土壤學(xué)研究進(jìn)展精選(九篇)

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第1篇：土壤學(xué)研究進(jìn)展范文

關(guān)鍵詞：高等教育；林學(xué)專業(yè)；土壤學(xué)；課程教學(xué)

“民以食為天，食以土為本?！蓖寥朗侨祟愘囈陨娴奈镔|(zhì)基礎(chǔ)，是農(nóng)林牧業(yè)生產(chǎn)的介質(zhì)，是環(huán)境物質(zhì)容納和凈化的場(chǎng)所。在我國(guó)土壤資源面臨沙化、鹽堿化、荒漠化、肥力退化、侵蝕(包括水蝕和風(fēng)蝕)和污染加劇等諸多威脅的背景下，土壤學(xué)已經(jīng)成為關(guān)系國(guó)土安全和國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要學(xué)科。

在高等林業(yè)教育中，土壤學(xué)一直是林學(xué)專業(yè)的一門(mén)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，既有自成體系的理論框架，又有與生產(chǎn)實(shí)踐和環(huán)境治理密不可分的廣泛實(shí)用性；同時(shí)，在林學(xué)專業(yè)系列課程學(xué)習(xí)中具有承上啟下的作用。該課程的教學(xué)質(zhì)量直接影響學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，對(duì)培養(yǎng)高素質(zhì)的現(xiàn)代林業(yè)人才有著重要的作用。在教學(xué)改革不斷深化以及新知識(shí)、新理論和新技術(shù)快速發(fā)展的今天，認(rèn)真分析土壤學(xué)課程教學(xué)中存在的主要問(wèn)題，積極開(kāi)展教學(xué)改革，提高教學(xué)效果，加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題的能力和保護(hù)土壤資源的意識(shí)，是擺在任課教師面前的一項(xiàng)緊迫而重要的任務(wù)。

一、土壤學(xué)課程教學(xué)面臨的主要問(wèn)題

(一)教學(xué)學(xué)時(shí)明顯不足

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，高等教育中的本科教學(xué)強(qiáng)調(diào)“寬口徑，廣適應(yīng)”，面向本科生開(kāi)設(shè)的課程門(mén)數(shù)明顯增多，選修課的比例大幅提高。這導(dǎo)致專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的教學(xué)學(xué)時(shí)不斷被壓縮。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)專業(yè)的土壤學(xué)課程由早期的120學(xué)時(shí)減少為后來(lái)的80學(xué)時(shí)，繼而壓縮到60學(xué)時(shí)，最后進(jìn)一步減少到現(xiàn)在的48學(xué)時(shí)。其中，理論教學(xué)30學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)18學(xué)時(shí)；課程實(shí)習(xí)的時(shí)間由最初的2周變?yōu)?周，再變?yōu)楝F(xiàn)在的0.5周。國(guó)內(nèi)許多林業(yè)院校的土壤學(xué)課程也面臨著相同的境遇。

教學(xué)學(xué)時(shí)的減少，使理論教學(xué)中相當(dāng)一部分內(nèi)容不得不被刪除，許多重要問(wèn)題和知識(shí)點(diǎn)的講授難以深入和展開(kāi)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)也受到明顯的影響，例如p、k測(cè)定項(xiàng)目無(wú)法開(kāi)設(shè)；為了節(jié)省學(xué)時(shí)，原先由學(xué)生自己動(dòng)手完成的一些實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)(如試劑配制、標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)定、空白實(shí)驗(yàn)等)也只好讓實(shí)驗(yàn)課教師代勞。課程實(shí)習(xí)在某種程度上流于形式，變成“走馬觀花式”的參觀考察，學(xué)生動(dòng)手的機(jī)會(huì)減少，從而使實(shí)習(xí)難以取得實(shí)效。

(二)教學(xué)內(nèi)容比較陳舊

目前，各高校使用的土壤學(xué)教材均是在原有教材基礎(chǔ)上多次修訂或改編出版的，其中有許多教材是“十五”規(guī)劃教材或面向21世紀(jì)教材，教材內(nèi)容與過(guò)去相比有明顯的改進(jìn)。但是，由于教材出版周期一般比較長(zhǎng)，所以內(nèi)容在一定程度上必然滯后于學(xué)科發(fā)展前沿，反映土壤學(xué)科新發(fā)展和現(xiàn)代化林業(yè)土壤管理等方面的內(nèi)容較少；且新出版教材大都難以擺脫原有教材的框架、內(nèi)容或模式，內(nèi)容或多或少都有陳舊的痕跡，理論與實(shí)際聯(lián)系不緊密。尤其是實(shí)驗(yàn)教學(xué)部分，除了受經(jīng)費(fèi)、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、儀器設(shè)備等條件的制約外，也同樣受到實(shí)驗(yàn)教材落后的影響。長(zhǎng)期以來(lái)，實(shí)驗(yàn)課不但沒(méi)有明顯的提高和拓展，反而呈萎縮趨勢(shì)；現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法和手段在實(shí)驗(yàn)課上基本沒(méi)有得到應(yīng)有的體現(xiàn)。

(三)實(shí)踐教學(xué)困難重重

教學(xué)實(shí)習(xí)是土壤學(xué)課程的重要組成部分，與課堂理論教學(xué)相輔相成，對(duì)學(xué)生理論知識(shí)的掌握和實(shí)踐能力的培養(yǎng)有重要作用。隨著高校招生規(guī)模的不斷擴(kuò)大，教學(xué)實(shí)習(xí)的組織面臨諸多困難。首先，由于接收林學(xué)專業(yè)學(xué)生進(jìn)行土壤學(xué)課程實(shí)習(xí)的單位食宿容量有限，無(wú)法解決數(shù)個(gè)班近百名師生的吃飯、住宿問(wèn)題，所以實(shí)習(xí)師生只能當(dāng)天往返，大量時(shí)間和經(jīng)費(fèi)都花費(fèi)在實(shí)習(xí)途中。同時(shí)，實(shí)習(xí)參觀場(chǎng)所也因人數(shù)太多而顯得擁擠不堪，影響了實(shí)習(xí)效果。

其次，實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師的數(shù)量不足，學(xué)生實(shí)習(xí)存在安全隱患。近百人的隊(duì)伍外出實(shí)習(xí)，至少需要5～6名教師帶隊(duì)，才能較好地保障實(shí)習(xí)秩序和安全紀(jì)律，防范意外事故的發(fā)生。但目前的情形是，僅能抽出2～3名教師帶隊(duì)，學(xué)生實(shí)習(xí)存在明顯的安全隱憂。

第三，實(shí)驗(yàn)課的開(kāi)設(shè)亦遇到困難。在高等教育擴(kuò)招的形勢(shì)下，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)專業(yè)一般招3～4個(gè)班。由于實(shí)驗(yàn)課必須分小班上，且許多實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的時(shí)間跨度達(dá)2天之久，所以同一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不得不隔天開(kāi)設(shè)。這樣，學(xué)生周六也需要上實(shí)驗(yàn)課。另外，實(shí)驗(yàn)課上，每個(gè)小組的人數(shù)由原來(lái)比較合理的2人增加到3～4人。這使實(shí)驗(yàn)室顯得十分擁擠，酒精燃燒和樣品消解存在安全隱患；也很難實(shí)現(xiàn)每個(gè)學(xué)生都動(dòng)手操作。

二、土壤學(xué)課程教學(xué)的改革措施

(一)合理取舍教學(xué)內(nèi)容，突出實(shí)驗(yàn)教學(xué)

由于土壤學(xué)課程的學(xué)時(shí)大幅度縮減，所以要講授課本上的所有內(nèi)容是不現(xiàn)實(shí)的。為了適應(yīng)改革后的形勢(shì)，我們對(duì)教學(xué)計(jì)劃進(jìn)行了修訂，并在授課過(guò)程中對(duì)教學(xué)內(nèi)容做了相應(yīng)調(diào)整，以突出土壤學(xué)課程的特點(diǎn)、難點(diǎn)和重點(diǎn)。課程教學(xué)改革采取的主要措施包括：

(1)在課堂上重點(diǎn)講授土壤學(xué)的核心概念、基本理論、研究進(jìn)展以及與生產(chǎn)實(shí)踐聯(lián)系密切的內(nèi)容，主要包括土壤的形成過(guò)程、物質(zhì)組成、物理性質(zhì)，水、肥、氣、熱四大肥力因子，肥料與施肥，土壤利用與改良以及土壤學(xué)研究的新進(jìn)展；

(2)將土壤生物、土壤結(jié)構(gòu)、膠體構(gòu)造、土壤分類及土類分布狀況等教學(xué)內(nèi)容布置給學(xué)生課后自學(xué)，并安排一定時(shí)間的答疑，教師在課堂上適當(dāng)提問(wèn)以檢查自學(xué)效果。

實(shí)驗(yàn)課對(duì)增進(jìn)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作能力有重要的作用。因此，在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，我們騰出18學(xué)時(shí)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)，開(kāi)設(shè)了8個(gè)實(shí)驗(yàn)；同時(shí)，對(duì)原有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行整合優(yōu)化。例如，礦物巖石的識(shí)別原為3次實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)整合壓縮為1次。再如，將土壤剖面觀察、采樣與土壤容重、孔隙性測(cè)定整合為1個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

通過(guò)以上理論教學(xué)內(nèi)容的精選和實(shí)驗(yàn)課的優(yōu)化整合等措施，保證了在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)完成土壤學(xué)主要理論知識(shí)的講授和主要實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)。同時(shí)，通過(guò)安排課余自學(xué)任務(wù)，進(jìn)一步培養(yǎng)了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的習(xí)慣和自學(xué)能力。

(二)不斷更新教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)新教學(xué)方法和手段

設(shè)置合理的教學(xué)內(nèi)容是提高教學(xué)質(zhì)量的重要保證。教學(xué)過(guò)程中，我們不拘泥于教材內(nèi)容和結(jié)構(gòu)，盡可能地將本學(xué)科領(lǐng)域的研究進(jìn)展以及生產(chǎn)實(shí)際中與土壤學(xué)相關(guān)的常見(jiàn)問(wèn)題融入課堂；并采用大量的照片、圖表和動(dòng)畫(huà)等來(lái)闡釋一些抽象的理論問(wèn)題，制作的課件圖文并茂、深入淺出。我們廣泛收集了生產(chǎn)建設(shè)中有關(guān)土壤學(xué)的實(shí)際問(wèn)題，如苗圃經(jīng)營(yíng)成敗的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，城市綠地建設(shè)中土壤調(diào)查、規(guī)劃與改良的具體措施，造林規(guī)劃中必須考慮的土壤學(xué)問(wèn)題等；還收集了膾炙人口的農(nóng)諺等，并把這些內(nèi)容充實(shí)到相應(yīng)的理論課教學(xué)中，收到了良好的教學(xué)效果。

灌輸式的教學(xué)方法，單一的教學(xué)形式，以教材為本位、教師為中心的教學(xué)模式等，都不利于很好地發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高、學(xué)習(xí)效果不好。針對(duì)這種情況，我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中堅(jiān)持采用啟發(fā)式、參與式的教學(xué)方式。我們要求學(xué)生課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)。每次課開(kāi)始時(shí)，教師要針對(duì)上次課的主要內(nèi)容進(jìn)行提問(wèn)，并根據(jù)學(xué)生的答問(wèn)情況給出成績(jī)，作為平時(shí)成績(jī)的評(píng)定依據(jù)。在授課過(guò)程中，教師隨時(shí)提出問(wèn)題，要求學(xué)生當(dāng)場(chǎng)回答或課后查閱相關(guān)資料。

另外，每學(xué)期選取一章內(nèi)容由學(xué)生講授。具體的做法是：教師在開(kāi)學(xué)之初布置授課任務(wù)，要求學(xué)生以4～5人為單位，自由組合成若干個(gè)小組進(jìn)行準(zhǔn)備；然后通過(guò)簡(jiǎn)短的試講和考察各組制作的課件，選定授課學(xué)生名單；最后教師對(duì)選出的學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，要求被選中的學(xué)生每人講授一部分內(nèi)容。通過(guò)這種方式，鍛煉了學(xué)生查閱文獻(xiàn)、制作課件、語(yǔ)言表達(dá)及團(tuán)隊(duì)合作的能力，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性：

此外，為了增強(qiáng)學(xué)生閱讀本學(xué)科領(lǐng)域英文文獻(xiàn)的能力，教師在授課過(guò)程中盡量提供土壤學(xué)中主要名詞術(shù)語(yǔ)的英文，同時(shí)在課間休息時(shí)播放一些英文笑話。這樣，既幫助學(xué)生學(xué)習(xí)了專業(yè)英語(yǔ)，擴(kuò)充了專業(yè)詞匯，又活躍了課堂氛圍。

(三)改革課程實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)教學(xué)的組織模式

實(shí)踐教學(xué)(包括實(shí)驗(yàn)和課程實(shí)習(xí))有利于學(xué)生更好地消化吸收課堂理論知識(shí)，提高學(xué)生的實(shí)際操作能力。實(shí)踐教學(xué)的組織安排對(duì)實(shí)習(xí)效果有很大影響。過(guò)去，實(shí)驗(yàn)課安排在開(kāi)學(xué)的第2周，而課程實(shí)習(xí)則安排在期末進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)與實(shí)習(xí)脫節(jié)。而且，平時(shí)實(shí)驗(yàn)課上分析的土壤樣品是從學(xué)校的樹(shù)木園或附近地區(qū)隨機(jī)采集的，沒(méi)有明確的研究目標(biāo)或生產(chǎn)需要，所做的實(shí)驗(yàn)純粹是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，學(xué)生在課程實(shí)習(xí)中采回的土壤樣品，又由于臨近期末考試和放假，根本無(wú)法進(jìn)行分析。

針對(duì)這種情況，近2年來(lái)，我們將課程實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。首先，將半周時(shí)間的課程實(shí)習(xí)前移至學(xué)期的第3～4周，并且盡可能地做到實(shí)習(xí)內(nèi)容與教師的科研項(xiàng)目、研究生論文工作或生產(chǎn)單位的土壤資源調(diào)查任務(wù)結(jié)合起來(lái)；同時(shí)，要求實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、樣品采集與分析、數(shù)據(jù)處理、報(bào)告撰寫(xiě)等環(huán)節(jié)均由學(xué)生參與或獨(dú)立完成。此外，學(xué)生采集的土壤樣品帶回實(shí)驗(yàn)室后，可作為該學(xué)期實(shí)驗(yàn)課的分析對(duì)象。

其次，每次實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，要求每位學(xué)生提交1份實(shí)驗(yàn)報(bào)告。學(xué)期結(jié)束時(shí)，任課教師匯總?cè)鄬W(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并要求每位學(xué)生根據(jù)匯總的結(jié)果獨(dú)立撰寫(xiě)1份土壤調(diào)查報(bào)告。學(xué)生在報(bào)告中需要闡述土壤調(diào)查的目的、方法、過(guò)程、注意事項(xiàng)，調(diào)查區(qū)土壤性狀、肥力水平和制約因子，以及土壤利用、改良的建議。這項(xiàng)措施既能將實(shí)習(xí)與實(shí)驗(yàn)有效地銜接，顯著地提高教學(xué)效果；又鍛煉了學(xué)生分析問(wèn)題、解

決問(wèn)題和撰寫(xiě)報(bào)告的能力；同時(shí)還滿足了科研項(xiàng)目或生產(chǎn)單位的需要，可謂一舉多得。

(四)改革課程成績(jī)的評(píng)定方法

第2篇：土壤學(xué)研究進(jìn)展范文

關(guān)鍵詞 玉米；磷素；低磷脅迫；耐低磷特性；鑒定

中圖分類號(hào) S513；S143.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2012）01-0077-03

磷作為植物生長(zhǎng)發(fā)育所需的大量元素之一，其不僅是組成植物體內(nèi)質(zhì)核酸、白、植素、ATP、含磷酶、磷脂和卵磷脂的重要元素，而且還以不同的方式參與植物體內(nèi)的光合作用、光合磷酸化作用、Krebs循環(huán)、氮素代謝、酶促反應(yīng)等生理生化過(guò)程，對(duì)促進(jìn)植物的生長(zhǎng)發(fā)育和新陳代謝起著重要的作用[1]。土壤磷素含量及其有效程度與植物的生長(zhǎng)發(fā)育關(guān)系密切，對(duì)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)具有關(guān)鍵性的影響[2]。

