土壤学研究方向

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土壤学研究方向范文第1篇

说这段话的，是中国农业大学“土壤―作物系统中的过程模型与应用”创新团队学术带头人李保国教授。

7月10日上午，经过一个多小时的车程，我们来到了中国农业大学，进入资源与环境学院副院长李保国教授的办公室，虽然比约定的时间晚到了一些，李保国教授仍然十分热情地接待了我们。初次见面，温和、平易近人是李保国教授留给记者最深的印象。短暂的寒暄之后，我们就进入了解他的团队的过程中。

土壤学科的精英团队

土壤学科是我国最古老的学科之一。中国农业大学的土壤学科历史悠久，是我国1988年在各高校土壤学科中惟一被确定为国家级重点学科的，其早期学科带头人李连捷教授是我国土壤学科的奠基人之一。

李保国率领的“土壤―作物系统中的过程模型与应用”创新团队以植物―土壤相互作用教育部重点实验室、农业部土壤和水重点实验室为依托，针对农业可持续发展这一重大国家需求，从微观到宏观，从理论到实践，在土壤过程、土壤一作物系统中的物质和能量转化的理论方面进行开拓创新性研究。

“这个队伍是一个开放的队伍，有来的有去的，到现在形成了15个人左右的团队。”李保国告诉记者。

李保国，学术带头人，中国农业大学资源与环境学院副院长，长江学者特聘教授。1992年作为主要研究者完成的“区域水盐运动监测预报”成果获国家教委一等奖；1994年入选国家教委首批跨世纪人才培养计划；1997年获北京第11届“五四”奖章；2001年获第7届中国农学会青年科技奖；2004年获首届中国土壤学会奖；2006年获国家科技进步二等奖。曾主持完成国家“八五”重点攻关项目“区域水盐运动测报应用”的研究；主持国家重点基础发展规划项目“973”课题“提高作物抗逆和水份、养分利用效率调控途径的研究”；主持国家“863”课题“农业信息的关键技术研究与示范”等多个科研项目。

石元春，学术指导，教授，中科院院士，中国工程院院士。主持的黄淮海平原综合治理项目于1993年获国家科技进步特等奖。曾获陈嘉庚农业科学奖和萍科学奖。

龚元石，研究骨干，教授，中国农业大学科技处处长，德国霍恩海姆大学博士。1997年获北京土壤学会青年科技论文一等奖；1999年获农业部科技进步二等奖；2000年入选教育部优秀青年教师资助计划。曾作为课题负责人主持国家“863”课题“高效农艺节水关键技术与新产品”等多个科研项目。

郝晋珉，研究骨干，教授，曾在以色列作访问学者。1996年获农业部科技进步二等奖2001年入选教育部跨世纪优秀人才培养计划；2001年获中国高校科技进步二等奖：2004年获国家科技进步二等奖。曾主持国家攻关项目“黄淮海平原高产区优质高效农业结构模式与技术研究”等多个科研项目。

左强，研究骨干，教授，曾在埃及开罗农业研究中心做访问研究。1998年获北京青年优秀科技论文三等奖；1999年获农业部科技进步二等奖；2002年获霍英东高等院校青年教师奖励基金。曾主持科技部中以国际合作项目“非饱和带的盐渍化与污染及其对地下水污染的影响”等多个科研项目。

任理，研究骨干，教授，曾在荷兰瓦赫宁恩大学做访问研究。1999年获农业部科技进步二等奖；2004、2006年获中国农业大学10篇优秀博士论文指导教师奖。曾主持国家自然科学基金项目“农业阿特拉津在土壤中运移与转化规律的研究”等多个科研项目。

黄元仿，研究骨干，教授，中国农业大学资源与环境学院资源科学中心主任。曾在澳大利亚墨尔本大学粮食与土地资源学院做访问研究。1999年获农业部科技进步二等奖；2001年获北京青年优秀科技论文三等奖：2003年获北京市科技新星称号。曾主持国家自然科学基金项目“流行性病毒在水土环境中的存活时间及运移过程的模拟”等多个科研项目。

郭焱，研究骨干，教授，2001年至2004年曾分别在澳大利亚、法国作访问学者。1999年获农业部科技进步二等奖。曾主持国家“863”课题“农林植物生长模型与数字化设计技术研究”等多个科研项目。

任图生，研究骨干，教授，加拿大阿尔伯塔大学博士，1997至1998年在美国爱荷华州立大学做博士后，2004年被中国农业大学引进为特聘教授，《美国土壤学会会刊》(SSSAJ)副编辑。主持国家自然科学基金课题“土壤水分特征曲线与土壤热物理特性的相关性研究”等多个科研项目。

除了上述7位研究骨干外，团队中还有其他6位在土壤学科里卓有建树的成员，分别是张宝贵、林启美、胡克林、刘刚、孙丹峰和毛萌。

目前创新团队的成员中有4位分别在德国、英国、法国和加拿大获得博士学位，其他绝大多数都有在国外做访问研究的经历。

“我们想搞成‘八国联军’，但是没有搞齐。”说到这里，李保国爽朗地笑了。

在最近进行的学科评估中，李保国率领的团队所在的学科又在全国排名第一。

从“金刚”到创新团队

作为学术带头人，李保国1990年从中国农业大学的前身――北京农业大学博士毕业后就留在了当时的北京农大土地资源系。作为当时学校土壤学科年龄最小的青年骨干，在石元春教授的鼎力支持下，李保国承担起了土壤学科的研究重任，并一直坚守在这个阵地上。

“我是1992年破格提的副教授，1994年年底破格提的教授，从所有的‘破格’中可以看得出来，当时人才是极其缺乏的。”李保国说。但是学科和事业的发展必须有人，“有人之后其他的硬件条件才能建设。‘李保国十分清楚’学科的好坏关键看有没有团队的支撑。”

从1992年开始，有一批到国外留学的博士毕业后陆陆续续来到了李保国所在的土地资源系。为了留住人才，发挥他们的作用，李保国考虑更多的是如何为他们营造一个良好的工作环境和氛围。“这可能是我们留人的关键。”李保国说。

为了使人才能够马上开展工作，李保国会尽量满足人才对工作条件的要求。“1994年的时候，计算机的价格很高，要1万多元一台，而当时一年可以得到的经费也就是10万元。为了保证回国人员的工作条件与国外不相差太多，我为他们配备计算机，过了几年又为他们配备上网条件。”李保国回忆着当时的情景。

