足的问题，而且可进一步推动秸秆的综合利用。养殖场沼气工程以运行稳定的规模化养殖场为依托，建设养殖场沼气工程，结合沼气工程建设配套有机肥综合处理设施，发挥综合效益。通过养殖场沼气工程的建设，可把畜禽养殖业产生的废弃物转化为可利用的清洁能源和有机肥料，实现畜禽粪便的变废为宝和养殖企业的持续增效，形成“资源-废弃物-再生资源”的循环利用模式，发展现代绿色循环农业。

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篇6

关键词：表土剥离；培肥；有机质

中图分类号 S157 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2016）07-56-05

Abstract：The tillage layer not only affects the quality level of the cultivated land，but also is the important foundation for the growth of the crops.At present，the domestic construction of the occupation of cultivated land farming layer has not been protected effectively.Part of reasons is that magnetism protection technology is not perfect，and topsoil stripping is conservation tillage layer of a effective measures.Therefore，based on soil magnetism after stripping during storage of soil fertilizer application technology research，by setting the three experimental plot，surface soil fertilizer experiment was carried out，the fertilizer after stripping changes of soil organic matter.The results showed that： three experimental plots of four treatments，soil organic matter content was generally tended to decrease，add fertilization were conducive to the accumulation of soil organic matter； for a long time stacking，pig manure fertilizer effect was the best，followed by cornstalk fertilization，straw and fertilizer effect of the worst.In hills and mountain plot experiment，pig manure fertilizer effect was best； in the plain plots，straw and pig manure were conducive to the accumulation of organic matter.

Key words：Stripping status；Fertilizer application；Organic matter

1 引言

有机质主要储存在土壤表层中，是评价土壤肥力的一个重要指标，也是表征土壤质量的一个重要因子。建设占用地的耕作层土壤剥离后，有着十分重要的用途，如可用来毁损地的整理复耕用土、土地整治和高标准基本农田项目的土壤改良、土壤补充、开垦项目的土层增厚和土壤改良等用途。然而，目前在建设用地时，用地单位对于挖出来的耕作层土壤处理方式，要么将其浪费，随意处理，要么将其用作弃土填方工程，对资源的浪费极大。表土剥离是近年来土地整理项目中亟待开发并推广至全国的一个保护耕地资源的项目，其原理是将耕地表层土壤剥离出来，再原地和异地用于土地整治。为了减少对环境的破坏，以及减少对农业生产的威胁，在耕地资源日见匮乏、人地矛盾日渐突出、农田污染加剧的背景下，开展耕地表层土壤剥离再利用工作具有非常重要的现实意义[1]。如今，表土剥离工作得到许多国家的重视。国外的表土剥离工作开展较早，且已形成了较为成熟的方法和制度[2]，国内除少数省份开展表土剥离工作较早而得到比较完备的成果外，其他省份都或多或少的正在开启这项工作，但并未形成一套完整的技术方案及制度。其中，培肥是表土剥离长期工作中一个非常重要的环节。土壤有机质是表征土壤质量的重要因子，也是陆地生态系统中碳循环的重要“源”与“汇”[3-4]。在培肥方面，经过先辈们的长期研究，实践结果表明合理培肥可以改善土壤的基本理化性状[5-7]。刘允芬等研究[8]认为气温、地温与土壤碳排放有明显的正相关性。温度和水分在短期内对土壤有机碳和易氧化有机碳的影响差异不显著，但土壤温度和水分变化能影响土壤有机碳的含量，低温度低水分条件有利于土壤有机碳的存在[9]。但迄今为止，在开展的表土剥离工作中，剥离的表土大多都是直接覆土后进行培肥，在储存期间也只是简单的播种无污染草籽而对具体的培肥未做过多描述。本文通过在安徽省巢湖和宿州设置试验小区，对试验小区的耕地表土进行剥离，对剥离后储存的表土进行自然培肥、秸秆培肥、秸秆加菌肥培肥以及猪粪培肥，在分析了土壤有机质与地形、土壤容重、成土母质、质地等之间的相关关系，得到剥离土壤的有机质养分变化情况，并为农业土壤提供剥离后的土壤是否需要培肥提供依据。

2 材料与方法

2.1 研究区概况 安徽省地形有平原、丘陵和山地，平原与丘陵、低山相间排列，地形呈现多样性。长江和淮河自西向东横贯全境，巢湖位于安徽中部，全省大致可分为5个自然区域：淮北平原、江淮丘陵、皖西大别山区、沿江平原和皖南山区。安徽地处暖温带与亚热带过渡地区，气候温暖湿润，四季分明，光热水资源丰富且雨热同季。

2.2 试验设计 2014年9月，腾空试验区，让其自然变干；2014年10月18～19日，在巢湖市栏杆镇石门村的2个试验小区（一个代表丘陵区；一个模拟山地区：山地是在在巢湖栏杆镇石门村寻找的一个与山地环境相似的低山丘陵区的耕地，用于模拟山地培肥特性。）进行堆土培肥实验；2014年10月27日，在宿州市桥区朱仙庄镇镇西村的试验小区（代表平原区）进行堆土培肥实验。

2.2.1 试验小区设置 试验小区设置为100m2的剥土区，储存之土壤堆成底宽3.0m、高1.5m、顶宽1.5m的长条梯形型土堆，土堆长共计9.5m（其中试验小区总共8m，分为4个部分每个部分长2.0m长，包含两头各0.75m、共1.5m的斜坡长度），土堆按顺序安排关培肥措施，小区之间用防渗漏塑料薄膜隔离，四周修建排水沟。

