導語：如何才能寫好一篇農作學與土壤學原理，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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（一）課程體系固化，以專業為主

從高校研究生培養計劃可以看出，研究生的課程受專業限制很大，這就導致本專業研究生與跨專業研究生幾乎沒有什么區別，個體差異關注不夠，課程內容前沿性、綜合性不夠，交叉學科課程、綜合性課程較少。

（二）跨學科人才培養中，研究生課程體系構建導師起主導作用

首先，由于理工類研究生大多是在各自導師的指導下進行個別培養，受導師自身專業背景的局限與依賴，各學科之間存在著較大跨度等原因，致使學生很難進行跨學科研究。其次，當前的研究生培養模式中，導師的課題方向決定研究生的選課方向。

（三）院系設置以學科為主導，不利于跨學科課程整合

目前，我國高校主要以學科為主導設置院系，而以跨學科設置院系的高校較少。現有院系設置不利于不同學科之間的溝通與交流，不利于不同專業之間的課程整合。這樣的局面勢必會影響學生對知識的追求熱情，勢必會影響學生的科研積極性，勢必會影響學生的創新欲望。

二、農業工程與土木工程跨學科課程體系的構建

前面系統地討論了建立跨學科培養研究生課程體系的意義及目前存在的弊端，現結合黑龍江八一農墾大學工程學院農業工程與土木工程兩個學科的實際，對北方寒區農業水利工程與水利資源利用和設施農業結構防災減災兩個方向進行跨學科課程體系分析。在確立課程體系時我們設計了《農業工程和土木工程跨學科培養研究生課程體系建設調查問卷》。在制作調查問卷設計時，我們充分考慮兩個交叉專業可能出現的課程共通性，盡可能設計更多的課程，力求使交叉學科的研究生具有寬泛的理論基礎，使交叉學科的研究生所學到的知識適應兩個專業發展的需要。

（一）調查問卷統計

本次發放調查問卷的對象是黑龍江八一農墾大學工程學院的在職教師，共收到23份有效問卷。參與問卷調查的教師年齡集中在28—38歲和38歲以上兩個年齡區間，具有碩士研究生以上學歷的占95.65%，具有副教授職稱和教授職稱的總和占65.20%，問卷填寫教師的任職專業主要集中在機械設計制造及其自動化專業，農業機械化及其自動化專業和土木工程專業，其他專業總和低于10%。

（二）交叉學科課程體系分析

1.北方寒區農業水利工程與水利資源利用方向。交叉學科研究生培養方案要求學術型研究生所修學分總數大于等于30學分，扣除英語、中國特色社會主義理論與實踐研究及自然辯證法概論等必修課外，交叉學科研究生必須選修不少于五門的基礎必修課，其中數值分析是學位必修課，還需要選修4門基礎必修課。基礎必修課的數據統計結果如下：在備選的15門課程中，數值分析得票最高23票，土壤水文過程模擬得票最少僅為8票。考慮到交叉學科研究內容的寬泛性，結合統計結果，去掉土壤水文過程模擬、土壤物理化學、噴微灌理論與技術三門課程。這樣在北方寒區農業水利工程與水利資源利用方向就剩下12門課在基礎必修課模塊內供交叉學科研究生選修。課程名稱如下：數值分析、數學物理方程、土壤水動力學、水工建筑物健康監測與檢測、節水灌溉工程學、計算流體力學、水土資源規劃與評價、高等水工建筑物、新型建筑材料及其應用、灌溉原理與技術、地下水資源評價理論與方法、流體仿真與軟件應用。研究生培養方案要求在選修課模塊所修學分大于等于10學分，而每門課的學分分配是1.5或2學分。結合統計結果，選修課模塊去除土壤學與肥料學及環境水利學兩門課，保留其余12門得票較多的課程供交叉學科研究生選修。課程名稱如下：水生態工程學、粘性流體動力學、彈塑性力學、生態水文學、現代環境監測與控制、環境水動力學、土壤學與農作物學、水工鋼結構、水工混凝土、水文學與水利計算、農田水利學水力學。

2.設施農業結構防災減災方向。交叉學科研究生培養方案要求研究生所修學分大于等于30學分。去掉中國特色社會主義理論與實踐研究、自然辯證法概論、英語及學位課數值分析，每位交叉學科的研究生必需選擇不少于4門基礎必修課。問卷結果表明，除設施環境工程學獲得11票外，其他13門課，每門課程所得票數比較均衡，最低票數是15票，最高票數是22票。考慮到設施環境工程學和防災減災的關聯性不是很大，結合統計結果把設施環境工程學去掉不作為基礎必修課的選用課程，這樣基礎必修課就改成13門課，供交叉學科研究生選擇。課程名稱如下：數值分析、數學物理方程、農業設施概論、農業生物環境工程、結構動力學、高等結構力學、計算力學、有限元原理、工程結構加固技術、建筑火災安全新技術、地震工程學、建筑結構抗風設計、工程結構優化設計。

在選修課模塊中，共列出了10門課，供調查問卷填寫人投票選擇。統計結果可以看出土壤學與農作學僅有6人投票，考慮到這門課自身的內容和防災減災的關聯性不大，所以決定把這門課去掉，不在研究生選修課范圍內。振動信號處理雖然只得到11位問卷填寫人的投票，考慮到模態分析與參數識別需要對數字振動信號處理的技巧和理論基礎，所以，振動信號處理仍供交叉學科的研究生選修。其他8門課，每門課的票數相對較均衡，故不作調整。課程如下：彈塑性力學、工程結構分析與軟件應用、模態分析與參數識別、振動信號處理、混凝土結構設計原理、鋼結構、砌體結構、農業設施環境控制、農業設施設計制造。

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關鍵詞:遙感 土壤水 定量 反演

中圖分類號:TP7 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)05(c)-0001-02

土壤水分是表示一定深度土層的土壤干濕程度的物理量,是監測土地退化和干旱的重要指標,同時也是水文學、氣象學、土壤學、生態學以及農業科學等研究領域中的一個重要參數。一方面它影響地表與大氣界面的水分和能量交換,其變化會引起土壤熱學特性、地表光學特性的改變,從而影響氣候的變化;另一方面它是植物和作物賴以生存的主要源泉,其大小決定著植物或作物根系的發育,對進行大尺度精準農業的水分調節,節水灌溉具有重要意義。

遙感技術不僅能對農作物長勢進行大面積、實時、非破壞性監測,從而實現精準農業的發展對地表土壤水分信息快速、及時的掌握,還能為精準農業的發展提供動態監測和分析作物的健康狀況與影響作物產量等必要的技術支持。目前獲取土壤水分含量的方法主要有田間實測法、土壤水分模型法和遙感法三種。其中傳統的田間實測法和土壤水分模型法,因測點稀、速度慢、范圍有限,無法滿足精準農業中對土壤水分信息快速獲取的需求。而遙感估測土壤水分的方法原理是通過測量土壤表面發射或反射的電磁能量,研究遙感信息與土壤水分含量之間的關系,并建立相關的信息模型,從而反演出土壤水分情況,恰恰克服了前二種估測方法的實時性差、單點測量空間變異性差、不能宏觀表現等缺陷,為精準農業中大面積快速獲取土壤水分信息、實時準確監測提供科學依據。

1 國內外研究進展

如何快速、準確地獲取區域地表土壤含水量信息是定量遙感研究的熱點之一,也是目前遙感技術應用研究的前沿領域。國內外用遙感技術監測土壤水分的方法有很多,目前在該領域的研究主要集中在光學遙感(即可見光-近紅外、熱紅外遙感)和微波遙感波段進行。主要方法有:基于可見光-近紅外土壤水分光譜法、基于熱紅外遙感的溫度法、植被指數法、基于可見光及熱紅外遙感的植被指數-冠層溫度法、微波遙感監測土壤水分法、高光譜遙感監測土壤水分法。

1.1 基于可見光-近紅外土壤水分光譜法

Bowers等人早在1965年就發現裸地土壤濕度的增加會引起土壤發射率的降低,這為后來利用土壤水分光譜法方法進行土壤水分的遙感監測研究提供了理論依據。土壤水分光譜法正是應用遙感估算光學植被度,分解象元排除法來提取土壤水分光譜信息。國內外學者在這方面做了大量工作,有的根據水的吸收率曲線提出使用中紅外波段來監測土壤濕度,采用MODIS數據并結合實地調查資料,建立了MODIS第7通道的反射率與地面濕度的線性光學。另有學者利用遙感資料估算“光學植被覆蓋度”,然后利用像元分解法分離植被與土壤信息,提取土壤水分光譜信息。該方法需要根據不同環境、不同土壤組分建立相應的遙感反演模型,應用比較局限,大面積推廣較難。

1.2 基于熱紅外遙感的溫度法

熱紅外遙感最重要的應用之一是反演土地表面溫度。具有代表性的有熱慣量法、區域蒸散法、亮溫指數法(LST)、溫度狀態指數法(TCI)、條件溫度指數法和歸一化溫度指數法。熱慣量法反演土壤水分的模型研究,主要集中在對于土壤熱慣量的解析式計算、從熱平衡與熱傳導方程的化簡與計算、環境因子的影響等多方面著手,得到了大量的熱慣量模式,建立了較為完善的土壤水分反演模型。蒸散法根據能量流的傳輸原理,對實際蒸散(E)與潛在蒸散(Ep)的比值與土壤水分的關系進行研究,其理論基礎來源于P-M彭曼公式。針對不同的下墊面情況發展了單層、雙層和多層模型。利用衛星一次過境觀測的輻射溫度值,計算地表輻射溫度以及蒸散,結合當地氣象臺站數據計算出作物缺水指數(CWSI),建立了土壤水分與作物缺水指數的回歸方程。隨后又有DSI指數、區域缺水指數(RWSI)相關研究,在遙感的定性及半定量階段估算地表蒸散和干旱程度的精確估算上做了相關探討。溫度狀態指數(TCI)和亮溫指數(BTI)強調了溫度與植物生長的關系,提出了亮度溫度,以通過對NDVI、亮溫與土壤水分的統計分析來建立三者間的數理關系,從而利用遙感反演的亮溫和NDVI計算土壤水分含量,建立了土壤相對濕度和NDVI、亮溫的回歸模型。歸一化溫度指數(NDTI)可消除地表溫度季節變化的影響,通過能量平衡一空氣動力學阻抗模型計算,需要衛星過境時刻的氣溫、太陽輻射、相對濕度、風速和葉面積指數等數據。該方法也主要適用于裸地或植被生長早期。

