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“对我来说,每完成一个学习任务,都面临一次挑战,可是我喜欢这种的挑战!我喜欢这样的学习!” 常州技师学院模具专业试点班学生程,在冷冲压模具制作课程总结上这样写到。
两位师生的感触正是常州技师学院一体化课改成效最鲜活、最真实的记录。学院自2010年开展一体化课改试点以来,先进的职业教育理念、教学模式、教学方法等正在广大教师中生根发芽,积极投身一体化教学研究已成为当下学校的新潮流。院长王国海总结道:“大家一致认为,一体化课改的实施,为学校教学研究和课程建设工作的开展,提供了一方难得的沃土。”
以一体化课程教学理论为先导,结合具体、生动的案例,王国海院长分享了学院具有特色的一体化课程教学改革新做法。
领导有力,精心组织
成立一体化课程教学改革领导小组,负责对试点工作的实施进行领导和具体的指导。领导小组由院长挂帅,分管教学副院长和相关系部主要领导为成员。组建一体化课程教学改革试点教学团队。团队由学科带头人、全国技术能手、省市级优秀教师等组成。
实施项目化管理
将一体化教改试点工作进行项目化管理,提升项目立项规格,保障项目实施条件,加大项目管理力度,配套项目实施激励政策。
强化课程资源建设
为满足一体化教学需要,加大投入,新建符合要求的教学场所,配置了数量充足的教学设备。
案例:试点专业模具制造
对现有设施和设备进行优化整合,组建模具结构、模具加工、模具设计等一体化实训室,增添数控机床、模具试模设备、投影仪、计算机、专业书籍与技术手册。2013年底前,还将投资近千万元,按模具生产企业标准,基本建成包含模具仓储、模具逆向工程与模具设计、模具普通机械加工、模具数控加工、模具电加工、模具装配与调试等多个实训室的模具设计与制造专业一体化教学中心。
创新教学组织形式
第一,规范一体化教学流程为:布置学习任务——指导和组织学生讨论并制定工作计划——指导和组织学生修订工作计划——指导和组织学生实施工作计划——实施过程控制——组织开展工作成果评价的教学过程。
第二,总结并提炼出“以学生为中心”的教学组织新形式。即以工作页为引导,采用小组讨论、个人展示、集体评价、教师点评等多种形式的教学组织形式。
第三,创新一体化教学新教法。
案例:分组讨论法
在“制定模具制造工作计划”的教学中,将班级30位学生分成6个小组,围绕工作页,各小组按工作要求,讨论确定模具零件的加工方法、加工所需工量具及设备、小组成员任务分工等内容,最终形成模具制造工作计划。教师对各小组制定的工作计划,组织学生进行成果展示、交流对比和评价,各小组对工作计划进行优化。
案例:情景体验法
模拟之一——过程体验:模拟企业生产流程、工作环境,把工件视为企业产品,真实重现产品检验、工序分配、调度、产品流转等环节。真实情景的创设使学生了解了企业产品生产的实际过程和技术要求,了解了企业生产组织过程,熟悉了企业文化。
模拟之二——角色模拟:采用定期轮换的方法,通过自荐、选举、竞聘等方式,让学生扮演车间主任、班组长、仓库管理员、质检员等不同角色,根据企业实际岗位要求,体验岗位工作任务实施过程。
模拟之三——环境模拟:在电气自动化设备安装与维修专业的教学中,在工作环境上进行了“室内线路”的实景模拟。
构建符合一体化教改要求的多元教学评价体系
从20世纪90年代末至今不到二十年的时间,由于局域网技术发展成熟,借助高速网络技术,融合互联网技术,信息技术已经运用于各行各业的发展,标志着信息时代真正的到来。随着网络技术的发展,特别是数字化网络平台的发展,资源共享得以实现,计算机网络技术的发展越来越成为当今世界高新技术发展的核心之一。随着现代信息技术的发展,将信息技术应用于高校教育中,也已经在不同课程中展开探索[1],在大学教育教学发展中,必然有一场与信息技术有关的巨大变革。
一、信息技术在课堂教学中的现状
传统理念的教育学习,大多受到地缘地域的限制,随着信息技术的发展,数字化教学资源已经冲破时空限制,无论在哪个区域只要有信息的传递就可以选择性地吸收所需要的信息。
在涉农专业的高校教学中,土壤学是一门专业基础课程。传统的土壤学教学是以教师课堂讲授为主,遵循着“黑板、粉笔、课本、笔记、考试、忘记”的教学模式。学生在课堂上吸收的信息量毕竟有限,而学习新的知识需要课堂外下功夫,大量的网络资源正好可以作为课堂教学的补充。如信息量集中的百度文库平台http://wenku.baidu.com/,专业性很强的中国知网数据库http://epub.cnki.net/KNS。但是目前大学校园课堂、课外有一个不容忽视的现象,就是无处不在的“手机依赖症”。这种现象对学生的学习生活造成很多负面影响。造成这种现象的主要原因有:一,大学生人生目标不明确,二,大学生自我管理能力差,三,不懂得选择性吸收网络资源,四,网络围城是现在的大环境。网络信息使学生具有了随时获取信息的便利,但往往缺少甄别与选择,造成有益资源的阅读真空和宝贵时间流逝的后果,这就需要学校注重管理,加强引导,创建一个有益于学习的信息平台,拓展学生学习渠道。众多学者对现代信息技术融入课堂教学早就展开了研究。祝智庭认为,信息技术与应该成为课程的有机组成部分,改变传统教学模式,提高教与学的效率,改善教学效果[2]。何克抗认为对专业学科教学,应该用信息技术创造教学环境,实现以“自主、探究、合作”为特征的“教学相长”的新型教学模式[3]。这些研究对信息时代教师教学提出了新要求,即充分了解信息技术之于学科课程的能动作用,要能开发相应的课程资源作为认知工具、情感体验与内化工具以支持学生的学习。
目前的大学课堂教育,依然是传统的教育模式占主导地位,未能将信息技术与课堂教学有机融合,信息技术专业工作者尖锐地提出“信息技术在教学中的应用太少”[4],这一现象的另一种理解为“人才培养已经落后于时代进步”,如何深入解决这一严峻的问题,对教育工作者而言,需要在理论上有所突破,在思想认识上进一步升华,在技术操作上对专业工作者提出更高要求。