1 土壤磷素利用狀況

土壤中的磷素分為有機(jī)磷和無(wú)機(jī)磷兩大類，植物主要吸收H2PO4-、HPO42-和PO43-等形式的無(wú)機(jī)磷，其中以H2PO4-最易被吸收。我國(guó)1.07億hm2農(nóng)田中有2/3的土壤嚴(yán)重缺磷[3]。合理施用磷肥，可以有效提高農(nóng)作物產(chǎn)量。但是，當(dāng)前磷肥的利用率不高。據(jù)估計(jì)，我國(guó)磷肥的當(dāng)季利用率僅為15%，即使加上后效也未高于25%[4]。由于生產(chǎn)上連年施用磷肥，使得許多地區(qū)的農(nóng)業(yè)土壤已變成了潛在的磷庫(kù)。自20世紀(jì)50年代以來(lái)，我國(guó)土壤中累積的難溶性磷已超過(guò)6 000萬(wàn)t，比現(xiàn)在全國(guó)磷肥10年消費(fèi)量的總和還高[5]。南方酸性紅、黃壤和北方石灰性土壤中總磷一般比有效磷高幾百倍。生產(chǎn)中施入土壤的有效磷，大多被固定為無(wú)效態(tài)磷，很難被作物吸收。若繼續(xù)采取增施磷肥的措施提高作物產(chǎn)量，不僅浪費(fèi)資源，增加生產(chǎn)投入，而且會(huì)帶來(lái)一系列環(huán)境問(wèn)題。

我國(guó)大部分農(nóng)業(yè)土壤實(shí)際上屬于“遺傳學(xué)缺磷”，即土壤中總磷含量高，但能被植物吸收利用的有效磷含量低，所謂土壤缺磷并不是真正的“土壤學(xué)缺磷”。因此，目前土壤學(xué)、植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)以及作物遺傳育種學(xué)研究的主題即為：充分有效地利用土壤中閉蓄態(tài)磷酸鹽，發(fā)揮這些磷肥資源的潛力，使其轉(zhuǎn)化為作物可以吸收利用的磷肥，實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、高效。

土壤有效磷含量低的問(wèn)題在全球大部分地區(qū)都存在，因此篩選及培育高效型磷吸收利用的作物品種，對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的意義重大。早在1934年Smith就報(bào)道了不同玉米品種間存在磷吸收利用的基因型差異[6]，以后很多的研究均表明，不同植物類型利用土壤或難溶性磷礦中磷素的能力不同，而且同種作物不同品種間吸收利用磷的能力也不同?？梢?jiàn)植物磷素營(yíng)養(yǎng)的遺傳變異是普遍存在的，挖掘植物自身的潛力，篩選高效吸收和利用土壤潛在磷素營(yíng)養(yǎng)的基因型，培育磷營(yíng)養(yǎng)高效型作物新品種是完全可行的。

研究表明，植物的磷利用效率是受多基因控制的數(shù)量遺傳性狀。根據(jù)作物自身潛力，利用作物不同基因型間對(duì)礦質(zhì)養(yǎng)分的吸收利用效率的差異，篩選磷高效基因型材料，培育磷高效型品種，充分發(fā)揮土壤潛在磷的資源優(yōu)勢(shì)，提高其利用效率，降低磷肥的施用量，對(duì)于節(jié)約磷礦資源、保護(hù)環(huán)境、增加農(nóng)業(yè)效益的意義重大。

目前，大量的篩選鑒定工作不斷開(kāi)展，分子生物技術(shù)也在不斷進(jìn)步，采用增施磷肥來(lái)提高作物產(chǎn)量的傳統(tǒng)措施，將逐漸被篩選與培育磷高效作物基因型的育種新技術(shù)補(bǔ)充甚至替代。

2 低磷脅迫對(duì)玉米植株的影響

玉米苗期缺磷時(shí)植株矮小，一般從老葉開(kāi)始表現(xiàn)癥狀。缺磷導(dǎo)致碳水化合物代謝受阻，植物體內(nèi)易形成花青素，莖葉常出現(xiàn)紫紅色癥狀，葉尖、葉緣失綠呈紫紅色，以后葉尖枯死或變成暗紫褐色；散粉期，雌穗授粉受阻，籽粒不充實(shí)，果穗小或歪曲；成熟期則出現(xiàn)籽粒退化較重，熟期延遲、禿尖長(zhǎng)等現(xiàn)象。

在低磷脅迫條件下，植物實(shí)現(xiàn)高效利用土壤磷的重要基礎(chǔ)是根系形態(tài)發(fā)生適應(yīng)性變化。植物一般只能吸收距根表面1~4 mm根際土壤中的磷，其吸收區(qū)域主要分布在根毛區(qū)[7]。因此，在低磷脅迫條件下，植物體內(nèi)產(chǎn)生許多適應(yīng)性代謝變化，進(jìn)而導(dǎo)致一些形態(tài)學(xué)指標(biāo)如根長(zhǎng)、根冠比以及磷吸收速率、呼吸強(qiáng)度變化，側(cè)根長(zhǎng)度和數(shù)量的增加，排根的形成、根毛密度和長(zhǎng)度的增加，根構(gòu)型的改變以及與菌根真菌共生形成根際共生體等。根冠比的增加是玉米耐低磷脅迫的重要標(biāo)志，一方面表現(xiàn)為根干物質(zhì)積累量的增加，另一方面則表現(xiàn)為根總表面積的增加，而根表面積的增加，提高了植物根系與土壤的接觸面積，優(yōu)越的根系形態(tài)使得植物能更加有效地吸收土壤中的磷素營(yíng)養(yǎng)[8-9]。

米國(guó)華等[10]用土壤盆栽的方式，對(duì)2個(gè)磷高效和2個(gè)磷低效玉米自交系苗期耐低磷能力差異與根系生長(zhǎng)關(guān)系的研究結(jié)果表明：在低磷脅迫條件下，磷低效自交系初生根側(cè)根長(zhǎng)、軸根長(zhǎng)均顯著下降，磷高效自交系下降幅度卻很小。而且，低磷使磷高效自交系初生根的側(cè)根/軸根值、根長(zhǎng)度/根重值提高。說(shuō)明低磷脅迫條件下，磷高效自交系可以將根中的有限的養(yǎng)分及干物質(zhì)更合理地進(jìn)行分配，促進(jìn)細(xì)根的生長(zhǎng)，從而獲得較長(zhǎng)的根系，以利于吸收更多的養(yǎng)分。

劉存輝等[11]采用水培法研究了2個(gè)用耐低磷親本組配的單交種根系形態(tài)學(xué)，結(jié)果表明，低磷脅迫條件下的玉米根系干重、總根長(zhǎng)、根總表面積、平均根尖數(shù)、根總吸收面積、活躍吸收面積均明顯增加，而平均直徑減小，并認(rèn)為根系生長(zhǎng)旺盛、根系吸收面積大、根系活力強(qiáng)是玉米磷高效的原因。

于兆國(guó)等[12]研究表明，在低磷脅迫條件下，磷高效型的自交系的根干重、植株的吸磷量、根尖數(shù)與根長(zhǎng)以及根際磷酸酶的活性均高于磷低效型自交系。

林海建[13]通過(guò)沙培對(duì)磷高效和磷低效極端自交系研究表明，除平均直徑外，低磷脅迫對(duì)不同磷營(yíng)養(yǎng)特性玉米自交系根系均有不同程度的刺激作用。但二者在低磷脅迫條件下的根總長(zhǎng)、根條數(shù)、根體積和根表面積等性狀均存在著一定程度的差異，其中又以根總長(zhǎng)、根表面積和根條數(shù)的差異在不同磷營(yíng)養(yǎng)材料中表現(xiàn)得更為明顯。在低磷脅迫條件下，磷高效自交系的根系總長(zhǎng)度、根條數(shù)和根系表面積的絕對(duì)值均明顯大于磷低效自交系，而根系平均直徑則呈現(xiàn)出相反的變化趨勢(shì)。

以上研究結(jié)果表明，在低磷脅迫條件下，發(fā)達(dá)的根系結(jié)構(gòu)是磷高效型玉米自交系的共同特點(diǎn)。

3 玉米自交系耐低磷特性鑒定方法和指標(biāo)

3.1 玉米自交系耐低磷特性鑒定時(shí)期

玉米自交系耐低磷特性鑒定的時(shí)期主要分為2個(gè)時(shí)期：苗期和收獲期。玉米苗期是需磷臨界期，因此試驗(yàn)中對(duì)磷效率不同的基因型進(jìn)行分類與篩選時(shí)，常以該時(shí)期的生物產(chǎn)量和磷積累量作為重要指標(biāo)。同時(shí)，苗期篩選可以節(jié)省人力物力，且節(jié)約時(shí)間。玉米苗期磷營(yíng)養(yǎng)狀況對(duì)其幼苗的正常生長(zhǎng)發(fā)育以及收獲后的最終產(chǎn)量有直接影響。另外，苗期篩選不僅可以節(jié)約試驗(yàn)成本，而且可以增加試驗(yàn)材料的種類和數(shù)量。盡管如此，作物產(chǎn)量才是評(píng)判基因型耐低磷能力的決定性指標(biāo)，因此成熟期鑒定顯得更為重要。籽粒產(chǎn)量較高的品種其生物學(xué)產(chǎn)量肯定相對(duì)較高，但是生物學(xué)產(chǎn)量高的品種其籽粒產(chǎn)量不一定高。品種的吸磷效率和磷在植株體內(nèi)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率不同，一般籽粒產(chǎn)量高要求植物的吸收效率和磷的運(yùn)轉(zhuǎn)效率都比較高，而生物產(chǎn)量高只能說(shuō)明植物對(duì)磷的吸收效率較高。高吸收低利用類型自交系材料在遺傳育種中的應(yīng)用意義不大，因?yàn)槠淇赡苁峭ㄟ^(guò)減緩生長(zhǎng)速率和個(gè)體發(fā)育降低對(duì)環(huán)境磷營(yíng)養(yǎng)的需求，這只是耐低磷自交系資源中的一種生態(tài)適應(yīng)型，但是也不能否定它們可能在雜種優(yōu)勢(shì)組配中表現(xiàn)出超常的優(yōu)勢(shì)。

3.2 玉米自交系耐低磷特性鑒定方法

玉米自交系耐低磷特性鑒定分為大田試驗(yàn)、沙土盆栽或池栽、水培3種方式。

大田篩選試驗(yàn)最能真正體現(xiàn)低磷脅迫下玉米的真實(shí)變化，但因?yàn)槭锹短煸耘?，一般?guī)模較大，所以試驗(yàn)不僅受到季節(jié)限制，而且容易受氣候變化而影響鑒定的準(zhǔn)確性。此外，如果是研究根系性狀，大田栽培對(duì)根系的取材和根系自然狀態(tài)的保持也有較大難度。

沙培是玉米苗期耐低磷特性鑒定常用的培養(yǎng)方式。如果有溫室，沙培可一年鑒定多次，季節(jié)限制相對(duì)大田試驗(yàn)小得多，受氣候變化的影響也較小。但是，因?yàn)樯撑嗟呐囵B(yǎng)介質(zhì)營(yíng)養(yǎng)成分遠(yuǎn)不如土壤豐富，沙粒對(duì)營(yíng)養(yǎng)和水分的保持性也較差，管理上有一定難度；另外，沙培如果是用盆栽的話，玉米根系的擴(kuò)展也會(huì)受到限制。一般沙培鑒定都在苗期收獲，只能獲得苗期性狀。因此，沙培鑒定只是大田篩選的一種輔助方式。

水培是三者中精確性、重復(fù)性最高的一種鑒定方式。如果是少量培養(yǎng)，還可以放在光照培養(yǎng)箱內(nèi)精確控制光照和溫度以及設(shè)置相應(yīng)時(shí)段；大量培養(yǎng)可以在光照培養(yǎng)室內(nèi)進(jìn)行，也不受季節(jié)限制。但是，水培一般也只用作苗期篩選鑒定以及分子試驗(yàn)的準(zhǔn)備材料，畢竟它是模擬田間培養(yǎng)的一種方式，培養(yǎng)的介質(zhì)和環(huán)境與田間差異較大，其中磷酸鹽的物理化學(xué)行為與土壤中存在很大差別，難以讓玉米正常地抽雄接穗，以調(diào)查成熟期產(chǎn)量性狀，因而在磷效率的應(yīng)用研究上受到限制。水培一般都是以Hoagland營(yíng)養(yǎng)液配方為基礎(chǔ)，再調(diào)整其中的磷素濃度，以設(shè)置正常供磷和低磷處理。

3.3 玉米自交系耐低磷特性鑒定指標(biāo)

準(zhǔn)確的鑒定指標(biāo)是篩選耐低磷材料的保證。從營(yíng)養(yǎng)學(xué)角度看，玉米的磷效率包括吸收效率和利用效率。吸收效率一般用玉米苗期或成熟期生物產(chǎn)量干重來(lái)衡量，利用效率一般用玉米成熟期的籽粒產(chǎn)量、單穗粒重來(lái)判斷。相對(duì)生物產(chǎn)量和相對(duì)籽粒產(chǎn)量作為材料篩選指標(biāo)，起著無(wú)可替代的作用，是材料耐低磷特性的最終結(jié)果。在調(diào)查項(xiàng)目上，生物學(xué)性狀一般包括缺素癥狀、莖粗、株高、可見(jiàn)葉、成活葉和缺素葉、地上部分和地下部分干重及磷含量，成熟期穗位高、穗下節(jié)莖粗、成活葉、穗位葉面積等；產(chǎn)量性狀一般包括穗長(zhǎng)、禿尖、穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗粒數(shù)、穗重、軸重、百粒重等。

張麗梅等[14]利用土壤盆栽對(duì)20個(gè)玉米自交系耐低磷特性進(jìn)行鑒定試驗(yàn)時(shí)，以耐低磷指數(shù)和綜合指數(shù)作為不同自交系對(duì)低磷脅迫的忍耐程度。結(jié)果表明，低磷脅迫對(duì)玉米幼苗各生物學(xué)性狀均有不利影響，其中對(duì)干重、缺素癥狀的影響較大，玉米自交系的耐低磷程度與磷吸收效率呈顯著正相關(guān)，與磷利用效率相關(guān)不顯著，最后指出，干重和缺素癥狀的耐低磷指數(shù)加權(quán)平均值能較好地反映玉米自交系對(duì)低磷的忍耐程度。

張吉海等[15]在大田種植條件下，通過(guò)對(duì)苗期部分性狀耐低磷的變異系數(shù)、變異范圍、平均值以及性狀間的相關(guān)分析表明，耐低磷基因型苗期篩選和評(píng)價(jià)可以相對(duì)生物產(chǎn)量、相對(duì)株高、相對(duì)莖粗以及葉片缺素指數(shù)作為指標(biāo)。對(duì)成熟期主要農(nóng)藝性狀、經(jīng)濟(jì)性狀耐低磷系數(shù)的變異系數(shù)、變異范圍、平均值及其性狀間的相關(guān)分析表明，籽粒產(chǎn)量、株高、莖粗可作為成熟期玉米耐低磷基因型篩選和評(píng)價(jià)的指標(biāo)。

4 我國(guó)玉米自交系耐低磷特性

王 艷等[16]在大田條件下，從全國(guó)各地收集的400份玉米自交系中初步篩選出21份耐低磷材料，其中“磷高效”的基因型13個(gè)，“磷中效”和“磷低效”型各4個(gè)，高效型僅占3.25%。

李紹長(zhǎng)等[17]用土沙混合基質(zhì)培養(yǎng)法分析了我國(guó)玉米育種中常用40個(gè)自交系的苗期耐低磷營(yíng)養(yǎng)特性，結(jié)果表明，在低磷脅迫條件下，試驗(yàn)材料中只有1個(gè)自交系具有高吸收和高利用特性，大部分屬于磷中低效吸收和低效利用型。

劉鴻雁等[18]利用大田試驗(yàn)篩選育種中常用的38個(gè)自交系，綜合考慮籽粒減產(chǎn)率（耐低磷力）和高于平均產(chǎn)量的百分率（品種適應(yīng)性）2項(xiàng)分級(jí)指標(biāo)，篩選出4個(gè)磷高效的玉米自交系。

張吉海等[15]在大田種植條件下，以產(chǎn)量、株高、莖粗作為玉米耐低磷基因型篩選和評(píng)價(jià)的指標(biāo)，在四川雅安和瀘州2個(gè)生態(tài)區(qū)鑒定了76份自交系的耐低磷能力，結(jié)果發(fā)現(xiàn)178等8個(gè)自交系在2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)都表現(xiàn)出較好的耐低磷特性，占10.53%；9782等21個(gè)自交系在2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)均表現(xiàn)出低磷敏感特性。