2.2.2 培肥设计 每个试验小区分对照试验和培肥试验。整个培肥实验周期为6个月，每隔2个月进行取样一次（表1）。

2.2.3 样品采集 每隔2个月用取土工具从上到下均匀采集土样，四分法后约取1 000g土壤样品，以及初期未培肥的土样1 000g，将土样带回实验室风干、研磨、待化验；未剥离前，原土采集方法――采用多点混合取农化样，多余的用四分法舍弃；培养期采样――分别在每个试验小区，采集全断面样品，混合、四分法获得化验样约1 000g。备注：第一次采样时已对为开始培肥的土壤容重进行了测定，丘陵、山地、平原3个试验小区平均值分别为：1.376g/cm3、1.334 g/cm3、1.258 g/cm3。

2.2.4 样品测定 猪粪和土壤有机质测定方法：重铬酸钾容量法-外加热法[10]。

3 结果与分析

3.1 丘陵试验小区不同培肥方式，有机质含量随着时间的变化规律 从图1中可以看出：随着时间的增加，丘陵试验区的有机质的含量总体是下降的。有机质含量的变化趋势是：除猪粪培肥外其他3种培肥方式的土堆有机质含量变化情况为大致为减少―增加―减少，10月到12月土堆有机质含量大量减少，12月到2月有机质含量略微增加，2月到4月有机质含量略微减少；而猪粪培肥的土堆有机质含量在10月到12月略有增加，12月到4月一直在逐渐降低。从培肥开始到培肥结束4种培肥方式的土堆有机质含量全部降低，分别减少了4.091、2.750、5.751、4.319，所占百分比为15.76%、10.59%、22.15%、16.63%，秸秆+菌肥这种处理方式的有机质减少最多，减少比例为22.15%，添加秸秆的处理方式有机质减少最少，减少比例为10.59%。

对于丘陵试验小区，在有机质变化曲线上看出，有机质含量是添加秸秆>自然培肥>秸秆加菌肥，添加秸秆增加了土壤碳库的输入，而自然培肥因没有额外的有机质输入所以总量上较加秸秆少。在有机质消耗方面，自然培肥和添加秸秆中，添加秸秆会增加微生物的活动量，进而将秸秆转化为土壤有机质，同时也会消耗一部分有机质作为自身能源，因总量较自然状况下高，所以在变化过程中，有机质含量一直高于自然培肥。在添加秸秆和菌肥的情况下，菌肥会大大增加土壤微生物的总量，虽然添加了秸秆，提高了土壤有机质库的总量，但是因微生物量的增加，土壤有机质的消耗量也大大增加，致使有机质含量比自然状况下低。添加猪粪的处理中，因猪粪是经过动物消化分解的残渣，加入到土壤中很容易就转化为土壤有机质，所以在加入猪粪的短期内有机质含量迅速上升。在后期菌肥的作用下微生物量增加，消耗大量的有机质，使总量降低。

3.2 山地试验小区不同培肥方式，有机质含量随着时间的变化规律 从图2中可以看出：在变化趋势中，随着时间的增加，山地地区4种培肥方式的土堆有机质含量变化情况各不相同。10月到12月，除猪粪培肥外，其他3种培肥方式土堆有机质含量大量减少，猪粪培肥土堆有机质含量上升；12月到次年2月，自然培肥、秸秆+菌肥土堆有机质含量略微增加，猪粪培肥与秸秆培肥有机质含量降低；2月到4月，猪粪培肥有机质含量趋于稳定，其他3种培肥方式土堆有机质的含量略微减少。从培肥开始到培肥结束四种培肥方式的土堆有机质含量全部降低，分别减少了3.593、3.533、4.304、1.434，所占百分比为18.76%、18.44%、22.47%、7.49%，秸秆+菌肥这种处理方式的有机质减少最多，减少比例为22.47%，添加猪粪的处理方式有机质减少最少，减少比例为7.49%。

对于山地试验小区，从有机质变化曲线上看出，有机质含量是添加猪粪>添加秸秆>秸秆加菌肥>自然培肥。添加猪粪的处理中，因猪粪是经过动物消化分解的残渣，加入到土壤中很容易就转化为土壤有机质，所以在加入猪粪的短期内有机质含量迅速上升。在后期菌肥的作用下微生物量增加，消耗大量的有机质，使总量降低，但山地地区的猪粪中有机质含量较高，随着时间的增长，有机质的含量也在缓慢上升。在初期添加秸秆的处理下降速率小于添加秸秆和菌肥的处理。因为添加秸秆加菌肥会大大增加土壤微生物的总量，会使有机碳分解速率加快，但是随着时间的增长，微生物的量是一定的，有机质含量在缓慢上升，但是到达一定的时间，秸秆和菌肥分解的有机碳小于微生物分解的量，土堆中的有机质含量快速下降。而添加秸秆的处理，初期秸秆分解有机碳的速率较慢，土堆有机质含量在下降；随着时间的增长，秸秆在分解，但小于微生物分解的量，所以土堆中的有机质含量一直缓慢下降。自然培肥因没有额外的有机质输入所以总量上较其他培肥少。

3.3 平原试验小区不同培肥方式，有机质含量随着时间的变化规律 从图3中可看出，在变化趋势中，随着时间的增加，平原地区4种培肥方式的土堆有机质含量变化情况为缓慢减少，自然培肥土堆中2月到4月有机质含量大量减少，添加猪粪培肥土堆中有机质在2月后增加，但仍低于背景值。从培肥开始到培肥结束4种培肥方式的土堆有机质含量全部降低，分别减少了5.891、4.484、5.320、3.655，所占百分比为31.57%、24.03%、28.51%、19.58%，自然培肥这种处理方式的有机质减少最多，减少比例为31.57%，添加猪粪的处理方式有机质减少最少，减少比例为19.58%。