1.3 植被指數法

植被指數法是研究土壤濕度與遙感植被信息相互關系的重要手段。研究表明歸一化植被指數(NDVI)、距平植被指數(AVI)、植被狀態指數(VCI)、標準植被指數(SVI)等都與土壤濕度有一定關系。一般來講,當作物缺水時,作物的生長將受到影響,植被指數將會降低。國內學者也利用VCI研究了我國土壤濕度狀況,應用VCI結合常規資料進行綜合分析,對我國干旱狀況進行宏觀動態監測。但該方法較適用于高植被覆蓋區域,仍有很多限制性因子和條件。

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關鍵詞：植物營養學；土壤酸化；教學方法

作者簡介：李江遐（1973-），女，江西永新人，安徽農業大學農業資源與環境學院，副教授。（安徽?合肥?230036）

中圖分類號：G642.0?????文獻標識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）26-0092-02

一、“植物營養學”教學現狀

“植物營養學”是農類院校本科生修完化學（普通化學、有機化學和分析化學）、植物學、生物化學、植物生理學、土壤學等課程之后所開設的一門專業基礎課程。主要研究植物對營養物質吸收、運輸、轉化和利用的規律及植物與外界環境之間營養物質和能量的交換。本課程以植物礦質營養為核心，由植物營養生理，肥料性質與合理施用三部分構成，是與生物、農學、資源和環境等學科緊密相關的一門交叉學科。

目前安徽農業大學（以下簡稱“我校”）植物營養學課程面向的專業群體主要是一本招生的種植類專業，具體有：農業資源與環境專業（專業基礎課）和農學、園藝、植保、茶學、種子工程、煙草及草坪等專業（公共基礎課）。農業資源與環境專業的“植物營養學”理論課時30學時，實驗課時20學時；其他種植業類專業理論課時30學時，實驗課時10學時。我校每年修讀該課程的人數高達300多人，受益面廣，影響大。

隨著高校學分制改革的進行以及人才培養模式的轉變，以往的課時進行了壓縮，在理論教學學時數少、教學內容多、實驗課時少的情況下，既要使學生掌握植物營養的基本知識、基本原理和基本技能，又要使學生及時掌握學科的發展方向及其應用技術有一定難度。因此，為提高“植物營養學”的教學質量，在學校現有條件下對教學內容、教學方法和考核方式等方面進行改革勢在必行。

目前，我校使用的教材是中國農業大學出版社出版的陸景陵主編的《植物營養學（上下冊）》。其教學內容包括植物營養原理、大量元素、中微量元素和有機肥料等內容。在長期的教學實踐中，針對植物營養學及農業教育的發展，對該門課程內容不斷進行調整優化，為全面培養學生的綜合素質設計教學內容，形成自己的教學特色，達到了良好的教學效果。

二、優化教學內容

1.教學過程突出重點和難點，根據不同專業合理安排教學內容

教師作為課堂教學的主體，對每一堂課認真研究，仔細琢磨；認真備課，深刻領會，吃透教學內容；在教學內容上強調一個“精”字，教學內容的講授力求精練，把最精華、對學生發展最有啟發的內容提煉出來，用最少的課時講授。例如在講解養分的跨膜運輸機制之一的載體假說時，將米氏方程中的Km值與Cmin和現在植物修復工程技術中篩選高效植物聯系起來講，水體修復時篩選的水生生物首先要比較不同植物對水體氮磷的去除效率，通過測定不同植物對氮磷Km值與Cmin來進行比較，Km值高的植物對離子的親和力小，去除效率低；相反，Km值低的植物對離子的親和力大，去除效率高。通過吸收動力學實驗可以篩選高效植物進行污染水體的修復，加深學生對吸收動力學的理解與實際應用。

典型的缺素癥狀是實踐中植物營養診斷最為明顯有效的指標之一，也是指導農民合理施肥的依據之一。在講解作物缺素癥時，首先要明確作物缺素癥與作物病害的區別，病害有明顯的發病中心，缺素以散發為主；病害一般在肥田發生較多，缺素則相反；同時在教學中結合安徽農業生產的實際情況重點介紹容易出現缺素癥的地區。對學生講明缺素癥發生的原因，有時表現為一癥多因，有時又是一因多癥。

根據不同專業合理調整教學內容，如園藝專業重點講解園藝植物的典型缺素癥主要是蔬菜和花卉，通過多媒體教學將缺素圖片放映出來，加深學生的印象；茶學專業則介紹茶樹的主要缺素癥；草業科學專業適當介紹草坪施肥與草坪的合理養護的相關內容，進一步激發學生的學習興趣，提高教學質量。

講解施肥部分的教學內容時結合安徽本省的土壤條件，在安徽南方的土壤分布主要有紅壤、黃壤，主要在高溫多雨、干濕季比較明顯的氣候條件下形成，養分狀況是土壤有機質、全氮及C/N比一般較高，速效鉀中等、土壤速效磷缺乏；而北方主要是潮土和砂漿黑土，有機質和全氮含量不高，全鉀和速效鉀含量較為豐富，全磷和速效磷成分極缺。施肥強調有機肥與無機肥配合施用，進行秸稈直接還田來改善土壤不良的理化性狀。由于這些因素，南方的氮肥、磷肥施用量要小，鉀肥施用量要大。而北方的磷肥施用量大，鉀肥施用量要小。

2.在教學內容中及時介紹學科發展動態，將學科的發展與當前的社會需求緊密聯系，從而激發學生的學習興趣

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他早年留學東洋，創造性地解決世界性的污水處理難題，成為日本舉足輕重的環保專家如今，他時常奔走于中日之間，將日本的優秀人才和先進技術引進中國。身為海外學子，他始終未忘的是：如何為祖國的發展做得更多?

解決世界性難題的中國留學生

在廣西大學土壤化學專業讀書時，江鷹的成績就是全系第一名。畢業后，他以優異的成績留校任教，邊工作邊準備繼續出國深造。1988年，他如愿得到東京大學的錄取通知書，遠赴東洋求學，導師是日本著名的環保專家松本聰教授。江鷹剛到日本，就和教授之間發生了一個小插曲。松本教授把自己的論文給這位新來乍到的學生看，讓他先熟悉了解。江鷹發現論文中有一些地方跟自己在國內所學的有出入。他跑去敲導師的門：對于您的論文有些不同看法，想跟您探討一下。老師頗不以為然，只答應給他半個小時。江鷹指出了論文中三個表達欠妥當的地方，還把一個沒有推導出來的公式推導完成了。老師睜大了眼睛：這論文有的博士還看不懂呢，一個進修生竟然能指出錯誤!從此對江鷹刮目相看。

當時的日本，一個環保難題正迫在眉睫。從上世紀七八十年代起，日本從美國引進了用土壤處理污水的技術。具體辦法是將管道鋪設在土壤中，污水通過管道滲透擴散到土壤中，利用土壤的過濾分解能力凈化污水。這種方法在美國得到很好的應用，但是引進到日本時卻出現了問題。因為日本的土地有限，在使用一兩年后管道就出現堵塞。由于找不到堵塞的原因和解決辦法，日本眾多的水處理企業陷入困境，瀕臨倒閉。這個問題甚至被拿到國會上討論。老師將這個課題擺在江鷹面前時，江鷹毫不猶豫地選擇了它，因為這和自己原來的專業――土壤學有關聯，又是自己感興趣的課題。接過課題的江鷹，決定盡快找到堵塞的機理，在哪里堵塞?什么東西堵塞?為什么堵塞?要弄明白這三個問題并不容易。長長的管道埋在地下，用眼睛看不到，光一個在哪里堵塞的問題，就足以讓江鷹忙活好幾個月。他把土壤用特殊的樹脂固定以后、切成薄片、經過研磨后做成僅有0.3微米的透明土壤薄片、在顯微鏡下觀察土壤結構的變化。在觀察了大量的土壤薄片后，江鷹終于發現了土壤堵塞的原因。原來，是一些微生物分泌的物質破壞了土壤微團粒結構，也堵塞了土壤孔隙。江鷹決心尋找另外一種微生物來分解堵塞物。為此，他專程到日本工業微生物研究所請教專家。但研究所的專家卻給江鷹潑了一盆冷水：“到目前為止人類了解的微生物可能不到微生物總數的3％。你認為你找到了有用的微生物，但它可能將更好的微生物排除了。即使你發現了這些微生物，將它放到土壤中，也很有可能無法存活。你的思路完全錯了。”一席話，使得江鷹大失所望。然而失望之余，他卻從這番話中得到了逆向的啟發：既然人們發現的3％的微生物不能為我所用，那可以試試剩下的97％的啊，如果能營造一個合適的環境，讓未知的微生物可以存活，為我所用，問題不就解決了嗎。在這個思路的啟發下，江鷹重新設計了實驗方案。又經過無數個夜以繼日的實驗，終于成功地研究出了防土壤堵塞的高度污水處理系統裝置。這套裝置得到了日本政府的認可，也引起了日本同行們的極大關注，紛紛邀請江鷹到企業進行介紹。博士論文答辯那天，有兩家企業提著酒等在門外，只等答辯結束和他簽約并開瓶祝賀。就這樣，剛剛畢業的中國留學生就成為日本環保業舉足輕重的人物。

向自然學習的污水處理裝置

雖然解決了一個世界性難題，但江鷹并未就此止步。用土壤凈化污水需要大量的土地，當整條河流被污染的時候，往往沒有足夠的土地來處理。當時，日本的四萬十川河被稱為日本的最后一條河流，也面臨被污染的危險。愛知縣的縣長找到了松本聰教授，希望能找到治理的辦法。能不能將土壤凈化污水的原理濃縮到一個小型裝置里呢?在這個理念的指導下，江鷹開始了新的研究。在他和松本老師的共同研究下，一個高度處理污水的裝置誕生了。