二、信息技术在课堂教学中的应用
(一)将信息技术在课堂上的应用作为一种制度
国家教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)明确要求,信息技术发展要作为战略任务来落实,到2020年,实现教学手段信息化和方法现代化[5]。教育信息化十年发展规划(2011-2020年)要求,教育信息化要全面融合到现代教育事业中,是实现教育现代化步伐的有力支持,是实现全民受教育、信息资源共享、转变“教育”和“学习”观念和推动社会文明建设中的有力支持和不可缺少的驱动力[6]。在这一明确的规划纲领下,应该有相对应的教学大纲、制度和政策导向,那就是把信息技术在课堂教学过程中与课堂教学的有机融合作为一种制度,按照专业课程的特点修订到教学大纲中,逐步完善运行,在保证教育质量的前提下实现教育的可持续性和多样性。并着重推进信息技术与教育教学的全面深度融合,为实现教育现代化、建设学习型社会和人力资源强国提供坚实支撑[7]。
(二)信息资源教学平台的建设
近年来,从美国高校兴起的MOOC(Massive Open Online Courses,中文译作“慕课”)是信息技术与高等教育融合的突出代表[8]。没有系统的信息资源平台建设,传统教学理念的转变过程会迟缓,信息技术为导向的现代教育难也以实现,一旦建立完善的课程资源网络平台,一般的基础性理论科学知识的获取,就不再受“大学围墙和课堂”限制,只要有正确的引导,通过信息网络的共享平台的学习就可以实现。和所有的专业课程一样土壤学专业知识在信息时代也呈现几何级数的增长繁衍,现代土壤学的起源可追溯到17世纪中叶,已经有了几百年的历史,现代土壤学作为专业基础课,在传统的教学过程由于时间限制老师只是简单地讲解一些基本概念,要想全面的了解现代土壤学,借助网络信息资源可以了解到大量相关知识,有效地提高了学习速度。建立完善的网络信息资源教学平台,会加速“全民大学教育”的步伐。
(三)教师信息化教学理念变革
随着网络信息资源平台的完善,也要求教师成为资源利用开发的引导者,将传统教育与信息教育融合,教师由传统的教学“权威”变成了学生的“学友”,由学生的“指导者”变成学习的“促进者”,可以说数字化教学是对传统教育思想与理念震撼性的改革[9]。通过引导式的教学,使学生真正能在走出校园的时候,能自行解决实践中碰到的科学问题,实现“授人以鱼,不如授人以渔”的教师职责,老师不仅仅给学生教知识,还要教通过信息平台获取知识的学习方法,更重要的是教会学生养成通过网络资源学习的习惯。目前是传统教学方法和信息技术引入的现代教学手段并用的“过渡期”,通过现代信息技术使用教学和引导学习,不仅要使学生学习课堂知识,更重要的是引导学生能够加强课外学习,让学会利用信息技术来解决日常生活中遇到的问题[10]。
关键词:土壤剖面野外形态;发育综合指数;建模方法
中图分类号:S151+.1 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2013)21-5182-04
Modeling Method of the Wild Morphalogical Development Integrated Index of Soil Profile
JIANG Ying-ying,ZHOU Chong-jun,SUN Zhong-xiu,ZHANG Guang-cai,LIU Yang,GAO Hua
(College of Land and Environment,Shenyang Agricultural University,Shenyang 110866,China)
Abstract: Based on the soil morphological properties of 17 representative soil profiles in Chaoyang of western Liaoning, a soil morphological index system was measured for evaluating the development of paleosol. The wild soil profile development integrated index model was established.
Key words: soil profile morphology; development integrated index; modeling method
成土母质在各种自然因素和人为因素的影响下,发育成为具有不同属性的土壤。这些土壤属性的内在表现为土壤物质的转化及其迁移,而这些土壤属性的外在表现则反映于土壤剖面形态和土体构造上。为了用简单的数量方法来表达复杂的历史自然体——土壤的发育状况,多年来,人们进行了不断的探索。土壤学家和地质学家需要一种指数来定量评价土壤的发育程度,通过量化土壤野外形态如土壤颜色、胶膜、质地和其他随时间发生变化的性质来实现性质的量化和比较。
很多学者用土壤中微量元素间的比值作为判别土壤发育程度的手段,如黄成敏等[1]利用土壤中微量元素间的比值对海南岛北部玄武岩上土壤发育进行了研究;Dasch[2]曾对各种母岩在风化作用下Rb、Sr迁移规律进行了较详细的研究,指出Rb/Sr反映了母岩风化作用强度。Gallet等[3]也对洛川黄土剖面中的Rb/Sr分布进行了初步研究,发现该比值可识别古土壤地层单元。国内一些学者通过对我国北方黄土和长江下游地区下蜀黄土典型剖面的Rb和Rb/Sr研究发现,它们能更精确地反映古气候环境的变化,是区域环境演变研究中较理想的替代指标[4,5]。
土壤发育指数是将量化的土壤野外属性转化成一个综合指数来对整个土壤的发育程度进行评价。土壤剖面野外形态发育综合指数是评价、比较不同土壤发育程度的一种方法,是量化土壤野外属性以便在野外研究成土过程的方法。这种方法对于土壤发生学、土壤形态学、土壤系统分类学、地貌学、地层学的研究都有十分重要的应用价值。例如,当时间序列缺失时,土壤发育指数可以初步指示土壤的相对年龄,而应用土壤剖面形态发育综合指数可以在野外方便、高效、相对准确地鉴别古土壤[6]。