1993年，在法国从事博士后研究的张宝贵回来了。

1995年，在全世界农业研究最有名的英国洛桑实验站从事研究的林启美回来了。

……

在从国外引进人才的同时，李保国也注重培养和引进国内著名高校的科研人才。任理、左强等从事完博士后研究工作后纷纷留校。到上世纪90年代中期的时候，李保国的土壤学科里汇聚了龚元石、左强、任理、林启美、张宝贵、郭焱、黄元仿等一批骨干，这些人在各自的领域里取得了不俗的成绩，能够独当一面，支撑起了中国农业大学土壤学科的一面大旗，因为正好8个人而且都是男性，因此被人们称为“金刚”。

科学研究不能停步，李保国的团队也在不断地吸收新鲜血液。随着郝晋珉、任图生、胡克林、刘刚、孙丹峰、毛荫的加入或融合，团队的研究力量越来越强大。2004年，李保国率领的科研群体成功入选首批教育部创新团队。

通力合作，开拓土壤研究新局面

从创新团队的申请书中记者看到，创新团队的研究方向是土壤―作物系统模拟模型与应用，研究内容包括土壤过程的定量化、土壤作物系统中水分养分的耦合模拟与调控、基于GIS(地理信息系统)的流域或区域尺度土壤过程模型的建立与应用、虚拟农田系统与农作物数字化设计等。“我们希望建立一个框架性的模型，做出的成果都纳入到这个框架里面。”李保国认真地向记者讲述着团队的研究构想。

“这涉及到团队的分工，更主要的是团队的合作，大部分人做的是在自己研究方向上的深入化。”李保国说。

目前，龚元石、左强、任理、任图生在土壤过程的定量化、土壤―作物系统中水分养分的耦合模拟与调控方面进行合作研究。

郭焱、张宝贵合力攻关虚拟农田系统与农作物数字化设计。

郝晋珉、黄元仿、孙丹峰在基于GIS的流域或区域尺度土壤过程模型的建立与应用方面展开合作。

“我们的计划不是5年、10年的计划，而是需要15年、20年连续不断地做这个工作。”李保国郑重地说。

“团队中人多了以后，当两个研究方向比较接近，就会出现这样那样的矛盾，这样的话，团队中互相促进的精神非常重要。”李保国对此十分重视。在这个团队中，每个人都会负责一定的事务，为大家从事一些服务性的工作。现在担任着土壤与水科学系系主任职务的任图生对此深有感触：“我这个系主任一分钱独立的经费也没有，就是给大家服务。”

几年来，团队在区域水盐运动及其监测预报、根系分布与根系吸水模型、土壤―作物系统中水分养分高效利用、农作物结构一功能并行模拟模型――虚拟作物、不同尺度下作物生长与水分、氮素转化与运移模拟与应用、干旱区水土资源利用与荒漠化防治优化模式、黄淮海平原的中低产治理与农业可持续发展等方面做出了相当的成绩。

其中农作物机构一功能并行模拟模型――虚拟作物，是该团队新开辟的研究领域。在这方面的研究得到了国家“863”计划中“数字农业”重大专项的支持。该课题组研究人员与法国研究人员合作，构建了能并行模拟植物结构一功能的虚拟模型，该模型能够模拟植株在不同生长阶段任意器官的生物量积累和形态变化过程，从而能精确模拟植株个体的形态结构，并应用4年的田间试验数据验证了该模型的可靠性。相关成果分别发表在国内外知名专业刊物上，并在两次国际学术会议上进行特邀报告。

2003年，“非典”爆发的时候，香港的陶大花园污染过程表明病毒的传播与土水和环境关系重大，团队成员黄元仿带领的研究小组以此为契机，运用土壤物理的方法来研究流行性病毒在水土环境中的运动，获得了国家自然科学基金的资助，这个新开辟的方向吸引了美国知名专家前来寻求合作，并取得了初步成果。

从1990年至今，李保国率领的研究团队发表的论著共有60余篇被SCI收录，90余篇被EI、ISTP收录，特别是近2年来，其中的10余篇研究论文在《美国土壤学会会刊》(SSSAJ)和《水资源研究》(WRR)等国际上最知名的土壤，水或环境科学期刊上发表或待刊。团队内部合作完成的“黄淮海平原旱涝盐碱沙薄的综合治理与农业发展”获国家科技进步特等奖：“黄淮海平原持续高效农业综合技术研究与示范”获得国家科技进步二等奖；“沙漠化发生规律及其综合防治模式研究”获国家科技进步二等奖；“区域水盐运动监测预报”获国家科技进步(甲类)一等奖；“灌溉农田土壤水分高效利用的调控机制”获农业部科技进步(甲类)二等奖。

加强国际合作，注重人才培养

记者注意到，在资源与环境学院一楼的布告栏里贴着最近的国际学术报告的通知。

“国际交流在我们这里是一项日常工作，在这个基础上实行人才交往和流动，我们也借助这种机会来强化我们的队伍。”李保国说。

在不同尺度下作物生长与水分、氮素转化与运移模拟与应用课题的研究过程中，团队与美国、荷兰、德国、澳大利亚、以色列等国知名科学家合作，在已有点尺度(室内、田间剖面)、农田尺度和区域尺度研究的基础上，有系统地开展了5年以上的田间综合试验。

另外，团队已间德国、英国、澳大利亚、荷兰、法国、美国、以色列等国建立了合作项目，吸引了10多位国际专家和博士来华工作。

“这些项目都是培养人的。”李保国说。他主持过中澳合作项目“高产和保护环境质量下的农田水氮管理”，团队中的黄元仿教授就是通过中澳合作项目到澳大利亚进行了访问研究。

最近，李保国在人才队伍建设方面正在做的是把自己培养的优秀博士利用创新团队的条件送到国外最好的大学、最好的研究小组里去培训或合作研究，然后回到团队中工作。

“2009年，团队要承办一个植物模型的国际会议，另外还要举办一个有关土壤属性和过程定量化的国际会议。”李保国向记者透露。

新生的力量最关键

“这个团队还在不断充实。”李保国告诉记者。

“同一个学科，要有不同地方来的人员交叉在一起才有利于学科研究创新的取得。这也是大家公认的快速出成果，快速出人才的方法。”李保国非常肯定地说，“我脑子里一直有这么一个概念，在我的队伍组成中，土壤学科本专业的要占到三分之一，水、植物等同土壤学结合比较紧密的也占三分之一，另外三分之一必须是基础性学科，如数理化和计算机。”