這個名叫“自然循環方式水處理系統”的深度污水凈化技術是采用自然的凈化原理，用腐朽的木頭，木炭，石灰石、廢鐵等自然原料加工作為填埋過濾凈化材料，并通過科學的組合，使該裝置內的生物凈化功能達到最佳效果。江鷹將其稱為“向自然學習的技術”。由于這套裝置具有高效，穩定，簡單，方便的特點，而且其投資建設費用和運作管理費用也比較低，日均12000噸的污水處理能力，污水處理費僅相當于原有污水處理費的1/3。因此，被日本政府認定為最具經濟效益和生態保護效益的污水處理裝置。

在自己獲得的發明專利在日本廣泛應用之后，江鷹開始希望自己的研究成果也能為祖國的人民造福。

1998年，江鷹參加了中國教育部組織的春暉計劃中的三峽水庫和重慶地區環境保護與治理項目。當他來到重慶市，看到正在建設中的投資40億元的污水處理廠時，心疼得嘖聲連連，因為那還是傳統的污水處理方法，需要埋設許多的管道，將全城的水都集中起來，這些管道還要穿過長江。所有這些，對于重慶這座山城來說，都是難上加難。在這個浩大的工程中，光鋪設管道就耗去了27億元。而且，用這種方法處理出的水并不理想，對水只能算是一種低級的凈化。

當江鷹將自己研發的自然素材的凈化材料和系統裝置介紹給大家時，重慶市有關人員扼腕：“江鷹啊，可惜你來晚了一步。”

重慶之行使江鷹感到必須盡快推廣這種低成本、高效率的“自然循環方式水處理系統”。之后，他回國的次數增加了，向更多城市介紹自己的污水處理技術。

如今，這套污水處理系統在深圳，北京，武漢，太湖地區等地域得到運用，并建立了示范工程。

“我一個人回來是不夠的，還要將更多資源帶回來”

在回國介紹自己的技術項目的同時，江鷹意識到，自己一個人的力量是有限的。日本那么多好的技術和人才，如果都可以帶回國內，那該多好。在這個想法的驅動下，2002年江鷹發起成立了“日本企業對中國投資促進會”，并擔任理事長。促進會旨在推動中日企業之間的項目技術交流、融資、技術研發和人才引進。促進會成立后，做了多方面有益的嘗試，其中最成功的嘗試就是青島膠南臨港產業加工園區的規劃和開發。

幾年前，山東膠南還是一片無人愿去的荒地。剛剛從青島調任膠南市委書記的張大勇和江鷹早已熟識。中午接到調令后，張大勇書記下午就給江鷹打了電話：“把你的團隊帶來吧，這里有更大的天地。”這樣，江鷹帶著他的團隊來到了膠南。

市政府劃出了63．7平方公 里的土地，打算在青島西海岸建起一座現代化的膠南工業園區。將整個工業園區交給一個外國的民間機構來做，這在山東甚至全國都是史無前例的。江鷹和他的團隊面對的是整個膠南的干部群體，為此，他們請來了世界四大規劃師之一的山田剛史先生，對膠南城市進行規劃設計，并就此設計方案的規劃理念和設計要求，多次與膠南四套班子的成員進行講解說明。在經過多種途徑的溝通工作后，原來持有懷疑態度的當地一些工作人員也慢慢地理解了他們，逐漸地被他們的規劃理念，設計的軟件作品以及他們的工作精神和作風所折服，最后與他們團隊完全地融合在一起。江鷹他們具體地規劃了三大組團：青島臨港產業加工區、青島海濱國際大學園區、青島瑯琊臺度假區，最終使膠南建設成為位于青島西海岸的一個現代化新型生態環保城區。江鷹他們選擇了青島臨港產業加工區的建設作為第一步。從規劃到目前的4年時間，該園區進駐的企業已經達到100個，整個園區的工業總產值已經超過了100億元人民幣。如今，隨著青島臨港產業加工區的崛起，國內外知名企業的進駐，膠南正逐漸成為青島市西海岸的三大核心區之一。

在引進海外技術項目人才的過程中，江鷹的團隊還開創了一個高效低風險的“地、中、海”模式。“地”是指地方政府，“中”即中國國內的企業，“海”則是海外的技術人才。在幫助各地政府招商引資的工作中，他認識到，應該利用海外優秀人才帶來好的項目，用這些好的項目吸引大量海外資金，進一步引進更多的海外優秀人才，形成一個良性循環的滾雪球模式。但是海外的項目和技術能否順利地在國內得到實施和應用，還取決于該項目是否符合當地政府的經濟發展要求，以及是否能得到了解當地實際情況和有實際運作經驗的中國企業的配合。

“新農村建設不只是外在的建設，更是內心的建設”

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關鍵詞：循環經濟型生態農業；沼氣；模式

中圖分類號：S216．4 文獻標識碼：C 文章編號：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

循環經濟（Circular economy）的思想是由美國經濟學家肯尼斯?波爾丁在20世紀60年代將物質循環理念引入經濟學以及相關學者的研究而產生的。20世紀80年代我國已經開始重視工礦企業廢棄物的回收和再利用，90年代后提出了源頭治理的思想，1993年正式提出了循環經濟理論，1998年引入循環經濟概念。循環經濟是以資源的高效利用和循環利用為核心，以“減量化、再利用、資源化”為原則，提高資源綜合利用率，實現經濟、社會和環境綜合效益及可持續發展的經濟，它代表了未來的經濟發展方向［1］。“生態農業”一詞最初是由美國土壤學家威?阿爾伯韋奇于1970年提出的，是指運用生態學原理和系統科學方法，將現代科學成果與現代農業技術相結合，使之具有生態合理性、功能良性循環的一種現代化的農業發展模式。它是模擬自然生態系統原理，以仿生學為根據的農業，也是實現社會、經濟、生產3種效益統一的農業生產體系［2］。循環經濟型生態農業是對農村各種生產要素進行統籌考慮，系統節約，旨在綜合開發、再生利用、深度利用農村種植業和養殖業產生的廢棄物和以農產品為原料的城市工業及鄉鎮企業產生的廢棄物，化害為利，變廢為寶，實現顯著的經濟、社會及環境效益的生態農業類型［3］。

1循環經濟型生態農業的基本原理及應用類型

循環經濟型生態農業主要是基于以下基本原理：整體效應原理，相居而安原理，種群演替原理，食物鏈原理，限制因子作用原理等［4］。生態農業是以生態學為基本原理的，而生態學始終研究整體論，其最大的特點就是從整體出發。在循環經濟型生態農業中，整體效應原理是最基本的原理，其他原理均基于該原理之上。在生態農業中，應重視物質和能量在農、林、牧、漁、加工等各業的交換和轉化關系，挖掘資源潛力，對物質進行多級利用和轉化增值，發揮生態農業的整體效應。生態系統中存在著許多生物，通過一系列的取食和被食的關系使生產者所固定的能量和物質在生態系統中傳遞，各種生物按食物關系排列而形成食物鏈。生物之間的食物鏈關系，有一定的量化或比例關系，是一個動態平衡的關系，任意打亂它們的關系會使生態平衡遭到破壞，尤其是在生態系統功能上起關鍵作用的環節，一旦消失或受到破壞，就可能引起整個系統的劇烈波動，而及時維護或修補這些關鍵環節，則能推動生態系統的良性發展。限制因子是生態學中的重要概念，其涵義是任何一種因子只要接近或超過其耐受范圍，就會成為限制因子，從而影響整體效果。生物與環境的關系是復雜的，對于生態農業系統來說，并非所有因子都具有同樣的重要性，在分析生態農業時應集中注意那些可能起限制作用的因子。

2農村資源與生態環境問題

2．1化肥、農藥使用過量

1979年以來，我國每年化肥使用總量平均增加159萬t，年均增速為18％。我國的總體化肥使用水平不僅高于世界水平，而且高于各個收入組別水平。經研究，由于農民大量使用氮肥，氮素在土壤中的積存迅速增加，使得堿解氮含量大幅度提高，從而極大地降低了氮肥利用率。盡管農藥有著現實和潛在的環境危害，但由于其明顯的增產作用，在農業生產中仍被大量使用。我國農藥使用數量15年間增長了2倍，年均遞增7．4％，年均增加4．84萬t。農藥的過量使用不僅對生態環境造成較大的壓力和危害，而且對農產品的食用安全構成了嚴重的威脅。

2．2畜牧業發展迅猛

我國畜牧業近年來發展迅猛，肉蛋奶等主要畜禽產品生產均以每年10％以上的速度遞增，但由于缺乏相應的環境管理，畜牧業對周邊環境產生的危害也隨之而來。畜牧業對環境的影響主要是糞便管理問題。由于未經發酵處理的畜禽糞含水量大、惡臭、不衛生，其處理、運輸、施用既不方便也不安全，加之種、養分離，畜禽糞很難還田，大量的畜禽糞便及沖洗混合污水直接排入自然環境，不僅對大氣、河流及土壤等環境造成嚴重污染，還可傳播疫病。長此以往，對周邊環境以及人們的生活都會產生極大的影響。

2．3土地荒漠化加劇

我國土地資源面臨特別嚴重的問題就是土地的荒漠化，主要包括水土流失、土地沙漠化、鹽堿化與凍融荒漠化。水土流失是當前存在的最主要問題，我國也是世界上水土流失最嚴重的國家之一。水土流失是土地退化的主要原因，也是導致黃土高原生態環境惡化最嚴重的問題。土地沙漠化是指由于地表植被遭到破壞，地面失去覆蓋后，在干旱和多風的條件下，出現的風沙活動和沙漠景觀現象。土地沙漠化不僅影響土地的利用，而且土地沙漠化所產生的沙塵暴等還會給人民的生命財產造成巨大損害，威脅國家的經濟和社會安全。土地鹽堿化主要是不合理的灌溉造成的。盡管全國土地鹽堿化的程度低于水土流失，但土地鹽堿化還是導致了農業生產力的嚴重衰退［5］。

隨著化肥、農藥等的過量使用，畜牧業副產品不能得到有效地利用，不僅造成了土壤板結、地下水位下降、生態環境破壞、農產品質量下降等后果，而且農業生產所帶來的環境污染程度也在不斷加劇，對人體健康造成了直接威脅。因此，為了實現農業可持續發展，發展循環經濟型生態農業勢在必行。