岳 輝等[19]以375份東北三省常用玉米自交系為試材，研究低磷與高磷水平下苗期葉片癥狀率、株高、產(chǎn)量、禿尖長(zhǎng)度、穗粒數(shù)和百粒重的差異。最終以癥狀葉、產(chǎn)量和百粒重作為耐低磷的主要鑒定指標(biāo)，結(jié)果只有Mo3和掖107為耐低磷玉米自交系。

以上研究結(jié)果顯示，目前我國(guó)比較缺乏耐低磷基因型的玉米種質(zhì)資源，究其原因，一是我國(guó)玉米自交系種質(zhì)資源基礎(chǔ)較薄弱，二是玉米育種實(shí)踐中對(duì)性狀的選擇一直以豐產(chǎn)性和耐肥水性為主，不夠重視玉米的營(yíng)養(yǎng)特性尤其是耐低營(yíng)養(yǎng)脅迫特性。

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第3篇：土壤學(xué)研究進(jìn)展范文

關(guān)鍵詞：Soter數(shù)據(jù)庫(kù)；土地；地質(zhì)地形；地理信息系統(tǒng)；湖北省

1. 引言

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，人口的劇增、環(huán)境污染、土地的退化、地質(zhì)災(zāi)害嚴(yán)重威脅我們社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。如何精確掌握大量的土地資源動(dòng)態(tài)變化信息，并據(jù)此做出決策，這迫切需要相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)工具來(lái)對(duì)此進(jìn)行分析。全稱土壤―地體數(shù)字化數(shù)據(jù)庫(kù)（Soiland Terrain Digital Database，簡(jiǎn)稱Soter）是利用目前已有的信息技術(shù)，包括遙感、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)，建立的包含土壤地圖單元及其屬性的空間―屬性數(shù)據(jù)庫(kù)。其通過(guò)對(duì)區(qū)域范圍內(nèi)土地類型的系統(tǒng)辨識(shí)，構(gòu)建起電子化的土壤空間單元和屬性數(shù)據(jù)相結(jié)合的數(shù)據(jù)庫(kù)。它是以土壤資源和環(huán)境變化作為主要研究?jī)?nèi)容，是一個(gè)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)來(lái)研究土地土壤與時(shí)空關(guān)系的動(dòng)態(tài)變化。Soter能夠?qū)⒌匦误w和土壤信息與全球的GIS/GPS系統(tǒng)連接和疊加，為土壤信息系統(tǒng)走向規(guī)范化、全球化、實(shí)用化奠定了理論基礎(chǔ)，很大程度上擴(kuò)大了其數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)類型，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)、城鄉(xiāng)規(guī)劃提供了可供參考的海量信息[1―3]。因此其不僅是一個(gè)簡(jiǎn)單的GIS數(shù)據(jù)庫(kù)，更是一個(gè)多元化的信息系統(tǒng)，在資源與環(huán)境管理，災(zāi)害監(jiān)測(cè)和預(yù)防，國(guó)土整治，作物估產(chǎn)有著廣闊的應(yīng)用前景[4]。

自20世紀(jì)七八十年代開(kāi)發(fā)以來(lái)，該數(shù)據(jù)庫(kù)迅速發(fā)展，近些年來(lái)在全世界得到廣泛應(yīng)用的同時(shí)自身也在不斷完善更新，基于此本文在介紹Soter數(shù)據(jù)庫(kù)原理特點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外研究應(yīng)用進(jìn)展的基礎(chǔ)上，討論了其在湖北省利用的可行性，以期為后續(xù)土地資源評(píng)價(jià)和規(guī)劃提供理論依據(jù)。

2. Soter數(shù)據(jù)庫(kù)原理及特點(diǎn)

SOTER的數(shù)據(jù)組織包含兩種類型的數(shù)據(jù)：土壤和地形體，這屬于空間數(shù)據(jù)，指物體的點(diǎn)線面及其拓?fù)潢P(guān)系，另一部分為屬性數(shù)據(jù)，包含土地利用、土地覆蓋、植被、氣候、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等?？臻g數(shù)據(jù)由地理信息系統(tǒng)（GIS）儲(chǔ)存管理，而屬性數(shù)據(jù)則由關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（RDBMS）儲(chǔ)存管理（圖1） ，每一個(gè)單元均可電子化為描述數(shù)據(jù)（地形地貌，植被等）和量化數(shù)據(jù)（面積，高程，pH-Eh等）。GIS和RDBMS共用同一個(gè)ID識(shí)別號(hào)將每一個(gè)SOTER單元里面的信息連接起來(lái)，所有單元組合在一起，其包含的空間―屬性數(shù)據(jù)及其相互關(guān)系即構(gòu)成了SOTER數(shù)據(jù)庫(kù)[1，2，5]。其空間單元按規(guī)模依次分為如下三類，地形體，地形體組分，土壤組分，反映土壤類型。屬性數(shù)據(jù)表格包括地形體地形特征表格，地形體組分特表格，特定土壤類型特征表格，土地利用和植被覆蓋特征表格，氣象特征表格。

Soter數(shù)據(jù)庫(kù)主要有以下特點(diǎn)：一.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和調(diào)用結(jié)構(gòu)化框架簡(jiǎn)單方便，能夠滿足不同比例尺下制圖的需求。二.單元?jiǎng)澐志C合考慮到了地形、母質(zhì)的差異，可直接用作評(píng)價(jià)單元，為開(kāi)展相關(guān)評(píng)價(jià)研究提供了方便。三.包含信息量豐富，即使100萬(wàn)比例尺也能很方便地提取表格或地圖信息。除了制圖區(qū)域的地形數(shù)據(jù)，還包括了與制圖單元相關(guān)的大量屬性數(shù)據(jù)，記錄了土壤及其環(huán)境變化特征，后續(xù)應(yīng)用，如土壤流失、城鄉(xiāng)規(guī)劃、環(huán)境評(píng)價(jià)等奠定了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。四. 兼容性強(qiáng)，能夠與國(guó)內(nèi)外其它資源數(shù)據(jù)庫(kù)轉(zhuǎn)換兼容，擴(kuò)大了數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用面。數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)完善，在運(yùn)用過(guò)程中能夠定期更新、修改和完善。整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)組織結(jié)構(gòu)清晰，易于調(diào)試、維護(hù)、更新。五.前期數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，數(shù)據(jù)庫(kù)建立過(guò)程中一套系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化的規(guī)則，后續(xù)可以方便地轉(zhuǎn)移交流和共享。例如在土壤劃分上，SOTER要求按FAO-Unesco方案執(zhí)行，但是地形劃分上并沒(méi)有一個(gè)通用的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，為此專門(mén)設(shè)計(jì)了Soter自己的體系。這為SOTER信息交流、共享提供了方便[2，4]。

總之，該數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)用方便，數(shù)據(jù)豐富。相比較于傳統(tǒng)地圖制圖，其不僅包含了空間信息，還寫(xiě)進(jìn)了大量的屬性信息，而且還是一一對(duì)應(yīng)的，這是前者無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。另外由于地形電子化，一些之前受比例尺限制的而無(wú)法表達(dá)的重要信息在soter環(huán)境下可以很方便地存儲(chǔ)，這些信息同樣具有統(tǒng)一格式和標(biāo)準(zhǔn)。

3. Soter數(shù)據(jù)庫(kù)國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展及應(yīng)用

自從1985年國(guó)際土壤學(xué)會(huì)論證建立1∶100萬(wàn)土壤―一地形數(shù)字化數(shù)據(jù)庫(kù)的可行性，開(kāi)始，到1986年的瓦格尼根和1987年的內(nèi)畢羅有關(guān)土壤學(xué)科國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議上開(kāi)展嫌棄工作，Soter數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)始建立。聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織在1992年開(kāi)始使用該數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)已有的世界土壤、土地和資源等數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存和更新，并在一些國(guó)家和地區(qū)付諸實(shí)踐。這些應(yīng)用在不同的區(qū)域規(guī)模（500萬(wàn)到250萬(wàn)）下在20多個(gè)國(guó)家和地區(qū)都得到了驗(yàn)證，取得了良好的效果。在前南斯拉夫，保加利亞等地區(qū)進(jìn)行的土壤退化和脆弱性評(píng)價(jià)研究，拉丁美洲及加勒比海地區(qū)1∶500萬(wàn)SOTER數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)完成，在肯尼亞等國(guó)進(jìn)行了土地應(yīng)用系統(tǒng)、水土流失，荒漠化治理等方面的應(yīng)用。前期工作主要集中在小比例尺地體上，但是對(duì)于區(qū)域性的小范圍的土壤―地形數(shù)據(jù)，仍然顯得粗糙和不準(zhǔn)確。1997年之后，隨著小比例尺SOTER數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和發(fā)展，大、中比例尺建庫(kù)工作很快實(shí)施開(kāi)來(lái)。例如匈牙利1∶50萬(wàn)國(guó)家SOTER數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)完成，在此基礎(chǔ)上后續(xù)工作如農(nóng)業(yè)適宜性評(píng)價(jià)、土壤退化模型研究、滑坡災(zāi)害治理、土壤污染定量評(píng)價(jià)得到了補(bǔ)充[8]。

我國(guó)SOTER圖件和應(yīng)用情況鍵表1。面上的全國(guó)范圍1∶400萬(wàn)數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)開(kāi)始建立。山東省還對(duì)1∶100萬(wàn)全省SOTER數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行了研究。更大比例尺上在也在長(zhǎng)江中下游成都平原和海南省局部地區(qū)開(kāi)展了大、中比例尺度的SOTER數(shù)據(jù)庫(kù)建立研究嘗試研究，更大比例尺1∶5萬(wàn)～1∶2.5萬(wàn)SOTER數(shù)據(jù)庫(kù)的建立部分省份區(qū)域已有嘗試，后續(xù)應(yīng)用主要集中在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)潛力評(píng)價(jià)，農(nóng)用地適宜性評(píng)價(jià)，耕地力評(píng)價(jià)和水土流失治理等方面[3，5，8]。

目前為止其主要應(yīng)用體現(xiàn)在如下追矯媯閡唬土地利用規(guī)劃。SOTER數(shù)據(jù)庫(kù)可以提供不同尺度下的土地資源分析評(píng)價(jià)所需的土壤數(shù)據(jù)，尤其在土地適宜性評(píng)價(jià)中，化學(xué)成分，物理化學(xué)條件，地理?xiàng)l件，水文狀態(tài)，土壤的地球物理性質(zhì)等等這些數(shù)據(jù)均可以從數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行發(fā)掘整理和分析。二，水土流失評(píng)價(jià)和治理。對(duì)于Soter數(shù)據(jù)單元的侵蝕危險(xiǎn)性，可以建立相關(guān)地學(xué)模型，邊坡穩(wěn)定性，土壤結(jié)構(gòu)，氣候數(shù)據(jù)之間的耦合可以為相關(guān)模型提供數(shù)據(jù)支撐，在肯尼亞，海南省局部開(kāi)展的此類工作取得了良好的效果。三，土地退化評(píng)價(jià)。在給定的自然條件變量（土壤，土地變遷，溫度，降雨量，地理位置），可以預(yù)測(cè)由于土地退化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響。四，指導(dǎo)農(nóng)田生產(chǎn)。運(yùn)用3S技術(shù)（遙感RS、地理信息系統(tǒng)GIS、全球定位系統(tǒng)GPS等），建立不同比例尺的SOTER數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)區(qū)域作物區(qū)進(jìn)行系統(tǒng)科學(xué)的管理，提取影響產(chǎn)量的關(guān)鍵因子并在實(shí)踐生產(chǎn)中進(jìn)行調(diào)理，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量最大化，并減少成本和對(duì)環(huán)境的污染，做到可持續(xù)發(fā)展。

4. Soter在湖北省的應(yīng)用前景

湖北省作為中部工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大省，近年來(lái)現(xiàn)代化、工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，人類的不合理活動(dòng)造成了一系列嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，水土流失不斷產(chǎn)生，加之地理區(qū)位、土壤地質(zhì)、水資源分布等自然因素，湖北省成為全國(guó)水土流失嚴(yán)重的省份之一。1994年水土流失面積達(dá)6.85萬(wàn)平方公里。，20余年來(lái)各方采取措施面積有所減少，目前仍有3.69萬(wàn)平方公里，占到國(guó)土面積的約20%。水土流失還造成地力下降、泥沙淤積、湖泊萎縮、山體、生態(tài)失衡，既給防洪保安帶來(lái)不利，又嚴(yán)重制約山丘地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與脫貧致富。Soter方法在湖北省的開(kāi)展為解決這些環(huán)境問(wèn)題提供了新的技術(shù)持。湖北省經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r在中部處于領(lǐng)先地位，同時(shí)省內(nèi)各區(qū)縣差異明顯，武漢―襄陽(yáng)―異常一線發(fā)展迅速，鄂西南和鄂西北相對(duì)緩慢。湖北省的Soter數(shù)據(jù)庫(kù)建立工作對(duì)環(huán)境保護(hù)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，同時(shí)也為其他區(qū)域開(kāi)展此類研究提供了可供借鑒的案例。開(kāi)展Soter研究，對(duì)于提高土地利用率，防止土壤退化，減少土壤侵蝕，提高土壤肥力等方面，是非常有必要的，同時(shí)可定量化的描述個(gè)數(shù)據(jù)單元的地形―地形體―地形體組分信息，為治理水土流失制定政策提供依據(jù)。這些都是開(kāi)展Soter數(shù)據(jù)庫(kù)研究的必要性，下面敘述充分性。

Soter數(shù)據(jù)庫(kù)需要研究區(qū)域具有地質(zhì)、地形和土壤條件的差異，土壤資源的多樣性是一個(gè)很重要的基礎(chǔ)。湖北省土壤類型較為復(fù)雜，主要有水稻土、潮土、黃棕壤、黃褐土、石灰（巖）土、紅壤、黃壤及紫色土等，這8個(gè)土類占全省總耕地面積的98.65%。地形方面，湖北省正處于中國(guó)地勢(shì)第二級(jí)階梯向第三級(jí)階梯過(guò)渡地帶，地貌類型多樣，山地、丘陵、崗地和平原兼?zhèn)洹５貏?shì)高低相差懸殊，東部平原有些區(qū)域地面高程為零。全省西、北、東三面被武陵山、巫山、大巴山、武當(dāng)山、桐柏山、大別山、幕阜山等山地環(huán)繞，山前丘陵崗地廣布，中南部為江漢平原，與湖南省洞庭湖平原連成一片。全省地勢(shì)呈三面高起、中間低平、向南敞開(kāi)、北有缺口的不完整盆地。這些差異均為開(kāi)展Soter數(shù)據(jù)庫(kù)研究提供了充分的條件。

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第4篇：土壤學(xué)研究進(jìn)展范文

關(guān)鍵詞：抗旱造林；菌根菌；共生體

中圖分類號(hào)：S728.2；S718.521

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-3168（2012）05-0031-06

隨著全球氣候干旱問(wèn)題的日益突出，抗旱造林技術(shù)得到了迅猛發(fā)展。尤其是“徑流林業(yè)”和“土壤水分植被承載力學(xué)說(shuō)”的誕生，促使人們從一個(gè)嶄新的角度思考旱區(qū)林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題［1-5］。該理論和技術(shù)針對(duì)旱區(qū)降水稀少而蒸發(fā)強(qiáng)烈的實(shí)際情況，積極倡導(dǎo)人工集水、高效蓄水、持續(xù)用水、合理構(gòu)建群落結(jié)構(gòu)等新理念及新舉措，在提高水分利用效率、改善造林效果、維持群落穩(wěn)定性的同時(shí)，還要防止林地土壤水分衰退。然而，其中所用化學(xué)試劑的環(huán)境效應(yīng)還有待評(píng)價(jià)，某些措施成本較高，作用單一問(wèn)題也急需解決。因此，只有不斷挖掘環(huán)境友好、成本低廉、效果顯著的抗旱造林技術(shù)措施，才能進(jìn)一步提升、完善徑流林業(yè)理論和技術(shù)體系。另一方面，旱區(qū)造林面臨的又一個(gè)重要障礙就是土壤瘠薄。實(shí)踐證明，植物—菌根菌共生體是緩解干旱缺水、土壤貧瘠雙重環(huán)境脅迫的有效途徑之一。