对于平原试验小区，在有机质变化曲线上看出，有机质含量是自然培肥>添加秸秆>秸秆加菌肥，添加秸秆增加了土壤碳库的输入，而自然培肥因没有额外的有机质输入所以总量上较加秸秆少。平原地区土壤较山地和丘陵肥沃，土壤微生物总量高，添加秸秆提高了土壤的碳氮比，促进微生物的繁殖。在有机质消耗方面上，自然培肥和添加秸秆中，添加秸秆会增加微生物的活动量，进而将秸秆转化为土壤有机质，同时微生物量增加也会增加有机质的消耗，因总量较自然状况下略低。添加秸秆和菌肥的情况下，菌肥会大大增加土壤微生物的总量，虽然添加了秸秆，提高的土壤有机质库的总量，但是因微生物量的增加，土壤有机质的消耗量也大大增加，致使有机质含量比自然状况下低。在添加猪粪的处理中，因猪粪经过动物消化分解的残渣，加入到土壤中很容易就转化为土壤有机质，所以随加入猪粪的时间的增长有机质含量逐渐上升。在后期菌肥的作用下微生物量增加，消耗大量的有机质，使总量降低。

3.4 不同的培肥方式，3个试验小区有机质含量随着时间的变化规律 从图4、图5、图6、图7中可以看出：对于不同的培肥方式，3个试验小区的有机质含量均是呈下降趋势。从培肥开始到培肥结束：自然培肥的有机质含量丘陵、山地、平原3个试验小区分别减少了4.091、3.593、5.891，所占百分比为15.76%、18.76%、31.57%，平原地区土壤有机质减少比例最多，为31.57%，丘陵土壤有机质减少比例最少，为15.76%；秸秆培肥分别减少了2.750、3.533、4.484，所占百分比为10.59%、18.44%、24.03%，平原地区土壤有机质减少比例最多，为24.03%，丘陵土壤有机质减少比例最少，为10.59%；秸秆加菌肥培肥分别减少了5.751、4.304、5.320，所占百分比为22.15%、22.47%、28.51%，平原地区土壤有机质减少比例最多，为28.51%；猪粪培肥分别减少了4.319、1.434、3.655，所占百分比为16.63%、7.49%、19.58%。

有机质含量总体上是丘陵试验小区>山地试验小区>平原试验小区。对于同一种培肥，不同试验小区的土堆有机质含量整体是呈下降趋势的，但下降的速率不同，由于表土层的剥离，会使得原有土壤变松，类似于旱地耕作，会使得原有有机质因为激发效应而降低。丘陵试验小区是由下面黄土母质发育而来的黄褐土，山地试验小区是由岩石风化物发育而来的粗骨土，平原试验小区是由第四纪河湖相沉积物发育而来的砂姜黑土。丘陵、山地试验小区都是在长期耕种后形成的水稻土，而平原试验小区是在长期种植小麦形成的旱作土。据沈阳农业大学观测，旱作土壤施新新鲜猪粪，其腐殖系数为27.5%，而水稻土为38.4%。武婕[11]也研究得到灌溉水田土壤有机质平均含量最高，旱地最低。这说明水稻土有机质含量总体上是高于旱作土的。丘陵试验小区处于地势较为平缓的地区，排灌条件好；而山地试验小区处于地势较高地段，不受地下水影响，水源不足，且容易造成水土流失。因此尽管添加不同培肥，有机质含量总体上依然是丘陵试验小区>山地试验小区>平原试验小区。

4 结论与讨论

（1）综上所述：土壤类型、土壤成土母质、质地以及温度都对土壤中有机质的含量有很大影响。对于3个试验小区，4个处理土堆的有机质含量是总体是呈下降趋势，添加培肥均是有利于土壤有机质的积累；对于长时间的堆土，猪粪培肥效果最好，其次是秸秆培肥，秸秆加菌肥效果最差。对于丘陵和山地试验小区，猪粪培肥效果最好；在平原试验小区，秸秆和猪粪均有利于有机质的积累。通过以上研究可以为耕作层堆放保护与培肥措施提供参考建议，为表土剥离工作的进展提供技术参考。

（2）讨论3个试验小区土壤的有机质含量整体呈下降趋势，这与土壤碳库的输出大于输入有关。孔宏敏[12]研究得出土壤有机质增加或减少归结于农田的碳素的平衡。而土壤有机碳的变化可能是因为表土层的剥离，会使得原有土壤变松，类似于旱地耕作，会使得原有有机质因为“激发效应”而降低。黄文昭等学者[13-14]研究，土壤中新添加的有机碳能影响土壤有机碳的矿化，引发正的或负的激发效应。王志明[15]等通过研究，发现秸秆加入量的增多会使土壤原有碳的分解速率提高。这就可能导致添加培肥处理后基本都是下降的其中一个原因。

由于地形影响土壤水热条件和成土物质的再分配，不同的地形位置土壤特性有很大的差异，并且影响土壤中养分的含量。宁茂岐[16]研究得到不同地形条件下土壤肥力性质有很大的差异，在丘陵山地区对土壤养分管理是可行的。丘陵、山地、平原这3种地形的在同一种培肥方式下有机质含量各不相同，这与其自身的有机质含量有关；而在添加了不同的培肥方式的情况下，这3种地形的有机质含量也变化颇大，这可能与其本身存在的微生物量有关，微生物量不同，对有机质的分解有很大影响。这与臧逸飞[17]的研究相符。武婕[11]研究得到土壤类型、耕层质地等都对土壤有机质有明显的影响。丘陵、山地的试验小区都是在长期耕种后形成的水稻土，水稻土有利于有机质的积累，并且腐殖系数要高于旱作土壤。而平原试验小区是由第四纪河湖相沉积物发育而来的砂姜黑土，在长期种植小麦等作物而形成了旱作土。这就可能导致丘陵、山地试验小区的有机质含量从总体上高于平原试验小区。