3開發利用沼氣對生態農業發展的作用及效益分析

沼氣的原材料是農業生產中產生的廢棄物，充分利用這些廢棄物既可解決廢棄物堆放和燃燒污染的問題，又能夠使能量和物質得到多級利用并轉化增值，使農業生態系統的整體效益提高，對生態系統的平衡是正向促進作用。在生態農業中，可以把農業生產產生的廢棄物看做是限制因子，作為限制因子，對農業生態系統整體的影響是明顯的，因此將這些廢棄物變害為寶對整體所起的作用是顯著的。從食物鏈原理來考慮，發展沼氣也是符合生態原理的。沼氣的開發使農業的循環經濟得以實現［6］。

以沼氣開發利用為紐帶的農業循環經濟發展模式是一種實現農業廢棄物綜合循環利用的最佳模式。隨著科學技術的發展和人類實踐活動的深入，人們對沼氣開發利用的認識日益提高，沼氣的功能效應日益顯現，生態、經濟和社會的良性循環日益協調。

3．1生態效益

發展利用沼氣首先解決了農村生產生活用柴的問題，減少了對森林植被的砍伐，有利于生態環境的恢復與改善。據推算，一口8 m3的沼氣池，一年可產沼氣380～450 m3，提供的熱能可提供3～5口人的農戶全年的生活燃料和照明，相當于0．2 hm2的薪柴林所產生的能量［7］。因此，推廣使用沼氣可以保護森林植被，減少水土流失，其生態效益十分明顯，特別是在生態環境脆弱的地區加強沼氣建設顯得尤其重要。其次，開發利用沼氣能減少對大氣的污染。秸稈、薪柴和煤作為農村傳統的主要能源燃料，既污染環境又浪費資源。據測算，一口8 m3的沼氣池可減少15 kg二氧化硫和2．7 t二氧化碳的排放。如果農村全面使用沼氣，1億口沼氣池可減少2．7億t 二氧化碳的排放，顯然能起到節能減排的作用。再次，沼氣發酵處理后，不僅能提供清潔能源，沼渣、沼液還能改良土壤，培肥地力。我國農作物秸稈年產量約7億t，在農村多數秸稈仍是被“付之一炬”，既污染環境，又浪費資源。通過沼氣來利用秸稈，不僅可以獲得沼氣能源，而且可保證作物秸稈很高的養分歸還率，從而提高農業生態系統的生產力，增加農業生態系統的穩定性。此外，沼液不僅可以代替化肥（沼液是農作物的全素營養液），而且還可以代替農藥防治病蟲害，從而能用于生產無污染的綠色食品。

3．2經濟效益

沼氣是農業生態系統的核心和紐帶，能帶來直接的經濟效益。將秸稈、畜禽糞便等有機物氧化，通過微生物分解轉化為沼氣、沼渣、沼液。沼氣可被農戶使用，沼液可作為養魚、養豬和養雞等的飼料添加劑，沼渣可用作有機肥。“豬－沼－菜”等多種循環經濟模式不僅促進了秸稈、畜禽糞便等農業廢棄物的循環利用，從而有效治理了農業污染，而且還促進了農村生活條件的改善以及農業增產、農民增收。如建一個8 m3的沼氣池需要約1 400元，沼氣池年均產氣300 m3，折合成煤約0．8 t或柴5 t，兩年即可收回全部投資。豬舍養豬每年可出欄10頭，每頭節約飼料29 kg。栽培150 m2的特色蔬菜，按每年3茬計算，戶均純收入達4 000～5 000元。通常沼氣池的使用壽命為20～30年，且操作使用簡便，使農戶不僅節約了成本，還減少了開支。此外，戶用沼氣池一年生產的沼肥作為化肥可節支300元；沼液預防和防治病蟲害可節支農藥50元。同時，使用沼液浸種小麥可增產5％～15％，水稻可增產10％～20％；沼液喂魚可增產20％，喂豬可提前20～30 d出欄。由此可見，其增產增收效益十分明顯。沼氣建設與設施農業相結合所形成的綜合農業模式，其全年的經濟效益約2萬元，是單一經濟結構和傳統方式效益的3～5倍。隨著沼氣的大量推廣使用，為第二、三產業也開辟了廣闊的發展空間，如生產水泥、沙子、密封涂料的建筑建材業，生產沼氣用具和沼氣設備的工業企業，農副產品深加工，以及流通、運輸、科技服務等行業。

3．3社會效益

沼氣除了具有良好的生態、經濟效益外，還具有顯著的社會效益，主要表現在：①解放思想，優化勞動力結構。通過沼氣技術的推廣使用，給農民帶來了全新的享受，傳統守舊思想被破除，視野開闊，思路拓展，對科技的感知和認知程度明顯增強，求學求知欲望日益高漲。同時，使用沼氣、現代化的烹飪器具大大減輕了勞動者的家務負擔，提高了勞動生產率，從而使勞動者擁有更多的時間投入到讀書學習、從事運輸等行業中。因此，將會有越來越多的有文化、懂技術的現代新型農民為科技興農、建設社會主義新農村發揮重要的作用。②農村的環境衛生得到改觀。發展沼氣規范了廁所，使人畜居住分開，生活環境可上一個臺階。使用沼氣過程中，圈糞被集中到沼氣池內，可避免村道臟、亂、臭的現象。此外，生活垃圾、人畜糞便等原料經發酵處理后還能有效地控制和預防疫病的傳播，農村衛生面貌和農民精神面貌將煥然一新，農民的生活質量也會隨之提高。

4沼氣未來發展模式探討

隨著我國市場經濟的進一步發展，農村沼氣必然要向市場化、集約化方向發展。農村沼氣建設模式必須適應新形勢發展的需要，實現從單一模式向多模式轉變，從戶用沼氣向大中型集中供氣轉變，大力發展戶用秸稈沼氣、大中型秸稈集中供氣、農村衛生學校沼氣工程，統一配送沼氣原料等模式，拓寬原有農村沼氣池的適用面，通過建設模式的創新，推進沼氣穩步健康發展。首先沼氣的發展要與當地能源需求情況、經濟水平保持一致，可采取不同的模式如“一池三改”生態家園模式、“四位一體”生態能源模式、大中型沼氣工程，從而促進多元化發展。其次在綜合利用模式上，積極引進和推廣沼氣綜合利用技術，提高科技含量。在一些條件成熟的地區，可大力發展大、中型沼氣工程，采取集中供氣、有償供應的方法走多元化發展的道路。如秸稈沼氣集中供氣工程，具有熱值高等更多優勢，不但可解決沼氣發酵原料不足的問題，而且可進一步推動秸稈的綜合利用。養殖場沼氣工程以運行穩定的規模化養殖場為依托，建設養殖場沼氣工程，結合沼氣工程建設配套有機肥綜合處理設施，發揮綜合效益。通過養殖場沼氣工程的建設，可把畜禽養殖業產生的廢棄物轉化為可利用的清潔能源和有機肥料，實現畜禽糞便的變廢為寶和養殖企業的持續增效，形成“資源-廢棄物-再生資源”的循環利用模式，發展現代綠色循環農業。

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篇6

關鍵詞：表土剝離；培肥；有機質

中圖分類號 S157 文獻標識碼 A 文章編號 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

有機質主要儲存在土壤表層中，是評價土壤肥力的一個重要指標，也是表征土壤質量的一個重要因子。建設占用地的耕作層土壤剝離后，有著十分重要的用途，如可用來毀損地的整理復耕用土、土地整治和高標準基本農田項目的土壤改良、土壤補充、開墾項目的土層增厚和土壤改良等用途。然而，目前在建設用地時，用地單位對于挖出來的耕作層土壤處理方式，要么將其浪費，隨意處理，要么將其用作棄土填方工程，對資源的浪費極大。表土剝離是近年來土地整理項目中亟待開發并推廣至全國的一個保護耕地資源的項目，其原理是將耕地表層土壤剝離出來，再原地和異地用于土地整治。為了減少對環境的破壞，以及減少對農業生產的威脅，在耕地資源日見匱乏、人地矛盾日漸突出、農田污染加劇的背景下，開展耕地表層土壤剝離再利用工作具有非常重要的現實意義[1]。如今，表土剝離工作得到許多國家的重視。國外的表土剝離工作開展較早，且已形成了較為成熟的方法和制度[2]，國內除少數省份開展表土剝離工作較早而得到比較完備的成果外，其他省份都或多或少的正在開啟這項工作，但并未形成一套完整的技術方案及制度。其中，培肥是表土剝離長期工作中一個非常重要的環節。土壤有機質是表征土壤質量的重要因子，也是陸地生態系統中碳循環的重要“源”與“匯”[3-4]。在培肥方面，經過先輩們的長期研究，實踐結果表明合理培肥可以改善土壤的基本理化性狀[5-7]。劉允芬等研究[8]認為氣溫、地溫與土壤碳排放有明顯的正相關性。溫度和水分在短期內對土壤有機碳和易氧化有機碳的影響差異不顯著，但土壤溫度和水分變化能影響土壤有機碳的含量，低溫度低水分條件有利于土壤有機碳的存在[9]。但迄今為止，在開展的表土剝離工作中，剝離的表土大多都是直接覆土后進行培肥，在儲存期間也只是簡單的播種無污染草籽而對具體的培肥未做過多描述。本文通過在安徽省巢湖和宿州設置試驗小區，對試驗小區的耕地表土進行剝離，對剝離后儲存的表土進行自然培肥、秸稈培肥、秸稈加菌肥培肥以及豬糞培肥，在分析了土壤有機質與地形、土壤容重、成土母質、質地等之間的相關關系，得到剝離土壤的有機質養分變化情況，并為農業土壤提供剝離后的土壤是否需要培肥提供依據。

2 材料與方法

2.1 研究區概況 安徽省地形有平原、丘陵和山地，平原與丘陵、低山相間排列，地形呈現多樣性。長江和淮河自西向東橫貫全境，巢湖位于安徽中部，全省大致可分為5個自然區域：淮北平原、江淮丘陵、皖西大別山區、沿江平原和皖南山區。安徽地處暖溫帶與亞熱帶過渡地區，氣候溫暖濕潤，四季分明，光熱水資源豐富且雨熱同季。