1977年Bilzi等[7]根据土层和母质之间性质的差异对土壤属性赋分。Leamy等[8]提出土壤形态指数这一概念,是一种应用几个土壤属性赋分平均值来评价土壤发育程度的方法。他们用这种方法对奥塔戈部分地区的古土壤的特征进行了初步量化。何磊等[9]研究认为剖面发育指数(PDI)和加权平均剖面发育指数(WPDI)作为剖面累积发育指标,可以用于不同土壤序列的发育速率比较。隋玉柱[10]在确认“黄土也是古土壤”的前提下,采用统一的半定量指标(主要包括反映成土强度的Munsell色调、彩度、明度、结构、粒度、色度、 CaCO3含量等)来确定古土壤的发育强度。
土壤剖面中土壤的形态属性含有丰富的成土环境信息,是环境变化与恢复和重建气候的重要依据,如基于古土壤的形态观测推断了洛川古土壤发育时期的古环境[11]。
总之,目前的研究主要集中于土壤发育程度方面,对应用土壤发育指数来鉴别古土壤的研究资料较少。古土壤的鉴别是利用黄土—古土壤序列研究气候与环境变化的重要手段。在野外识别古土壤有一定困难,尤其是识别弱发育的古土壤极其困难。李叙勇[12]用土壤发育指数来鉴别古土壤取得了令人满意的结果。本研究借鉴Harden[6]和Bilzi等[7]的思想,通过对土壤的红化作用、黑化作用、胶膜、结构、干时结持性、润时结持性、总质地、发生层边界等综合状况进行评价,建立土壤剖面野外形态发育综合指数模型,反映土壤的发育程度,以期为辽西朝阳古土壤鉴别研究奠定基础。
1 研究方法
研究剖面位于朝阳市凤凰山、建平县富山乡马家沟村、喀左县公营子镇端正沟梁村东大梁和北票市桃花吐4个地点。这4个采样点均有古土壤分布,并且存在一个从上到下红土与黄土相互交错的大剖面,并在其周围分布着由于上层被剥蚀掉而出露于地表(残遗、剥露)的古土壤剖面。
在4个采样点分别找到符合标准的剖面进行采挖,挖好剖面后进行土壤发生层的划分。根据中国科学院南京土壤研究所土壤系统分类课题组《土壤剖面描述规范》进行系统、规范的土壤剖面野外形态特征描述和记录。最后根据发生层进行土样采集,共采集70个土壤发生层,17个土壤剖面的土样。观测的主要项目有颜色、结构、质地、胶膜、结持性、发生层边界等。
2 土壤剖面野外形态发育综合指数模型的建立
2.1 土壤剖面野外形态发育综合指数的公式及确定
土地评价研究中,常用指数法和土地潜力分级法来评价土壤的生产力或农业潜力。土壤剖面野外形态发育综合指数的计算公式为:
PI=■ (1)
式中PI为某土壤剖面的野外形态发育综合指数,Xjn为某层某个土壤形态属性赋分后的标准化值,k为所选指标数,hi为某土层的厚度。确定土壤剖面野外形态发育综合指数的步骤如图1所示。
2.2 土壤剖面野外形态发育指标体系的确定
众所周知,野外调查作为土壤学研究的传统有效方法之一具有不可替代性,土壤剖面野外形态发育描述指标不能定量制约了其应用;土壤微形态的古环境意义虽然明确,但直观性较低,形态描述与表达繁琐,术语晦涩难懂,不能进行定量等问题仍然制约其应用[13]。此次研究尝试建立综合量化指标——土壤剖面野外形态发育综合指数,以期解决这一矛盾,并且具有土壤发生学的理论依据[14]。反映土壤发育的土壤剖面野外形态发育指标有很多,关键是所用指标能反映成土强度,并能进行定量或半定量研究。为了在野外方便、高效、相对准确完成古土壤鉴别,结合研究剖面的具体情况,尽量选取通过野外观察就能够直接获得的土壤剖面野外形态发育的指标。在众多反映成土强度的指标中,土壤形态特征较好地反映了成土过程中成土母质的累积变化。但土壤形态特征很多(如土壤颜色、土层厚度、质地、胶膜、结持性、发生层边界等),仅以某一特征不能全面反映土壤的发育状况,也不能进行土壤发育的定量评价。研究所建立的土壤野外形态发育指标体系见表1。对表1的各单项野外形态发育指标作以下说明,并着重从土壤发生学角度作出解释:
1)土壤颜色(Soil color)。土壤颜色是土壤对太阳辐射在视觉器官能够感受到的光谱范围内(280~760 nm)的选择吸收和漫反射的结果。土壤反射的那部分可见光的颜色决定土壤的颜色。影响土壤颜色的因素有很多,如土壤中的腐殖质含量、水分含量、暗色矿物(如氧化铁、氧化锰、黑云母等)含量、浅色矿物(如二氧化硅、氧化铝、碳酸钙等)含量,因此,颜色是表征许多性质的重要形态特征,它是人们认识土壤最直接的依据之一。土壤发育程度通常以颜色变化为特征[15]。伴随土壤发育,土壤中赤铁矿增加,导致土壤色调变红和土壤彩度增加[1]。土壤颜色跟土壤的成分和垒结状态直接相关,划分剖面发生层,颜色是首要的形态特征,颜色的各种变化是土壤内在性质变化的反映。土壤颜色的剖面变化对诊断土壤具有重要意义。根据土壤颜色也可以对土壤的形成过程、发育程度进行初步判断。研究将土壤颜色属性分解为红化作用和黑化作用两个指标,随着土壤发育的增强,色调变红、彩度变鲜艳的变化称为红化作用,黑化作用是指由于土壤有机质累积而使土壤变暗的作用,它是用芒赛尔颜色值中的明度来表示的,随明度的增加而降低。红化作用和黑化作用的赋分参照Harden[6]的方法,但为了排除在低彩度时有机质染色对彩度的干扰,将彩度为1~4时赋分的增值减小为5分。
2)土壤胶膜。土壤胶膜是在土壤形成发育过程中由土壤中的细粒物质(如黏粒、游离氧化物、碳酸盐、腐殖质等)通过浓聚、淀积或析离等作用,在土壤裂隙或孔隙壁表面以及土壤结构体或颗粒表面形成的膜状物。它是与土壤孔隙、裂隙、孔道、土胚(Ped)和骨骼碎屑颗粒在自然表面相结合的一种可识别的土壤形成物。若将土壤物质分为骨骼颗粒和细土物质,黏粒胶膜是细土物质中黏粒组分的扩散、移动或淀积形成的聚合物,或是黏粒组分原地变化形成的分离物。黏粒胶膜被认为是“土壤颗粒或土块的皮肤”,表示土壤表面或孔隙在经过悬浊液淋洗后被沉淀的黏粒所覆盖[16]。