在处理中也发现有机质的含量受温度的影响较大。除猪粪处理外，3种地形的曲线基本上都是在10～12月份，有机质下降速率最高，在12月至次年2月或略微上升或下降速率降慢，2～4月缓慢下降。因10～12月份气温较12月至次年2月高，微生物活动频繁，消耗的有机质大于自身降解产生的有机质量，使总量降低，微生物在低温下降低了代谢速度，消耗量下降，有机质呈积累状态，2～4月亦是积累小于消耗状态，有机质总量降低。所以可能在相对低温状态下降低微生物的代谢速率，有利于土壤有机质的总量积累，这与国秀丽[9]的研究也相符。

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关键词：地学基础；课程改革；农业院校

地学基础是农业院校生态环境类专业必修的一门专业基础课，本课程的任务是使学生掌握地质学、地貌学基本原理及两者间的关系，培养学生分析、解决由地质地貌因素而引发的生态环境问题的能力，涉及的基本理论知识范围较广，且与实际结合非常紧密。因此，提高教学质量，充分发挥学生的主观能动性，是十分必要的。本文在总结前人经验的基础上，结合自身教学中的一些体会，对地学基础的教学内容、教学方法等方面的改革进行了探讨。

1 地学基础课程的性质

地学基础课程是一门实践性很强的专业基础课，是我校土地资源管理专业、农业资源与环境、地理信息系统、资源环境与城乡规划管理、环境科学、水土保持与荒漠化防治等专业的专业基础课程。课程设置的目的是为各专业的学生提供必备的知识，为学生学习后续的专业如土壤学、土地资源学、区域土壤、土地利用规划学、城乡规划、水土保持学等课程的学习奠定基础。地学基础是研究地壳的物质组成，地表形态发生、发展的一门自然科学。该课程重点地介绍了地球基本特性、地壳的物质组成、矿物岩石的形成及特征，地壳运动形成的地质构造与构造地貌、各种外力地质作用过程及相应的沉积物和地貌、地质与地貌学和农业生产的关系。

随着社会的发展，人类创造了前所末有的生产力，为了满足日益增长的物质需求，就要向地球作更多的索取，然而人类如稍有处置不当，就会招致大自然严厉的惩罚。只有当人类都认识地球了解地球，才能与地球和谐协调，从而有利于人类社会的持续发展。通过本课程的学习，要求学生能牢固掌握地学的基本知识，初步建立正确的时间、空间观念。为理解土壤性状与环境的关系，为今后学习专业课程，并顺利开展土壤、土地、规划等方面的工作打下一定的基础，进一步为我国实现农业现代化服务。

2 地学基础课程的特点

该课程实践性较强，学习过程中不易掌握。因此要求任课教师必须了解课程的特点，以便制定切实可行的教学思路和手段，达到教学目的和效果。

因此，通过理论与实践性教学相结合，更它有利于拓宽和更新学生的知识面。因此本课程教学内容应是针对目前环境问题的热点，总结国内外此领域的最新研究成果，进行实践性教学，在有限的教学时间内把更多知识传达给学生。

3 教学改革方法探讨

3．1 优化教学内容

教学内容的建设是课程建设的核心，教学改革本质是课程内容的改革。随着现代科学技术的飞速发展，地质科学的新理论、新发现不断涌现。因此，地学基础课程的教学内容也应该不断地加以更新与调整。

（1）教学内容应与实践紧密结合

由于该课程是专业基础课，实践性强，故在理论教学内容上，更加注重将理论融于实践的模式，即：去培养学生的微观-宏观的思维上的转变，如室内讲解各种地貌时，可列举周边的实地地貌及利用状况，便于学生的理解与立体思维的培养。在理论教学内容上，尽量多讲述与专业有关的地质问题，把地质地貌与专业密切地联系起来，以引起学生对该课程的重视，提高其学习的积极性。如讲到三大岩石的时候，除介绍其各自的结构、构造及成因外，结合实例分析其风化后形成不同土壤，可供相应的作物生长，同时还可以提出为提高农作物产量需要给土壤补充某些特定微量元素和岩石肥料而进行的土壤改良措施，从而在根本上提高耕地的质量。讲到地质构造内容时，可结合农业生态地质环境，就农业生态系统的平衡、农业区域合理布局、农村城镇建设布局等方面的实例融入到课堂中。

（2）教学内容及时更新

该课程教学中，相关内容随着专业课程的发展而进行调整。当今社会，信息与科技高速发展，作为专业基础课，相对于专业课的发展，相对滞后。因此，该课程的相关内容应该与专业的发展相适应。这就要求教师不能照本宣科，而要扩大自身的知识面，广泛捕捉新技术、新知识信息，加速知识更新。只有这样才能开阔学生的视野，造就适应生态环境建设发展需要的人才。

（3）教学内容应紧密结合相关科研项目

因本课程属于生态环境类专业的专业基础课，应以服务于农业院校专业课作为自身的特色，结合我院农业资源利用学科发展的优势，将老师的与之相关纵、横项科研实例介绍给同学们，让他们感觉到所学知识的实际应用，激发其学习的动力，并在一定程度上增强他们分析问题、处理问题的能力。