2.2 試驗設計 2014年9月，騰空試驗區，讓其自然變干；2014年10月18～19日，在巢湖市欄桿鎮石門村的2個試驗小區（一個代表丘陵區；一個模擬山地區：山地是在在巢湖欄桿鎮石門村尋找的一個與山地環境相似的低山丘陵區的耕地，用于模擬山地培肥特性。）進行堆土培肥實驗；2014年10月27日，在宿州市橋區朱仙莊鎮鎮西村的試驗小區（代表平原區）進行堆土培肥實驗。

2.2.1 試驗小區設置 試驗小區設置為100m2的剝土區，儲存之土壤堆成底寬3.0m、高1.5m、頂寬1.5m的長條梯形型土堆，土堆長共計9.5m（其中試驗小區總共8m，分為4個部分每個部分長2.0m長，包含兩頭各0.75m、共1.5m的斜坡長度），土堆按順序安排關培肥措施，小區之間用防滲漏塑料薄膜隔離，四周修建排水溝。

2.2.2 培肥設計 每個試驗小區分對照試驗和培肥試驗。整個培肥實驗周期為6個月，每隔2個月進行取樣一次（表1）。

2.2.3 樣品采集 每隔2個月用取土工具從上到下均勻采集土樣，四分法后約取1 000g土壤樣品，以及初期未培肥的土樣1 000g，將土樣帶回實驗室風干、研磨、待化驗；未剝離前，原土采集方法――采用多點混合取農化樣，多余的用四分法舍棄；培養期采樣――分別在每個試驗小區，采集全斷面樣品，混合、四分法獲得化驗樣約1 000g。備注：第一次采樣時已對為開始培肥的土壤容重進行了測定，丘陵、山地、平原3個試驗小區平均值分別為：1.376g/cm3、1.334 g/cm3、1.258 g/cm3。

2.2.4 樣品測定 豬糞和土壤有機質測定方法：重鉻酸鉀容量法-外加熱法[10]。

3 結果與分析

3.1 丘陵試驗小區不同培肥方式，有機質含量隨著時間的變化規律 從圖1中可以看出：隨著時間的增加，丘陵試驗區的有機質的含量總體是下降的。有機質含量的變化趨勢是：除豬糞培肥外其他3種培肥方式的土堆有機質含量變化情況為大致為減少―增加―減少，10月到12月土堆有機質含量大量減少，12月到2月有機質含量略微增加，2月到4月有機質含量略微減少；而豬糞培肥的土堆有機質含量在10月到12月略有增加，12月到4月一直在逐漸降低。從培肥開始到培肥結束4種培肥方式的土堆有機質含量全部降低，分別減少了4.091、2.750、5.751、4.319，所占百分比為15.76%、10.59%、22.15%、16.63%，秸稈+菌肥這種處理方式的有機質減少最多，減少比例為22.15%，添加秸稈的處理方式有機質減少最少，減少比例為10.59%。

對于丘陵試驗小區，在有機質變化曲線上看出，有機質含量是添加秸稈>自然培肥>秸稈加菌肥，添加秸稈增加了土壤碳庫的輸入，而自然培肥因沒有額外的有機質輸入所以總量上較加秸稈少。在有機質消耗方面，自然培肥和添加秸稈中，添加秸稈會增加微生物的活動量，進而將秸稈轉化為土壤有機質，同時也會消耗一部分有機質作為自身能源，因總量較自然狀況下高，所以在變化過程中，有機質含量一直高于自然培肥。在添加秸稈和菌肥的情況下，菌肥會大大增加土壤微生物的總量，雖然添加了秸稈，提高了土壤有機質庫的總量，但是因微生物量的增加，土壤有機質的消耗量也大大增加，致使有機質含量比自然狀況下低。添加豬糞的處理中，因豬糞是經過動物消化分解的殘渣，加入到土壤中很容易就轉化為土壤有機質，所以在加入豬糞的短期內有機質含量迅速上升。在后期菌肥的作用下微生物量增加，消耗大量的有機質，使總量降低。

3.2 山地試驗小區不同培肥方式，有機質含量隨著時間的變化規律 從圖2中可以看出：在變化趨勢中，隨著時間的增加，山地地區4種培肥方式的土堆有機質含量變化情況各不相同。10月到12月，除豬糞培肥外，其他3種培肥方式土堆有機質含量大量減少，豬糞培肥土堆有機質含量上升；12月到次年2月，自然培肥、秸稈+菌肥土堆有機質含量略微增加，豬糞培肥與秸稈培肥有機質含量降低；2月到4月，豬糞培肥有機質含量趨于穩定，其他3種培肥方式土堆有機質的含量略微減少。從培肥開始到培肥結束四種培肥方式的土堆有機質含量全部降低，分別減少了3.593、3.533、4.304、1.434，所占百分比為18.76%、18.44%、22.47%、7.49%，秸稈+菌肥這種處理方式的有機質減少最多，減少比例為22.47%，添加豬糞的處理方式有機質減少最少，減少比例為7.49%。

對于山地試驗小區，從有機質變化曲線上看出，有機質含量是添加豬糞>添加秸稈>秸稈加菌肥>自然培肥。添加豬糞的處理中，因豬糞是經過動物消化分解的殘渣，加入到土壤中很容易就轉化為土壤有機質，所以在加入豬糞的短期內有機質含量迅速上升。在后期菌肥的作用下微生物量增加，消耗大量的有機質，使總量降低，但山地地區的豬糞中有機質含量較高，隨著時間的增長，有機質的含量也在緩慢上升。在初期添加秸稈的處理下降速率小于添加秸稈和菌肥的處理。因為添加秸稈加菌肥會大大增加土壤微生物的總量，會使有機碳分解速率加快，但是隨著時間的增長，微生物的量是一定的，有機質含量在緩慢上升，但是到達一定的時間，秸稈和菌肥分解的有機碳小于微生物分解的量，土堆中的有機質含量快速下降。而添加秸稈的處理，初期秸稈分解有機碳的速率較慢，土堆有機質含量在下降；隨著時間的增長，秸稈在分解，但小于微生物分解的量，所以土堆中的有機質含量一直緩慢下降。自然培肥因沒有額外的有機質輸入所以總量上較其他培肥少。

3.3 平原試驗小區不同培肥方式，有機質含量隨著時間的變化規律 從圖3中可看出，在變化趨勢中，隨著時間的增加，平原地區4種培肥方式的土堆有機質含量變化情況為緩慢減少，自然培肥土堆中2月到4月有機質含量大量減少，添加豬糞培肥土堆中有機質在2月后增加，但仍低于背景值。從培肥開始到培肥結束4種培肥方式的土堆有機質含量全部降低，分別減少了5.891、4.484、5.320、3.655，所占百分比為31.57%、24.03%、28.51%、19.58%，自然培肥這種處理方式的有機質減少最多，減少比例為31.57%，添加豬糞的處理方式有機質減少最少，減少比例為19.58%。

對于平原試驗小區，在有機質變化曲線上看出，有機質含量是自然培肥>添加秸稈>秸稈加菌肥，添加秸稈增加了土壤碳庫的輸入，而自然培肥因沒有額外的有機質輸入所以總量上較加秸稈少。平原地區土壤較山地和丘陵肥沃，土壤微生物總量高，添加秸稈提高了土壤的碳氮比，促進微生物的繁殖。在有機質消耗方面上，自然培肥和添加秸稈中，添加秸稈會增加微生物的活動量，進而將秸稈轉化為土壤有機質，同時微生物量增加也會增加有機質的消耗，因總量較自然狀況下略低。添加秸稈和菌肥的情況下，菌肥會大大增加土壤微生物的總量，雖然添加了秸稈，提高的土壤有機質庫的總量，但是因微生物量的增加，土壤有機質的消耗量也大大增加，致使有機質含量比自然狀況下低。在添加豬糞的處理中，因豬糞經過動物消化分解的殘渣，加入到土壤中很容易就轉化為土壤有機質，所以隨加入豬糞的時間的增長有機質含量逐漸上升。在后期菌肥的作用下微生物量增加，消耗大量的有機質，使總量降低。

3.4 不同的培肥方式，3個試驗小區有機質含量隨著時間的變化規律 從圖4、圖5、圖6、圖7中可以看出：對于不同的培肥方式，3個試驗小區的有機質含量均是呈下降趨勢。從培肥開始到培肥結束：自然培肥的有機質含量丘陵、山地、平原3個試驗小區分別減少了4.091、3.593、5.891，所占百分比為15.76%、18.76%、31.57%，平原地區土壤有機質減少比例最多，為31.57%，丘陵土壤有機質減少比例最少，為15.76%；秸稈培肥分別減少了2.750、3.533、4.484，所占百分比為10.59%、18.44%、24.03%，平原地區土壤有機質減少比例最多，為24.03%，丘陵土壤有機質減少比例最少，為10.59%；秸稈加菌肥培肥分別減少了5.751、4.304、5.320，所占百分比為22.15%、22.47%、28.51%，平原地區土壤有機質減少比例最多，為28.51%；豬糞培肥分別減少了4.319、1.434、3.655，所占百分比為16.63%、7.49%、19.58%。

有機質含量總體上是丘陵試驗小區>山地試驗小區>平原試驗小區。對于同一種培肥，不同試驗小區的土堆有機質含量整體是呈下降趨勢的，但下降的速率不同，由于表土層的剝離，會使得原有土壤變松，類似于旱地耕作，會使得原有有機質因為激發效應而降低。丘陵試驗小區是由下面黃土母質發育而來的黃褐土，山地試驗小區是由巖石風化物發育而來的粗骨土，平原試驗小區是由第四紀河湖相沉積物發育而來的砂姜黑土。丘陵、山地試驗小區都是在長期耕種后形成的水稻土，而平原試驗小區是在長期種植小麥形成的旱作土。據沈陽農業大學觀測，旱作土壤施新新鮮豬糞，其腐殖系數為27.5%，而水稻土為38.4%。武婕[11]也研究得到灌溉水田土壤有機質平均含量最高，旱地最低。這說明水稻土有機質含量總體上是高于旱作土的。丘陵試驗小區處于地勢較為平緩的地區，排灌條件好；而山地試驗小區處于地勢較高地段，不受地下水影響，水源不足，且容易造成水土流失。因此盡管添加不同培肥，有機質含量總體上依然是丘陵試驗小區>山地試驗小區>平原試驗小區。