所謂植物—菌根菌共生體，是菌根菌通過(guò)侵染植物根系而與植物形成的互利共生關(guān)系體，它不僅可以固氮培土、提高植物水分吸收利用能力和生態(tài)適應(yīng)性，而且具有無(wú)污染、成本低、作用多等優(yōu)點(diǎn)，在抗旱造林中具有廣闊的應(yīng)用前景［6-17］。然而，關(guān)于植物—菌根菌共生體的研究多以草本植物和豆科植物為對(duì)象，且在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用較多［6-9，11-12］，而對(duì)于林木—菌根菌共生體及其在林業(yè)中的應(yīng)用研究則較少［10，15，17-18］。為此，本研究期望通過(guò)植物—菌根菌共生體在抗旱造林中作用機(jī)制的綜合論述，為旱區(qū)林業(yè)理論和技術(shù)體系的不斷發(fā)展提供一些參考。1共生體提高植物吸收利用水分能力的作用

1.1共生體提高植物對(duì)水分的吸收能力

共生體能夠提高植物對(duì)水分的吸收能力，一方面主要是通過(guò)擴(kuò)大根系吸收水分的面積，即增加根系和根毛數(shù)量并利用菌絲網(wǎng)和菌套吸收水分，另一方面是通過(guò)降低根系的水勢(shì)以及共生體和菌絲較強(qiáng)的吸水能力提高對(duì)土壤水分的吸收。對(duì)樟子松的研究表明：菌根化苗木比普通苗木在苗高和地徑上均高出37%以上，其原因是普通苗自生根至起苗期間，苗木始終根系細(xì)弱、短小，難以從干旱瘠薄的土壤中吸收足夠的養(yǎng)分和水分來(lái)供自身生長(zhǎng)，因此苗木瘦?。欢臃N菌根菌的苗木，由于幼苗根上的菌根菌有外延菌絲，它的數(shù)量和長(zhǎng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)根毛，有的根上雖無(wú)菌絲卻有菌套，所以有菌根的直徑均比無(wú)菌根的直徑大得多，因而，有菌根苗木的根系同土壤的接觸面積大，吸收功能強(qiáng)，苗木的長(zhǎng)勢(shì)相對(duì)粗壯。同時(shí)，接種菌根菌的苗木成活率高出普通苗18%～30%，比草炭土對(duì)照苗也高，其原因在于有些菌根真菌能耐干旱，在干旱條件下仍能與樟子松形成菌根，利用真菌的外延菌絲數(shù)量大、長(zhǎng)度長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)，從遠(yuǎn)距離或深處吸收水分和養(yǎng)分，以保持樟子松苗木在干旱條件下不致于干枯［18］。Dakessian等［19］研究了土壤水分狀況與菌根植物生長(zhǎng)之間的相關(guān)關(guān)系，發(fā)現(xiàn)AMF（ArbuscularMycorrhizalFungi，叢枝菌根真菌）通過(guò)增加土壤束縛水的含量促進(jìn)植物生長(zhǎng)；Bethlenfalvay等［20］發(fā)現(xiàn)，AMF能夠在低于土壤永久萎蔫系數(shù)的水勢(shì)下從土壤中吸收束縛水；唐明等［21］和陳輝等［22］接種菌根真菌于楊樹(shù)苗木，促進(jìn)了苗木的水分吸收，提高了樹(shù)皮的相對(duì)膨脹度，在水分脅迫條件下形成菌根的苗木凈光合速率的水勢(shì)補(bǔ)償點(diǎn)比對(duì)照苗木推遲2～3d；Levy等［23］研究證實(shí)，干旱條件下菌根真菌可促進(jìn)柑桔對(duì)水分的吸收。林業(yè)調(diào)查規(guī)劃第37卷第5期袁思安，等：林木—菌根菌共生體在抗旱造林中的作用機(jī)制

從上述情況可以看出，菌根真菌可以從多方面提高植物對(duì)水分的吸收，一方面提高林木自身吸收水分的能力，另一方面通過(guò)菌絲和共生體輔助提高林木對(duì)水分的吸收，最終起到抗旱防缺水的目的。

1.2共生體提高植物對(duì)水分的利用效率

植物在干旱條件下，除了提高植物對(duì)水分的吸收外，另一種方式就是提高已吸收水分的利用效率和儲(chǔ)水量，即被菌根菌侵染的植物可提高自身對(duì)水分的利用效率。汪洪鋼等接種菌根真菌于綠豆，使宿主積累1g干物質(zhì)所需水分為未接種的50%［12］，共生體固氮作用提高了土壤、植物持水力以及水分利用系數(shù)［24］。另外，共生體和菌根菌對(duì)土壤的改善，可提高土壤的蓄水保墑能力，從而提高植物的水分利用效率。2共生體提高植物養(yǎng)分吸收能力的作用

對(duì)植物的生長(zhǎng)起重要作用的因素除了水分以外，N、P等營(yíng)養(yǎng)的供應(yīng)是最重要的。在干旱條件下，植物對(duì)養(yǎng)分吸收的增加可促進(jìn)植物對(duì)水分的吸收，提高植物干物質(zhì)的累積，在一定范圍內(nèi)起到生態(tài)因子的互補(bǔ)作用，緩解水分缺乏問(wèn)題。根瘤菌、弗蘭克氏菌（放線菌）、叢枝菌根真菌等均可為植物提供氮素，提高土壤氮素含量和其它可溶性養(yǎng)分含量，促進(jìn)植物對(duì)磷和其它一些礦質(zhì)元素的吸收，并且明顯地改善土壤的理化性質(zhì)，增加有機(jī)質(zhì)、降低土壤容重和通氣率及促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)的轉(zhuǎn)化［25-27］。

氮是植物第一必需的大量元素，也稱生命元素，因?yàn)榈獙?duì)植物生長(zhǎng)是生死攸關(guān)的，它是蛋白質(zhì)、葉綠素、核酸、酶等重要生命物質(zhì)的組成元素，也是構(gòu)成植物結(jié)構(gòu)的組成元素［28］。在貧瘠和缺氮的土壤中生物固氮成為解決這一問(wèn)題的重要途徑，菌根菌或其根瘤具有固氮功能并為植物提供氮素，調(diào)節(jié)能量和物質(zhì)循環(huán)［29-32］。放線菌Frankia能在沙棘根部形成根瘤，通過(guò)固氮作用改善沙棘的氮素營(yíng)養(yǎng)狀況，促進(jìn)苗木的生長(zhǎng)［33-35］。另外，在土壤腐生情況下一些自由生活著的Frankia菌也可以固氮［36］。共生體固氮量可以解決宿主自身需氮量的70%～90%，因此可不依賴土壤供氮能在貧氮土質(zhì)巖石上生存［37-38］。

除了固氮外，接種適宜的菌根真菌能夠提高土壤養(yǎng)分的有效性，使難于被吸收利用的養(yǎng)分變得易于被吸收利用［18］，增加宿主植物對(duì)N、P及其它礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的吸收［22，39-40］。放線菌Frankia可以固氮，可以增加植物對(duì)N素的吸收，但是對(duì)P的吸收能力較差，AMF恰好能在貧瘠的土壤中增加植物對(duì)P和其它微量元素的吸收，接種VA菌根菌可顯著地促進(jìn)植物對(duì)土壤P素的吸收［41］。磷對(duì)結(jié)瘤植物的作用是多方面的，高磷水平不僅刺激了根瘤數(shù)目、大小和根瘤干重的增加，也提高了固氮酶活力，進(jìn)而改善植物的生長(zhǎng)狀況［42］。宿主對(duì)土壤磷素養(yǎng)分吸收利用的改善，可促進(jìn)吸收水分，提高宿主的相對(duì)膨脹度，凈光合速率的水勢(shì)補(bǔ)償點(diǎn)比對(duì)照推遲2～3d［22，40］，改善的原因可能是水分脅迫條件下，隨著AMF菌絲內(nèi)堿性磷酸酶活性的提高，改善宿主磷素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的交換吸收能力，沙棘苗木鮮重增加，萎蔫系數(shù)降低，最終提高了宿主林木的抗貧瘠能力和抗旱性［43］，但不同AMF對(duì)宿主林木促生和抗旱性的影響不同。以上對(duì)N、P的吸收和其作用體現(xiàn)了生態(tài)因子的綜合作用及互補(bǔ)性。3共生體提高植物生長(zhǎng)物質(zhì)合成能力的作用

菌根菌或菌根可改善植物體內(nèi)生長(zhǎng)物質(zhì)合成過(guò)程，促進(jìn)生長(zhǎng)而提高植物自身的抗旱能力。一方面是調(diào)節(jié)植物體內(nèi)的激素水平。Moser研究表明，菌根菌能夠產(chǎn)生多種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)，對(duì)宿主植物的生物生長(zhǎng)產(chǎn)生促進(jìn)作用［44］；范俊崗［45］指出刺槐根際產(chǎn)生的IAA要多于楊樹(shù)，說(shuō)明菌根菌可提高植物的促進(jìn)生長(zhǎng)類激素以促進(jìn)植物生長(zhǎng)，進(jìn)而提高植物的抗旱性。另一方面則是提高植物體內(nèi)的氨基酸含量。植物對(duì)氮素吸收的提高，可增加植物體內(nèi)尿囊酸的含量和向上的運(yùn)輸。楊梅、沙棘和赤楊3種放線菌結(jié)瘤植物根瘤、根部有機(jī)氮化物的組分中都含有占總有機(jī)氮化物50%以上的尿囊酸，說(shuō)明在它們的根瘤中合成了大量的酞胺，同時(shí)，3種植物結(jié)瘤植株的莖木質(zhì)部提取物中也含有大量的尿囊酸，表明根瘤將其合成的酞胺向植物地上部位運(yùn)送，3種植物的根瘤還將其合成的特定的氨基酸及酞胺向地上部位轉(zhuǎn)運(yùn)［46］，尿囊酸含量的提高可促進(jìn)氨基酸的形成和轉(zhuǎn)化，而且菌根根系中游離半光氨酸、精氨酸和酷氨酸的總量及占游離氨基酸的比例（13%）均高于無(wú)菌根根系（3%）［47-48］，范俊崗［45］發(fā)現(xiàn)刺槐根面及根際土中有著高于楊樹(shù)194%和25%的氨基酸。以上這些生長(zhǎng)物質(zhì)的增加可促進(jìn)植物的生長(zhǎng)并進(jìn)一步提高植物的抗旱能力，體現(xiàn)了生態(tài)因子的互補(bǔ)作用。4共生體提高植物生理生化機(jī)能的作用

在逆境條件下，植物體會(huì)做出生理反應(yīng)，而抗逆性較強(qiáng)的會(huì)增加一些有利的物質(zhì)而消除不利的物質(zhì)以減輕逆境帶來(lái)的損傷。在共生體中，不只是植物去抵抗逆境條件，還有菌根菌及其共生體共同抵御逆境條件。

植物代謝活動(dòng)中，不可避免地產(chǎn)生了具有極強(qiáng)氧化能力的活性氧，它們是引起植物組織傷害的重要因素。在正常情況下，植物體內(nèi)的保護(hù)系統(tǒng)可清除這些物質(zhì)，而在逆境中，植物的這些清除機(jī)制會(huì)受到阻礙，導(dǎo)致活性氧積累而引起傷害［49］。然而，干旱脅迫條件下，隨著AMF侵染率的增加，沙棘葉片的超氧化物歧化酶（SOD）活性增加，膜脂過(guò)氧化產(chǎn)物丙二醛（MDA）含量和細(xì)胞質(zhì)膜相對(duì)透性（RP）降低，AMF侵染率較高的植物體內(nèi)SOD活性維持較高水平，可有效清除宿主植物體內(nèi)因干旱脅迫而積累的超氧自由基，降低MDA含量和細(xì)胞質(zhì)膜相對(duì)透性，減輕膜脂過(guò)氧化造成的傷害程度，增強(qiáng)了植物的抗旱性［50］。Ruizlozano等［50］發(fā)現(xiàn)在良好供水條件下，接種處理與對(duì)照植株莖內(nèi)的SOD活性無(wú)差異，而干早脅迫后萵苣的Glomusmasseae和G.desenticola接種株SOD活性分別增加98%和128%。接種AMF可提高宿主植物的抗旱性，高侵染率的植株該效果更為明顯。雙接菌VAH+HR16后，接菌植株的株高、地徑、鮮重、葉綠素含量和凈光合效率分別比對(duì)照提高了42.25%、33.52%、198.56%、43.33%和17.44%；接種放線菌的植株葉綠素含量和凈光合效率分別高出對(duì)照34.26%和9.69%，這對(duì)于促進(jìn)沙棘的生長(zhǎng)、延緩葉片的脫落及提高其抗逆性有重要作用［52］。

除了非生物因素造成的干旱等逆境外，在干旱條件下病蟲(chóng)害較多，且植物抗病蟲(chóng)害能力因干旱而相對(duì)較差，且病蟲(chóng)害的影響反過(guò)來(lái)也使植物的抗旱能力下降并影響到植物的生長(zhǎng)。而菌根菌在一定程度上會(huì)減輕病蟲(chóng)害的危害程度［21，53］。固N(yùn)菌和菌根菌具有的生防功能是聯(lián)合共生體促進(jìn)宿主植物生長(zhǎng)的另一原因，菌根的侵染改變了根系的形狀及生理和生化性狀，限制了病原菌的侵染［54］。而且，放線菌能夠分泌一些抗生素來(lái)達(dá)到生防的目的［55］，VA菌根真菌可產(chǎn)生抗生素，增強(qiáng)植物根系抗土傳病害的能力［44］。5共生體雙方的多樣性及其作用

這里所說(shuō)的多樣性應(yīng)該包括植物的物種多樣性、菌根菌的物種多樣性以及二者之間相互作用方式的多樣性，而這些豐富的資源和作用方式使自然和人工選擇抗旱性較強(qiáng)的共生體成為可能。放線菌植物與Frankia菌之間的共生體關(guān)系所表現(xiàn)出獨(dú)特廣泛生態(tài)適應(yīng)性的一個(gè)重要原因，就是它們雙方都存在著多樣性。Nickel等［17］認(rèn)為，只有放線菌植物—Frankia菌形成的共生體才具有強(qiáng)大的生態(tài)適應(yīng)性和抗逆性，表明共生體植物具抗旱能力，根瘤中含有優(yōu)勢(shì)菌種的抗旱能力更高。正是宿主植物和共生菌遺傳多樣性產(chǎn)生多種組合，才奠定了它們的生態(tài)多樣性，表現(xiàn)出對(duì)生境的廣泛適應(yīng)性和抗逆性。放線菌結(jié)瘤植物包括沙棘在內(nèi)，所以譽(yù)為先鋒植物，都以宿主植物和Frankia菌遺傳多樣性為基礎(chǔ)，共生體相容性完美結(jié)構(gòu)與功能的結(jié)合，以固氮相連了生命所必需的C—N循環(huán)，實(shí)現(xiàn)了拓荒者在荒漠上生存發(fā)展的基本要素和條件［56］。此外，多種不同功能的菌根菌的聯(lián)合增效作用也使共生體中植物的抗旱能力更強(qiáng)，可能是長(zhǎng)期協(xié)同進(jìn)化、彼此協(xié)調(diào)、功能互補(bǔ)的結(jié)果［30，52］。我國(guó)三北地區(qū)荒漠化、干旱、半干旱黃土高原，生態(tài)極度脆弱的主要原因是貧肥、缺水，而生物的多樣性使這些地方不在沒(méi)有生機(jī)。因此，菌根為共生雙方提供了更加廣闊的生存和發(fā)展的可能性［57］。6小結(jié)

上述菌根菌共生體的作用不是孤立的，而是相互聯(lián)系、相輔相成、綜合作用的結(jié)果。而且，同一林木根際、根系上不同菌根菌之間也不完全是孤立的，也存在著聯(lián)合增效作用。這些特性也使得共生體的作用具有多重性和綜合性，因而在抗旱造林中具有不同于其它造林方式的優(yōu)勢(shì)。

1）沒(méi)有菌根菌的植物抗旱能力以林木為主，而菌根菌與之形成的共生體的抗旱能力則以共生體為主，菌根菌或共生體通過(guò)促進(jìn)水分的吸收和提高水分的利用效率提高林木的抗旱能力。

2）沒(méi)有菌根菌的情況下，土壤生態(tài)環(huán)境的改善依靠林木，而共生體在林木改善土壤生態(tài)環(huán)境的同時(shí)，可通過(guò)菌根菌和菌根加快改善土壤生態(tài)環(huán)境和土壤肥力。沙棘使土壤含氮量大幅度提高，除共生體固氮和枯枝落葉外，還與沙棘須根不斷地快速更新死亡，老瘤塊腐爛，生活著瘤瓣對(duì)土壤分泌有關(guān)［57］。

3）菌根菌與之形成的共生體可促進(jìn)林木對(duì)養(yǎng)分的吸收，改善植物內(nèi)部生理生化環(huán)境（如滲透勢(shì)、離子濃度、激素水平、氨基酸等有機(jī)物質(zhì)濃度等），減輕病蟲(chóng)害。