3．2 改革教学方法

学习和思考是相互相互促进、相互推动的一个过程。因此，本课程在教学过程中应注重发挥学生在教学中的主体地位，将教学内容分为讲授内容(基本原理、概念、方法)和自学内容(描述性内容、有关假说)，教师重点讲述必讲内容，同时引导学生学习自学内容。课堂上采用互动式教学，组织学生交流和讨论。激发学生的学习热情，营造活跃的课堂气氛。要做到这一点，首先要引发其好奇心，然后激发其挑战欲。如在涉及到地质构造内容时，应结合到“风水”与旅游景点方面的事例，组织学生进行讨论，以便增强学生学习的兴趣。

地学基础一门实践性很强的课程，具有其自身的特点、思维方式和研究方法。这就需要我们在教学过程中培养学生学习该课程的立体思维，具体过程为：具体的思维方式是将复杂的地质现象(问题)简单化，将特殊的地质现象(问题)典型化，将一般的地质现象(问题)规律化等。同时，应引导学生课堂教学的思维从微观向宏观转变，而实习时则需从宏观向微观转变，提高其独立思考问题、解决问题的能力，激发学生的创新意识。

为了提高教学效率，同时也便于学生更好的理解掌握，我们将矿物、岩石实验与讲课同步进行，将一部分讲课内容转移到实习中，避免了不接触标本实物单纯讲课的枯燥，有利于学生掌握。一直坚持对矿物、岩石在实验课上单独测试，效果很好。这样既可以有效地激发学生学习的积极性和主动性，又可以促进学生学习，杜绝死记硬背。

3．3 改革教学手段

教学手段是教学过程中一个不可缺少的组成要素，它是师生互动的工具。合理地使用教学手段，不仅可以解决学时少的问题，而且能够促使学生对知识的理解和巩固，有利于知识的传递。

结合本学科的特点，在课堂教学中，充分利用现代化的教学手段。本课程一直坚持采用多媒体课件教学并与实物标本、模型、录像片和其他手段相配合的方法，对学生尽量做到直观形象，使其能够消化理解。

此外，还适当采用一些教学模具，如利用滑坡体的教学模具来讲解滑坡的基本要素，同时借助Flas模拟滑坡的滑动过程，使课堂教学更具直观性。上述多种教学手段相结合的方法，不仅增强了教学的直观性、主动性，同时也可节省时间，扩大课堂教学的信息量，提高教学效果。

3．4 强化实践环节

实践教学是培养学生实践能力和创新意识的重要环节，也是开展素质教育，培养学生树立辨证唯物主义世界观的重要途径。通过实验教学，加深认识和理解课堂内容，同时提高了学生的动手能力。

室内实验，通过矿物的颜色、光泽、硬度、解理与断口来认识常见的造岩矿物，如：石英、长石、辉石、角闪石、方解石、石膏、云母、滑石等；通过矿物的认识进一步认识三大类岩石，如：泥岩、砂岩、页岩、石灰岩和大理岩等。为了便于学生对实体的进一步认识与理解，特将相关标本以陈列的方式，布设于实验室内，在课余时间对学生实行开放。

但室内实验还不能满足学生对地质地貌的认识，因此，增设了野外地质实习，在教学内容上，视实习区域为旅游景点，去品味地质地貌的内涵，并在此基础上，提升学生的立体思维。实习内容主要包括各类岩石的观测，流水地貌、崩塌及重力地貌，以及断层、褶皱、倾斜岩层地貌及逆地形、冰川地貌、新构造运动的轨迹等一般的地质现象等。通过野外地质实习加深理解生态环境类专业与地质的关系，熟悉相关专业地质问题及其处理方法，巩固了所学知识，为以后的学习提供了感性认识。例如资源环境与城乡规划管理专业，结合上述观测内容，分析不同地质特征条件下，不同区域的在农田、居民点及各种工程规划设计过程中，注意的问题；而农业资源与环境专业，则通过实习，分析不同地质特征条件下，农业资源的利用状况。在野外实习过程中，应多引导学生，让他们自己去发现、去思考相应问题。使学生逐渐明确观察目的后，鼓励学生自己观察周边的地质地貌现象，变被动思考为主动思考。野外实习过程中要求学生做到眼勤、手勤、脚勤、嘴勤和耳勤。

3．5 优化考核制度

为了督促学生学习，培养学生勤奋、严谨的学风和科学态度，适当对所学知识进行考核是非常必要的。考试是教学的重要环节，为了达到考核学生综合素质的目的，正确评估学生的学习效果，可以进行考试改革。我校地学基础课程考试由平时成绩、实验成绩和期末考试成绩三部分组成，其中平时成绩包括考勤、提问、课程小论文以及教学过程中教师对学生的评价。考虑到该课程实践性强的特点，加大了实验成绩在课程考核总成绩中的比重，占总成绩的30％，平时成绩占总成绩的10％，期末考试既检验了教师的教学成果又检验学生的学习效果，考试避免死记硬背的知识，适当加大综合分析题比重，重点考查学生的灵活性及综合素质。

经过几年的教改探索和实践，该课程的教学应体现以教师为主导，以学生为主体，培养知识、能力、素质协调发展要求的的教学理念，去不断地优化教学内容，更好地服务于后续课程的学习；课程教学以采用互动式教学，可以有效地调动学生的学习积极性，使自学能力和表达能力得到锻炼和提高，同时，也使教师能及时掌握学生在学习中的难点和理解上的偏差，更有针对性地进行教学活动；大量的实践教学环节则是巩固理论知识和培养立体思维的基础。

总之，地学基础教学改革要紧紧围绕农业院校的特色和生态环境类专业发展的需要，培养和提高学生认识问题、分析问题、解决问题的综合素质，为后续专业课程的学习奠定坚实的基础。

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篇8

关键词 暗排技术；农田；土壤改良；应用

中图分类号 S156.4 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2014）19-0242-04

Research Progress on Application of Subsurface Pipe Drainage Technology in Different Types of

Farmland Soil Amendment

LI Hua

（Shanghai Vocational College of Agriculture and Forestry，Shanghai 201699）

Abstract Subsurface pipe drainage technology was used in the development of saline-alkali and waterlogged wasteland，as well as transformation of median-and low-yield farmland in recent years in China.The technology has the advantages of saving land，effective salt elimination，controlling the groundwater level，and reducing the maintenance cost.This paper expounded the development and application of the subsurface pipe drainage technology，summed up the research progress on issues such as determining engineering technical parameters，improvement effect and water and salt movement，and prospected of future research of this technique.