4 結論與討論

（1）綜上所述：土壤類型、土壤成土母質、質地以及溫度都對土壤中有機質的含量有很大影響。對于3個試驗小區，4個處理土堆的有機質含量是總體是呈下降趨勢，添加培肥均是有利于土壤有機質的積累；對于長時間的堆土，豬糞培肥效果最好，其次是秸稈培肥，秸稈加菌肥效果最差。對于丘陵和山地試驗小區，豬糞培肥效果最好；在平原試驗小區，秸稈和豬糞均有利于有機質的積累。通過以上研究可以為耕作層堆放保護與培肥措施提供參考建議，為表土剝離工作的進展提供技術參考。

（2）討論3個試驗小區土壤的有機質含量整體呈下降趨勢，這與土壤碳庫的輸出大于輸入有關。孔宏敏[12]研究得出土壤有機質增加或減少歸結于農田的碳素的平衡。而土壤有機碳的變化可能是因為表土層的剝離，會使得原有土壤變松，類似于旱地耕作，會使得原有有機質因為“激發效應”而降低。黃文昭等學者[13-14]研究，土壤中新添加的有機碳能影響土壤有機碳的礦化，引發正的或負的激發效應。王志明[15]等通過研究，發現秸稈加入量的增多會使土壤原有碳的分解速率提高。這就可能導致添加培肥處理后基本都是下降的其中一個原因。

由于地形影響土壤水熱條件和成土物質的再分配，不同的地形位置土壤特性有很大的差異，并且影響土壤中養分的含量。寧茂岐[16]研究得到不同地形條件下土壤肥力性質有很大的差異，在丘陵山地區對土壤養分管理是可行的。丘陵、山地、平原這3種地形的在同一種培肥方式下有機質含量各不相同，這與其自身的有機質含量有關；而在添加了不同的培肥方式的情況下，這3種地形的有機質含量也變化頗大，這可能與其本身存在的微生物量有關，微生物量不同，對有機質的分解有很大影響。這與臧逸飛[17]的研究相符。武婕[11]研究得到土壤類型、耕層質地等都對土壤有機質有明顯的影響。丘陵、山地的試驗小區都是在長期耕種后形成的水稻土，水稻土有利于有機質的積累，并且腐殖系數要高于旱作土壤。而平原試驗小區是由第四紀河湖相沉積物發育而來的砂姜黑土，在長期種植小麥等作物而形成了旱作土。這就可能導致丘陵、山地試驗小區的有機質含量從總體上高于平原試驗小區。

在處理中也發現有機質的含量受溫度的影響較大。除豬糞處理外，3種地形的曲線基本上都是在10～12月份，有機質下降速率最高，在12月至次年2月或略微上升或下降速率降慢，2～4月緩慢下降。因10～12月份氣溫較12月至次年2月高，微生物活動頻繁，消耗的有機質大于自身降解產生的有機質量，使總量降低，微生物在低溫下降低了代謝速度，消耗量下降，有機質呈積累狀態，2～4月亦是積累小于消耗狀態，有機質總量降低。所以可能在相對低溫狀態下降低微生物的代謝速率，有利于土壤有機質的總量積累，這與國秀麗[9]的研究也相符。

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篇7

關鍵詞：地學基礎；課程改革；農業院校

地學基礎是農業院校生態環境類專業必修的一門專業基礎課，本課程的任務是使學生掌握地質學、地貌學基本原理及兩者間的關系，培養學生分析、解決由地質地貌因素而引發的生態環境問題的能力，涉及的基本理論知識范圍較廣，且與實際結合非常緊密。因此，提高教學質量，充分發揮學生的主觀能動性，是十分必要的。本文在總結前人經驗的基礎上，結合自身教學中的一些體會，對地學基礎的教學內容、教學方法等方面的改革進行了探討。

1 地學基礎課程的性質

地學基礎課程是一門實踐性很強的專業基礎課，是我校土地資源管理專業、農業資源與環境、地理信息系統、資源環境與城鄉規劃管理、環境科學、水土保持與荒漠化防治等專業的專業基礎課程。課程設置的目的是為各專業的學生提供必備的知識，為學生學習后續的專業如土壤學、土地資源學、區域土壤、土地利用規劃學、城鄉規劃、水土保持學等課程的學習奠定基礎。地學基礎是研究地殼的物質組成，地表形態發生、發展的一門自然科學。該課程重點地介紹了地球基本特性、地殼的物質組成、礦物巖石的形成及特征，地殼運動形成的地質構造與構造地貌、各種外力地質作用過程及相應的沉積物和地貌、地質與地貌學和農業生產的關系。

隨著社會的發展，人類創造了前所末有的生產力，為了滿足日益增長的物質需求，就要向地球作更多的索取，然而人類如稍有處置不當，就會招致大自然嚴厲的懲罰。只有當人類都認識地球了解地球，才能與地球和諧協調，從而有利于人類社會的持續發展。通過本課程的學習，要求學生能牢固掌握地學的基本知識，初步建立正確的時間、空間觀念。為理解土壤性狀與環境的關系，為今后學習專業課程，并順利開展土壤、土地、規劃等方面的工作打下一定的基礎，進一步為我國實現農業現代化服務。

2 地學基礎課程的特點

該課程實踐性較強，學習過程中不易掌握。因此要求任課教師必須了解課程的特點，以便制定切實可行的教學思路和手段，達到教學目的和效果。

因此，通過理論與實踐性教學相結合，更它有利于拓寬和更新學生的知識面。因此本課程教學內容應是針對目前環境問題的熱點，總結國內外此領域的最新研究成果，進行實踐性教學，在有限的教學時間內把更多知識傳達給學生。

3 教學改革方法探討

3．1 優化教學內容

教學內容的建設是課程建設的核心，教學改革本質是課程內容的改革。隨著現代科學技術的飛速發展，地質科學的新理論、新發現不斷涌現。因此，地學基礎課程的教學內容也應該不斷地加以更新與調整。

（1）教學內容應與實踐緊密結合

由于該課程是專業基礎課，實踐性強，故在理論教學內容上，更加注重將理論融于實踐的模式，即：去培養學生的微觀-宏觀的思維上的轉變，如室內講解各種地貌時，可列舉周邊的實地地貌及利用狀況，便于學生的理解與立體思維的培養。在理論教學內容上，盡量多講述與專業有關的地質問題，把地質地貌與專業密切地聯系起來，以引起學生對該課程的重視，提高其學習的積極性。如講到三大巖石的時候，除介紹其各自的結構、構造及成因外，結合實例分析其風化后形成不同土壤，可供相應的作物生長，同時還可以提出為提高農作物產量需要給土壤補充某些特定微量元素和巖石肥料而進行的土壤改良措施，從而在根本上提高耕地的質量。講到地質構造內容時，可結合農業生態地質環境，就農業生態系統的平衡、農業區域合理布局、農村城鎮建設布局等方面的實例融入到課堂中。

（2）教學內容及時更新

該課程教學中，相關內容隨著專業課程的發展而進行調整。當今社會，信息與科技高速發展，作為專業基礎課，相對于專業課的發展，相對滯后。因此，該課程的相關內容應該與專業的發展相適應。這就要求教師不能照本宣科，而要擴大自身的知識面，廣泛捕捉新技術、新知識信息，加速知識更新。只有這樣才能開闊學生的視野，造就適應生態環境建設發展需要的人才。

（3）教學內容應緊密結合相關科研項目

因本課程屬于生態環境類專業的專業基礎課，應以服務于農業院校專業課作為自身的特色，結合我院農業資源利用學科發展的優勢，將老師的與之相關縱、橫項科研實例介紹給同學們，讓他們感覺到所學知識的實際應用，激發其學習的動力，并在一定程度上增強他們分析問題、處理問題的能力。

3．2 改革教學方法

學習和思考是相互相互促進、相互推動的一個過程。因此，本課程在教學過程中應注重發揮學生在教學中的主體地位，將教學內容分為講授內容(基本原理、概念、方法)和自學內容(描述性內容、有關假說)，教師重點講述必講內容，同時引導學生學習自學內容。課堂上采用互動式教學，組織學生交流和討論。激發學生的學習熱情，營造活躍的課堂氣氛。要做到這一點，首先要引發其好奇心，然后激發其挑戰欲。如在涉及到地質構造內容時，應結合到“風水”與旅游景點方面的事例，組織學生進行討論，以便增強學生學習的興趣。

地學基礎一門實踐性很強的課程，具有其自身的特點、思維方式和研究方法。這就需要我們在教學過程中培養學生學習該課程的立體思維，具體過程為：具體的思維方式是將復雜的地質現象(問題)簡單化，將特殊的地質現象(問題)典型化，將一般的地質現象(問題)規律化等。同時，應引導學生課堂教學的思維從微觀向宏觀轉變，而實習時則需從宏觀向微觀轉變，提高其獨立思考問題、解決問題的能力，激發學生的創新意識。

為了提高教學效率，同時也便于學生更好的理解掌握，我們將礦物、巖石實驗與講課同步進行，將一部分講課內容轉移到實習中，避免了不接觸標本實物單純講課的枯燥，有利于學生掌握。一直堅持對礦物、巖石在實驗課上單獨測試，效果很好。這樣既可以有效地激發學生學習的積極性和主動性，又可以促進學生學習，杜絕死記硬背。

3．3 改革教學手段

教學手段是教學過程中一個不可缺少的組成要素，它是師生互動的工具。合理地使用教學手段，不僅可以解決學時少的問題，而且能夠促使學生對知識的理解和鞏固，有利于知識的傳遞。

結合本學科的特點，在課堂教學中，充分利用現代化的教學手段。本課程一直堅持采用多媒體課件教學并與實物標本、模型、錄像片和其他手段相配合的方法，對學生盡量做到直觀形象，使其能夠消化理解。