现在团队中的骨干，大部分处于40到50岁的年龄段。“这里就存在一个年龄断层。”李保国深有体会地说，“科学队伍应该有一个合理的年龄结构，是渐进式的。”

李保国刚刚在土壤科学里开拓自己的事业时是30岁左右，那时在农大的土壤和水科学系，没有年龄在30到50岁的研究骨干。“那是直接断层。”经过李保国不断的努力，将一批人才聚集到土壤学科里以后，这个断层效应仍然在继续，只不过由直接断层变成了间接断层。“15年以后，如果我们退休了，学科的发展就会遇到困难。现在我们非常关注这个问

题，不希望人才断层的现象继续下去。”

现在，李保国考虑更多的是将“70后”甚至是“80后”充实到队伍中来。

“我们不光要发现新人，更要把这种好的团队机制留给他们，而且要代代相传。这是我们现在着手解决的事情。”李保国说。

罗布泊钾盐矿招待所的第一批客人

在团队的实验室中，记者看到了各种各样的土壤样品，颜色各异，形状各异。“这些都是我们自己采集的。”李保国向记者讲述了一个他们采集土壤样品的花絮。

每年，李保国都会带着自己的研究小组去各地采集土壤样品，从北京、天津、秦皇岛到中国的南疆，从黄土高原到海边，他们的足迹遍布中国的各个省市。最近几年，每到9、10月份，他们会从乌鲁木齐坐上汽车去“生命的”――罗布泊采集土壤样品。选择这个时候是因为这段时间罗布泊的风比较小，温度也比其他季节低些。即使这样，到了中午，罗布泊的空气温度也会达到摄氏30多度。

从李保国的口中，记者体会了罗布泊的艰苦环境。“罗布泊是一个干盐湖，到处都是盐壳，像刀子一样尖，像石头一样硬，没有地方坐，裤子稍不注意就会被划开一个口子，新买的旅游鞋在采集一次样品后就坏掉了。”

这几年罗布泊发现了钾盐矿，国家进行了开发，并于2005年在矿上建了一个条件良好，能够对外服务的招待所。李保国他们去罗布泊采集样品的时候就住在那里，“我们有幸成为了这个招待所对外服务的第一批客人。”

土壤学研究方向范文第2篇

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

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土壤学研究方向范文第3篇

（河南科技大学农学院，河南 洛阳 471003）

摘要：采用田间定位试验，研究秸秆还田条件下，连续常规耕作（3C）、1年深翻＋2年常规耕作（DP2C）、2年深翻＋1年常规耕作（2DPC）和连续3年深翻（3DP）对活性有机碳的时空变化以及碳库活度、活度指数、碳库指数和碳库管理指数的影响。结果表明，秸秆还田条件下，各处理0～40 cm土层土壤活性有机碳含量均随生育进程的推进先增后降，开花期达到峰值。与常规耕作相比，深翻能够显著提高0～40 cm土层活性有机碳、总有机碳和碳库管理指数，分别平均提高2．33％、4．54％和3．82％。不同耕作处理间0～40 cm土层土壤总有机碳和活性有机碳含量以3DP处理最高、2DPC处理次之，两者均显著高于3C处理。从土壤空间角度看，3DP处理和2DPC处理能够有效延缓土壤总有机碳、活性有机碳含量的降低速度，促进有机碳在土层中的均匀分布。但从生态效益和节本增效的角度出发，连读多年常规耕作后，秸秆还田条件下，隔一年深翻既能增强土壤碳汇能力，又可改善大气环境，是适合该地区的耕作方式。

关键词 ：轮耕；夏玉米田；总有机炭；活性有机碳；碳库管理指数

中图分类号：S513；S153．6 文献标识码：A 文章编号：0439－8114（2015）04－0802－05

DOI：10．14088／j．cnki．issn0439－8114．2015．04．009

收稿日期：2014－06－30

基金项目：河南省重点科技攻关计划项目（132102110028）；河南科技大学研究生创新基金资助项目（CXJJ－Z021）；河南科技大学大学生

训练计划（SRTP）项目（2013233）

作者简介：张 莉（1987－），女，河南信阳人，在读硕士研究生，研究方向为作物栽培与耕作，（电话）15896675906（电子信箱）dazhang0376＠163．com；

通信作者，付国占（1963－），男，教授，主要从事作物生理生态研究，（电子信箱）fuguozhan＠163．com。

长期以来，土壤有机碳一直是科研工作者的研究热点。一些研究发现，土壤有机碳是土壤物质循环的养分库，能量流动的能量库，也是评价土壤质量的重要指标。土壤有机碳含量在全球二氧化碳循环中起着重要作用［1］，但其数量不能直接反映营养物质的有效性，而活性有机碳周转速度快，直接参与微生物的生命活动，影响植物的养分供给，能够准确敏感地反映因管理措施改变而引起的土壤碳库变化［2－4］。国外学者Blair等［5］提出碳库管理指数，结合了外在条件影响下土壤碳库指标和碳库活度两方面的内容，不仅能够反映外界条件对土壤有机碳数量的影响，而且能够反映有机碳质量的变化，从而更加全面、动态地反映外界条件对土壤有机质性质的影响和土壤质量更新的程度，进而预测土壤性能的发展方向［6，7］。前人研究发现，保护性耕作具有较高的生态效益，通过减少土壤的扰动次数，降低有机碳矿化速率，可有效提高土壤的碳汇能力［8］。华北地区长期采用以旋代翻的耕作方法，引发了土壤耕层变浅，养分富集，土壤质量下降等一系列问题［9］。如何构建合理的耕作方式，提高土壤肥力，是当前农业亟待解决的问题。国内学者指出了以少耕为主，定期翻耕或深松的轮耕模式［10］，但由于轮耕周期长，难度大，关于轮耕对土壤肥力的研究很少，且主要集中在土壤的物理、化学性状方面［11，12］，针对秸秆还田条件下，轮耕对土壤活性有机碳时空变化和碳库管理指数的影响尚未见报道。本试验于豫西半干旱冬小麦－夏玉米两熟地区进行，在秸秆还田条件下，开展常规耕作、深翻对土壤活性有机碳和碳库管理指数影响的研究，以期确定适宜该地区的耕作方式，为提高土壤碳汇能力提供理论依据。