Key words subsurface pipe drainage technology；farmland；soil improvement；application

耕地是人类赖以生存的基本资源和条件，确保耕地的数量和质量是农作物安全稳定生产和农业可持续发展的前提和基础。近年来，我国人口数量不断增长与耕地面积逐年退化之间的矛盾日趋严峻，而开发利用盐碱涝渍荒地，改造中、低产田，不仅可以提高土地资源的利用率和农业生产力，缓解人地矛盾，而且在改善生态环境和增加农民收入等方面也发挥了重要作用。

目前，对于开发利用盐碱涝渍荒地，改造中、低产田的技术手段主要包括生物化学改良、节水灌溉、水利改良等。暗管排水技术是国际上应用较广的水利改良措施，是通过在地下埋设有孔的排水暗管，控制地下水位，排除土壤中过多的水分，通过灌溉、淋洗等手段去除土壤中过多的盐分，并防止盐分在土壤表层聚积，为作物生长创造良好的水土环境[1]。该技术具有节省耕地，排盐效果好，有效控制地下水位，减少维护费用等优点，近年来在我国被广泛应用。而由于暗管降渍排盐效果受到暗管布设模式、土壤特性、气候条件、水文地质、盐渍化种类及程度等因素制约，还需考虑当地经济条件和农业生产特点，因此其技术实施具有地域性。本文阐述了暗排技术发展及应用概况，同时对我国不同类型盐碱涝渍土壤的暗管工程技术参数的确定、改良效果及基于暗排下的水盐运移特征等问题的研究进展进行归纳总结，并提出该技术的研究方向。

1 我国暗排技术发展及应用概况

暗管排水是相对于明沟而言的。长期以来，我国农田普遍采用明沟排水，明排存在沟坡不稳定、沟道淤积、占用耕地、易生杂草等诸多问题。20世纪60年代，河南、江苏等省率先开展暗管排水试验，目的是为了解决农田排涝问题。此后，该技术逐渐由排水发展至降渍排盐双重功能，并作为我国改良土壤盐渍化的一项重要工程措施，在滨海盐碱土、干旱半干旱地区盐碱土、苏打盐碱土、大棚次生盐碱土、涝渍地土等不同类型土壤的多个地区开展了不同程度的应用研究。

随着暗管工程技术的逐步成熟，暗管铺设方法已由手工铺设发展为机械铺设，排水管材也由波纹塑料排水管取代了最初应用较广的水泥管、陶管，排水管外包过滤材料由传统的砂砾滤料发展为土工织物[2]。1999年，我国编制了《农田排水工程技术规范》[3]，对暗管排水工程规划、设计、施工和管理作出明确规范。

目前，暗排技术研究的热点问题集中在基于暗排条件下的土壤水盐运移特征及模型模拟、暗管工程技术参数的确定、排盐降渍工程技术条件优化、排盐降渍效果及效益分析等问题。

2 暗排技术在不同类型土壤改良中的应用

2.1 滨海盐碱土

沿海地区由于长期遭受海水侵渍，致使土壤中Cl-含量高，因而形成滨海盐碱土，其具有地下水埋深浅、矿化度高、土壤盐分重、土壤水盐季节性变化强烈等特征[4]。对于滨海盐碱地的暗排技术应用研究自20世纪70年代起，近年来在河北、山东、江苏、上海、天津等地针对滨海盐碱良开展了不同程度的研究。

张兰亭等[5-7]对山东粉沙壤土盐碱区1978―1984年规划设计的万亩暗排试区的规划设计、工程施工、改良效果、适宜条件等进行了总结分析，结果表明：暗排可增加排水排盐量，降低潜水位，提高土壤排蒸比，加速土体脱盐和潜水淡化，增产粮棉，防止粉砂壤土明沟塌坡，是改良滨海盐土的有效途径。魏开基等[8]于1984―1986年在辽宁盘锦轻度盐渍型水稻土区埋设泥烧瓦管进行排水试验得出结论：暗管排水比明沟排水稻谷增产9.1%～18.0%，且当埋深或间距一定时，间距小或埋管深的地块增产效果更佳。

暗排工程技术参数的确定及条件优化，特别是暗管的埋深、间距及管径的确定，是改良效果的关键。周明耀等[9]和刘 永等[10]分别通过田间对比试验得出滨海盐碱区最佳暗管布设模式为间距15 m，埋深1.1～1.4 m。张金龙等[11]通过田间试验，验证了漫灌淋洗期间排水暗管间距对滨海盐土淋洗脱盐效果影响较大，结果表明，吸水管埋设间距越小，排水排盐效率越高，且土壤脱盐较均一。

近几年，暗管埋设条件下的水盐运移模型模拟研究逐渐成为热点。运用模型模拟暗排条件下的水盐运移情况，并结合田间试验，不仅能够合理地优化工程技术参数，同时可对排水脱盐效果进行预测。张金龙等[12]把暗管排水条件下盐碱土冲洗改良水分运动视为二维稳定流，运用Vedernikov入渗方程、Van der Molen淋洗方程、水量平衡方程等推求盐碱土灌排工程改良暗管间距、淋洗定额等技术参数，提出了适应天津市滨海新区自然环境的灌排改良工程技术参数估算方法，指出可以通过合理规划灌排时间和脱盐目标，确定合理的暗管间距，以降低综合改良成本。