此外，還適當采用一些教學模具，如利用滑坡體的教學模具來講解滑坡的基本要素，同時借助Flas模擬滑坡的滑動過程，使課堂教學更具直觀性。上述多種教學手段相結合的方法，不僅增強了教學的直觀性、主動性，同時也可節省時間，擴大課堂教學的信息量，提高教學效果。

3．4 強化實踐環節

實踐教學是培養學生實踐能力和創新意識的重要環節，也是開展素質教育，培養學生樹立辨證唯物主義世界觀的重要途徑。通過實驗教學，加深認識和理解課堂內容，同時提高了學生的動手能力。

室內實驗，通過礦物的顏色、光澤、硬度、解理與斷口來認識常見的造巖礦物，如：石英、長石、輝石、角閃石、方解石、石膏、云母、滑石等；通過礦物的認識進一步認識三大類巖石，如：泥巖、砂巖、頁巖、石灰巖和大理巖等。為了便于學生對實體的進一步認識與理解，特將相關標本以陳列的方式，布設于實驗室內，在課余時間對學生實行開放。

但室內實驗還不能滿足學生對地質地貌的認識，因此，增設了野外地質實習，在教學內容上，視實習區域為旅游景點，去品味地質地貌的內涵，并在此基礎上，提升學生的立體思維。實習內容主要包括各類巖石的觀測，流水地貌、崩塌及重力地貌，以及斷層、褶皺、傾斜巖層地貌及逆地形、冰川地貌、新構造運動的軌跡等一般的地質現象等。通過野外地質實習加深理解生態環境類專業與地質的關系，熟悉相關專業地質問題及其處理方法，鞏固了所學知識，為以后的學習提供了感性認識。例如資源環境與城鄉規劃管理專業，結合上述觀測內容，分析不同地質特征條件下，不同區域的在農田、居民點及各種工程規劃設計過程中，注意的問題；而農業資源與環境專業，則通過實習，分析不同地質特征條件下，農業資源的利用狀況。在野外實習過程中，應多引導學生，讓他們自己去發現、去思考相應問題。使學生逐漸明確觀察目的后，鼓勵學生自己觀察周邊的地質地貌現象，變被動思考為主動思考。野外實習過程中要求學生做到眼勤、手勤、腳勤、嘴勤和耳勤。

3．5 優化考核制度

為了督促學生學習，培養學生勤奮、嚴謹的學風和科學態度，適當對所學知識進行考核是非常必要的。考試是教學的重要環節，為了達到考核學生綜合素質的目的，正確評估學生的學習效果，可以進行考試改革。我校地學基礎課程考試由平時成績、實驗成績和期末考試成績三部分組成，其中平時成績包括考勤、提問、課程小論文以及教學過程中教師對學生的評價。考慮到該課程實踐性強的特點，加大了實驗成績在課程考核總成績中的比重，占總成績的30％，平時成績占總成績的10％，期末考試既檢驗了教師的教學成果又檢驗學生的學習效果，考試避免死記硬背的知識，適當加大綜合分析題比重，重點考查學生的靈活性及綜合素質。

經過幾年的教改探索和實踐，該課程的教學應體現以教師為主導，以學生為主體，培養知識、能力、素質協調發展要求的的教學理念，去不斷地優化教學內容，更好地服務于后續課程的學習；課程教學以采用互動式教學，可以有效地調動學生的學習積極性，使自學能力和表達能力得到鍛煉和提高，同時，也使教師能及時掌握學生在學習中的難點和理解上的偏差，更有針對性地進行教學活動；大量的實踐教學環節則是鞏固理論知識和培養立體思維的基礎。

總之，地學基礎教學改革要緊緊圍繞農業院校的特色和生態環境類專業發展的需要，培養和提高學生認識問題、分析問題、解決問題的綜合素質，為后續專業課程的學習奠定堅實的基礎。

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關鍵詞 暗排技術；農田；土壤改良；應用

中圖分類號 S156.4 文獻標識碼 A 文章編號 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

耕地是人類賴以生存的基本資源和條件，確保耕地的數量和質量是農作物安全穩定生產和農業可持續發展的前提和基礎。近年來，我國人口數量不斷增長與耕地面積逐年退化之間的矛盾日趨嚴峻，而開發利用鹽堿澇漬荒地，改造中、低產田，不僅可以提高土地資源的利用率和農業生產力，緩解人地矛盾，而且在改善生態環境和增加農民收入等方面也發揮了重要作用。

目前，對于開發利用鹽堿澇漬荒地，改造中、低產田的技術手段主要包括生物化學改良、節水灌溉、水利改良等。暗管排水技術是國際上應用較廣的水利改良措施，是通過在地下埋設有孔的排水暗管，控制地下水位，排除土壤中過多的水分，通過灌溉、淋洗等手段去除土壤中過多的鹽分，并防止鹽分在土壤表層聚積，為作物生長創造良好的水土環境[1]。該技術具有節省耕地，排鹽效果好，有效控制地下水位，減少維護費用等優點，近年來在我國被廣泛應用。而由于暗管降漬排鹽效果受到暗管布設模式、土壤特性、氣候條件、水文地質、鹽漬化種類及程度等因素制約，還需考慮當地經濟條件和農業生產特點，因此其技術實施具有地域性。本文闡述了暗排技術發展及應用概況，同時對我國不同類型鹽堿澇漬土壤的暗管工程技術參數的確定、改良效果及基于暗排下的水鹽運移特征等問題的研究進展進行歸納總結，并提出該技術的研究方向。

1 我國暗排技術發展及應用概況

暗管排水是相對于明溝而言的。長期以來，我國農田普遍采用明溝排水，明排存在溝坡不穩定、溝道淤積、占用耕地、易生雜草等諸多問題。20世紀60年代，河南、江蘇等省率先開展暗管排水試驗，目的是為了解決農田排澇問題。此后，該技術逐漸由排水發展至降漬排鹽雙重功能，并作為我國改良土壤鹽漬化的一項重要工程措施，在濱海鹽堿土、干旱半干旱地區鹽堿土、蘇打鹽堿土、大棚次生鹽堿土、澇漬地土等不同類型土壤的多個地區開展了不同程度的應用研究。

隨著暗管工程技術的逐步成熟，暗管鋪設方法已由手工鋪設發展為機械鋪設，排水管材也由波紋塑料排水管取代了最初應用較廣的水泥管、陶管，排水管外包過濾材料由傳統的砂礫濾料發展為土工織物[2]。1999年，我國編制了《農田排水工程技術規范》[3]，對暗管排水工程規劃、設計、施工和管理作出明確規范。

目前，暗排技術研究的熱點問題集中在基于暗排條件下的土壤水鹽運移特征及模型模擬、暗管工程技術參數的確定、排鹽降漬工程技術條件優化、排鹽降漬效果及效益分析等問題。

2 暗排技術在不同類型土壤改良中的應用

2.1 濱海鹽堿土

沿海地區由于長期遭受海水侵漬，致使土壤中Cl-含量高，因而形成濱海鹽堿土，其具有地下水埋深淺、礦化度高、土壤鹽分重、土壤水鹽季節性變化強烈等特征[4]。對于濱海鹽堿地的暗排技術應用研究自20世紀70年代起，近年來在河北、山東、江蘇、上海、天津等地針對濱海鹽堿良開展了不同程度的研究。

張蘭亭等[5-7]對山東粉沙壤土鹽堿區1978―1984年規劃設計的萬畝暗排試區的規劃設計、工程施工、改良效果、適宜條件等進行了總結分析，結果表明：暗排可增加排水排鹽量，降低潛水位，提高土壤排蒸比，加速土體脫鹽和潛水淡化，增產糧棉，防止粉砂壤土明溝塌坡，是改良濱海鹽土的有效途徑。魏開基等[8]于1984―1986年在遼寧盤錦輕度鹽漬型水稻土區埋設泥燒瓦管進行排水試驗得出結論：暗管排水比明溝排水稻谷增產9.1%～18.0%，且當埋深或間距一定時，間距小或埋管深的地塊增產效果更佳。

暗排工程技術參數的確定及條件優化，特別是暗管的埋深、間距及管徑的確定，是改良效果的關鍵。周明耀等[9]和劉 永等[10]分別通過田間對比試驗得出濱海鹽堿區最佳暗管布設模式為間距15 m，埋深1.1～1.4 m。張金龍等[11]通過田間試驗，驗證了漫灌淋洗期間排水暗管間距對濱海鹽土淋洗脫鹽效果影響較大，結果表明，吸水管埋設間距越小，排水排鹽效率越高，且土壤脫鹽較均一。

近幾年，暗管埋設條件下的水鹽運移模型模擬研究逐漸成為熱點。運用模型模擬暗排條件下的水鹽運移情況，并結合田間試驗，不僅能夠合理地優化工程技術參數，同時可對排水脫鹽效果進行預測。張金龍等[12]把暗管排水條件下鹽堿土沖洗改良水分運動視為二維穩定流，運用Vedernikov入滲方程、Van der Molen淋洗方程、水量平衡方程等推求鹽堿土灌排工程改良暗管間距、淋洗定額等技術參數，提出了適應天津市濱海新區自然環境的灌排改良工程技術參數估算方法，指出可以通過合理規劃灌排時間和脫鹽目標，確定合理的暗管間距，以降低綜合改良成本。

張月珍等[13]運用溶質運移理論分析了脫鹽標準與沖洗時間及沖洗定額之間的關系，研究了暗管工程設計參數（埋深、間距、管徑）的影響因素及其理論模型，從而確定了濱海鹽堿地區暗管工程設計參數，并在典型濱海灘涂鹽堿地萊州市開展了實地試驗。劉浩杰等[14]應用DRAINMOD模型對河北滄州近濱海暗管排水排鹽試驗區（暗管埋深1.2 m，間距30 m）的地下水埋深進行模擬，并對不同控制性排水方案下地下水埋深的變化進行了預測。劉文龍等[15]也應用該模型模擬黃河三角洲暗排系統排水效果，并提出“淺密型”布設模式。張展羽等[16]利用典型濱海鹽堿地區實測土壤、氣象、作物等資料，用DRAINMOD模型對不同排水暗管布置方案的地下水埋深進行了長序列模擬，并在模擬率定參數的基礎上，用DRAINMOD-S模型對0～80 cm土壤層剖面含鹽量進行了模擬。金斌斌[17]在上海市郊農場的田間排水試驗的基礎上，選擇暗管排水條件下的土壤含水量、含鹽量作為耦合變量，構建麥田水鹽運移模型，同時結合非穩定流計算公式和經濟效益指標，提出麥田排水暗管布局的二維非線性規劃優化模型，繼而確定出長江下游濱海地區滿足麥田降漬脫鹽標準最優布局。