土壤胶膜是土壤长期演化过程中逐渐形成的,其物质多来源于本体土壤的淋溶和淀积。胶膜的形态、结构和元素组成特点等是相应成土过程和环境条件的产物,记录着土壤的发生过程,包含了成土的气候变化和环境变迁的信息,可作为识别土壤在不同时期的发生过程和环境变化的重要依据[17]。
3)土壤结构。土壤结构是指土壤颗粒(包括团聚体)的排列与组合形式。主要功能是使土体中同一空间里同时存在固、液、气三相,并且具有调节水、肥、气、热的作用。土壤结构是土粒有规律性的结合体。结构体内部与结构体之间有着截然不同的孔隙状况,土壤结构的功能就是靠它形成不同的孔隙及其分布密度的差异来实现的。
土壤结构是土壤中各种过程进行的物理框架。观察土壤剖面中的结构类型,可大致判别土壤的成土过程。如具有团粒结构的剖面与生草过程有关;淀积层中有柱状或圆柱状结构则与碱化过程有关。土壤结构影响土壤中水、气、热以及养分的保持和移动,也直接影响植物根系的生长发育。土壤结构的定量化对土壤水、气、热和土壤生物、化学过程定量化研究具有重要意义。
4)干时结持性(硬结性)、润时结持性(坚实性)。结持性是指土粒(
5)土壤质地。土壤质地是指土壤中各粒级重量占土壤重量的百分比组合。质地野外判别采用Shaw的简易质地类型进行快速判定。土壤质地是土壤的最基本物理性质之一,对土壤的各种性状都有很大的影响。因为野外鉴定的质地类型无法对黏粒含量作出较准确的估计,所以通过采用包括质地类型、黏着性、可塑性在内的综合指标即总质地来评价某些质地类型黏粒含量的较大差异性[6]。
6)发生层边界。发生层边界是指相邻发生层之间的过渡状况。土体是以土壤性质侧向变化的最大均一性为界限的土壤地理个体,它是土壤在空间上一个立体的单元。在土体内由于物质的重力和张力以及溶解和沉淀等影响,在垂直方向上产生了自然的质地分异形成土层。因此,发生层边界的类型可以很好地指示土壤的发育状况[17]。
土壤剖面野外形态发育各项指标分级赋分中,红化作用、黑化作用参照李叙勇[12]的方案,总质地、干时结持性、润时结持性参照Harden[6]的方案,发生层边界参照Bilzi等[7]的方案。由此构建了评价辽西朝阳第四纪古土壤剖面野外形态发育的指标体系(表1)。
2.3 土壤剖面野外形态发育综合指数的计算
2.3.1 土壤剖面野外形态属性的量化和标准化 经详细描述的土壤剖面野外形态发育各项属性,按照表1中的标准赋予分值即是其数量化。标准化的目的是使各项土壤属性的量化值在同一个数量级范围之内,使不同土壤之间具有可比性,其计算公式为表1中所列各标准化公式。
2.3.2 土壤剖面野外形态发育综合指数的计算 土壤剖面野外形态发育综合指数的计算按公式(1)进行,计算步骤见图1。据此计算了辽西朝阳挖掘的具有代表性的17个土壤剖面的野外形态发育综合发育指数。
3 小结
通过研究确定了评价古土壤发育的8项土壤剖面野外形态发育指标体系,建立了土壤剖面野外形态发育综合指数模型。土壤剖面野外形态发育综合指数模型虽然已经建立,但需要进一步研究来验证其适用范围和准确性。
参考文献:
[1] 黄成敏,龚子同.海南岛北部玄武岩上土壤发育过程的定量研究[J].地理科学,2000,20(4):337-342.
[2] DASCH E J. Strontium isotopes in weathering profiles, deep-sea sediments, and sedimentary rocks[J]. Geochimica et Cosmochimica Acta, 1969,33(2):1521-1552.
[3] GALLET S, JAHN B M,TORII M. Geochemical characterization of the Luochuan loess-paleosol sequence,China,and paleoclimatic implications[J].Chemical Geology,1996,133(1-4):67-88.
[4] 陈 骏,汪永进,季峻峰,等.陕西洛川黄土剖面的Rb/Sr值及其气候地层学意义[J].第四纪研究,1999,19(4):350-356.
[5] 李福春,谢昌仁,潘根兴.南京老虎山黄土剖面的磁化率及Rb和Rb/Sr对古气候的指示意义[J].海洋地质与第四纪地质,2002, 22(4):47-52.
[6] HARDEN J W. A quantitative index of soil development from field descriptions: examples from a chronosequence in central California [J]. Geoderma,1982,28:1-28.
[7] BILZI A F, CIOLKOSZ E J. A field morphology rating for evaluating pedological development[J].Soil Science,1977,124(1):45-48.
[8] LEAMY M L, BURKE A S. Identification and significance of paleosols in cover deposits in Central Otago[J]. New Zealand Journal of Geology and Geophysics, 1973,16:623-635.
[9] 何 磊,唐 亚.海螺沟冰川退化迹地土壤序列的发育速率[J].西南大学学报(自然科学版),2007,29(7):139-145.
[10] 隋玉柱.黄土古土壤发育指数的环境图谱研究[J].青岛大学学报(工程技术版),2004,19(3):69-73.
[11] 安芷生,魏兰英.离石黄土中的第五层古土壤及其古气候的意义[J].土壤学报,1980,17(1):l-l0.
[12] 李叙勇.土壤发育指数及其在黄土-古土壤序列中的应用[J].土壤学报,2001,38(2):153-159.