4）具菌根樹(shù)種與無(wú)菌根樹(shù)種混交，有利于改善無(wú)菌根樹(shù)種的生長(zhǎng)條件。樟子松、紫穗槐形成的混交林，種間關(guān)系和諧，互補(bǔ)性強(qiáng)，可形成長(zhǎng)期穩(wěn)定的群落關(guān)系，紫穗槐有根瘤菌，可增加土壤肥力，促進(jìn)樟子松生長(zhǎng)，同時(shí)對(duì)沙區(qū)多種病蟲(chóng)有抑制作用［58］。另外，其不僅體現(xiàn)在抗旱的綜合作用中，還體現(xiàn)在綜合抗逆性中［44，57］。因此，其應(yīng)用和推廣不僅能提高抗旱造林的效果，而且起到事半功倍的效果。

然而，雖菌根菌的應(yīng)用前景喜人，但也存在很多問(wèn)題有待解決，如抗旱性強(qiáng)的優(yōu)良菌株和苗木的選擇、多種菌根菌協(xié)同增效作用的研究和利用及抗旱機(jī)理等問(wèn)題。

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第5篇：土壤學(xué)研究進(jìn)展范文

關(guān)鍵詞：重金屬； 有機(jī)物； 生物有效性； 修復(fù)治理

中圖分類號(hào)：X131

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9944（2017）6-0076-05

1 引言

長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)傳統(tǒng)的粗放型經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式，造成大部分地區(qū)污染嚴(yán)重。隨著城市化進(jìn)程的推進(jìn)，污染場(chǎng)地轉(zhuǎn)為公用甚至居住用地等，在開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中，污染物可通過(guò)直接接觸或食物鏈的放大作用，對(duì)人體健康構(gòu)成威脅[1]。所以在改變土地使用性質(zhì)之前，必須對(duì)原場(chǎng)地進(jìn)行污染調(diào)查分析[2]。根據(jù)我國(guó)相關(guān)文件，一旦檢出污染物超過(guò)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)限值，場(chǎng)地需要進(jìn)行修復(fù)治理工作。而目前采用的標(biāo)準(zhǔn)多為最保守情況或認(rèn)為污染物100%具有生物有效性，導(dǎo)致過(guò)高估計(jì)污染物的生物有效性及其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)在后續(xù)修復(fù)工程中因過(guò)高的修復(fù)終點(diǎn)造成人力、物力和財(cái)力的浪費(fèi)[3，4]。因此生物有效性研究對(duì)合理評(píng)價(jià)污染物環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)具有重要的指導(dǎo)意義。

隨著《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》（簡(jiǎn)稱“土十條”）印發(fā)，場(chǎng)地修復(fù)行業(yè)已逐步興起，且多集中在土壤修復(fù)方面。本文重點(diǎn)分析了重金屬和有機(jī)物的形態(tài)，生物有效性的影響因素和評(píng)價(jià)方法，旨在為污染場(chǎng)地修復(fù)治理提供理論基礎(chǔ)[4]，使社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益最大化。

2 重金屬

土壤重金屬總量不能準(zhǔn)確評(píng)價(jià)重金屬的生物效應(yīng)和環(huán)境效應(yīng)[5，6]。重金屬在土壤中經(jīng)過(guò)物理、化學(xué)和生物作用及重金屬間的加和、屏蔽等反應(yīng)形成不同的形態(tài)，從而決定了其生物有效性。

2.1 重金屬形態(tài)

重金屬形態(tài)一般指操作意義上的，是直接影響生物吸收利用重金屬的重要因素，目前重金屬的提取方法主要為單獨(dú)提取法和連續(xù)提取法，現(xiàn)對(duì)不同提取方法進(jìn)行對(duì)比分析[7]，詳見(jiàn)表1。

土壤基質(zhì)不同，導(dǎo)致重金屬的活性及遷移性等受到影響，從而改變重金屬的形態(tài)。例如，南京市不同城區(qū)表層土中重金屬（Fe、Mn、Cr、Ni、Co、V、Cu、Zn、Pb）均以殘?jiān)鼞B(tài)為主，其中人為輸入重金屬（Mn、Cu、Zn、Pb）的活性態(tài)所占比例較大[8]。北京市朝陽(yáng)、通州等土壤中鉻多以可交換態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)存在，鋅以有機(jī)結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)為主，鉛則主要以可交換態(tài)存在[9]。長(zhǎng)沙、廣州土壤鎘含量很高，有效態(tài)鎘占總鎘的比例范圍是6.0%～45.1%[10]，四川盆地土壤中有效硒含量很低，一般約占土壤全硒的1.0%～3.0%[11]。

重金屬的不同形態(tài)與其被釋放的難易程度密切相關(guān)，其生物有效性也不同。以Tessier法提取的5種形態(tài)為例，生物有效性大小的順序?yàn)椋航粨Q態(tài)>碳酸鹽結(jié)合態(tài)>鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)>有機(jī)物結(jié)合態(tài)>殘?jiān)鼞B(tài)[12，13]。重金屬的形態(tài)只是在一定條件下的動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程，一旦外界條件發(fā)生變化，其生物有效性也會(huì)隨之變化。碳酸鹽結(jié)合態(tài)在pH值變化時(shí)而被再次利用；鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)在還原條件下部分離子可能釋放[5，6]。有機(jī)物結(jié)合態(tài)處于氫化條件時(shí)部分有機(jī)結(jié)合態(tài)逐漸釋放[13]，殘?jiān)鼞B(tài)幾乎不被利用[7，12]。

2.2 影響因素

生物有效性指污染物能被生物體吸收利用的性質(zhì)或?qū)ζ洚a(chǎn)生毒性效應(yīng)，即毒性和生物可利用性，由毒性數(shù)據(jù)或生物濃度數(shù)據(jù)間接評(píng)價(jià)[19]。影響重金屬生物有效性的因素主要有重金屬特性和污染來(lái)源、土壤成分和理化性質(zhì)等[6]。

2.2.1 重金屬特性和污染來(lái)源

重金屬間協(xié)同、拮抗等聯(lián)合作用往往可直接影響其生物有效性，聯(lián)合作用促進(jìn)了Cd、Pb、Zn的活化、抑止了As的生物有效性[14]。另外，重金屬濃度也對(duì)生物有效性有一定影響，鈣離子在土壤中的吸附量增加，會(huì)促使土壤中鎘離子向水溶液中釋放，導(dǎo)致水溶性鎘離子濃度增大，鎘的生物有效性提高[15]。另外，土壤中重金屬總量與重金屬各形態(tài)之間則存在較好的相關(guān)性[16]，特別是隨著重金屬污染加劇，非殘?jiān)鼞B(tài)比例相應(yīng)提高，其生物有效性大大增高[6，7]。陳懷滿等[17]l現(xiàn)農(nóng)作物對(duì)污泥、尾礦砂、人工污染土壤等類型中重金屬的富集作用依次增強(qiáng)，故可認(rèn)為人為因素造成的重金屬污染生物有效性最大[18]。

2.2.2 土壤成分

土壤有機(jī)質(zhì)對(duì)重金屬生物有效性的影響不盡相同[7]。就大分子有機(jī)質(zhì)來(lái)說(shuō)，土壤腐殖質(zhì)含量越高，對(duì)重金屬的吸附和螯合作用越強(qiáng)，重金屬固定量越多，其生物有效性越低[19]。而對(duì)低分子或水溶性有機(jī)質(zhì)而言，重金屬則易與其發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，促進(jìn)重金屬解吸而致使固定量減少，導(dǎo)致生物有效性增加[20]。

2.2.3 理化性質(zhì)

pH值是土壤理化性質(zhì)的綜合反映，影響重金屬在土壤中的溶解度，進(jìn)而影響重金屬的生物效應(yīng)、環(huán)境效應(yīng)[21]。一般土壤中交換態(tài)重金屬與pH值呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)，碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳化物結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)重金屬均隨pH值的增加而增加[22]。以小麥為例，其根部和籽粒鎘濃度都與土壤pH值呈顯著負(fù)相關(guān)，降低土壤pH值將促進(jìn)小麥對(duì)鎘的吸收[15]。

2.3 評(píng)價(jià)方法

Hankard等[23]認(rèn)為采用化學(xué)方法難以確定土壤污染程度及潛在的生態(tài)和人體健康風(fēng)險(xiǎn)，利用生物方法可作為補(bǔ)充。植物方法是通過(guò)幼苗培養(yǎng)、盆栽和田間試驗(yàn)等方法來(lái)確定污染與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)系[5]。通過(guò)田間試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，污染區(qū)植株體內(nèi)的重金屬有效性增加[24]。水稻品種及組織結(jié)構(gòu)不同，重金屬的吸收機(jī)制也不同[25，26]。另外，植物根系分泌物（有機(jī)酸、氨基酸及糖類等）也可影響重金屬的有效性[27，28]。因此可利用植株的重金屬含量評(píng)價(jià)區(qū)域污染情況，研究重金屬污染的生物指示植物有重要意義[29]，且對(duì)指示場(chǎng)地的污染及治理效果有現(xiàn)實(shí)意義。但是植物栽培周期長(zhǎng)，受外界因素影響較大，其應(yīng)用受到一定限制[5]。

利用蚯蚓腸液法和Tessier法對(duì)比研究重金屬的有效性，雖然兩種方法得到的重金屬的生物有效性排序相同，但蚯蚓的c液法較Tessier法更能說(shuō)明重金屬生物有效性[30]。將蚯蚓和大鼠暴露在重金屬污染的環(huán)境中，發(fā)現(xiàn)兩者都出現(xiàn)損傷[31，32]。Shin等[33]通過(guò)蚯蚓死亡率確定韓國(guó)3個(gè)廢棄尾礦的修復(fù)順序?？梢?jiàn)，簡(jiǎn)單的蚯蚓毒理性試驗(yàn)可用作生物指示物和評(píng)價(jià)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。另外蚯蚓或其他低等動(dòng)物對(duì)重金屬的富集[34]在一定程度上修復(fù)了重金屬污染。體外實(shí)驗(yàn)因其操作簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，且與動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的生物有效性有顯著的相關(guān)性[35]，應(yīng)用較廣。

3 有機(jī)物

有機(jī)物的生物有效性根據(jù)其種類的差異，分為疏水性有機(jī)物的生物有效性和水溶性有機(jī)物的生物有效性。疏水性有機(jī)物的生物有效性指其在環(huán)境中以結(jié)合態(tài)存在時(shí)對(duì)生物有效的部分，包括生物攝取和微生物降解的有效性[36]。水溶性有機(jī)物的生物有效性則是其自由溶解態(tài)對(duì)基質(zhì)或受體產(chǎn)生的“現(xiàn)成的”生物有效性和“潛在的”生物可及性[37]。

3.1 有機(jī)物形態(tài)

前期使用形態(tài)分析方法主要是化學(xué)方法，包括快速熔劑[38]、超臨界流體[39]及溫和有機(jī)溶劑（如甲醇、乙醇）等萃取技術(shù)，但這些方法往往過(guò)高估計(jì)有機(jī)物的殘留量或者破壞土壤[3]。因此有些專家開(kāi)始轉(zhuǎn)向生物提取技術(shù)[40]，通過(guò)研究生物的富集、降解等作用來(lái)研究生物有效性。

3.2 影響因素

有機(jī)物的生物有效性主要取決于其與環(huán)境基質(zhì)間的相互作用[41]。土壤中影響有機(jī)物生物有效性的因素主要包括礦物質(zhì)種類、pH值、含碳有機(jī)質(zhì)、污染作用時(shí)間（老化）等[42]。天然有機(jī)物NOM濃度的增加造成分子聚集，降低了土壤有機(jī)碳標(biāo)準(zhǔn)化分配系數(shù)（Koc）值[43]。例如，有機(jī)物因化學(xué)鍵或晶格物理捕獲，或因污染作用時(shí)間而老化，導(dǎo)致生物有效性降低[44]。老化對(duì)不同的有機(jī)物作用機(jī)制不同，老化明顯降低了降解菌對(duì)阿特拉津的利用率，而對(duì)降解菌礦化2，4-D的影響并不明顯[45]。菲和芘的降解實(shí)驗(yàn)也得到了相似的結(jié)果，老化對(duì)菲的降解率影響稍小，對(duì)芘的降解較明顯[46]。

另外，由于有機(jī)物進(jìn)入生物體內(nèi)后，只有到達(dá)靶作用位點(diǎn)的那部分才被認(rèn)為是毒理學(xué)有效的，因此生物有效性還取決于毒代動(dòng)力學(xué)過(guò)程，如靶位點(diǎn)和非靶位點(diǎn)間的分配、特定組織內(nèi)的代謝、排泄等特性[1]。

3.3 評(píng)價(jià)方法

生物有效性評(píng)價(jià)針對(duì)的直接對(duì)象為土壤生物，故評(píng)價(jià)有機(jī)物的生物有效性最直觀的方法為生物評(píng)價(jià)方法。

蚯蚓是土壤生物中對(duì)多種污染物反映較為靈敏的一種指示生物，常通過(guò)蚯蚓體內(nèi)污染物的富集量來(lái)評(píng)價(jià)有機(jī)物的生物有效性，而蚯蚓富集率的分析基于平衡分配模型，即假設(shè)生物僅利用水溶性有機(jī)物，不考慮生物的消化作用[3]。在試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，蚯蚓培養(yǎng)環(huán)境不同，有機(jī)物的生物有效性會(huì)有所不同。Tang等[47]在有機(jī)質(zhì)含量不同的6種土壤中加入苯并[a]芘、蒽、芘和屈，通過(guò)蚯蚓體內(nèi)的富集能力對(duì)生物有效性進(jìn)行評(píng)價(jià)，未老化土壤中的這4種污染物在蚯蚓體內(nèi)富集率分別為15.5%～22.2%、15.9%～22.7%、19.7%～27.9%和13.5%～16.9%，而老化42周后的土壤內(nèi)，蚯蚓對(duì)4種污染物的富集率分別下降到11.4%～20.4%、11.3%～19.0%、13.9%～24.2%和9.85%～16.2%。Johnson等[48]用蚯蚓對(duì)新染毒（芘和苯并[a]芘）的土壤進(jìn)行研究，蚯蚓培養(yǎng)4周后，污染物在蚯蚓體內(nèi)的富集率分別為4.2%～5.6%和1.4%～2.8%，遠(yuǎn)低于Tang等[47]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

另有研究發(fā)現(xiàn)污染物的生物毒性或生物積累也會(huì)隨著同種生物的不同物種而不同。例如不同蚯蚓品種土棲型長(zhǎng)流蚓（Apporectodea longa）的生物富集量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于赤子愛(ài)勝蚓（E.foetida）[49]。此外，礦化達(dá)到平衡、細(xì)菌濃度相近的條件下，惡臭假單胞菌（Pseudomonas putida）對(duì)土壤結(jié)合態(tài)萘的礦化率為32%，而革蘭式陰式菌為18%[50]。因此研究有機(jī)物的生物有效性時(shí)需要選擇合適的生物物種[3]，同時(shí)，對(duì)某種有機(jī)物的指示性生物的研究應(yīng)該受到重視。

此外，不同生物因其生理行為、活性或特性差異，有機(jī)物的生物有效性可能亦不同。例如，White等[51]研究土壤中菲在老化過(guò)程中生物有效性的變化時(shí)，發(fā)現(xiàn)蚯蚓富集率和細(xì)菌礦化率的下降程度并不相同。

近年來(lái)，生物消化液萃取[38，52]、固相微萃取（SPME）[53]、半透膜技術(shù)[54]等仿生技術(shù)快速發(fā)展，在提取有機(jī)污染物進(jìn)行有機(jī)物的生物有效性評(píng)價(jià)方面得到了較為廣泛的應(yīng)用。在使用沙消化液萃取土壤中的有機(jī)污染物過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)疏水性有機(jī)物（如苯并芘）較水溶性有機(jī)物（如菲）的可提取性明顯增加[55]。固相微萃取技術(shù)具有對(duì)土壤理化性質(zhì)改變小、與生物體攝取過(guò)程相近、比有機(jī)溶劑萃取溫和等優(yōu)點(diǎn)[3]，基于該項(xiàng)技術(shù)又建立了模擬PAHs和PCBs生物有效性的模型[56]。用C18膜萃取PAHs與蚯蚓攝取的相關(guān)系數(shù)大于77%，證明固相萃取是可行的[47]。半透膜技術(shù)在模擬底棲無(wú)脊椎動(dòng)物吸收結(jié)合態(tài)化合物的研究中也取得了良好的效果[54]。

4 展望

目前生物有效性研究多集中于土壤領(lǐng)域，并局限于室內(nèi)試驗(yàn)、單一污染元素或重污染區(qū)，與現(xiàn)實(shí)的環(huán)境污染存在差異。因地域的理化性質(zhì)、物種吸收、污染物類型及大氣粉塵的影響[57]等，生物有效性無(wú)法適用于所有情形。因此應(yīng)加強(qiáng)污染物和受體的空間變異性、污染物間復(fù)合污染及大氣粉塵等對(duì)污染遷移轉(zhuǎn)化的影響研究。

此外，土壤污染防治標(biāo)準(zhǔn)限值過(guò)高的問(wèn)題亟待解決，引入生物有效性，針對(duì)不同受體及場(chǎng)地不同的規(guī)劃用途，按照劑量效應(yīng)關(guān)系調(diào)整土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)限值。土壤尤其是修復(fù)后的土壤在使用過(guò)程中需采取長(zhǎng)期監(jiān)管機(jī)制，充分關(guān)注污染物在食物鏈傳遞規(guī)律及被重新釋放的污染物的遷移性和潛在毒性。

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第6篇：土壤學(xué)研究進(jìn)展范文

關(guān)鍵詞 土壤；微量元素；烤煙；重慶彭水；2015年

中圖分類號(hào) S153 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2016）10-0192-02

Evaluation of Available Microelement Contents in Tobacco Growth Soils of Sangzhe of Pengshui County in 2015

LUO Gang LIU Shan

（Pengshui Tobacco Company of Chongqing Tobacco Company，Chongqing 409600）

Abstract The available miroelement contents in 104 soil samples collected from the tobacco growth of Sangzhe of Pengshui County were analyzed in 2015.The results showed that the contents of available Fe，Mn，Cu and Zn were in middle level or more，and available Mo was short at different extremely in 24.04% of the samples. The contents of available B was in serious deficiency，all of them below 0.5 mg/kg. Therefore，B and Mo fertilizer should be applied to soil types short of available B and Mo.