譚莉梅、劉慧濤等[18-21]在河北濱海鹽堿地區開展了基于暗排技術的系統性研究。包括運用GIS和RS技術，估算暗排技術實施區域耕地面積潛在增量及耕地增產潛力；針對該區域降水特征及其對暗排技術的影響進行分析；以及針對該地區的農業特點和作物限制因子，根據生態工程原理，整合適合該區域的農田生態工程技術手段，最終提出“補水―增鹽―洗鹽―養分流失―土壤培肥”的年周期模式。黃河三角洲濱海鹽堿區也引進荷蘭的暗管改堿技術，開展了以暗排技術為核心，結合生物治堿、深松隔堿、蓄淡壓堿等治堿方法，輔以相配套的種植模式的鹽堿地改良系統工程[22]。

2.2 內陸鹽堿土

內陸干旱、半干旱地區由于蒸發量大且干燥少雨，土壤中上升水流占優勢，淋溶和脫鹽過程十分微弱，因而形成具有地表積鹽劇烈、鹽分組成復雜等特點的鹽堿土。內陸地區基于暗排技術的鹽堿地改良研究始于20世紀60年代[23]，主要集中在新疆、寧夏和甘肅等地的灌區。

多位學者[24-27]開展了田間對比試驗，研究結果均表明，干旱鹽堿區暗排技術在排水脫鹽、淡化地下水及作物增產增收方面的效果明顯優于明溝排水，且暗管埋深1.5～2.0 m，間隔50～70 m為宜。雖然暗排一次性投資大，但其具有提高土地利用率、減少清淤、方便田間機械作業、增產增收等優點，并可長期受益，且投資成本4年內可全部收回。

由于內陸干旱、半干旱地區水資源短缺，近年來，將明、暗排水技術與灌溉技術相結合，形成“節水灌溉―排水脫鹽―水資源再利用”的農田管理模式逐漸成為熱點研究問題。孫建書等[28]利用HYDRUS-1D模型對不同灌排模式下土壤水鹽運移進行一維數值模擬，分析比較了節水和常規灌溉、暗排和無排水對鹽堿地的改良效果。該研究成果從鹽分調控的角度，論證了在寧夏銀北灌區暗排條件下實施節水灌溉的可行性。孟江麗[29]運用MODFLOW模型和HYDRUS模型對新疆阿瓦提縣豐收灌區農田中的水鹽運動進行模擬，分析了灌溉水量、地下水位、土壤質地等特征因素對土壤鹽分、作物長勢的影響，并通過完善排水系統，確定了較為合理的灌溉、脫鹽和滿足作物生長的用水量，以及有效的排水規劃方案。代濤[30]在甘肅疏勒河灌區也進行了類似的研究。

2.3 松嫩平原蘇打鹽堿土

松嫩平原地區由于春季干旱、表土積鹽，夏季降雨集中、排水不暢等原因，最終形成蘇打鹽堿土。此種鹽堿土不僅鹽堿性強，而且透水性較差，如果僅應用暗排技術，勢必會影響排鹽效果。因此，必須將暗排技術與其他土壤改良技術相結合[31-32]。

王 濤等[33]將暗排技術與土地深松相結合，在管理模式一致的條件下，進行田間對比試驗。結果表明：在暗排條件下，土地深松處理能提高土壤的滲透性，改善土壤理化性質，且深松0.6 m的處理對蘇打鹽堿土的改良效果最好。安豐華[34]研究了不同埋深和間距對蘇打堿土性質的影響。結果表明，暗管埋深0.8 m、間距5 m的處理對蘇打鹽堿土的改良效果最好。李明敏[35]研究了基于暗管和深松條件（埋深0.8 m、間距5 m、深松0.6 m）下MM、OSJF、K-OS、PT等4種改良劑對蘇打鹽堿土理化性質的影響及水稻生長方面的作用。結果表明：4種改良劑均能夠不同程度地降低土壤緊實度，增大土壤滲透性，有利于蘇打鹽堿土的改良。王 濤等[36]監測了暗管改堿水稻示范區2011―2012年間地下水位、pH值、電導率、總堿度、鈉離子吸附比等指標隨時間的變化情況，得出了暗管能將地下水位控制在臨界深度以下，而且隨著暗管洗鹽排堿及種稻的進行，地下水pH值、電導率、總堿度、鈉離子吸附比等指標呈現下降趨勢，地下水水質逐漸改善的結論。

2.4 澇漬地土壤

澇漬地是由于地勢低洼所導致的常年或季節性滯水的低產農業用地，其土壤具有濕黏、溫度偏低、缺乏有效養分、含還原性有毒物質等特點，且地下水位較淺，作物生長受到抑制[37]。我國澇漬土壤的暗排技術研究開始于20世紀60年代，主要集中在湖北、廣東、廣西、安徽、上海等漬害嚴重地區。

多位學者[38-41]開展了田間排水降漬效果試驗研究，結果均表明：應用暗排技術可降低地下水位、加快降雨過后的地下水回落速度、提高土壤溫度、改善土壤理化性狀、排出含亞鐵離子和硫離子的毒水，從而使水稻、小麥、棉花等農作物的產量和品質提高。關慶滔等[42]指出由于黏土類漬害土壤具有膠體含量高及隨含水量變化產生干裂膨脹的特點，因此不能單純依靠暗管排水，還應當利用其失水干縮的特性，將暗排技術與濕潤、露田、曬田等田間管理方法相結合，以達到改土目的。

考慮到排水降漬要求，水、旱作物種植種類及土壤黏重程度的差異，各地區暗管的埋深、間距有所不同。張思農等[43]運用田間經驗數據和理論公式方法，同時考慮工程成本，得出上海郊區的青紫泥水稻土最合理的暗管埋深和間距分別為0.8～1.0 m和15 m。廣東省珠江三角洲地區稻田排水暗管埋深為0.6～0.8 m，間距14～20 m。湖北省四湖流域根據當地特點，并按水旱輪作模式設計方案，采用排水暗管埋深和間距分別為0.8～1.0 m和16 m[44]。

許多學者證實了暗排技術可加快降雨過后的地下水回落速度，但也加劇了化肥和養分的流失。張瑜芳等[45]在湖北江陵的丫角試驗站和上海市青浦農田水利試驗站進行了淹水稻田在排水條件下氮流失試驗，研究表明：暗管水中氮素流失主要為NH4+-N，排水和施肥量增加均會導致氮流失量增加，特別在施肥1～2 d后，而無施肥期間氮素流失量較低。因此，漬害田暗排需做到合理控制施肥后的排水時間和排水量，減少肥料流失對水環境的污染[46]。劉培斌等[47]在荊州市四湖工程管理局排灌試驗站的試驗結果表明，稻田施肥后7 d內按10 mm/d的排水強度連續排水，第8～15天停止排水，此后按正常排水強度排水，這樣可以省水、保肥和提高氮肥利用率，對環境的負面影響也最小。可應用暗管控制排水方式，通過在排水出口處安裝控制裝置增加或減少排水量，減輕由農田過度排水造成的農業面源污染，也是近年來暗排技術的研究熱點問題[48]。

2.5 設施鹽漬化土壤

由于溫室、大棚等設施栽培條件下的土壤缺少雨水淋洗，土壤溫、濕度及通氣狀況較特殊，加之設施栽培高集約化、高復種指數、高肥料施用量等特點，導致了土壤次生鹽漬化的產生[49]。目前，對于溫室大棚等設施應用暗排技術的研究報道較少。

張 潔等[50]采用田間對比試驗的方法，研究暗管排水對土壤理化性質及番茄產量的影響。結果表明：埋設暗管可降低土壤的EC值和體積質量，而使總孔隙度升高；番茄單果質量和產量均提高；埋深和間距分別為0.7 m和8 m的布設模式土壤鹽漬化改良效果優于0.4 m和6 m的布設。張瑜等[51]也通過對比試驗的方法證明了暗排對改善番茄外觀和品質的作用。周復雄等[52]對控制排水2個月后的大棚土壤鹽分變化進行分析，結果表明：土壤脫鹽量與地下水埋深呈正相關，隨著控制深度的增加，地下水埋深增大，土壤鹽分脫減量變大。

陳 林等[53]在田間試驗的基礎上，應用水管理軟件DRAINMOD 模擬各種大棚農田水管理措施下土壤含鹽量的變化過程。結果表明：采用常規灌溉和暗管排水的基礎上，在高溫多雨時節揭棚淋雨并控制排水，是比較理想的設施土壤改良措施和水管理方案。他們還應用DRAINMOD軟件，以SEW30、0～60 cm土層鹽分脫減率及排水量作為評價指標，比較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]。結果表明：豐水年，以排澇為主，控制排水深度在0.8 m，無需加大灌水量；平水年控制排水深度在0.5 m，無需加大灌水量；枯水年控制排水深度在0.5 m，需加大灌水量10%來淋洗土壤鹽分。

3 暗排技術發展方向

由于暗排技術具地域性特征，各地區的排鹽降漬需求各不相同，因此不宜制定統一的技術標準。但可按土壤類型分類，結合當地的實際需求，制定具有地區適宜性的暗排及相應配套技術的技術標準和實施規程。

雖然多地區開展了針對基于暗排技術的排灌模式研究，但將暗排技術與其他耕作制度整合，形成排灌技術及耕作制度相配套的農田生態工程技術體系的研究剛剛起步。在今后的研究過程中應因地制宜，形成與暗排技術配套的耕作制度和灌溉模式，同時考慮降雨、地下水的季節性規律，以及技術實施的可持續性等問題，切忌造成水環境的污染，最終實現作物生長與土壤水鹽變化耦合，以達到改良土壤、增產增收的目的。

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