张月珍等[13]运用溶质运移理论分析了脱盐标准与冲洗时间及冲洗定额之间的关系，研究了暗管工程设计参数（埋深、间距、管径）的影响因素及其理论模型，从而确定了滨海盐碱地区暗管工程设计参数，并在典型滨海滩涂盐碱地莱州市开展了实地试验。刘浩杰等[14]应用DRAINMOD模型对河北沧州近滨海暗管排水排盐试验区（暗管埋深1.2 m，间距30 m）的地下水埋深进行模拟，并对不同控制性排水方案下地下水埋深的变化进行了预测。刘文龙等[15]也应用该模型模拟黄河三角洲暗排系统排水效果，并提出“浅密型”布设模式。张展羽等[16]利用典型滨海盐碱地区实测土壤、气象、作物等资料，用DRAINMOD模型对不同排水暗管布置方案的地下水埋深进行了长序列模拟，并在模拟率定参数的基础上，用DRAINMOD-S模型对0～80 cm土壤层剖面含盐量进行了模拟。金斌斌[17]在上海市郊农场的田间排水试验的基础上，选择暗管排水条件下的土壤含水量、含盐量作为耦合变量，构建麦田水盐运移模型，同时结合非稳定流计算公式和经济效益指标，提出麦田排水暗管布局的二维非线性规划优化模型，继而确定出长江下游滨海地区满足麦田降渍脱盐标准最优布局。

谭莉梅、刘慧涛等[18-21]在河北滨海盐碱地区开展了基于暗排技术的系统性研究。包括运用GIS和RS技术，估算暗排技术实施区域耕地面积潜在增量及耕地增产潜力；针对该区域降水特征及其对暗排技术的影响进行分析；以及针对该地区的农业特点和作物限制因子，根据生态工程原理，整合适合该区域的农田生态工程技术手段，最终提出“补水―增盐―洗盐―养分流失―土壤培肥”的年周期模式。黄河三角洲滨海盐碱区也引进荷兰的暗管改碱技术，开展了以暗排技术为核心，结合生物治碱、深松隔碱、蓄淡压碱等治碱方法，辅以相配套的种植模式的盐碱地改良系统工程[22]。

2.2 内陆盐碱土

内陆干旱、半干旱地区由于蒸发量大且干燥少雨，土壤中上升水流占优势，淋溶和脱盐过程十分微弱，因而形成具有地表积盐剧烈、盐分组成复杂等特点的盐碱土。内陆地区基于暗排技术的盐碱地改良研究始于20世纪60年代[23]，主要集中在新疆、宁夏和甘肃等地的灌区。

多位学者[24-27]开展了田间对比试验，研究结果均表明，干旱盐碱区暗排技术在排水脱盐、淡化地下水及作物增产增收方面的效果明显优于明沟排水，且暗管埋深1.5～2.0 m，间隔50～70 m为宜。虽然暗排一次性投资大，但其具有提高土地利用率、减少清淤、方便田间机械作业、增产增收等优点，并可长期受益，且投资成本4年内可全部收回。

由于内陆干旱、半干旱地区水资源短缺，近年来，将明、暗排水技术与灌溉技术相结合，形成“节水灌溉―排水脱盐―水资源再利用”的农田管理模式逐渐成为热点研究问题。孙建书等[28]利用HYDRUS-1D模型对不同灌排模式下土壤水盐运移进行一维数值模拟，分析比较了节水和常规灌溉、暗排和无排水对盐碱地的改良效果。该研究成果从盐分调控的角度，论证了在宁夏银北灌区暗排条件下实施节水灌溉的可行性。孟江丽[29]运用MODFLOW模型和HYDRUS模型对新疆阿瓦提县丰收灌区农田中的水盐运动进行模拟，分析了灌溉水量、地下水位、土壤质地等特征因素对土壤盐分、作物长势的影响，并通过完善排水系统，确定了较为合理的灌溉、脱盐和满足作物生长的用水量，以及有效的排水规划方案。代涛[30]在甘肃疏勒河灌区也进行了类似的研究。

2.3 松嫩平原苏打盐碱土

松嫩平原地区由于春季干旱、表土积盐，夏季降雨集中、排水不畅等原因，最终形成苏打盐碱土。此种盐碱土不仅盐碱性强，而且透水性较差，如果仅应用暗排技术，势必会影响排盐效果。因此，必须将暗排技术与其他土壤改良技术相结合[31-32]。

王 涛等[33]将暗排技术与土地深松相结合，在管理模式一致的条件下，进行田间对比试验。结果表明：在暗排条件下，土地深松处理能提高土壤的渗透性，改善土壤理化性质，且深松0.6 m的处理对苏打盐碱土的改良效果最好。安丰华[34]研究了不同埋深和间距对苏打碱土性质的影响。结果表明，暗管埋深0.8 m、间距5 m的处理对苏打盐碱土的改良效果最好。李明敏[35]研究了基于暗管和深松条件（埋深0.8 m、间距5 m、深松0.6 m）下MM、OSJF、K-OS、PT等4种改良剂对苏打盐碱土理化性质的影响及水稻生长方面的作用。结果表明：4种改良剂均能够不同程度地降低土壤紧实度，增大土壤渗透性，有利于苏打盐碱土的改良。王 涛等[36]监测了暗管改碱水稻示范区2011―2012年间地下水位、pH值、电导率、总碱度、钠离子吸附比等指标随时间的变化情况，得出了暗管能将地下水位控制在临界深度以下，而且随着暗管洗盐排碱及种稻的进行，地下水pH值、电导率、总碱度、钠离子吸附比等指标呈现下降趋势，地下水水质逐渐改善的结论。