Keywords soil；miro element；flue-cured tobacco；Pengshui Chongqing；2015

我國(guó)土壤微量元素含量的變幅很大，不同土類和不同區(qū)域土壤之間的差異明顯[1]。煙株在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，需要全面合理的營(yíng)養(yǎng)，才能獲得產(chǎn)質(zhì)俱佳的煙葉[2]。微量元素在煙株生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中起著不可替代的作用。微量元素銅、鋅、鐵、錳、硼、鉬等參與煙株的呼吸、氧化及葉綠素的合成等重要生理作用[3]。桑柘植煙區(qū)域位于彭水縣東部，屬于中亞熱帶西部半濕潤(rùn)氣候區(qū)，四季溫差小，是重慶市烤煙主產(chǎn)區(qū)之一。為查明當(dāng)前植煙土壤微量元素豐缺狀況，彰顯彭水山地?zé)熑~特色，在彭水全縣植煙區(qū)域選取土壤樣品分析測(cè)定，以期為改善煙葉品質(zhì)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 取樣方法

根據(jù)桑柘基地單元植煙區(qū)域主要土壤類型和煙草種植情況，并兼顧不同生態(tài)條件及不同肥力水平的地塊，選取有代表性的植煙土壤。于2015年施肥整地前按照“S”形采樣，用管型不銹鋼土鉆每1個(gè)地塊取10個(gè)等深點(diǎn)，制成1個(gè)混合樣，共采集分析土樣104個(gè)。

1.2 分析方法

土壤中有效銅、鋅、鐵和錳的測(cè)定采用DTPA浸提-原子吸收分光光度法；有效硼的測(cè)定采用沸水浸提-姜黃素比色法；有效鉬用草酸-草酸銨溶液（pH值3.3）提取，采用NH4SCN比色法測(cè)定[4]。

1.3 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

參考已有的研究結(jié)果，制定了植煙土壤有效態(tài)微量元素的5級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[5-9]（表1）。

2 結(jié)果與分析

2.1 桑柘植煙土壤有效鐵含量

鐵是植物體內(nèi)一些重要酶的輔基，對(duì)物質(zhì)代謝過(guò)程有重要的影響，并與葉綠素形成以及碳、氮代謝有著密切聯(lián)系。桑柘植煙土壤有效鐵含量在6.54～130.20 mg/kg之間，平均值為49.67 mg/kg（cv=0.67）。由圖1可知，桑柘植煙土壤有效鐵含量較高，全部都在5 mg/kg。從有效養(yǎng)分評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，有8.65%的土壤有效鐵含量都在5～10 mg/kg之間，屬于豐富水平；有高達(dá)91.35%的土壤有效鐵含量在10 mg/kg以上，處于有效鐵含量很豐富水平。

2.2 土壤有效銅含量

銅在植物體內(nèi)是多種酶的組成成分，參與碳素同化、氮素代謝、呼吸作用以及氧化還原過(guò)程。桑柘植煙土壤有效銅含量在0.24～4.93 mg/kg之間，平均值為1.71 mg/kg（cv=0.52）。從植煙土壤微量元素評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，桑柘植煙土壤有效銅含量豐富，全部都在適宜或以上水平。由圖2可知，有 34.62%的土壤有效銅含量很豐富，都在 1.8 mg/kg以上；49.04%的土壤有效銅含量在1.0～1.8 mg/kg之間，屬于有效銅含量豐富水平；另有16.35%的土壤有效銅含量適中，都在0.2～1.0 mg/kg之間。

2.3 土壤有效錳含量

錳是許多呼吸酶的活化劑，能提高植株的呼吸強(qiáng)度，促進(jìn)碳水化合物的水解。錳還能調(diào)節(jié)體內(nèi)氧化還原過(guò)程，保持對(duì)鐵元素吸收的比例平衡。桑柘植煙土壤有效錳含量在5.50～171.50 mg/kg之間，平均值為56.46 mg/kg（cv=0.73）。從植煙土壤微量元素評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，桑柘煙區(qū)土壤有效錳含量也較高，全部都在適宜或以上水平。由圖3可知，85.58%的土壤有效錳含量含量很豐富，都在15 mg/kg以上；有1.92%的土壤有效錳含量在10～15 mg/kg之間，屬于有效錳含量豐富水平；另有12.50%的土壤有效錳在5～10 mg/kg之間，處于適宜水平。

2.4 土壤有效鋅含量

鋅與煙株體內(nèi)生長(zhǎng)素的合成、光合作用以及干物質(zhì)的積累有關(guān)。桑柘植煙土壤有效鋅含量在0.89～5.22 mg/kg之間，平均值為2.13 mg/kg（cv=0.42）。從植煙土壤微量元素評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，桑柘煙區(qū)土壤有效鋅含量也較高，全部都在適宜或以上水平。由圖4可知，16.35%土壤有效鋅含量在3 mg/kg以上，處于很豐富水平；高達(dá)80.77%的土壤有效鋅含量在1～3 mg/kg之間，屬于豐富狀態(tài)；有2.88%的土壤有效鋅含量適中，在0.5～1.0 mg/kg之間。

2.5 土壤有效鉬含量

鉬參與植物體內(nèi)氮代謝、促進(jìn)磷的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)，對(duì)碳水化合物的運(yùn)輸也起著重要作用。彭水縣植煙土壤有效鉬含量在0.01～0.45 mg/kg之間，平均值為0.11 mg/kg（cv=0.83）。由圖5可知，有60.58%的土壤有效鉬含量在0.05～0.20 mg/kg之間，處于適中狀態(tài)；14.42%的土壤有效鉬含量在0.2 mg/kg以上，屬于有效鉬含量豐富或很豐富水平；24.04%的土壤有效鉬含量在0.05 mg/kg以下，土壤有效鉬含量較低，其中有4.81%的土壤有效鉬含量在0.02 mg/kg以下，處于缺乏狀態(tài)。

2.6 土壤有效硼含量

硼對(duì)煙株生長(zhǎng)主要有以下作用：①促進(jìn)碳水化合物的運(yùn)轉(zhuǎn)，改善植物各器官有機(jī)物質(zhì)供應(yīng)；②調(diào)節(jié)有機(jī)酸的形成和運(yùn)轉(zhuǎn)，促進(jìn)根系生長(zhǎng)。桑柘植煙土壤有效硼含量在0.08～0.40 mg/kg之間，平均值為0.21 mg/kg（cv=0.27）。從植煙土壤微量元素評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和圖6來(lái)看，桑柘煙區(qū)土壤有效硼含量偏低，全部都在0.5 mg/kg以下，在土壤微量元素含量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中都處于很缺狀態(tài)。

3 結(jié)論

彭水縣植煙土壤有效鐵、有效銅、有效錳、有效鋅含量豐富，全部都在適宜或以上水平，今后每年可適當(dāng)補(bǔ)充相應(yīng)微肥以維持其穩(wěn)定。鉬是作物生長(zhǎng)過(guò)程中需要量較少的一種微量元素，在植物體內(nèi)與氮的代謝有著非常密切的關(guān)系。

桑柘植煙區(qū)域有24.04%的土壤有效鉬含量較低，在0.05 mg/kg以下，應(yīng)針對(duì)缺乏地塊適當(dāng)增施鉬肥。由于植物對(duì)磷和鉬的吸收有相互促進(jìn)作用，可于起壟前將鉬肥與基肥或有機(jī)肥混勻后施用以提高肥效。土壤有效硼含量偏低，全部都在0.5 mg/kg以下。而硼素能促進(jìn)根系生長(zhǎng)，提高煙株對(duì)養(yǎng)分吸收能力，增強(qiáng)作物的抗旱、抗病能力，提高煙葉成熟度，改善煙葉品質(zhì)。今后在煙葉生產(chǎn)中應(yīng)大力推廣施用硼肥，以逐步提高土壤硼素含量。

4 參考文獻(xiàn)

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第7篇：土壤學(xué)研究進(jìn)展范文

關(guān)鍵詞： 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境 專業(yè)英語(yǔ) 教學(xué)方法

一、課程簡(jiǎn)介

本課程是我校農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)的專業(yè)拓展課程，課程內(nèi)容由土壤學(xué)（soil science）、植物營(yíng)養(yǎng)（plant nutrition）和肥料與環(huán)境（fertilizers and environment）三部分組成。土壤學(xué)部分包括土壤形成與發(fā)育、土壤膠體、土壤有機(jī)質(zhì)和離子交換；植物營(yíng)養(yǎng)部分包括植物必需營(yíng)養(yǎng)元素及肥料來(lái)源、養(yǎng)分的遷移途徑與植物吸收、作物養(yǎng)分需求、肥料施用、養(yǎng)分利用效率的提高途徑；肥料與環(huán)境部分包括養(yǎng)分循環(huán)與損失控制、農(nóng)地磷素的徑流損失和水體富營(yíng)養(yǎng)化等內(nèi)容，基本涵蓋農(nóng)業(yè)土壤資源、養(yǎng)分資源及其對(duì)環(huán)境的影響。

二、教學(xué)目標(biāo)

通過(guò)本門(mén)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生熟悉專業(yè)英文文獻(xiàn)的特點(diǎn)，掌握常用專業(yè)英語(yǔ)詞匯、翻譯技巧及英文科技寫(xiě)作要點(diǎn)，培養(yǎng)閱讀專業(yè)英文期刊或書(shū)籍、進(jìn)行文獻(xiàn)資料翻譯及簡(jiǎn)單的專業(yè)對(duì)話交流的能力。注重學(xué)生自學(xué)能力的培養(yǎng)，鼓勵(lì)學(xué)生查閱相關(guān)英文資料，了解國(guó)外相關(guān)領(lǐng)域最新研究進(jìn)展和發(fā)展動(dòng)態(tài)，培養(yǎng)具備農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)知識(shí)，并具有一定的專業(yè)英語(yǔ)讀寫(xiě)聽(tīng)說(shuō)譯能力的專業(yè)人才。

三、課程教學(xué)的幾點(diǎn)改進(jìn)

筆者通過(guò)近幾年該課程的授課與探索，結(jié)合農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)英語(yǔ)的課程特點(diǎn)，對(duì)該課程的教學(xué)進(jìn)行改進(jìn)，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（一）教材、工具書(shū)和參考資料的選用

農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)英語(yǔ)沒(méi)有現(xiàn)成的教材課本，本課程的教材選自國(guó)外原版專業(yè)書(shū)籍的部分內(nèi)容、難易程度中等。為了逐步、順利地完成從基礎(chǔ)英語(yǔ)到專業(yè)英語(yǔ)的過(guò)渡，在初期選用專業(yè)英語(yǔ)短文，配以若干練習(xí)以保持教學(xué)的延續(xù)性，并對(duì)容易產(chǎn)生歧義的專業(yè)詞匯或模糊性的語(yǔ)篇進(jìn)行分析，重點(diǎn)指導(dǎo)學(xué)生了解科技文章的通篇結(jié)構(gòu)，為英文寫(xiě)作打下基礎(chǔ)[1]。此階段可選用教材中較容易的部分進(jìn)行。隨著學(xué)生的逐步適應(yīng)，難度逐漸增加，重點(diǎn)集中在擴(kuò)大閱讀范圍和提高英譯漢能力，逐步轉(zhuǎn)到專業(yè)性外刊閱讀。

專業(yè)英語(yǔ)的學(xué)習(xí)依舊需要大量使用適當(dāng)?shù)挠h、漢英和英文詞典，常用的詞典有《牛津英漢百科大辭典》、《當(dāng)代漢英詞典》、《現(xiàn)代高級(jí)牛津雙解辭典》等。專業(yè)詞典采用謝建昌主編的《土壤?植物營(yíng)養(yǎng)?環(huán)境詞匯》。該詞典收錄的內(nèi)容包括土壤、植物營(yíng)養(yǎng)與肥料、生態(tài)、資源、環(huán)境污染與防治和農(nóng)業(yè)技術(shù)，是一本不可多得的農(nóng)資環(huán)專業(yè)英語(yǔ)工具書(shū)。

從農(nóng)資環(huán)專業(yè)文章選擇到外刊選用是學(xué)生對(duì)專業(yè)英語(yǔ)學(xué)習(xí)的又一難點(diǎn)，此時(shí)學(xué)生雖初具專業(yè)英語(yǔ)的閱讀能力，但接觸沒(méi)有注釋和教師講解的英文原文心理壓力大[2]。在專業(yè)英語(yǔ)閱讀初期，中文期刊的中英文摘要、英文期刊的英文摘要可作為外刊閱讀過(guò)渡性閱讀對(duì)象，然后進(jìn)入專業(yè)刊物。專業(yè)英語(yǔ)刊物主要有Journal of Plant Nutrition， Plant and Soil， Soil Science Society of America Journal， Advances in Environmental Research和Environmental Science & echnology等。

（二）能力培養(yǎng)

大學(xué)基礎(chǔ)英語(yǔ)學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)體現(xiàn)在讀、寫(xiě)、聽(tīng)、說(shuō)、譯等方面，但農(nóng)資環(huán)學(xué)生在專業(yè)英語(yǔ)學(xué)習(xí)中的能力培養(yǎng)必須是基于學(xué)情分析的能力培養(yǎng)，需要因材施教，這是保證教學(xué)效果的重要環(huán)節(jié)。

在我校農(nóng)資環(huán)專業(yè)中，除了極個(gè)別以其他外國(guó)語(yǔ)種（如俄語(yǔ)）作為自己外語(yǔ)學(xué)習(xí)的學(xué)生，基本上都會(huì)選修該門(mén)課程；選修人數(shù)眾多，有時(shí)可多達(dá)一百多人，并且專業(yè)課程水平和大學(xué)基礎(chǔ)英語(yǔ)水平參差不齊。在讀、寫(xiě)、聽(tīng)、說(shuō)、譯等方面，閱讀理解和英譯漢能力相對(duì)稍強(qiáng)，聽(tīng)力理解和漢譯英次之，英語(yǔ)口語(yǔ)交流很弱。即使是其余方面表現(xiàn)良好的學(xué)生，往往是啞巴英語(yǔ)，不敢開(kāi)口?；谶@種現(xiàn)狀和學(xué)生迫切需要提高的能力，我們將翻譯尤其是漢譯英作為重點(diǎn)進(jìn)行訓(xùn)練，繼續(xù)強(qiáng)化閱讀和英譯漢，兼顧聽(tīng)力和口語(yǔ)鍛煉。

（三）教學(xué)方法

確定能力培養(yǎng)目標(biāo)之后，教學(xué)方法隨之進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整。