[13] 郝青振,郭正堂. 1.2 Ma以来黄土-古土壤序列风化成壤强度的定量化研究与东亚夏季风演化[J].中国科学(D辑),2001, 31(6):520-528.
[14] 隋玉柱.黄土不同指标的古环境意义探讨[J].中国沙漠,2006,26(1):14-19.
[15] 柯夫达 B A.土壤学原理(上册)[M]. 陆宝树, 周礼恺,译.北京:科学出版社,1981.
土壤退化(Soildegradation)是指在各种自然,特别是人为因素影响下所发生的导致土壤的农业生产能力或土地利用和环境调控潜力,即土壤质量及其可持续性下降(包括暂时性的和永久性的)甚至完全丧失其物理的、化学的和生物学特征的过程,包括过去的、现在的和将来的退化过程,是土地退化的核心部分。土壤质量(Soilquality)则是指土壤的生产力状态或健康(Health)状况,特别是维持生态系统的生产力和持续土地利用及环境管理、促进动植物健康的能力[2]。土壤质量的核心是土壤生产力,其基础是土壤肥力。土壤肥力是土壤维持植物生长的自然能力,它一方面是五大自然成土因素,即成土母质、气候、生物、地形和时间因素长期相互作用的结果,带有明显的响应主导成土因素的物理、化学和生物学特性;另一方面,人类活动也深刻影响着自然成土过程,改变土壤肥力及土壤质量的变化方向。因此,土壤质量的下降或土壤退化往往是一个自然和人为因素综合作用的动态过程。根据土壤退化的表现形式,土壤退化可分为显型退化和隐型退化两大类型。前者是指退化过程(有些甚至是短暂的)可导致明显的退化结果,后者则是指有些退化过程虽然已经开始或已经进行较长时间,但尚未导致明显的退化结果。
2全球土壤退化概况
当前,因各种不合理的人类活动所引起的土壤和土地退化问题,已严重威胁着世界农业发展的可持续性。据统计,全球土壤退化面积达1965万km2。就地区分布来看,地处热带亚热带地区的亚洲、非洲土壤退化尤为突出,约300万km2的严重退化土壤中有120万km2分布在非洲、110万km2分布于亚洲;就土壤退化类型来看,土壤侵蚀退化占总退化面积的84%,是造成土壤退化的最主要原因之一;就退化等级来看,土壤退化以中度、严重和极严重退化为主,轻度退化仅占总退化面积的
38%[3~6]。
全球土壤退化评价(GlobalAssessmentofSoilDegradation)研究结果[3~6]显示,土壤侵蚀是最重要的土壤退化形式,全球退化土壤中水蚀影响占56%,风蚀占28%;至于水蚀的动因,43%是由于森林的破坏、29%是由于过度放牧、24%是由于不合理的农业管理,而风蚀的动因,60%是由于过度放牧、16%是由于不合理的农业管理、16%是由于自然植被的过度开发、8%是由于森林破坏;全球受土壤化学退化(包括土壤养分衰减、盐碱化、酸化、污染等)影响的总面积达240万km2,其主要原因是农业的不合理利用(56%)和森林的破坏(28%);全球物理退化的土壤总面积约83万km2,主要集中于温带地区,可能绝大部分与农业机械的压实有关。
3我国土壤退化状况
首先,我国水土流失状况相当严重,在部分地区有进一步加重的趋势。据统计资料[7],1996年我国水土流失面积已达183万km2,占国土总面积的19%。仅南方红黄壤地区土壤侵蚀面积就达6153万km2,占该区土地总面积的1/4[8]。同时,对长江流域13个重点流失县水土流失面积调查结果表明,在过去的30年中,其土壤侵蚀面积以平均每年1.2%~2.5%的速率增加[9],水土流失形势不容乐观。
其次,从土壤肥力状况来看,我国耕地的有机质含量一般较低,水田土壤大多在1%~3%,而旱地土壤有机质含量较水田低,<1%的就占31.2%;我国大部分耕地土壤全氮都在0.2%以下,其中山东、河北、河南、山西、新疆等5省(区)严重缺氮面积占其耕地总面积的一半以上;缺磷土壤面积为67.3万km2,其中有20多个省(区)有一半以上耕地严重缺磷;缺钾土壤面积比例较小,约有18.5万km2,但在南方缺钾较为普遍,其中海南、广东、广西、江西等省(区)有75%以上的耕地缺钾,而且近年来,全国各地农田养分平衡中,钾素均亏缺,因而,无论在南方还是北方,农田土壤速效钾含量均有普遍下降的趋势;缺乏中量元素的耕地占63.3%[10]。对全国土壤综合肥力状况的评价尚未见报道,就东部红壤丘陵区而言,选择土壤有机质、全氮、全磷、速效磷、全钾、速效钾、pH值、CEC、物理性粘粒含量、粉/粘比、表层土壤厚度等11项土壤肥力指标进行土壤肥力综合评价的结果表明,其大部分土壤均不同程度遭受肥力退化的影响,处于中、下等水平,高、中、低肥力等级的土壤的面积分别占该区总面积的25.9%、40.8%和33.3%,在广东丘陵山区、广西百色地区、江西吉泰盆地以及福建南部等地区肥力退化已十分严重[11]。
此外,其它形式的土壤退化问题也十分严重。以南方红壤区为例,约20万km2的土壤由于酸化问题而影响其生产潜力的发挥;化肥、农药施用量逐年上升,地下水污染不断加剧,在部分沿海地区其地下水硝态氮含量已远远高于WHO建议的最高允许浓度10mg/l;同时,在一些矿区附近和复垦地及沿海地区土壤重金属污染也相当严重[8]。
4土壤退化研究进展