1 材料与方法

1．1 试验地概况

试验于2009－2012年在河南省洛阳市洛龙区河南科技大学试验农场进行。该区属于温带半湿润半干旱大陆性季风气候，年均日照为2 083～2 246 h，平均气温为14．1 ℃，无霜期184～224 d，多年平均降雨量为600 mm左右，采用小麦－玉米一年两熟种植制度。土壤为黄潮土，质地中壤，试验处理前0～20 cm土层土壤有机质10．80 g／kg、碱解氮75．00 mg／kg、速效磷9．21 mg／kg、速效钾120．00 mg／kg。

1．2 试验设计

本试验设4种耕作方式，分别为连续常规耕作（即小麦播种前翻耕或旋耕，深度小于20 cm，玉米免耕播种）（3C）、1年深翻（小麦播种前深翻，深度大于30 cm，玉米免耕播种）加2年常规耕作（DP2C）、2年深翻加1年常规耕作（2DPC）和连续3年深翻（3DP）。每个处理重复3次，小区面积30 m×5 m。供试玉米品种为郑单988。2012年10月8日播种，宽窄行种植（80 cm×40 cm），播种前底施N、P2O5和K2O分别为70．0、120．0、120．0 kg／hm2，大喇叭口期追施氮肥115．5 kg／hm2。试验地每个小区病虫害的防治、杂草清除等其他田间管理措施均采用常规管理模式。

1．3 样品采集及项目测定

于夏玉米拔节期、开花期、灌浆期和成熟期采集样品，按S型选取5点，分4层（0～10、10～20、20～30、30～40 cm）采集土样，去除植物残体，混匀风干后，过20 mm和100 mm筛备用。采用高猛酸钾氧化法［13］测定土壤活性有机碳含量；采用重铬酸钾外加热法［14］测定总有机碳含量；采用总有机碳－活性有机碳含量的计算方法测定非活性有机碳含量；参照徐明岗等［15］的方法计算土壤碳库管理指数，以连年传统耕作地土壤为参考土壤，计算公式如下：

碳库指数（CPI）＝样品全碳含量（g／kg）／参考土壤全碳含量（g／kg）

碳库活度（A）＝活性碳含量／非活性碳含量

碳库活度指数（AI）＝样品碳库活度／参考土壤碳库活度

碳库管理指数（CPMI，%）＝碳库指数×碳库活度指数×100。

1．4 数据分析

用Excel 2003和DPS7．0统计软件进行数据分析。

2 结果与分析

2．1 轮耕对土壤活性有机碳含量的影响

由图1可知，随着土层的增加，各处理土壤活性有机碳含量呈逐渐降低的变化趋势，降低幅度为12．97％～50．67％，其中30～40 cm土层降低幅度明显低于其他土层。随着生育进程的推移，各处理活性有机碳含量动态变化为先逐渐增加，开花期达到峰值，随后逐渐降低，此变化趋势可能与秸秆季节性腐蚀分解和植物阶段性营养生长根系分泌物有关。不同处理之间活性有机碳含量因土层不同而表现出一定的差异性。0～10 cm土层，各处理活性有机碳均表现为3DP＜2DPC＜DP2C＜3C，除了灌浆期、开花期，其他各时期处理间均无明显差异。20～30 cm土层各时期以3C最低，3DP最高，3DP处理明显高于3C处理，各时期依次提高14．62％、13．22％、8．58％和21．53％。30～40 cm土层，在拔节期和开花期，连年深翻活性有机碳含量略高于其他处理，其他时期各处理间无明显差异。其中，秸秆还田条件下，因养分的循环与利用，连年深翻活性有机碳含量在整个生育期均保持较高的水平。

2．2 轮耕对土壤总有机碳含量的影响

随着土层的增加，连年深翻和隔一年深翻处理可有效延缓有机碳的分解速率，降低有机碳层化率。长期秸秆还田条件下，各处理总有机碳含量在0～20 cm耕层差异不显著，可能是由于长期耕作表层土壤结构破坏，有机碳失去物理保护，加速其分解。长期连续常规耕作后，秸秆还田条件下，随着深翻频率的增加，20～30 cm土层总有机碳含量有显著（P＜0．05）增加的趋势，其中连年深翻（3DP）最高，连年旋耕（3C）最低（图2）。主要是因为深翻改造耕层结构，促进上下土层有机物质混匀，利用植物残茬和根系的分布，其中3DP、2DPC、DP2C处理较3C分别增加了22．78％、14．97％和1．34％。

2．3 轮耕对土壤碳库管理指数的影响

由表2可知，各处理对0～40 cm土层碳库活度、碳库活度指数、碳库指数和碳库管理指数影响表现不一致。碳库活度和碳库活度指数以3C处理最高，其他处理较低（0～20 cm），各处理间碳库指数和碳库管理指数表现为3DP＞2DPC＞DP2C＞3C（0～10 cm、10～20 cm土层除外）。连年常规耕作破坏了土壤结构，使有机碳暴露于空气中，有助于提高0～10 cm和10～20 cm土层碳库活度、碳库活度指数，但不利于碳库指数和碳库管理指数的提高。深翻促进秸秆均匀分布在各个土层中，有助于提高下层活性有机碳、碳库指数和碳库管理指数，由此说明秸秆还田条件下，深翻主要通过增加活性有机碳，提高总有机碳含量。

3 小结与讨论

耕作措施是农业生产管理措施的重要内容之一，在提高土壤肥力、改善土壤质量方面扮演重要的角色。活性有机碳直接影响土壤养分的有效性、植物生长发育以及环境质量［16，17］。大量研究表明，秸秆还田条件下少耕、免耕为主的保护性耕作，能够增加土壤紧实度，减少有机碳与空气的接触面积，降低有机碳矿化速率，同时秸秆还田又可降低土壤温度，导致土壤呼吸减弱，进而降低土壤向大气释放二氧化碳的数量，促进土壤有机碳的积累，提高土壤碳库管理指数，减缓全球变暖的趋势［18－20］。本研究也证实了这一点，与参照土壤相比，连续3年秸秆还田，各处理的0～40 cm土层总有机碳含量、活性有机碳含量均明显增加，分别平均提高9．65％、24．27％，可见秸秆还田主要通过提高活性有机碳含量，增强土壤碳汇能力。这可能是因为秸秆还田过程中引入了外源有机质，并且秸秆与土壤充分混合使有机碳受到物理性保护，与此同时，随着秸秆的分解和腐殖化，进一步促进了秸秆有机碳向土壤有机碳转化与更新，维持和提高了土壤有机碳的含量和活性［20－22］。