1.結(jié)合英譯漢，進(jìn)行口語(yǔ)和聽(tīng)力鍛煉。

每次兩節(jié)課的課時(shí)里，安排一節(jié)課進(jìn)行口語(yǔ)、聽(tīng)力和英譯漢的統(tǒng)一練習(xí)。隨意選取數(shù)個(gè)學(xué)生大聲朗讀教材內(nèi)容，其余學(xué)生盡量合書(shū)聆聽(tīng)；再選取另一些學(xué)生就聽(tīng)到的內(nèi)容進(jìn)行歸納或者提問(wèn)；然后選取別的學(xué)生就前者提出的問(wèn)題進(jìn)行回答，并就閱讀內(nèi)容進(jìn)行翻譯；最后根據(jù)學(xué)生歸納、提問(wèn)、回答和翻譯的情況，進(jìn)行評(píng)說(shuō)、糾正與改善。在這樣的安排下，學(xué)生的英譯漢能力進(jìn)一步提高，并且兼顧閱讀、聽(tīng)與說(shuō)的鍛煉，比較充分地調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。

2.循序漸進(jìn)，提升漢譯英能力。

學(xué)生漢譯英能力較弱，而這種能力對(duì)計(jì)劃考研和將來(lái)在職場(chǎng)上發(fā)展良好、有機(jī)會(huì)進(jìn)行國(guó)際交流的學(xué)生而言，是至關(guān)重要。很多學(xué)生感覺(jué)自身英語(yǔ)基礎(chǔ)薄弱，或者認(rèn)為畢業(yè)參加工作后應(yīng)用英語(yǔ)的機(jī)會(huì)較少，甚至沒(méi)有，因而對(duì)英語(yǔ)學(xué)習(xí)要么不感興趣要么不重視[3]。針對(duì)這種狀況，對(duì)學(xué)生的要求不能劃一，可以分層次要求。

對(duì)于后者，要求他們至少要掌握基礎(chǔ)的專業(yè)詞匯和漢譯英的基本方法與技巧，以應(yīng)對(duì)后續(xù)的學(xué)習(xí)需求。因?yàn)樵诒菊n程完成后，他們很快就進(jìn)入畢業(yè)實(shí)習(xí)與畢業(yè)論文的撰寫(xiě)。根據(jù)學(xué)校要求，畢業(yè)論文包括英文摘要；而畢業(yè)論文英文摘要的內(nèi)容就是一個(gè)基于中文摘要的篇幅比較小的專業(yè)英語(yǔ)論文，這就需要學(xué)生不僅具備專業(yè)知識(shí)、專業(yè)英語(yǔ)詞匯，而且必須具備一定的漢譯英能力，獨(dú)立完成自己論文的英文摘要。在具體練習(xí)過(guò)程中，為了消除距離感，選用往屆學(xué)生的畢業(yè)論文作為翻譯藍(lán)本，增強(qiáng)學(xué)生的參與感，并對(duì)本學(xué)院的科研領(lǐng)域有所了解。

對(duì)于前者，則需在原有基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升漢譯英水平；而這一部分學(xué)生往往因?yàn)樽陨淼男枨?，能夠主?dòng)、積極地學(xué)習(xí)專業(yè)英語(yǔ)，并努力提升各方面的能力。因此，對(duì)于他們，除了上述要求外，還要求他們翻譯本專業(yè)專家學(xué)者的中文科研論文。這樣安排一可以鍛煉專業(yè)英語(yǔ)的漢譯英的能力，二可以了解本專業(yè)的研究者們?cè)谀男┭芯款I(lǐng)域做了哪些研究工作，自己將來(lái)畢業(yè)實(shí)習(xí)可能會(huì)做哪些方面的試驗(yàn)研究，在翻譯過(guò)程中對(duì)這方面的研究狀況有所了解，為畢業(yè)論文的撰寫(xiě)奠定基礎(chǔ)，一舉兩得。

通過(guò)探索，我們積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，為今后進(jìn)一步提高本校農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)英語(yǔ)的教學(xué)質(zhì)量奠定了基礎(chǔ)。

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第8篇：土壤學(xué)研究進(jìn)展范文

關(guān)鍵詞：錳毒；耐受機(jī)制；修復(fù)措施；研究

中圖分類號(hào)：X53

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：16749944（2017）12002605

1引言

錳是植物必需微量元素之一，植物生長(zhǎng)發(fā)育正常進(jìn)行的最低錳需求量為30 mg/kg DW [1]。但當(dāng)植物體內(nèi)錳濃度超出臨界值時(shí)，葉綠素合成受阻、光合作用受到抑制，并伴隨著葉片黃化皺縮，出現(xiàn)褐色錳氧化斑點(diǎn)等錳毒害的典型癥狀[2]。錳的過(guò)量積累，一方面干擾植物對(duì)其它營(yíng)養(yǎng)元素如鎂、鐵、鈣、磷等的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和利用，導(dǎo)致礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)失衡[3]；另一方面，引起細(xì)胞抗氧化系統(tǒng)反應(yīng)異常，導(dǎo)致自由氧迸發(fā)，破壞生物膜和葉綠素正常結(jié)構(gòu)，影響光合作用等生命過(guò)程的正常進(jìn)行[4]。此外，過(guò)量的錳還會(huì)提高吲哚乙酸（IAA）氧化酶活性，加速IAA氧化分解，導(dǎo)致植物體內(nèi)激素平衡遭到破壞，從而加速植株的衰老[5]。

錳對(duì)植物的毒害主要發(fā)生在酸性土壤上。當(dāng)土壤的pH值較低（小于5.5）或氧化還原電位（Eh值）降低（小于560 mV）時(shí)，錳以Mn2+的形式大量進(jìn)入土壤，土壤活性錳含量大幅增減并在植物體內(nèi)積累，對(duì)植物造成毒害[6]。錳毒已經(jīng)成為酸性土壤上繼鋁毒之后的第二大植物生長(zhǎng)限制因子[7]。工業(yè)化引起的酸雨型酸沉降、生理酸性或是化學(xué)酸性肥料的大量使用，都在不斷加劇土壤的酸化進(jìn)程。因此，當(dāng)務(wù)之急是在抑制土壤酸性擴(kuò)張的同時(shí)，采取有效措施避免土壤中已經(jīng)存在的錳對(duì)植物產(chǎn)生毒害。

2酸性土壤上植物錳毒

2.1土壤錳的形態(tài)及其有效性

錳在土壤中主要有以下幾種形態(tài)[8]：有機(jī)態(tài)錳、礦物態(tài)錳及含錳無(wú)機(jī)鹽、水溶態(tài)錳、交換態(tài)錳。對(duì)植物有效的錳可分為三類，即水溶性錳、交換態(tài)錳和易還原態(tài)錳，前兩種形態(tài)的錳都以Mn2+的狀態(tài)存在，而后者是價(jià)數(shù)較高的氧化錳中易還原成植物有效Mn2+的部分，三者的總和稱為活性錳。一般用活性錳作為土壤中可給態(tài)錳的指標(biāo)，也有人認(rèn)為并不是全部易還原態(tài)錳都對(duì)植物有效，有效部分只占1/20左右，即有效態(tài)錳=水溶態(tài)錳+交換態(tài)錳+1/20易還原態(tài)錳[9]。

土壤中錳的各個(gè)形態(tài)之間可以互相轉(zhuǎn)化，土壤錳活性受土壤pH值、Eh值、濕度、有機(jī)質(zhì)和土壤通氣狀況等理化性質(zhì)的影響，其中最直接的是pH和Eh[9]。pH值6～6.5為錳氧化還原的臨界值，pH6.5時(shí)則有利Mn的氧化；同時(shí)，當(dāng)土壤中的Eh

2.2植物錳毒癥狀

錳毒由于植物種類、營(yíng)養(yǎng)狀況及土壤環(huán)境的不同而表現(xiàn)各異，錳毒害程度也與葉齡以及錳的分布和濃度有關(guān)[12]。但總體而言，錳毒對(duì)地上部分的影響大于根系，葉片是錳毒的作用靶器官，植物吸收的錳有87%～95%被轉(zhuǎn)移到地上部分[13]。典型的錳毒癥狀首先表現(xiàn)在成熟葉片，葉緣、葉尖和脈間出現(xiàn)氧化錳和酚類物資結(jié)合形成的褐色“錳斑”[14]。隨著錳的積累，新葉葉綠素分解、葉綠體被破壞，出現(xiàn)褪色斑塊并進(jìn)一步發(fā)展為類似缺鐵的脈間失綠黃化、白化直至枯萎[15]。在許多植物上都可以觀察到錳毒癥狀，但是目前還很難找到一種十分典型的專一性錳中毒癥狀，一般報(bào)道將葉綠素含量、生物量、葉片鐵活性和全鐵/錳和抗氧化系統(tǒng)反應(yīng)等作為錳毒評(píng)價(jià)指標(biāo)。

2.3錳毒害植物的生理生化過(guò)程

2.3.1錳毒與植物光合作用

錳參與了葉綠體的組成，能夠維持葉綠體膜的正常結(jié)構(gòu)，參與光合電子傳遞系統(tǒng)中氧化還原過(guò)程和光系統(tǒng)中水的光解，是光合作用不可或缺的元素之一[16]；但過(guò)量錳同樣會(huì)導(dǎo)致葉綠素分解、破壞葉綠體結(jié)構(gòu)、阻礙光合作用的正常進(jìn)行[17]。

透射電子顯微鏡觀察顯示，高濃度Mn處理眼蟲(chóng)藻（ Euglena gracilis）一定時(shí)間后，絕大部分（近90%）葉綠體發(fā)生分裂，形狀由典型的“雪茄”形折疊成絲帶狀；同時(shí)，葉綠體高度有序化的類囊體結(jié)構(gòu)崩解成無(wú)規(guī)則分布的類囊體膜碎片；葉綠素含量明顯減少，特別是葉綠素a/b的比率顯著降低，表明過(guò)量錳能夠破壞葉綠體的正常結(jié)構(gòu)、嚴(yán)重干擾葉綠素合成[18]。龍葵和小飛蓬實(shí)驗(yàn)表明Mn脅迫下葉綠素含量顯著降低，從而使捕獲和傳遞給PS反應(yīng)中心的光量子減少，光合原初反應(yīng)受阻，電子傳遞過(guò)程和電子傳遞速率被抑制：隨著Mn濃度的提高，最大光化學(xué)量子產(chǎn)量（Fv/Fm）最大熒光（Fm）同期光合量子產(chǎn)量（Yield）和表觀光合電子傳遞速率（ETR）均急劇降低，初始熒光（Fo）非光化學(xué)熒光淬滅系數(shù)（NPQ）則顯著升高――光合作用明顯受到錳毒的抑制[19]。

2.3.2錳毒與酶活化

據(jù)統(tǒng)計(jì)，錳是3種酶的組成成分和多達(dá)36種酶的活化劑，主要涉及磷酸化作用、脫羧基作用、還原反應(yīng)和水解反應(yīng)等[20]。目前，研究最多的是錳毒對(duì)植物抗氧化系統(tǒng)酶活性的影響。錳是植物重要的氧化還原劑之一，其體內(nèi)的反應(yīng)可直接調(diào)節(jié)細(xì)胞中Fe2+濃度和抗壞血酸、谷胱甘肽等小分子抗氧化劑的氧化還原狀態(tài)[21]Mn2+在葉綠體中可被光激活的葉綠素氧化為Mn3+，氧化還原電位提高，致使O-2?、H2O2和?OH等活性氧（reactive oxygen species，ROS）自由基大量累積，同時(shí)SOD、CAT、POD等抗氧化酶活性受到影響，氧自由基不能及時(shí)清除，導(dǎo)致膜脂過(guò)氧化，產(chǎn)生大量丙二醛進(jìn)一步使蛋白質(zhì)大分子和酶功能喪失[22]。此外，錳毒造成與CO2固定及NH+4吸收和重吸收的相關(guān)酶（如Rubisco、RA、RBP和GOGAT）含量及活性降低[23]。

2.3.3錳毒與其他礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)

過(guò)量錳的存在不但影響植物對(duì)N、P、Ca、Mg等礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的吸收，而且還會(huì)干擾相關(guān)元素正常生命功能的發(fā)揮。Mn2+半徑介于Ca2+與Mg2+之間且與Fe2+相近，可能與Mg2+、Ca2+和Fe2+在植物根部具有相同的結(jié)合位點(diǎn)，過(guò)量的錳能夠抑制必需元素鎂、鈣和鐵的吸收[24]。還有實(shí)驗(yàn)認(rèn)為，Mn2+可能取代Ca2+、Mg2+與鈣調(diào)素、酶、葉綠素等生物大分子結(jié)合干擾正常生理功能的發(fā)揮[25]。

其中，過(guò)量錳對(duì)鐵的影響顯得更為重要。錳體系的標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位絕大多數(shù)比鐵高，因而亞錳能夠在土壤溶液中穩(wěn)定存在而亞鐵則幾乎不能存在[26]；另外錳對(duì)鐵有強(qiáng)烈的拮抗作用，錳含量過(guò)高時(shí)，則會(huì)促使鐵的氧化而抑制鐵的還原，使土壤鐵主要以活性較低的Fe3+存在[27]。同時(shí)，過(guò)量的錳會(huì)加速體內(nèi)鐵的氧化過(guò)程，使具有生理活性的Fe2+轉(zhuǎn)化成無(wú)生理活性的Fe3+，從而使體內(nèi)鐵的總量不變的情況下，降低活性鐵的數(shù)量；另一方面，由于Mn2+與Fe2+的化學(xué)性質(zhì)相似，而發(fā)生體內(nèi)高濃度的Mn2+占據(jù)Fe2+的作用部位，有時(shí)會(huì)造成植物生理性缺鐵[28]。

3植物耐錳機(jī)制

植物對(duì)錳毒的耐性程度是相對(duì)的，由于錳濃度不同，植物種類不同，土壤環(huán)境不同，耐性強(qiáng)弱也就存在著差異。目前的研究認(rèn)為，植物的錳耐性/累積機(jī)制包括區(qū)域化作用、有機(jī)酸的螯合、限制吸收和外排作用、抗氧化作用以及離子的交互作用等[17]。

3.1區(qū)域化作用

將有毒的金屬離子轉(zhuǎn)運(yùn)和貯存在特定的組織器官或細(xì)胞的特定區(qū)域，降低代謝活性區(qū)域的金屬離子濃度，是植物提高重金屬耐性/累積能力的重要機(jī)制之一。徐向華等[29]認(rèn)為商陸的葉片是其錳累積的主要器官，而葉片的邊緣和表皮層是其錳累積和解毒的主要組織。商陸葉片細(xì)胞內(nèi)錳分配研究結(jié)果顯示，液泡是過(guò)量錳的儲(chǔ)存位置[30]。此外，錳超累積植物水蓼也通過(guò)根細(xì)胞壁結(jié)的合方式解毒[31]。

3.2限制吸收和外排

植物可以將Mn2+氧化成非有效態(tài)，從而限制對(duì)過(guò)量Mn2+的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)。在漬水條件下，水稻根系能將Mn2+氧化成非有效性的四價(jià)錳化合物，在根表形成肉眼可見(jiàn)的紅色鐵錳氧化膜從而限制吸收[32]。白羽扇豆根能通過(guò)某種機(jī)制將錳排除體外[33]，而角菱則通過(guò)葉片表皮毛分泌錳-酚類螯合物來(lái)解毒[34]。

3.3形成金屬螯合物

細(xì)胞質(zhì)中金屬與高親和性的配體結(jié)合形成鰲合物是植物重要的重金屬解毒和耐受機(jī)制之一。潛在的配體包括氨基酸、有機(jī)酸以及植物鰲合物（PCS）和金屬硫蛋白（MMTs）[35]。Bidwell等[36]研究發(fā)現(xiàn)，耐錳植物Austromyrtusbidwillii葉片中存在大量有機(jī)酸如草酸、琥珀酸、蘋(píng)果酸、丙二酸等，這些有機(jī)酸能與自由形態(tài)的錳離子結(jié)合形成鰲合物，從而減少自由錳離子的數(shù)量，減輕錳對(duì)機(jī)體的毒害。

3.4抗氧化系統(tǒng)

過(guò)量錳引起的膜脂過(guò)氧化是錳毒的重要作用途徑，因此，具備強(qiáng)抗氧化能力也是植物耐錳的一大機(jī)理。張玉秀等[37]提出，抗氧化酶的強(qiáng)抗氧化能力是重金屬累積植物商陸的Mn耐性機(jī)制之一；耐錳植物維持高濃度的非蛋白巰基物質(zhì)和抗壞血酸等多種小分子抗氧化物質(zhì)，不但能直接參與錳毒誘發(fā)的活性氧的清除，而且還可作為草酸等Mn2+螯合劑的合成前體[38]。