自1971年FAO提出土壤退化问题并出版“土壤退化"专著以来,土壤退化问题日益受到人们的关注。第一次与土地退化有关的全球性会议——联合国土地荒漠化(desertification)会议于1977在肯尼亚内罗毕召开。联合国环境署(UNEP)又分别于1990年和1992年资助了Oldeman等开展全球土壤退化评价(GLASOD)、编制全球土壤退化图和干旱土地的土地退化(即荒漠化)评估的项目计划。1993年FAO等又召开国际土壤退化会议,决定开展热带亚热带地区国家级土壤退化和SOTER(土壤和地体数字化数据库)试点研究。在1994年墨西哥第15届国际土壤学大会上,土壤退化,尤其是热带亚热带的土壤退化问题倍受与会者的重视,不少科学家指出,今后20年热带亚热带将有1/3耕地沦为荒地,117个国家粮食将大幅度减产,呼吁加强土壤退化及土地退化恢复重建研究,并在土壤退化的概念、退化动态数据库、退化指标及评价模型与地理信息系统、退化的遥感与定位动态监测和模拟建模及预测、土壤复退性能研究、退化系统恢复重建的专家决策系统等研究方面有了新的发展。国际水土保持学会也于1997在加拿大多伦多组织召开了以流域为基础的生态系统管理的全球挑战国际研讨会,从生态系统、流域的角度探讨土壤侵蚀等土壤退化等问题。而且,国际土壤联合会于1996年和1999年分别在土耳其和泰国举行了直接以土地退化为主题的第一届和第二届国际土地退化会议,并在第一届会议上决定成立了土壤退化研究工作组专门研究土壤退化,在第二届会议上则对土壤退化问题更为重视,并有学者倡议将土壤退化研究提高到退化科学的高度来认识,并决定于2001年在巴西召开第三届国际土壤退化会议[12]。同时,在亚洲,由UNDP和FAO支持的“亚洲湿润热带土壤保持网(ASOCON)”和“亚洲问题土壤网”也在亚太土地退化评估与控制方面开展了大量的卓有成效的研究工作。总的说来,国际上土壤退化研究在以下方面取得了重要进展:①从土壤退化的内在动因和外部影响因子(包括自然和社会经济因素)的综合角度,研究土壤退化的评价指标及分级标准与评价方法体系;②从土壤的物理、化学和生物学过程及其相互作用入手,研究土壤退化的过程与本质及机理;③从历史的角度出发,结合定位动态监测,研究各类土壤退化的演变过程及发展趋向和速率,并对其进行模拟和预测;④侧重人类活动(特别是土地利用方式和土壤经营管理措施)对土壤退化和土壤质量影响的研究,并将土壤退化的理论研究与退化土壤的治理和开发相结合,进行土地更新技术和土壤生态功能保护的试验示范和推广;⑤注重传统技术(野外调查、田间试验、盆栽试验、实验室分析测试、定位观测试验等)与高新技术(遥感、地理信息系统、地面定位系统、模拟仿真、专家系统等)的结合;⑥从社会经济学角度研究土壤退化对土壤质量及其生产力的影响。
我国土壤学研究工作在过去几十年主要集中在土壤发生、分类和制图(特别是土壤资源清查);土壤基本物理、化学和生物学性质(特别是土壤肥力性状);土壤资源开发利用与改良(特别是土壤培肥,盐渍土和红壤的改良等)等方面。这些工作虽然在广义上与土壤退化科学密切相关,但直接以土壤退化为主题的研究工作主要集中在最近10多年,其中又以热带亚热带土壤退化研究工作较为系统和深入,并在80年代参与了热带亚热带土壤退化图的编制,完成了海南岛1∶100万SOTER图的编制工作。90年代以来,中国科学院南京土壤研究所结合承担国家“八五”科技攻关专题“南方红壤退化机制及防治措施研究”和国家自然科学基金重点项目“我国东部红壤地区土壤退化的时空变化、机理及调控对策的研究”任务,将宏观调研与田间定位动态观测和实验室模拟试验相结合,将遥感、地理信息系统等高新技术与传统技术相结合,将自然与社会经济因素相结合,将时间演变与空间分布研究相结合,将退化机理与调控对策研究相结合,对南方红壤丘陵区土壤退化的基本过程、作用机理及调控对策进行了有益的探索,并在以下方面取得了重要进展[8、13]:①初步定义了土壤退化的概念,阐明了红壤退化的基本过程、机制、特点。②在土壤侵蚀方面,利用遥感资料和地理信息系统技术编制了东部红壤区1∶400万90年代土壤侵蚀图与叠加类型图及典型地区70、80、90年代叠加土壤侵蚀图,并在土壤侵蚀图、土地利用图、土壤母质图等基础上,编制了1∶400万土壤侵蚀退化分区概图;对南方主要类型土壤可蚀性K值进行了田间测定,并利用全国第二次土壤普查数据和校正的Wischmeier方程,计算我国南方主要类型土壤可蚀性K,编制了相关图件。③在肥力退化机理方面,建立了南方红壤区土壤肥力数据库,初步提出了肥力退化评价指标体系,进行了土壤肥力退化评价的尝试,并绘制了红壤退化评价有关图件;将养分平衡与土壤养分退化研究相结合总结了我国南方农田养分平衡10年变化规律及其与土壤肥力退化的关系,认为土壤侵蚀、酸化养分淋失等造成的养分赤字循环及养分的不平衡是土壤养分退化的根本原因;应用遥感手段及历史资料,编制了0~20cm及0~100cm土层的土壤有机碳密度图,探讨了红壤有机碳库的消长与转化及腐殖质组成性质的变化规律;提出了磷素固定是红壤磷素退化的主要原因,磷素有效性衰减的实质是磷素的双核化和向固相的扩散,解决了红壤磷素退化的实质问题。④在土壤酸化方面,研究了红壤的酸化特点,根据土壤的酸缓冲性能,建立了土壤酸敏感性分级标准,进行了红壤酸敏感性分级和分区,首次绘制了有关地区土壤酸敏感性分区概图;采用MAGIC模型,并进行校正对我国红壤酸化进行预测,揭示红壤酸度的时空变化规律;并在作物耐铝快速评估方面取得了重要进展。⑤在土壤污染方面,利用多参数对重金属的土壤污染进行了综合评估,建立了综合污染指数(CPI)值的计算方法,对不同地区的污染状况进行了评估,绘制了重金属污染概图;应用农药在土壤中的吸附系数(Kd)和半衰期(t1/2)及基质迁移模式,阐明了土壤农药污染的机理;在重金属污染对土壤肥力的影响方面的研究结果表明,重金属污染可降低土壤对钾的保持能力,促进钾的淋失;而对氮和磷而言,主要是降低与其催化降解和循环相关的酶的活性。⑥红壤退化防治方面,提出了区域治理调控对策,“顶林—腰果—谷农—塘鱼”等立体种养模式等,并对一些开发模式进行示范和评价。