2.4 涝渍地土壤

涝渍地是由于地势低洼所导致的常年或季节性滞水的低产农业用地，其土壤具有湿黏、温度偏低、缺乏有效养分、含还原性有毒物质等特点，且地下水位较浅，作物生长受到抑制[37]。我国涝渍土壤的暗排技术研究开始于20世纪60年代，主要集中在湖北、广东、广西、安徽、上海等渍害严重地区。

多位学者[38-41]开展了田间排水降渍效果试验研究，结果均表明：应用暗排技术可降低地下水位、加快降雨过后的地下水回落速度、提高土壤温度、改善土壤理化性状、排出含亚铁离子和硫离子的毒水，从而使水稻、小麦、棉花等农作物的产量和品质提高。关庆滔等[42]指出由于黏土类渍害土壤具有胶体含量高及随含水量变化产生干裂膨胀的特点，因此不能单纯依靠暗管排水，还应当利用其失水干缩的特性，将暗排技术与湿润、露田、晒田等田间管理方法相结合，以达到改土目的。

考虑到排水降渍要求，水、旱作物种植种类及土壤黏重程度的差异，各地区暗管的埋深、间距有所不同。张思农等[43]运用田间经验数据和理论公式方法，同时考虑工程成本，得出上海郊区的青紫泥水稻土最合理的暗管埋深和间距分别为0.8～1.0 m和15 m。广东省珠江三角洲地区稻田排水暗管埋深为0.6～0.8 m，间距14～20 m。湖北省四湖流域根据当地特点，并按水旱轮作模式设计方案，采用排水暗管埋深和间距分别为0.8～1.0 m和16 m[44]。

许多学者证实了暗排技术可加快降雨过后的地下水回落速度，但也加剧了化肥和养分的流失。张瑜芳等[45]在湖北江陵的丫角试验站和上海市青浦农田水利试验站进行了淹水稻田在排水条件下氮流失试验，研究表明：暗管水中氮素流失主要为NH4+-N，排水和施肥量增加均会导致氮流失量增加，特别在施肥1～2 d后，而无施肥期间氮素流失量较低。因此，渍害田暗排需做到合理控制施肥后的排水时间和排水量，减少肥料流失对水环境的污染[46]。刘培斌等[47]在荆州市四湖工程管理局排灌试验站的试验结果表明，稻田施肥后7 d内按10 mm/d的排水强度连续排水，第8～15天停止排水，此后按正常排水强度排水，这样可以省水、保肥和提高氮肥利用率，对环境的负面影响也最小。可应用暗管控制排水方式，通过在排水出口处安装控制装置增加或减少排水量，减轻由农田过度排水造成的农业面源污染，也是近年来暗排技术的研究热点问题[48]。

2.5 设施盐渍化土壤

由于温室、大棚等设施栽培条件下的土壤缺少雨水淋洗，土壤温、湿度及通气状况较特殊，加之设施栽培高集约化、高复种指数、高肥料施用量等特点，导致了土壤次生盐渍化的产生[49]。目前，对于温室大棚等设施应用暗排技术的研究报道较少。

张 洁等[50]采用田间对比试验的方法，研究暗管排水对土壤理化性质及番茄产量的影响。结果表明：埋设暗管可降低土壤的EC值和体积质量，而使总孔隙度升高；番茄单果质量和产量均提高；埋深和间距分别为0.7 m和8 m的布设模式土壤盐渍化改良效果优于0.4 m和6 m的布设。张瑜等[51]也通过对比试验的方法证明了暗排对改善番茄外观和品质的作用。周复雄等[52]对控制排水2个月后的大棚土壤盐分变化进行分析，结果表明：土壤脱盐量与地下水埋深呈正相关，随着控制深度的增加，地下水埋深增大，土壤盐分脱减量变大。

陈 林等[53]在田间试验的基础上，应用水管理软件DRAINMOD 模拟各种大棚农田水管理措施下土壤含盐量的变化过程。结果表明：采用常规灌溉和暗管排水的基础上，在高温多雨时节揭棚淋雨并控制排水，是比较理想的设施土壤改良措施和水管理方案。他们还应用DRAINMOD软件，以SEW30、0～60 cm土层盐分脱减率及排水量作为评价指标，比较不同暗管控制排水深度及灌水量模式的土壤改良效果，分析研究地不同降雨水平年的水管理措施[54]。结果表明：丰水年，以排涝为主，控制排水深度在0.8 m，无需加大灌水量；平水年控制排水深度在0.5 m，无需加大灌水量；枯水年控制排水深度在0.5 m，需加大灌水量10%来淋洗土壤盐分。

3 暗排技术发展方向

由于暗排技术具地域性特征，各地区的排盐降渍需求各不相同，因此不宜制定统一的技术标准。但可按土壤类型分类，结合当地的实际需求，制定具有地区适宜性的暗排及相应配套技术的技术标准和实施规程。

虽然多地区开展了针对基于暗排技术的排灌模式研究，但将暗排技术与其他耕作制度整合，形成排灌技术及耕作制度相配套的农田生态工程技术体系的研究刚刚起步。在今后的研究过程中应因地制宜，形成与暗排技术配套的耕作制度和灌溉模式，同时考虑降雨、地下水的季节性规律，以及技术实施的可持续性等问题，切忌造成水环境的污染，最终实现作物生长与土壤水盐变化耦合，以达到改良土壤、增产增收的目的。

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