3.5離子相互作用

低pH條件下，P增加能顯著減輕Mn對(duì)植物的毒害[39]。鈣對(duì)植物錳的吸收累積存在拮抗作用，有效地減輕錳的植物毒性[40]。鐵錳之間也表現(xiàn)為明顯的拮抗作用，過(guò)量的Mn影Fe含量吸收和活性，導(dǎo)致植物生理性缺鐵；同樣，鐵的增加也能顯著降低植物對(duì)錳的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)[24]。

4錳毒矯正與防治

隨著土壤酸化的加劇，酸性土壤上的錳毒問(wèn)題已經(jīng)變得越來(lái)越嚴(yán)重，嚴(yán)重威脅到甘蔗等作物的生長(zhǎng)和產(chǎn)量[41]。采取適當(dāng)種農(nóng)藝措施調(diào)節(jié)酸性土壤錳活性，減輕錳對(duì)植物的毒害已成為當(dāng)務(wù)之急。

4.1石灰施用與錳毒

土壤中錳處于一種動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，各種形態(tài)的錳占全錳比例隨pH值的變化而變化，其中代換態(tài)和有機(jī)態(tài)錳隨pH值的升高而減少，氧化態(tài)、無(wú)定形鐵結(jié)合態(tài)錳和晶形鐵結(jié)合態(tài)錳則隨pH值升高而增加，土壤中猛的生物有效性隨pH值得升高而顯著降低[42]；因此，調(diào)高土壤pH值是矯正和防治錳毒的首要措施。

石灰能顯著降低土壤活性酸濃度和潛在酸活性，鈍化Al、Mn等金屬離子，改善土壤肥力[43]。施用石灰被證明是一種矯正酸性土壤錳毒的有效途徑，一方面石灰提高了土壤pH值從而導(dǎo)致土壤有效態(tài)錳的鈍化；另一方面由于Ca2+與Mn2+離子半徑、電荷數(shù)等性質(zhì)相似，鈣對(duì)植物錳的吸收累積存在拮抗作用，有效地減輕錳的植物毒性[40]。

4.2硅肥與錳毒

針對(duì)硅緩解錳的作用，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的研究，報(bào)道了一些可能的機(jī)理，綜合來(lái)講主要有：硅增加了根系的氧化能力，從而減少了對(duì)錳的吸收[44]；硅促使錳在植物葉片微域分布上更加均勻，降低敏感部位的相對(duì)錳濃度于其致毒濃度之下，從而提高植物的葉片組織對(duì)過(guò)量錳的忍耐性[45]；組織內(nèi)硅的加入可抑制錳毒誘導(dǎo)的過(guò)氧化物酶活性增加，因此Si可能在維持細(xì)胞壁的分隔、防止過(guò)氧化物酶進(jìn)入并與棕色基質(zhì)的前體接觸方面起作用[46]；體內(nèi)硅可和錳在葉表的毛囊附近以無(wú)代謝活性的形式積累而降低錳活性[47]；硅能有效緩解錳毒引起的氧化脅迫，減輕對(duì)膜脂和葉綠素的破壞[48]；硅能增加玉米葉片表皮細(xì)胞層厚度，增加對(duì)錳的分區(qū)儲(chǔ)存能力，提高耐錳性[49]；另外，Iwasaki等[50]認(rèn)為硅解錳毒的關(guān)鍵部位在質(zhì)外體：一方面，供應(yīng)硅改善了細(xì)胞壁結(jié)合錳的能力，使得細(xì)胞壁吸附的錳量增多，從而降低了進(jìn)入原生質(zhì)體中的錳量；另一方面，質(zhì)外體中水溶態(tài)Si能直接結(jié)合Mn2+而減弱質(zhì)外體中錳的毒性。

4.3鈣鎂磷肥與錳毒

鈣鎂磷肥成分復(fù)雜，因其含有12%～14%P2O5、25%～30%CaO、5%Mg和多達(dá)40%的SiO2而使之在增加P、Mg供應(yīng)的同時(shí)，兼具石灰和硅肥的改土功效。盆栽試驗(yàn)研究報(bào)告，施用鈣鎂磷肥能有效提高酸性土壤pH值，提高植物根系活力和根區(qū)土壤肥力狀況，促進(jìn)葉片葉綠素含量和植株生物量的增加[51]。

4.4有機(jī)肥與錳毒

施用有機(jī)肥料常被作為控制和改良土壤重金屬污染的措施有機(jī)肥一方面可以提高土壤肥力增加土壤腐殖質(zhì)含量，而腐殖質(zhì)所結(jié)合的錳因腐殖質(zhì)較難分解而穩(wěn)定性較高[52]；另一方面，有機(jī)肥還可以通過(guò)改變重金屬在土壤中的形態(tài)分布，降低其生物有效性，減少作物對(duì)重金屬的吸收[53]。解開(kāi)治等[54]報(bào)道，有機(jī)肥和腐殖酸的施用能調(diào)劑土壤孔隙度、提高pH值和田間持水量，有效改善南方黏重紅壤系列酸性土壤的理化性質(zhì)，并提高土壤肥力，緩解重金屬毒害。

此外，采用葉面噴施鐵肥和生長(zhǎng)也矯正錳毒的有效辦法：葉面施用鐵肥直接提高了葉片活性鐵含量，提供Fe/Mn值，緩解植物葉細(xì)胞生理性缺鐵的同時(shí)，顯著降低根系對(duì)錳的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)[55]；外源IAA的補(bǔ)充，可以提高葉片組織生長(zhǎng)素水平，重建錳毒導(dǎo)致IAA氧化酶升高而打亂的激素平衡，抑制葉綠素分解、膜過(guò)氧化等衰老過(guò)程等繼續(xù)[56]。

5酸性土壤錳毒談?wù)撆c展望

（1）對(duì)于酸性土壤錳毒這一問(wèn)題的研究，主要集中于室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，室外場(chǎng)地的研究較少。室外場(chǎng)地受到多方面因素影響，室仁笛榛肪程跫較容易控制，因此兩者環(huán)境條件等方面差異較大。對(duì)于酸性土壤錳毒的修復(fù)等研究應(yīng)用到室外場(chǎng)地中還存在有許多的問(wèn)題需要解決。

（2）由于錳礦的開(kāi)采和粗放的農(nóng)藝措施等現(xiàn)狀，土壤酸化和植物錳毒的問(wèn)題愈加凸顯。針對(duì)治理土壤錳毒這一問(wèn)題已有大量的研究，但從預(yù)防角度和實(shí)行休耕輪作等農(nóng)藝改善措施角度重視程度不強(qiáng)。因此，利用現(xiàn)有研究基礎(chǔ)，輔以不同地區(qū)土壤錳毒模型的建立和土壤錳毒評(píng)價(jià)體系，做好預(yù)防污染的問(wèn)題有可能是未來(lái)研究方向之一。

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第9篇：土壤學(xué)研究進(jìn)展范文

關(guān)鍵詞：植被混凝土 現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢(shì) 意義

城市化進(jìn)程的加快，給人們帶來(lái)了日新月異的生存環(huán)境，城市每天都發(fā)生較大的變化，在經(jīng)濟(jì)快速的增長(zhǎng)的同時(shí)，也對(duì)我們所生存的地球環(huán)境帶來(lái)了較大的影響，生態(tài)系統(tǒng)的平衡逐漸被打破，城市每天被鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)所包圍，不僅影響到城市的環(huán)境，同時(shí)也對(duì)我們的健康帶來(lái)嚴(yán)重的影響。人們?cè)絹?lái)越重視到環(huán)境保護(hù)的重要性。隨著國(guó)家對(duì)節(jié)能環(huán)保的重視，綠色建筑、綠色城市等理念不斷的被人們所倡導(dǎo)，為了打造“綠色”概念，業(yè)內(nèi)人士加大了研究的力度，各種生態(tài)材料不斷的研制出來(lái)，植被混凝土就是在綠化環(huán)保要求下所研究出來(lái)的新型混凝土，不僅具有普通混凝土所具有的特征，同時(shí)還具有節(jié)能環(huán)保的功效，符合時(shí)展的需求，帶動(dòng)了建筑材料的革新進(jìn)程。

1植被混凝土的內(nèi)涵

1.1植被混凝土的名稱

這種新型生態(tài)混凝土的叫法有許多種，如植被混凝土、綠色混凝土、植物相容性混凝土以及長(zhǎng)草混凝土等，不管何種名稱，都是為了突出混凝土的生態(tài)效能，是以花草等綠色植被是取代于傳統(tǒng)混凝土冰冷僵硬的外表，這種新型的混凝土表面是以植物為主體的，這種植物可以是寒地型的草，也可為暖地型的草，同時(shí)也可為多年生露地花卉，如黑麥草、甲熟禾、葛股穎、羊茅、結(jié)縷草、野牛草、假儉草等草坪植物，或?yàn)橐淮t、、側(cè)金盞等花卉都可做為這種新型混凝土的主體，所以這種新型混凝土還是稱之謂植被混凝土更為貼切些。

1.2植被混凝土的概念

植被混凝土顧名思義即是能在混凝土中進(jìn)行植被作業(yè)，并適合植被生長(zhǎng)的具有混凝土功能，并能保護(hù)環(huán)境、減少污染的一種新型混凝土或是混凝土制品。

1.3植被混凝土的結(jié)構(gòu)

目前開(kāi)發(fā)的植被混凝土大多由下列幾部分組成：作為主體的植被和作為基體的混凝土。植被混凝土植物種類，可以是各種冷、暖季型草，也可為多年生露地花卉。作為基體的混凝土包括承載被面、被床、床絮和床基。作為花草載體的被床，為一種既具有一定強(qiáng)度，又有利于花草生長(zhǎng)條件的特殊大孔蓄容洮凝土，通過(guò)大孔蓄容作用，混凝土體可以向底土疏導(dǎo)降水，蓄容塵土和有機(jī)物質(zhì)，在根須通過(guò)時(shí)，獲得養(yǎng)料，并利于生長(zhǎng)。同時(shí)，植物根系還能使混凝土層與底層土壤緊密結(jié)合，進(jìn)一步發(fā)揮抗沖蝕能力?；炷帘淮矂t能夠發(fā)揮降低土壤表面水份蒸散、防御草坪生長(zhǎng)點(diǎn)和根系被低溫傷害、減少踐踏造成的草坪生長(zhǎng)點(diǎn)機(jī)械損傷，從而提高綠地的抗逆性、耐踐踏能力和綠期。所謂被面，即為混凝上表面上的一薄層栽培介質(zhì)，由草炭士與普通土按比例混拌而成，營(yíng)養(yǎng)素與施播的種了，置于此介質(zhì)中，成為利于植物種子萌芽生長(zhǎng)的初始環(huán)境。所謂被絮，即為大孔蓄容混凝土（被床）孔隙中的填充物，充填率為孔洞率的33%～66%，由草炭土構(gòu)成，蓄容水分與養(yǎng)料，利于幼苗根須通過(guò)并直下至床基。所謂床基，即為混凝土底下適于植物生長(zhǎng)的上壤，需要深度約300 mm以上，可預(yù)置緩效性肥料，以利于植物根系的長(zhǎng)期生長(zhǎng)。

2我國(guó)植被混凝土研究進(jìn)展

隨著國(guó)家及社會(huì)對(duì)環(huán)保保護(hù)的力度在不斷的加大，建筑行業(yè)的高能耗及建材在生產(chǎn)、加工和使用過(guò)程中對(duì)環(huán)境所產(chǎn)生的污染日益受到人們的重視，植被混凝土很好的保存了原來(lái)混凝土的屬性和功能，并以植被為主體，在基體混凝土上得以生長(zhǎng)，不僅減少了對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保的作用，做為一種生態(tài)建筑材料，與我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的理念相符合，所以受到各方的關(guān)注，同時(shí)也加大了對(duì)其的研究力度，針對(duì)于不同材料及不同用途的植被混凝土研究都在不斷 的嘗試當(dāng)中，有的已取得了非常好的進(jìn)展，為我國(guó)未來(lái)混凝土業(yè)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3植被混凝土發(fā)展趨勢(shì)

3.1 植被混凝土智能化

智能材料是模仿生命系統(tǒng)，能感知環(huán)境變化，并能實(shí)時(shí)地改變自身的一種或多種性能參數(shù)，做出期望的、能與變化后的環(huán)境相適應(yīng)的復(fù)合材料或材料的復(fù)合。以植被為主體的混凝土其結(jié)構(gòu)組成的植被是具有真實(shí)生命系統(tǒng)的植物，不僅可以感知周圍環(huán)境的變化，同時(shí)還要求在不同環(huán)境下要保證植被的生長(zhǎng)需求，植被混凝土的基體如何實(shí)現(xiàn)植物生長(zhǎng)，如何實(shí)時(shí)滿足植物的生長(zhǎng)即是實(shí)現(xiàn)材料的智能化。

3 .2植被混凝土規(guī)模化

雖然植被混凝土對(duì)環(huán)境保護(hù)的作用十分明顯，但目前還沒(méi)有得到正式的推廣使用，很大一部分原因是由于其制造成本較高，植被混凝土的材料中需要一種特制的低堿膠凝材料，同時(shí)對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境也有很高的要求，對(duì)其植被的耐久性和復(fù)種性要求較高，種種情況導(dǎo)致了植被混凝土的成本在高位很難下來(lái)，所以要想植被混凝土得到廣泛的推廣使用，就需要在其規(guī)?；徒?jīng)濟(jì)化方面進(jìn)行努力。

3 .3植被混凝土理論化

植被混凝土雖然在理論上也是混凝土的一種，但對(duì)于基體的成分組成卻有很大的變化，植被混凝土為了保證植被的生長(zhǎng)需要，基體部位多采用大孔和多孔混凝土，這與傳統(tǒng)混凝土成分中的細(xì)集料有很大的區(qū)別，因此傳統(tǒng)混凝土中的理論公式和計(jì)算方法也無(wú)法適用于植被混凝土中，所以植被混凝土需要建立自己的理論公式和計(jì)算方法。

3.4植被混凝土的集成化

植被混凝土是集巖石學(xué)、程力學(xué)、生物學(xué)、土壤學(xué)、肥料學(xué)、硅酸鹽化學(xué)、同藝學(xué)、環(huán)境生態(tài)和水上保持學(xué)等學(xué)科于一體的綜合交叉學(xué)科，植被混凝土不僅要滿足材料本身的要求，還要滿足植物生長(zhǎng)的要求，同時(shí)要兼顧其綠化性能，岡此是多學(xué)科的綜合交叉研究，形成植被混凝土的體系化是其發(fā)展的必然趨勢(shì)。植被混凝土通過(guò)集成化，多元化，來(lái)達(dá)到復(fù)合多功能的效果，如研制‘種凈水植被混凝土，集植被混凝土和凈水混凝土烈重功能，其目的是將凈水混凝土所吸附的菌類或富營(yíng)養(yǎng)元素來(lái)滿足植被混凝土巾植物的生長(zhǎng)，而植被混凝土中所生長(zhǎng)的植物通過(guò)某種反應(yīng)來(lái)增加凈水混凝土的凈水效果。

4植被混凝土的意義

植被混凝土的研發(fā)成功及在應(yīng)用所取得的成效，是建筑行業(yè)內(nèi)的一次變革，在建筑材料史上具有劃時(shí)代的意義，同時(shí)也是材料史上的一次飛躍性的革命，對(duì)我國(guó)生態(tài)環(huán)保理念的可行性具有極大的推動(dòng)作用，有效的實(shí)現(xiàn)了人、建筑、環(huán)境三者的和諧統(tǒng)一，從而具實(shí)現(xiàn)了將社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益三者有利結(jié)合的局面。植被混凝土的研發(fā)成功，很大意義上實(shí)現(xiàn)了混凝土功能的擴(kuò)展，同時(shí)因植被混凝土的特殊性，有效的延長(zhǎng)了建筑的壽命周期，同時(shí)為了人們的生活空間提供了綠色的環(huán)境基礎(chǔ)，使建筑綠色城市的構(gòu)想具有可行性。植被混凝土的研發(fā)具有一定的科學(xué)意義，這是一項(xiàng)比較綜合的系統(tǒng)性的研發(fā)項(xiàng)目，融合了多學(xué)科的交叉使用，并且在設(shè)計(jì)理念上開(kāi)辟了新的領(lǐng)域。植被混凝土的研發(fā)為生態(tài)建筑提供了基礎(chǔ)，為我國(guó)建筑材料的生態(tài)化發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，具有深刻的意義。