然而,我国幅员辽阔,自然和社会经济条件复杂多样,地区间差异明显。各类型区在农业和农村发展过程中均不同程度地面临着各种资源环境退化问题,有些问题是全区共存的,有些则是特定类型区所特有的。过去的工作仅集中于江南红壤丘陵区,而对其它地区触及较少。而且,在研究工作中,也往往偏重于单项指标及单个过程的研究。土壤退化综合评价指标体系的研究基本处于空白,对退化过程的相互作用研究不够。同时,在合理选择碱性物质改良剂种类、提高经济效益以及长期施用改良剂对土壤物理、化学,特别是生物学性质的影响等方面还有许多问题有待进一步研究,对耐酸(铝)作物品种的选择研究也亟待加强。此外,对其它土壤退化问题,如集约化农业和乡镇企业及矿产开发引起的土壤及水体污染、土壤生物多样性衰减等问题,尚未开展系统研究。
5土壤退化的研究方向
土壤退化是一个非常综合和复杂的、具有时间上的动态性和空间上的各异性以及高度非线性特征的过程。土壤退化科学涉及很多研究领域,不仅涉及到土壤学、农学、生态学及环境科学,而且也与社会科学和经济学及相关方针政策密切相关。然而,迄今为止,国内外的大多数研究工作偏重于对特定区域或特定土壤类型的某些土壤性状在空间上的变化或退化的评价,而很少涉及不同退化类型在时间序列上的变化。而且,在土壤退化评价方法论及评价指标体系定量化、动态化、综合性和实用性以及尺度转换等方面的研究工作大多处于探索阶段。
我国土壤退化研究虽然在某些方面取得了一定的、有特色的进展,但整体上还处于起步阶段。为此,作者认为,今后我国土壤退化的研究工作应从更广和更深的层次上系统综合地开展土壤退化的综合评价与主要退化类型农业生态系统的重建和恢复研究,并逐步向土地退化或环境退化方向拓展。具体来说,应加强以下几个方面的研究工作:
(1)土壤与土地退化指标评价体系研究。主要包括用于评价不同土壤及土地退化类型的单项和综合评价指标、分级标准、阈值和弹性,定量化的和综合的评价方法与评价模型等;
(2)土壤退化的监测与预警系统研究。主要包括建立土壤退化监测研究网络,对重点区域和国家在不同尺度水平上的土壤及土地退化的类型、范围及退化程度进行监测和评价,并进行分类区划,为退化土地整治提供依据;
(3)土壤与土地退化过程、机理及影响因素研究。重点研究几种主要退化形式(如土壤侵蚀、土壤肥力衰减、土壤酸化、土壤污染及土壤盐渍化等)的发生条件、过程、影响因子(包括自然的和社会经济的)及其相互作用机理;
(4)土壤与土地退化动态监测与动态数据库及其管理信息系统的研究。主要包括土壤退化监测网点或基准点(Benchmarksites)的选建、3S(GIS、GPS、RS)技术和信息网络及尺度转换等现代技术和手段的应用与发展、土壤退化属性数据库和GIS图件及其动态更新、土壤退化趋向的模拟预测与预警等方面的工作;
(5)土壤退化与全球变化关系研究。主要包括土壤退化与水体富营养化、地下水污染、温室气体释放等;
(6)退化土壤生态系统的恢复与重建研究。主要包括运用生态经济学原理及专家系统等技术,研究和开发适用于不同土壤退化类型区的、以持续农业为目标的土壤和环境综合整治决策支持系统与优化模式,主要退化生态系统类型土壤质量恢复重建的关键技术及其集成运用的试验示范研究等方面的工作,为土壤退化防治提供决策咨询和示范样板;
(7)加强土壤退化对生产力的影响及其经济分析研究,协助政府制定有利于持续土地利用,防治土壤退化的政策。
参考文献
1RLal.Soilqualityandsustainability[A].In:
RLal,WHBlum,CValentine,etal.Methodsfor
AssessmentofSoilDegradation[C].USA:CRCPress
LLC,1998,17~30.
2赵其国,孙波,张桃林.土壤质量与持续环境I.土壤质量的定义及评价方法[J].土壤,1997,(3):113~120.
3GLASOD.Globalassessmentofsoildegradation[Z].Worldmaps.
Wageningen(Netherlands):ISRICandPUNE,
1990.
4OldemanLR,Engelen,VWPVan,etal.Theextent
ofhuman-inducedsoildegradation[Z].Annex5“World
Mapofthestatusofhumaninducedsoildegradation,Anexplanatory
note.”Wageningen,Netherlands:ISRIC.
1990.
5OldemanLR,HakkelingRTA,SombroekWG.
Worldmapofthestatusofhuman-inducedsoil
degradation[Z].Anexplanatorynote,Wageningen,Netherlands:ISRIC
andPUNE,1991.
6OldemanLR.Theglobalextentofsoil
degradation[A].In:DJGreenland,ISzabolcs.
SoilResilienceandSustainableLandUse[C].CABInternational,
Wallingford,UK,1994,99~118.
7中国农业年鉴编辑委员会.中国农业年鉴[Z].北京:中国农业出版社,1997.
8张桃林.中国红壤退化机制与防治[M].北京:中国农业出版社,1999.
9红黄壤地区农业持续发展战略研究专题协作组.红黄壤地区农业持续发展研究(第一集)[C].北京:中国农业科技出版社,1993.
10鲁如坤.土壤—植物营养学[M].北京:化学工业出版社,1998.
11孙波,张桃林,赵其国.我国东南丘陵区土壤肥力的综合评价[J].土壤学报,1995,32(4):362~369.