随着生育进程的推移，各处理活性有机碳呈先增后降的变化趋势，在作物生长旺盛时期开花期达到峰值，可能与植物根系分泌量增加和微生物活动具有季节性差异有紧密联系［23］。不同耕作方式之间0～40 cm土层活性有机碳、稳态碳、碳库指数以及碳库管理指数基本遵循3DP＞2DPC＞DP2C＞3C的规律，3DP、2DPC处理明显高于3C处理，总有机碳含量不同间隔年限间表现为连年深翻最高、隔一年深翻次之，连年常规耕作最低。而土壤碳率活度和碳库活度指数随着深翻频率增加而递增的趋势并不十分明显。由此可见连年浅耕，在一定程度上破坏了耕层土壤的物理结构，不利于有机碳的积累，而深翻能够改善土壤肥力和大气环境。本研究与武际等［24］、罗友进等［25］、杨敏芳等［26］、梁爱珍等［27］的研究结果一致，均表明秸秆还田条件下，连续免耕后实行深翻耕，可改善土壤的理化性状，增加耕层厚度，提高整个土层活性有机碳和碳库管理指数，确保作物高产、稳产。区惠平等［28］研究表明，免耕引起农田有机碳的分层，这与本研究结果相似。各处理间土壤有机碳及其组分随着土层深度的增加，活性有机碳、总有机碳、碳库活度以及碳库指数均有不同程度的降低。与连年常规耕作相比，深翻各处理均延缓了其降低速度，相对提高了下层（20～40 cm）活性有机碳、总有机碳及碳库管理指数，其原因为一方面秸秆均匀分布在耕层，改变了有机碳的分布特征；另一方面深翻打破犁地层，促进根系分泌有机物质，增加土壤水稳定团聚体数量，增强了土壤有机碳物理保护能力［29］。综合考虑生态效益和节本增效的作用，秸秆还田条件下，隔一年深翻是试验地比较理想的轮耕方式，但是本研究结果只是针对豫西半干旱地区，其他地区以及秸秆不还田条件下轮耕对土壤有机碳的变化尚有待进一步研究。

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土壤学研究方向范文第4篇

大学为了实现“人才培养、知识生产、社会服务”三大功能，需要进行一种专业目的的学科群建设，以学科群组织人才培养模式。本文在对环境科学学科群和相应的专业课程体系进行系统分析的基础上，对环境科学专业课程体系设置进行探讨，为建立适应新时期要求的环境科学专业人才培养方案提供科学依据，也为专业建设提供一种新范式。

1专业学科群

高等学校的专业是一种传承知识、培养人才的组织方式，主要指学术和人才培养的人为分类，起着目录性的指导作用，规定着师生探索的方向和范围，也起着范型的作用，是人才培养的范式。从知识角度讲，专业也是实现知识领域专门化的一种方式，是知识、学科及学科群的一种组织形式，既是具有一定共性和内在联系的学科群的集合体。

专业学科群包括基础学科、带头学科和外延学科三个层次。学科群建设就是要加强基础学科的理论源头作用，发挥带头学科的牵引作用，使多形态的学科结构产生协同效应，紧密联系交融形成一个学科整体是学科发展的一个新模式。学科群必须有带头学科。带头学科领域内的知识内容必须是学科群中心任务所涉猎的内容的大部和关键所在，是众多学科之中的核心学科和首席学科，担负起领导和组织的功能，连通、协调着各个学科、各层次学科，起着牵引作用。根据环境科学专业的发展演变过程和传统特色，环境科学是其带头学科，也是环境科学专业学科群的主干课程。基础学科是学科群的理论源头，环境科学专业的基础学科为地学、化学。

2环境科学专业学科群分析

2.1环境科学专业渊源

环境科学就是研究人及其生存环境间关系的一门学科。环境科学学科都是在传统学科中衍生、发展、壮大起来的，在环境科学的初级阶段，与环境科学的相关学科分别从解决环境问题的不同角度出发，形成了具有各自学科特点的环境类专业，如环境化学、环境地理学、环境地质学、环境生物学、环境工程学等，形成了各类环境科学分门别类发展，百花齐放，百家争鸣的局面。这样环境科学学科都以二级学科的形式附属在传统学科内。例如，综合性和师范型大学的环境科学体系主要起源于地理学、化学、和生物学等学科，农业大学的环境科学体系主要起步于土壤农化和农业环境保护，海洋大学的环境科学体系主要侧重于海洋环境科学等。随着环境科学进入综合发展阶段，由于实际环境问题的综合性，前述学科通过相互联系、联合、融入和融合，并逐渐综合、归并为环境科学和环境工程两个专业。1998年国家对学科设置体系进行了调整，新设了环境科学与工程一级学科，其下包括环境科学和环境工程两个二级学科，其中环境科学所涵盖了原来的环境地理学、环境化学、环境生物学、环境海洋学等多个二级学科，成为一个覆盖面非常广的一个新的二级学科。

2.2带头学科的演变

环境科学是一门综合性强的科学，研究核心是人地关系。研究对象是人地系统，是指环境与人类活动两个子系统相互作用，构成的具有一定结构和功能机制的复杂巨系统。按照研究人地关系系统相互关系的课程设计，环境科学专业主干课程是环境科学。

环境科学是一门年轻的交叉科学，环境问题是环境科学发展的根本驱动力，环境科学发展以环境问题为导向。20世纪50年代初，环境科学是在人类认识解决环境问题的过程中逐步产生和发展起来的，是人类社会生产力和科学技术发展到一定阶段的产物。因人们对环境问题的日益重视而在国外被提出，随着国际社会对环境问题关注的不断加强而得到发展，特别是进入20世纪七、八十年代后，得到了迅速发展，逐步形成了一门具有领域广泛、内容丰富的独立新兴学科。

环境科学是多学科、多门类的综合性科学，不过主要是移植其他众多自然科学学科如生物学、地学、化学、气象学、经济学、工程学、规划学等的原理和方法应用，及相关学科分化，并随着科学和技术进步而逐步发展起来的。从地球科学分化出的环境地学包括环境地理学、环境地质学、环境海洋学、环境地球化学以及环境生物地球化学和环境大气学等。生物学分化出环境生物学和环境医学包括环境生态学、环境水生物学、环境微生物学、环境生理学和环境毒理学等。由化学学科分化而来的环境化学包括环境分折化学和环境工程化学、环境有机分析化学、卫生工程化学、用水废水化学、大气污染化学、土壤污染化学和海洋化学等。环境物理学，包括辐射生物学和辐射医学以及环境声学、环境空气动力学等。工程类的环境工程学包括给水排水工程、给水及污水处理工程、供热工程、空气调节技术、除尘技术、冷冻技术、“三废”综合利用等。环境社会科学是从社会学科发展而来的，包括环境发展史、环境污染史、环境经济学、环境规划和环境管理学等。90年代前后，才开始注意到社会科学在研究和解决环境问题中的重要作用，环境哲学、环境社会学、环境伦理学以及环境法学等学科才逐渐形成。

20世纪70年代，联合国教科文组织，把“人与生物圈”的研究列为全球性课题，强调从宏观上研究人与环境的规律。人类面临的人口、粮食、能源、环境、健康等重大问题都是环境科学的研究内容，既要从广义的科学、技术和社会角度解决，更是从生物认）与环境角度来解决。这样，“环境科学”以其与时倶进的强大生命力，不断地扩充其学科视野，扩展其理论视界，扩张其应用视域，直到全面关注并深层关怀人类的生存与发展的生态文明前景。这样不仅形成了众多的环境科学分支，还与其他一些应用学科甚至社会学科相互渗透，产生了许多应用科学。人类环境学基础理论包括环境动力学、环境控制论和环境系统学；从应用上分有环境工程学、环境规划学和环境管理学；从层次等级分有个体环境、家庭环境、企业环境、社区环境；从系统类型分，有农村环境、城市环境、工矿环境、交通环境；从学科领域分，有经济环境学、文化环境学、社会环境学、行为环境学、环境伦理学、医学环境学、教育环境学和技术环境学等。

环境是指人类赖以生存的自然环境和社会环境，是围绕生物界泡括人类）并构成生物生存的必要条件的外部空间和无生命物质，如大气、水、土壤、阳光及其他无生命物质等。环境科学的主体是人，人的活动遵循社会发展规律，向自然界索取资源，产生出一些新的东西再返回给自然。环境科学的目的就在于弄清人类和环境之间各种各样的演化规律，包括人和环境的关系；人类活动引起环境质量的变化，这种变化又反过来影响人类活动，使我们能够控制人类活动给环境造成的负面影响。它的任务就是要揭示人和环境的这种相互作用的客观规律，以及运用这个规律来保护和改善环境。环境科学的研究从宏观上讲，研究人和环境相互作用的规律，由此揭示社会、经济和环境协调发展的基本规律。从微观上讲，环境科学要研究环境中的物质，尤其是人类活动产生的污染物及其在环境中的迁移、转变、积累、归宿等过程及其运动规律。还要研究环境污染综合防治技术和管理措施，寻求环境污染的预防、控制、消除的途径和方法。经过数十年的发展，学科内容进一步细化、深化，分支成环境科学学科群。环境科学学科群包括生态环境学科集、环境学学科集和应用环境学学科集。

2.2.1生态环境学科集

生态环境科学学科集包括基础环境因子学科子集和生态环境学科子集。

环境科学研究的环境是围绕着人的生存环境，包括自然界的大气圈、水圈、岩石圈、生物圈。基础环境因子学科子集细分为地质学、地貌学、气象学、水文学、土壤学、动物学、植物学、微生物学等环境因子，每个环境因子都包括一个系列学科，如土壤学系列学科包括基础土壤学、土壤地理学、土壤资源学、环境土壤学、土壤调查与制图、土地评价、土壤改良治理工程与技术、水土保持、土壤社会学等课程；同时包括地质环境学、地貌环境学、大气环境学、水文环境学、水资源环境、土壤环境学、生物环境学、植物环境学、动物环境学、微生物环境学等环境因子系列学科。

生态环境学科子集细分为海洋、河流、沙漠、草原、森林、农田、湖泊、沼泽、平原、山区、高原、丘陵、盆地等类型，包括海洋学、流域学、草原学、森林学、农田学、湖泊学、自然地理学、经济地理学和人文地理学等学科；海洋环境学、流域环境学、沙漠环境学、草原环境学、森林环境学、园林环境学、农田环境学、湖泊环境学、河流环境学、城市环境学、聚落环境学等系列课程；同时包括生态系统工程学、海洋环境工程、水利工程环境学、沙漠环境工程、草原环境工程、森林环境工程、园林环境工程、农田环境工程、湖泊环境工程等系列学科。

2.2.2环境学学科集

环境学学科集包括基础环境学学科子集、社会环境学学科子集和环境工程学科子集。

基础环境学学科子集包括环境科学概论、环境地质学、环境地球化学、环境海洋学、环境土壤学、污染气象学、环境化学、环境物理学、环境微生物学、环境生物学、数学环境学、化学环境学、环境医学、环境毒理学、环境生态学、环境监测、环境质量及评价、环境仪器分析等系列学科。

社会环境学学科子集包括环境哲学、环境科学方法论、环境统计学、环境伦理学、环境社会学、自然环境保护学、清洁生产概论、环境信息系统、环境保护学、环境管理学、环境经济学、环境法学、环境美学、景观环境学、环境政治学等系列学科。

环境工程学科子集包括环境规划学环境工程学、环境生态工程学、环境保护工程学、环境系统工程学、环境地球化学工程学、水污染防治工程学、大气污染防治工程学、固体污染防治工程学、噪声控制工程学、环境材料等系列学科。

2.2.3应用环境学学科集

应用环境学科是飞速成长的环境科学学科群中另一个重要学科子集。环境学与经济学相结合产生了经济环境学，同理如农业环境学、资源环境学、城市环境学、产业环境学、家庭环境学、工程环境学、环境教育、放射性环境学、农村环境学、区域环境学、全球环境学和宇宙环境学等都是环境科学应用的重要研究领域。出现了环境科学与环境工程学科双向同步发展的景象，如与前述应用环境科学学科相对应的农业环境工程、资源环境工程、城市环境工程、产业环境工程、家庭环境工程、环境教育工程、放射性环境工程、农村环境工程、区域环境工程、全球环境工程和宇宙环境工程等学科纷纷出现，这样就逐渐形成了飞速成长的应用环境学学科集。

2.3环境科学专业学科群的外延发展

环境科学专业是一门新兴的、多学科交叉渗透形成的、与人类及生物生存息息相关的前沿学科集其知识体系涉及自然资源和环境资源的高效利用、浪费、污染及控制、生态与环境建设的各个方面。因此人和环境科学集向外延拓展：（1)人一方面外延发展成人、生物科学与技术进而发展成包含现代生物认肢术与工程的生物（人）科学集；另一方面人口资源外延发展成自然资源，发展成以人口资源为主体的自然资源调查与保护、管理，进而发展成为资源科学学科集；（2)环境科学由人类生存环境发展成为生物(人）环境系列课程，外延发展成社会环境、人类环境系列课程，进而发展成为包括自然环境学科、社会环境学科、人类环境学科的环境科学学科集。

2.4农业大学环境类特色学科

农业大学最大的特色学科是农业学科群属于生命科学群的重要组分。经过数十年的发展，农业己经形成了许多传统学科，与环境科学专业有关的课程有：普通生物学、植物学、动物学、微生物学、植物生理学、植物生物化学、农业概论、作物栽培学、园艺学概论、生物保护学、设施园艺环境调控工程、养殖环境工程、农业生态学、农业病理学、植物保护学、试验设计与生物统计、农业仪器分析；农业气象学、农田水利学、土壤肥料学、农业环境学、园林环境学、生态农业、循环农业、绿色（有机）食品工程、建筑环境学、环境景观设计等。

2.5地方环境特色学科

青岛农业大学位于美丽滨海城市一青岛市的腹地城阳区，濒临黄海，东接崂山、西邻胶州湾，湿地广布，水域（湿地）环境研究方便。学校具有强大的农业技术背景，依托这一背景，学院环境科学专业将在农业环境保护、湿地（尤其是海洋）环境保护、区域环境规划、农业环境工程等方面独具一格。

3环境科学专业课程体系设置

高等学校的“专业”指的就是一个系列、有一定逻辑关系的课程组织151。因此，专业就是培育学科群的组织保证，是围绕社会需要，尤其是人才培养的需要，组织多学科协同攻关，形成一些由若个具有某一共同属性的分支学科构成的学科群体和人才培养的范式。

环境科学着重研究区域生产（生活）活动中的环境污染问题及资源利用与生态、环境和工程之间的相互关系，其工作重点是在可持续发展战略思想的指导下，努力提高环境容量，注重区域生态环境的保护和环境质量的改善，保证区域环境健康和优质农产品生产，确保生物认）生存的环境质量，是人们生活、生产和环境保护的理论基础，也迫切要求用较为完善的理论去对许多应用性问题提供专门指导。“国家中长期科学技术发展纲要”161中指出：防止水土流失、保护生态环境，建立合理的农林牧副渔复合生态体系。发展生态建设工程，开展温室效应、酸雨及臭氧层机理，及其对环境和人体影响的研究。是中国21世纪初环境科学研究发展的前沿和核心领域。由于环境问题涉及面广、性质复杂，其解决需要各相关学科的知识，环境科学专业也就需要同时具备相应的基础知识和基本技能，尤其是现代科学技术的发展和解决环境问题的迫切性，要求环境科学本科专业人才必须具备广博的理论基础和扎实地掌握相应的技术手段。针对环境科学涵盖面的广泛性和所研究问题的复杂性，客观上需要专业方向各有所侧重的人才多样化，需要具有深厚理论基础的综合能力和适应性强的专业人才的特点。这就要求学生掌握环境科学方面的基本理论、基本知识，受到应用基础研究、应用研究和环境管理的基本训练，熟悉国家环境保护、自然资源合理利用、可持续发展、知识产权等有关政策和法规，了解环境科学的理论前沿、应用前景和最新发展动态，以及环境保护产业的发展状况；同时通过学科交叉、渗透，加强基础理论教学，拓宽学生的知识面，强化专业基本技能、基本实践的训练，培养学生具有系统扎实地环境领域的科学研究、工程设计和管理规划能力，具备区域环境质量监测与评价、生态环境建设、资源利用技术、环境规划与管理、环境质量保障方法和可持续发展方法的基础理论和基本技能，具有较好的科学素养及一定的教学、研究、开发和管理能力，成为基础扎实、适应性广、能力强、素质高的区域环境系统规划、建设和管理的技术人才，能在科研机构、高等学校、企事业单位及行政部门等从事科研、教学、环境保护和环境管理等工作。高等学校应在教育部颁布的环境科学专业课程体系基本框架下，根据环境科学专业学科群发展的要求，按照“宽口径、厚基础、强能力”的原则，结合自身特点和所处环境，从有利于学生就业和继续深造两方面着手构建环境科学专业的课程体系和人才培养模式。

专业学科群是本专业的主干课程的细化、交叉融合形成的系列课程的集合，以本专业的主干课程系列课程为核心，以专业主干课程的外延课程系列为支撑，加上这些专业课程的基础课程群，形成金字塔型学科群。地方农业院校环境科学专业学科群包括化学科学学科集、生物浓业）科学学科集、生态环境科学学科集、环境科学学科集和环境工程科学学科集。青岛农业大学将前述的环境科学专业学科群分成专业基础课程、专业课程、专业选修课程等层次，形成环境科学专业课程体系。针对庞大的课程体系，特别是众多的选修课，学生们往往很迷茫。为了学生们能根据自己的喜好，很好地在环境科学领域定位自己、发展自己，在宽口径的基础上，能有一技之长，毕业后成为能在产业环境保护、生态农业、循环生产、污染监测及控制的教学、科研、管理等工作的应用技术型人才。我们结合农业资源与环境科学的发展趋势，紧密结合中国资源管理与环境保护方面的问题与社会需求，尤其是“三农”领域的广泛需求，考虑到农业院校的基础和环境科学领域的特色，根据市场的需要考虑设立多个专业方向，来培养多层次、多样化、适应性强的各类人才。按照“基础+模块”模式设置了环境科学专业课程体系，将环境科学专业选修课程分设三个方向，每个学生至少选修一个方向的课程、至少选修8个学分人文社科类课程和一定任选课。湿地晦洋）环境科学方向：主要选修课程有水生生物学、水文与水资源学、海洋学导论、自然资源学、水域生态学、水污染与控制、水污染治理、海洋环保技术、水土保持、环境生态工程学等；

污染控制方向：环境工程原理、CD制图、产业生态学、城市生态学、环境风险评价、环境土壤学、清洁生产概论、大气污染控制工程、固体废弃物处理与资源化、物理性污染控制、水处理新技术、室内空气污染控制工程等；

土壤学研究方向范文第5篇

【关键词】农田；重金属污染；生物修复

0 前言

近年来，我国食品安全形式非常严峻，有一部分原因就是农田遭到污染，尤其是重金属污染。据报道，目前我国受砷、铬、铅等重金属污染的耕地而积近2000万平方千米，约占总耕地而积的20%；其中工业“三废”污染耕地1000万平方千米，污水灌溉达330多万平方千米。重金属不能被土壤微生物所分解，易在土壤中蓄积或转化为毒性更大的化合物。土壤重金属污染的特点为长期累积效应、隐蔽性、不可逆性和一定的交互作用。土壤受重金属污染后，影响农作物并通过食物链等影响人体健康，造成中毒危害。另据国土资源部的最新调查显示：每年我国约有1200万吨粮食被重金属所污染，这些粮食足够养活4000万左右的人口，并且这种污染问题日益严重。因此，对农田重金属污染的治理显得尤为迫切。当前，土壤重金属污染的治理方法主要有工程措施、物理化学方法、化学修复方法、以及生物修复方法。本文将重点介绍生物修复法在农田重金属污染治理中的研究进展，同时对生物修复法治理农田重金属污染的研究前景进行展望。

1 简介

生物修复法是指利用生物的生命代谢活动降低环境中有毒有害物质的浓度或使其完全无害，从而使污染的土壤局部地或完全地恢复到原始状态。其优点有：成本低、不破坏土壤生态环境、可以回收再利用贵金属、造成二次污染机会较少。缺点有：周期长、一种植物一般只能提取一种或者几种重金属、而植物固定只是将重金属暂时固定，如果土壤环境发生变化，重金属的毒性作用还有可能再次出现[1]。

2 生物修复法的分类

生物修复作用治理农田重金属污染方法可以分为动物修复法、植物修复法以及微生物修复法。它们有着不同的优缺点。因此，在利用生物技术处理重金属污染时，要结合当地实际，因地制宜，才能达到预期效果。

2.1 动物修复

动物修复是指土壤动物群通过直接的吸收、转化和分解或间接的改善土壤理化性质，提高土壤肥力，促进植物和微生物的生长等作用而修复土壤污染的过程。有关动物修复的研究报道较少，主要集中在有机物和农药污染土壤的修复（如利用蚯蚓等修复）和富营养化水体的修复（如利用滤食性贝类、棘皮动物、河蟹等修复），对重金属污染土壤的动物修复机理仍处于探索阶段[2]。

2.2 微生物修复

利用土壤微生物的蓄积和降解作用来治理土壤重金属污染是一种高效的途径。国内外许多研究己证明，菌根在修复遭受重金属污染的土壤方面发挥着特殊的作用，他们减轻了植物在重金属污染的土壤中的受害程度[3]。

土壤重金属污染的微生物修复是利用微生物的生物活性对重金属的亲和吸附或转化为低毒产物，从而降低重金属的污染程度[4]。利用微生物（藻类、细菌和酵母等）来减轻或消除重金属污染，虽然微生物不能降解和破坏重金属，但是可以通过改变它们的物理或化学特性而影响金属在环境中的迁移和转化。其修复机理包括表面生物大分子吸收转运、细胞代谢、空泡吞饮、生物吸附和氧化还原反应等。微生物对上壤中重金属活性的影响主要体现在以下几个方面：①溶解和沉淀作用；②生物吸附和富集作用；③氧化还原作用。微生物修复技术种类繁多，可进行异位修复、原位修复以及原位/异位联合修复。其中，原位修复操作简单，对原有的土壤环境破坏程度低。微生物修复受各种环境因素的影响较大，氧气、pH、温度、水分等均可影响微生物活性进而影响修复效果，其田间试验效果不是非常理想。因此，为降解菌提供适宜条件以促进其生长繁殖至关重要，这也是今后研究的重点。

2.3 植物修复

植物修复技术是指通过植物自身及共存微生物体系，修复和消除由无机废弃物和有机毒物造成的土壤环境污染的一种技术。

我国野生植物资源丰富，生长在天然的污染环境中的耐重金属植物和野生超积累植物数不胜数。因此开发与利用这些野生植物资源对植物修复的意义十分重大。有关资料表明，大量植物对重金属Cr，Cd，Co，Pb，Ni，Cu，Zn等有很强的吸收积累能力。比如国内有人利用白菜修复重金属污染土壤，如丛孚奇等将白菜用于钥矿区重金属污染土壤的修复研究，结果表明磷酸氢二钠一柠檬酸缓冲溶液能显著提高白菜的地上部富集土壤中重金属元素的能力。李玉双[5]等以沈阳张士灌区重金属污染上壤为修复对象，采用盆栽试验，研究了乙二胺四乙酸（EDTA）对白菜富集重金属及其生长状况的影响。结果表明，EDTA能够提高白菜对上壤中Cu，Cd，Pd 和Zn的植物提取效率。

但是，由于超富集植物一般只能积累某些重金属元素，植物物种的选取受到不同地理气候条件的限制，同时富集植物和超富集植物生物量一般较少，生长速度慢，积累效率低。所以，利用野生抗性植物进行重金属污染土壤的治理还未取得理想结果。这就需要相关科研人员做进一步深入的研究，以求早日获得生长周期短，能吸附多种重金属，积累效率高的重金属富集吸收植物。

2.4 综合修复技术

由于每个地区的污染物来源不同造成各地污染情况有很大的差异。只用一种修复技术往很难达到目标。因此，开发复合修复方法成为土壤重金属污染修复的主要研究方向[6]。现今开始投入应用的复合修复技术的主要类型有动物/植物联合修复、化学/物化一生物联合修复以及植物/微生物联合修复。

3 展望

生物修复技术治理重金属污染土壤以其低成本、高效率、适用范围广和无二次污染等优点已成为重金属污染农田土壤治理中的一个全新研究领域和国内外有关学者研究的热点之一。但是由于其起步晚，难度大，其大部分研究还处于实验室阶段，尚不能有效地应用于重金属农田污染的治理中去，但随着不同学科（遗传学、土壤学、生态学、化学、生理学、环境保护学和生物工程）的相互配合。我们相信该技术会日趋成熟，并且为重金属污染农田的治理贡献出巨大的力量。

【参考文献】

[1]肖鹏飞，等.土壤重金属污染及其植物修复研究[J].辽宁大学学报：自然科学版，2004，31（3）：279-283.

[2]李宇飞.土壤重金属污染的生物修复技术[J].环境科学与技术，2001.34（12H）：148-151.

[3]王真辉.农田土壤重金属污染及其生物修复技术[J].海南大学学报：自然科学版，2002，12：386-387.

[4]阎晓明，何金柱.重金属污染上壤的微生物修复机理及研究进展[J].安徽农业科学，2002，30（6）：877-879，883.