12CAnecksamphant,CCharoenchamratcheep,T
Vearasilp,etal.ConferenceReportof2nd
InternationalConferenceonLandDegradation[R].
Bangkok:DLD,1999.15~33.
13赵其国,张桃林,鲁如坤,等.我国东部红壤地区土壤退化的时空变化、机理及调控对策的研究[R].南京:中国科学院南京土壤研究所,2000.
关键词:地籍管理;教学;改革
1.引言
地籍管理是土地管理的基础工作,为土地的权属管理、利用管理和市场管理提供有关土地的数量、质量、权属和利用状况的基本信息以及通过土地登记工作,提供土地权属的法律凭证[1]。“地籍管理”课程是介于社会科学和自然科学之间的、理论和实务相结合的一门课程,兼具理论性、实践性和操作性[2]。
2.“地籍管理”课程特点
“地籍管理”具有鲜明的课程特色,主要表现在以下三个方面:
第一 课程内容丰富
“地籍管理”作为土地管理专业的学科专业课程之一,要求学生通过该课程的学习对目前我国地籍管理的基本理论、管理机构、采用方法和具体包含的内容等有比较全面的了解与认知,并通过实践教学掌握土地调查、土地登记、统计、土地数据库管理等具体工作的实际操作技能。
“地籍管理”课程内容包括地籍理论及历史沿革、土地调查、土地利用动态监测、土地登记、土地统计、地籍档案管理、地籍管理信息系统等内容。在上述内容中,地籍理论及发展、土地登记、土地统计、地籍档案管理四部分内容偏重于“管理”的性质,土地调查、土地利用动态监测、地籍管理信息系统三部分内容偏重于“工科”。“地籍管理”的内容多而且跨越大,理论性与应用性都很强。
第二 涉及相关学科广
“地籍管理”课程不仅教学内容丰富,涉及面也很广,具有明显的交叉学科特点。课程与土地资源学、测量学、地理信息系统与遥感、土壤学、土地法学、统计学等多学科知识有交叉。它既以这些相关学科内容为基础,又是这些学科在地籍领域的应用,教学中既要求学生初步掌握相关基础知识,也要求教师对涉及学科的知识熟练掌握并对前沿动态有所了解,从而在教学中以“地籍管理”课程为主线,完成各个学科之间的知识衔接,使学生在课程学习后对已经学习的相关学科知识有进一步理解,而且对未学习的相关学科知识有初步认识。因此,在“地籍管理”课程教学中要对一些与课程联系比较紧密的经典概念进行讲解和比较,同时避免与交叉学科教学内容的重复。
第三 实践性强
“地籍管理”是国土部门的具体管理内容,实际应用性很强。课程内容中的的土地利用现状调查、地籍调查、土地利用动态监测、土地登记、地籍管理信息系统等的实践性尤为突出,在掌握相关知识理论的同时必须具有丰富的实际操作经验,这样才能达到课程教学的目标。此外,目前我国开展不动产统一登记制度,地籍信息化的方面的工作也在稳步推进,国土管理部门和相关的社会企事业单位更加倾向于具有“地籍管理”工科背景的应用性、实践性的毕业生。因此,“地籍管理”对于土地资源管理专业来讲,是一门实践性非常强的专业主干课程,培养学生分析问题和解决实际问题的能力。
3.教学内容的改革
(1)地籍管理课程内容与多门专业课交叉重复,需要从整个专业角度对课程内容进行调整
针对课程内容的交叉性,需从整个教研室的角度进行集体备课,针对相同内容进行统一的梳理。例如:在《土地管理学概论》课程中主要介绍地籍及地籍管理体系的基本概念和框架,在《地籍管理》中则重点讲述和培训开展各项地籍管理工作内容和方法;土地调查内容在《土地资源学》中略讲而在《地籍管理》重点讲;土地产权制度在《土地经济学》和《土地法学》中已经提及,在《地籍管理》中不再详细解释各种权利的概念和特征,而是侧重于如何确权;土地分等定级估价一章在《地籍管理》中不讲,放在《不动产估价》中讲,但要说明土地分等定级估价也是地籍管理工作内容之一,土地登记内容中包含有土地分等定级估价的成果。地籍调查内容在《地籍管理》中重点放在权属调查和地籍测量的内容和流程上,而地籍测量的细节内容则放在“测量学”课程中。遥感基础已在《地理信息系统与遥感》中讲授,《地籍管理》重点讲“土地遥感动态监测”在县级土地部门进行的实地核查工作。
(2)教材内容更新滞后,教辅资料少,需要不断完善
课程选用的教材是由中国人民大学出版社2011年出版的《地籍管理(第五版)》,该教材为‘十一五’国家级规划教材”,代表了国内《地籍管理》课程教材的最新、最高水平。但由于国家对地籍管理工作的任务和要求在不断地变化,教材的内容难免会落后或过时,需要对内容进行不断调整的补充。比如国家最新的政策、《土地调查条例》、年度土地变更调查与遥感监测实施方案以及新执行的不动产统一登记以及农村统一的确权登记工作等。要求地籍管理学课程内容及时更新,能够反映出本学科发展的进展和前沿,让学生对地籍管理的最新趋势有深入的了解。
(3)课程内容涉及多领域的理论与技术,对教师要求较高
《地籍管理》课程涉及产权经济学理论、土地法学理论、行政管理学理论、土地测量学理论、管理信息系统理论和统计学理论等,内容与土地资源学、测量学、遥感、地理信息系统、土壤学、土地法学、统计学等多学科知识有交集,涵盖管理、经济、法律和“3S”技术等领域。因此要求教师掌握相关的基础理论和技术,了解学科及行业的前沿动态,不断及时更新补充教学内容,让学生了解地籍管理的发展趋势和实际应用,培养他们分析问题和解决问题的能力。
4结语
地籍管理”是土地管理学专业的专业基础课,具有很强的理论性与实践性,教学存在一定的难度,这就要求在教学中对教学内容进行不断的完善与补充,达到课程教学的目的。
参考文献: