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土壤學研究方向范文第1篇

說這段話的，是中國農業大學“土壤―作物系統中的過程模型與應用”創新團隊學術帶頭人李保國教授。

7月10日上午，經過一個多小時的車程，我們來到了中國農業大學，進入資源與環境學院副院長李保國教授的辦公室，雖然比約定的時間晚到了一些，李保國教授仍然十分熱情地接待了我們。初次見面，溫和、平易近人是李保國教授留給記者最深的印象。短暫的寒暄之后，我們就進入了解他的團隊的過程中。

土壤學科的精英團隊

土壤學科是我國最古老的學科之一。中國農業大學的土壤學科歷史悠久，是我國1988年在各高校土壤學科中惟一被確定為國家級重點學科的，其早期學科帶頭人李連捷教授是我國土壤學科的奠基人之一。

李保國率領的“土壤―作物系統中的過程模型與應用”創新團隊以植物―土壤相互作用教育部重點實驗室、農業部土壤和水重點實驗室為依托，針對農業可持續發展這一重大國家需求，從微觀到宏觀，從理論到實踐，在土壤過程、土壤一作物系統中的物質和能量轉化的理論方面進行開拓創新性研究。

“這個隊伍是一個開放的隊伍，有來的有去的，到現在形成了15個人左右的團隊。”李保國告訴記者。

李保國，學術帶頭人，中國農業大學資源與環境學院副院長，長江學者特聘教授。1992年作為主要研究者完成的“區域水鹽運動監測預報”成果獲國家教委一等獎；1994年入選國家教委首批跨世紀人才培養計劃；1997年獲北京第11屆“五四”獎章；2001年獲第7屆中國農學會青年科技獎；2004年獲首屆中國土壤學會獎；2006年獲國家科技進步二等獎。曾主持完成國家“八五”重點攻關項目“區域水鹽運動測報應用”的研究；主持國家重點基礎發展規劃項目“973”課題“提高作物抗逆和水份、養分利用效率調控途徑的研究”；主持國家“863”課題“農業信息的關鍵技術研究與示范”等多個科研項目。

石元春，學術指導，教授，中科院院士，中國工程院院士。主持的黃淮海平原綜合治理項目于1993年獲國家科技進步特等獎。曾獲陳嘉庚農業科學獎和萍科學獎。

龔元石，研究骨干，教授，中國農業大學科技處處長，德國霍恩海姆大學博士。1997年獲北京土壤學會青年科技論文一等獎；1999年獲農業部科技進步二等獎；2000年入選教育部優秀青年教師資助計劃。曾作為課題負責人主持國家“863”課題“高效農藝節水關鍵技術與新產品”等多個科研項目。

郝晉珉，研究骨干，教授，曾在以色列作訪問學者。1996年獲農業部科技進步二等獎2001年入選教育部跨世紀優秀人才培養計劃；2001年獲中國高校科技進步二等獎：2004年獲國家科技進步二等獎。曾主持國家攻關項目“黃淮海平原高產區優質高效農業結構模式與技術研究”等多個科研項目。

左強，研究骨干，教授，曾在埃及開羅農業研究中心做訪問研究。1998年獲北京青年優秀科技論文三等獎；1999年獲農業部科技進步二等獎；2002年獲霍英東高等院校青年教師獎勵基金。曾主持科技部中以國際合作項目“非飽和帶的鹽漬化與污染及其對地下水污染的影響”等多個科研項目。

任理，研究骨干，教授，曾在荷蘭瓦赫寧恩大學做訪問研究。1999年獲農業部科技進步二等獎；2004、2006年獲中國農業大學10篇優秀博士論文指導教師獎。曾主持國家自然科學基金項目“農業阿特拉津在土壤中運移與轉化規律的研究”等多個科研項目。

黃元仿，研究骨干，教授，中國農業大學資源與環境學院資源科學中心主任。曾在澳大利亞墨爾本大學糧食與土地資源學院做訪問研究。1999年獲農業部科技進步二等獎；2001年獲北京青年優秀科技論文三等獎：2003年獲北京市科技新星稱號。曾主持國家自然科學基金項目“流行性病毒在水土環境中的存活時間及運移過程的模擬”等多個科研項目。

郭焱，研究骨干，教授，2001年至2004年曾分別在澳大利亞、法國作訪問學者。1999年獲農業部科技進步二等獎。曾主持國家“863”課題“農林植物生長模型與數字化設計技術研究”等多個科研項目。

任圖生，研究骨干，教授，加拿大阿爾伯塔大學博士，1997至1998年在美國愛荷華州立大學做博士后，2004年被中國農業大學引進為特聘教授，《美國土壤學會會刊》(SSSAJ)副編輯。主持國家自然科學基金課題“土壤水分特征曲線與土壤熱物理特性的相關性研究”等多個科研項目。

除了上述7位研究骨干外，團隊中還有其他6位在土壤學科里卓有建樹的成員，分別是張寶貴、林啟美、胡克林、劉剛、孫丹峰和毛萌。

目前創新團隊的成員中有4位分別在德國、英國、法國和加拿大獲得博士學位，其他絕大多數都有在國外做訪問研究的經歷。

“我們想搞成‘八國聯軍’，但是沒有搞齊。”說到這里，李保國爽朗地笑了。

在最近進行的學科評估中，李保國率領的團隊所在的學科又在全國排名第一。

從“金剛”到創新團隊

作為學術帶頭人，李保國1990年從中國農業大學的前身――北京農業大學博士畢業后就留在了當時的北京農大土地資源系。作為當時學校土壤學科年齡最小的青年骨干，在石元春教授的鼎力支持下，李保國承擔起了土壤學科的研究重任，并一直堅守在這個陣地上。

“我是1992年破格提的副教授，1994年年底破格提的教授，從所有的‘破格’中可以看得出來，當時人才是極其缺乏的。”李保國說。但是學科和事業的發展必須有人，“有人之后其他的硬件條件才能建設。‘李保國十分清楚’學科的好壞關鍵看有沒有團隊的支撐。”

從1992年開始，有一批到國外留學的博士畢業后陸陸續續來到了李保國所在的土地資源系。為了留住人才，發揮他們的作用，李保國考慮更多的是如何為他們營造一個良好的工作環境和氛圍。“這可能是我們留人的關鍵。”李保國說。

為了使人才能夠馬上開展工作，李保國會盡量滿足人才對工作條件的要求。“1994年的時候，計算機的價格很高，要1萬多元一臺，而當時一年可以得到的經費也就是10萬元。為了保證回國人員的工作條件與國外不相差太多，我為他們配備計算機，過了幾年又為他們配備上網條件。”李保國回憶著當時的情景。

1993年，在法國從事博士后研究的張寶貴回來了。

1995年，在全世界農業研究最有名的英國洛桑實驗站從事研究的林啟美回來了。

……

在從國外引進人才的同時，李保國也注重培養和引進國內著名高校的科研人才。任理、左強等從事完博士后研究工作后紛紛留校。到上世紀90年代中期的時候，李保國的土壤學科里匯聚了龔元石、左強、任理、林啟美、張寶貴、郭焱、黃元仿等一批骨干，這些人在各自的領域里取得了不俗的成績，能夠獨當一面，支撐起了中國農業大學土壤學科的一面大旗，因為正好8個人而且都是男性，因此被人們稱為“金剛”。

科學研究不能停步，李保國的團隊也在不斷地吸收新鮮血液。隨著郝晉珉、任圖生、胡克林、劉剛、孫丹峰、毛蔭的加入或融合，團隊的研究力量越來越強大。2004年，李保國率領的科研群體成功入選首批教育部創新團隊。

通力合作，開拓土壤研究新局面

從創新團隊的申請書中記者看到，創新團隊的研究方向是土壤―作物系統模擬模型與應用，研究內容包括土壤過程的定量化、土壤作物系統中水分養分的耦合模擬與調控、基于GIS(地理信息系統)的流域或區域尺度土壤過程模型的建立與應用、虛擬農田系統與農作物數字化設計等。“我們希望建立一個框架性的模型，做出的成果都納入到這個框架里面。”李保國認真地向記者講述著團隊的研究構想。

“這涉及到團隊的分工，更主要的是團隊的合作，大部分人做的是在自己研究方向上的深入化。”李保國說。

目前，龔元石、左強、任理、任圖生在土壤過程的定量化、土壤―作物系統中水分養分的耦合模擬與調控方面進行合作研究。

郭焱、張寶貴合力攻關虛擬農田系統與農作物數字化設計。

郝晉珉、黃元仿、孫丹峰在基于GIS的流域或區域尺度土壤過程模型的建立與應用方面展開合作。

“我們的計劃不是5年、10年的計劃，而是需要15年、20年連續不斷地做這個工作。”李保國鄭重地說。

“團隊中人多了以后，當兩個研究方向比較接近，就會出現這樣那樣的矛盾，這樣的話，團隊中互相促進的精神非常重要。”李保國對此十分重視。在這個團隊中，每個人都會負責一定的事務，為大家從事一些服務性的工作。現在擔任著土壤與水科學系系主任職務的任圖生對此深有感觸：“我這個系主任一分錢獨立的經費也沒有，就是給大家服務。”

幾年來，團隊在區域水鹽運動及其監測預報、根系分布與根系吸水模型、土壤―作物系統中水分養分高效利用、農作物結構一功能并行模擬模型――虛擬作物、不同尺度下作物生長與水分、氮素轉化與運移模擬與應用、干旱區水土資源利用與荒漠化防治優化模式、黃淮海平原的中低產治理與農業可持續發展等方面做出了相當的成績。

其中農作物機構一功能并行模擬模型――虛擬作物，是該團隊新開辟的研究領域。在這方面的研究得到了國家“863”計劃中“數字農業”重大專項的支持。該課題組研究人員與法國研究人員合作，構建了能并行模擬植物結構一功能的虛擬模型，該模型能夠模擬植株在不同生長階段任意器官的生物量積累和形態變化過程，從而能精確模擬植株個體的形態結構，并應用4年的田間試驗數據驗證了該模型的可靠性。相關成果分別發表在國內外知名專業刊物上，并在兩次國際學術會議上進行特邀報告。

2003年，“非典”爆發的時候，香港的陶大花園污染過程表明病毒的傳播與土水和環境關系重大，團隊成員黃元仿帶領的研究小組以此為契機，運用土壤物理的方法來研究流行性病毒在水土環境中的運動，獲得了國家自然科學基金的資助，這個新開辟的方向吸引了美國知名專家前來尋求合作，并取得了初步成果。

從1990年至今，李保國率領的研究團隊發表的論著共有60余篇被SCI收錄，90余篇被EI、ISTP收錄，特別是近2年來，其中的10余篇研究論文在《美國土壤學會會刊》(SSSAJ)和《水資源研究》(WRR)等國際上最知名的土壤，水或環境科學期刊上發表或待刊。團隊內部合作完成的“黃淮海平原旱澇鹽堿沙薄的綜合治理與農業發展”獲國家科技進步特等獎：“黃淮海平原持續高效農業綜合技術研究與示范”獲得國家科技進步二等獎；“沙漠化發生規律及其綜合防治模式研究”獲國家科技進步二等獎；“區域水鹽運動監測預報”獲國家科技進步(甲類)一等獎；“灌溉農田土壤水分高效利用的調控機制”獲農業部科技進步(甲類)二等獎。

加強國際合作，注重人才培養

記者注意到，在資源與環境學院一樓的布告欄里貼著最近的國際學術報告的通知。

“國際交流在我們這里是一項日常工作，在這個基礎上實行人才交往和流動，我們也借助這種機會來強化我們的隊伍。”李保國說。

在不同尺度下作物生長與水分、氮素轉化與運移模擬與應用課題的研究過程中，團隊與美國、荷蘭、德國、澳大利亞、以色列等國知名科學家合作，在已有點尺度(室內、田間剖面)、農田尺度和區域尺度研究的基礎上，有系統地開展了5年以上的田間綜合試驗。

另外，團隊已間德國、英國、澳大利亞、荷蘭、法國、美國、以色列等國建立了合作項目，吸引了10多位國際專家和博士來華工作。

“這些項目都是培養人的。”李保國說。他主持過中澳合作項目“高產和保護環境質量下的農田水氮管理”，團隊中的黃元仿教授就是通過中澳合作項目到澳大利亞進行了訪問研究。

最近，李保國在人才隊伍建設方面正在做的是把自己培養的優秀博士利用創新團隊的條件送到國外最好的大學、最好的研究小組里去培訓或合作研究，然后回到團隊中工作。

“2009年，團隊要承辦一個植物模型的國際會議，另外還要舉辦一個有關土壤屬性和過程定量化的國際會議。”李保國向記者透露。

新生的力量最關鍵

“這個團隊還在不斷充實。”李保國告訴記者。

“同一個學科，要有不同地方來的人員交叉在一起才有利于學科研究創新的取得。這也是大家公認的快速出成果，快速出人才的方法。”李保國非常肯定地說，“我腦子里一直有這么一個概念，在我的隊伍組成中，土壤學科本專業的要占到三分之一，水、植物等同土壤學結合比較緊密的也占三分之一，另外三分之一必須是基礎性學科，如數理化和計算機。”

現在團隊中的骨干，大部分處于40到50歲的年齡段。“這里就存在一個年齡斷層。”李保國深有體會地說，“科學隊伍應該有一個合理的年齡結構，是漸進式的。”

李保國剛剛在土壤科學里開拓自己的事業時是30歲左右，那時在農大的土壤和水科學系，沒有年齡在30到50歲的研究骨干。“那是直接斷層。”經過李保國不斷的努力，將一批人才聚集到土壤學科里以后，這個斷層效應仍然在繼續，只不過由直接斷層變成了間接斷層。“15年以后，如果我們退休了，學科的發展就會遇到困難。現在我們非常關注這個問

題，不希望人才斷層的現象繼續下去。”

現在，李保國考慮更多的是將“70后”甚至是“80后”充實到隊伍中來。

“我們不光要發現新人，更要把這種好的團隊機制留給他們，而且要代代相傳。這是我們現在著手解決的事情。”李保國說。

羅布泊鉀鹽礦招待所的第一批客人

在團隊的實驗室中，記者看到了各種各樣的土壤樣品，顏色各異，形狀各異。“這些都是我們自己采集的。”李保國向記者講述了一個他們采集土壤樣品的花絮。

每年，李保國都會帶著自己的研究小組去各地采集土壤樣品，從北京、天津、秦皇島到中國的南疆，從黃土高原到海邊，他們的足跡遍布中國的各個省市。最近幾年，每到9、10月份，他們會從烏魯木齊坐上汽車去“生命的”――羅布泊采集土壤樣品。選擇這個時候是因為這段時間羅布泊的風比較小，溫度也比其他季節低些。即使這樣，到了中午，羅布泊的空氣溫度也會達到攝氏30多度。

從李保國的口中，記者體會了羅布泊的艱苦環境。“羅布泊是一個干鹽湖，到處都是鹽殼，像刀子一樣尖，像石頭一樣硬，沒有地方坐，褲子稍不注意就會被劃開一個口子，新買的旅游鞋在采集一次樣品后就壞掉了。”

這幾年羅布泊發現了鉀鹽礦，國家進行了開發，并于2005年在礦上建了一個條件良好，能夠對外服務的招待所。李保國他們去羅布泊采集樣品的時候就住在那里，“我們有幸成為了這個招待所對外服務的第一批客人。”

土壤學研究方向范文第2篇

土壤退化(Soildegradation)是指在各種自然，特別是人為因素影響下所發生的導致土壤的農業生產能力或土地利用和環境調控潛力，即土壤質量及其可持續性下降（包括暫時性的和永久性的）甚至完全喪失其物理的、化學的和生物學特征的過程，包括過去的、現在的和將來的退化過程，是土地退化的核心部分。土壤質量(Soilquality)則是指土壤的生產力狀態或健康(Health)狀況，特別是維持生態系統的生產力和持續土地利用及環境管理、促進動植物健康的能力[2]。土壤質量的核心是土壤生產力，其基礎是土壤肥力。土壤肥力是土壤維持植物生長的自然能力，它一方面是五大自然成土因素，即成土母質、氣候、生物、地形和時間因素長期相互作用的結果，帶有明顯的響應主導成土因素的物理、化學和生物學特性；另一方面，人類活動也深刻影響著自然成土過程，改變土壤肥力及土壤質量的變化方向。因此，土壤質量的下降或土壤退化往往是一個自然和人為因素綜合作用的動態過程。根據土壤退化的表現形式，土壤退化可分為顯型退化和隱型退化兩大類型。前者是指退化過程（有些甚至是短暫的）可導致明顯的退化結果，后者則是指有些退化過程雖然已經開始或已經進行較長時間，但尚未導致明顯的退化結果。

2全球土壤退化概況

當前，因各種不合理的人類活動所引起的土壤和土地退化問題，已嚴重威脅著世界農業發展的可持續性。據統計，全球土壤退化面積達1965萬km2。就地區分布來看，地處熱帶亞熱帶地區的亞洲、非洲土壤退化尤為突出，約300萬km2的嚴重退化土壤中有120萬km2分布在非洲、110萬km2分布于亞洲；就土壤退化類型來看，土壤侵蝕退化占總退化面積的84%，是造成土壤退化的最主要原因之一；就退化等級來看，土壤退化以中度、嚴重和極嚴重退化為主，輕度退化僅占總退化面積的

38%[3～6]。

全球土壤退化評價(GlobalAssessmentofSoilDegradation)研究結果[3～6]顯示，土壤侵蝕是最重要的土壤退化形式，全球退化土壤中水蝕影響占56%，風蝕占28%；至于水蝕的動因，43%是由于森林的破壞、29%是由于過度放牧、24%是由于不合理的農業管理，而風蝕的動因，60%是由于過度放牧、16%是由于不合理的農業管理、16%是由于自然植被的過度開發、8%是由于森林破壞；全球受土壤化學退化（包括土壤養分衰減、鹽堿化、酸化、污染等）影響的總面積達240萬km2，其主要原因是農業的不合理利用(56%)和森林的破壞(28%)；全球物理退化的土壤總面積約83萬km2，主要集中于溫帶地區，可能絕大部分與農業機械的壓實有關。

3我國土壤退化狀況

首先，我國水土流失狀況相當嚴重，在部分地區有進一步加重的趨勢。據統計資料[7]，1996年我國水土流失面積已達183萬km2，占國土總面積的19%。僅南方紅黃壤地區土壤侵蝕面積就達6153萬km2，占該區土地總面積的1/4[8]。同時，對長江流域13個重點流失縣水土流失面積調查結果表明，在過去的30年中，其土壤侵蝕面積以平均每年1.2%～2.5%的速率增加[9]，水土流失形勢不容樂觀。

其次，從土壤肥力狀況來看，我國耕地的有機質含量一般較低，水田土壤大多在1%～3%，而旱地土壤有機質含量較水田低，＜1%的就占31.2%；我國大部分耕地土壤全氮都在0.2%以下，其中山東、河北、河南、山西、新疆等5省（區）嚴重缺氮面積占其耕地總面積的一半以上；缺磷土壤面積為67.3萬km2，其中有20多個省（區）有一半以上耕地嚴重缺磷；缺鉀土壤面積比例較小，約有18.5萬km2，但在南方缺鉀較為普遍，其中海南、廣東、廣西、江西等省（區）有75%以上的耕地缺鉀，而且近年來，全國各地農田養分平衡中，鉀素均虧缺，因而，無論在南方還是北方，農田土壤速效鉀含量均有普遍下降的趨勢；缺乏中量元素的耕地占63.3%[10]。對全國土壤綜合肥力狀況的評價尚未見報道，就東部紅壤丘陵區而言，選擇土壤有機質、全氮、全磷、速效磷、全鉀、速效鉀、pH值、CEC、物理性粘粒含量、粉/粘比、表層土壤厚度等11項土壤肥力指標進行土壤肥力綜合評價的結果表明，其大部分土壤均不同程度遭受肥力退化的影響，處于中、下等水平，高、中、低肥力等級的土壤的面積分別占該區總面積的25.9%、40.8%和33.3%，在廣東丘陵山區、廣西百色地區、江西吉泰盆地以及福建南部等地區肥力退化已十分嚴重[11]。

此外，其它形式的土壤退化問題也十分嚴重。以南方紅壤區為例，約20萬km2的土壤由于酸化問題而影響其生產潛力的發揮；化肥、農藥施用量逐年上升，地下水污染不斷加劇，在部分沿海地區其地下水硝態氮含量已遠遠高于WHO建議的最高允許濃度10mg/l；同時，在一些礦區附近和復墾地及沿海地區土壤重金屬污染也相當嚴重[8]。

4土壤退化研究進展

自1971年FAO提出土壤退化問題并出版“土壤退化"專著以來，土壤退化問題日益受到人們的關注。第一次與土地退化有關的全球性會議——聯合國土地荒漠化(desertification)會議于1977在肯尼亞內羅畢召開。聯合國環境署(UNEP)又分別于1990年和1992年資助了Oldeman等開展全球土壤退化評價(GLASOD)、編制全球土壤退化圖和干旱土地的土地退化（即荒漠化）評估的項目計劃。1993年FAO等又召開國際土壤退化會議，決定開展熱帶亞熱帶地區國家級土壤退化和SOTER（土壤和地體數字化數據庫）試點研究。在1994年墨西哥第15屆國際土壤學大會上，土壤退化，尤其是熱帶亞熱帶的土壤退化問題倍受與會者的重視，不少科學家指出，今后20年熱帶亞熱帶將有1/3耕地淪為荒地，117個國家糧食將大幅度減產，呼吁加強土壤退化及土地退化恢復重建研究，并在土壤退化的概念、退化動態數據庫、退化指標及評價模型與地理信息系統、退化的遙感與定位動態監測和模擬建模及預測、土壤復退性能研究、退化系統恢復重建的專家決策系統等研究方面有了新的發展。國際水土保持學會也于1997在加拿大多倫多組織召開了以流域為基礎的生態系統管理的全球挑戰國際研討會，從生態系統、流域的角度探討土壤侵蝕等土壤退化等問題。而且，國際土壤聯合會于1996年和1999年分別在土耳其和泰國舉行了直接以土地退化為主題的第一屆和第二屆國際土地退化會議，并在第一屆會議上決定成立了土壤退化研究工作組專門研究土壤退化，在第二屆會議上則對土壤退化問題更為重視，并有學者倡議將土壤退化研究提高到退化科學的高度來認識，并決定于2001年在巴西召開第三屆國際土壤退化會議[12]。同時，在亞洲，由UNDP和FAO支持的“亞洲濕潤熱帶土壤保持網(ASOCON)”和“亞洲問題土壤網”也在亞太土地退化評估與控制方面開展了大量的卓有成效的研究工作。總的說來，國際上土壤退化研究在以下方面取得了重要進展：①從土壤退化的內在動因和外部影響因子（包括自然和社會經濟因素）的綜合角度，研究土壤退化的評價指標及分級標準與評價方法體系；②從土壤的物理、化學和生物學過程及其相互作用入手，研究土壤退化的過程與本質及機理；③從歷史的角度出發，結合定位動態監測，研究各類土壤退化的演變過程及發展趨向和速率，并對其進行模擬和預測；④側重人類活動（特別是土地利用方式和土壤經營管理措施）對土壤退化和土壤質量影響的研究，并將土壤退化的理論研究與退化土壤的治理和開發相結合，進行土地更新技術和土壤生態功能保護的試驗示范和推廣；⑤注重傳統技術（野外調查、田間試驗、盆栽試驗、實驗室分析測試、定位觀測試驗等）與高新技術（遙感、地理信息系統、地面定位系統、模擬仿真、專家系統等）的結合；⑥從社會經濟學角度研究土壤退化對土壤質量及其生產力的影響。

我國土壤學研究工作在過去幾十年主要集中在土壤發生、分類和制圖（特別是土壤資源清查）；土壤基本物理、化學和生物學性質（特別是土壤肥力性狀）；土壤資源開發利用與改良（特別是土壤培肥，鹽漬土和紅壤的改良等）等方面。這些工作雖然在廣義上與土壤退化科學密切相關，但直接以土壤退化為主題的研究工作主要集中在最近10多年，其中又以熱帶亞熱帶土壤退化研究工作較為系統和深入，并在80年代參與了熱帶亞熱帶土壤退化圖的編制，完成了海南島1∶100萬SOTER圖的編制工作。90年代以來，中國科學院南京土壤研究所結合承擔國家“八五”科技攻關專題“南方紅壤退化機制及防治措施研究”和國家自然科學基金重點項目“我國東部紅壤地區土壤退化的時空變化、機理及調控對策的研究”任務，將宏觀調研與田間定位動態觀測和實驗室模擬試驗相結合，將遙感、地理信息系統等高新技術與傳統技術相結合，將自然與社會經濟因素相結合，將時間演變與空間分布研究相結合，將退化機理與調控對策研究相結合，對南方紅壤丘陵區土壤退化的基本過程、作用機理及調控對策進行了有益的探索，并在以下方面取得了重要進展[8、13]：①初步定義了土壤退化的概念，闡明了紅壤退化的基本過程、機制、特點。②在土壤侵蝕方面，利用遙感資料和地理信息系統技術編制了東部紅壤區1∶400萬90年代土壤侵蝕圖與疊加類型圖及典型地區70、80、90年代疊加土壤侵蝕圖，并在土壤侵蝕圖、土地利用圖、土壤母質圖等基礎上，編制了1∶400萬土壤侵蝕退化分區概圖；對南方主要類型土壤可蝕性K值進行了田間測定，并利用全國第二次土壤普查數據和校正的Wischmeier方程，計算我國南方主要類型土壤可蝕性K，編制了相關圖件。③在肥力退化機理方面，建立了南方紅壤區土壤肥力數據庫，初步提出了肥力退化評價指標體系，進行了土壤肥力退化評價的嘗試，并繪制了紅壤退化評價有關圖件；將養分平衡與土壤養分退化研究相結合總結了我國南方農田養分平衡10年變化規律及其與土壤肥力退化的關系，認為土壤侵蝕、酸化養分淋失等造成的養分赤字循環及養分的不平衡是土壤養分退化的根本原因；應用遙感手段及歷史資料，編制了0～20cm及0～100cm土層的土壤有機碳密度圖，探討了紅壤有機碳庫的消長與轉化及腐殖質組成性質的變化規律；提出了磷素固定是紅壤磷素退化的主要原因，磷素有效性衰減的實質是磷素的雙核化和向固相的擴散，解決了紅壤磷素退化的實質問題。④在土壤酸化方面，研究了紅壤的酸化特點，根據土壤的酸緩沖性能，建立了土壤酸敏感性分級標準，進行了紅壤酸敏感性分級和分區，首次繪制了有關地區土壤酸敏感性分區概圖；采用MAGIC模型，并進行校正對我國紅壤酸化進行預測，揭示紅壤酸度的時空變化規律；并在作物耐鋁快速評估方面取得了重要進展。⑤在土壤污染方面，利用多參數對重金屬的土壤污染進行了綜合評估，建立了綜合污染指數(CPI)值的計算方法，對不同地區的污染狀況進行了評估，繪制了重金屬污染概圖；應用農藥在土壤中的吸附系數(Kd)和半衰期(t1/2)及基質遷移模式，闡明了土壤農藥污染的機理；在重金屬污染對土壤肥力的影響方面的研究結果表明，重金屬污染可降低土壤對鉀的保持能力，促進鉀的淋失；而對氮和磷而言，主要是降低與其催化降解和循環相關的酶的活性。⑥紅壤退化防治方面，提出了區域治理調控對策，“頂林—腰果—谷農—塘魚”等立體種養模式等，并對一些開發模式進行示范和評價。

然而，我國幅員遼闊，自然和社會經濟條件復雜多樣，地區間差異明顯。各類型區在農業和農村發展過程中均不同程度地面臨著各種資源環境退化問題，有些問題是全區共存的，有些則是特定類型區所特有的。過去的工作僅集中于江南紅壤丘陵區，而對其它地區觸及較少。而且，在研究工作中，也往往偏重于單項指標及單個過程的研究。土壤退化綜合評價指標體系的研究基本處于空白，對退化過程的相互作用研究不夠。同時，在合理選擇堿性物質改良劑種類、提高經濟效益以及長期施用改良劑對土壤物理、化學，特別是生物學性質的影響等方面還有許多問題有待進一步研究，對耐酸（鋁）作物品種的選擇研究也亟待加強。此外，對其它土壤退化問題，如集約化農業和鄉鎮企業及礦產開發引起的土壤及水體污染、土壤生物多樣性衰減等問題，尚未開展系統研究。

5土壤退化的研究方向

土壤退化是一個非常綜合和復雜的、具有時間上的動態性和空間上的各異性以及高度非線性特征的過程。土壤退化科學涉及很多研究領域，不僅涉及到土壤學、農學、生態學及環境科學，而且也與社會科學和經濟學及相關方針政策密切相關。然而，迄今為止，國內外的大多數研究工作偏重于對特定區域或特定土壤類型的某些土壤性狀在空間上的變化或退化的評價，而很少涉及不同退化類型在時間序列上的變化。而且，在土壤退化評價方法論及評價指標體系定量化、動態化、綜合性和實用性以及尺度轉換等方面的研究工作大多處于探索階段。

我國土壤退化研究雖然在某些方面取得了一定的、有特色的進展，但整體上還處于起步階段。為此，作者認為，今后我國土壤退化的研究工作應從更廣和更深的層次上系統綜合地開展土壤退化的綜合評價與主要退化類型農業生態系統的重建和恢復研究，并逐步向土地退化或環境退化方向拓展。具體來說，應加強以下幾個方面的研究工作：

(1)土壤與土地退化指標評價體系研究。主要包括用于評價不同土壤及土地退化類型的單項和綜合評價指標、分級標準、閾值和彈性，定量化的和綜合的評價方法與評價模型等；

(2)土壤退化的監測與預警系統研究。主要包括建立土壤退化監測研究網絡，對重點區域和國家在不同尺度水平上的土壤及土地退化的類型、范圍及退化程度進行監測和評價，并進行分類區劃，為退化土地整治提供依據；

(3)土壤與土地退化過程、機理及影響因素研究。重點研究幾種主要退化形式（如土壤侵蝕、土壤肥力衰減、土壤酸化、土壤污染及土壤鹽漬化等）的發生條件、過程、影響因子（包括自然的和社會經濟的）及其相互作用機理；

(4)土壤與土地退化動態監測與動態數據庫及其管理信息系統的研究。主要包括土壤退化監測網點或基準點(Benchmarksites)的選建、3S(GIS、GPS、RS)技術和信息網絡及尺度轉換等現代技術和手段的應用與發展、土壤退化屬性數據庫和GIS圖件及其動態更新、土壤退化趨向的模擬預測與預警等方面的工作；

(5)土壤退化與全球變化關系研究。主要包括土壤退化與水體富營養化、地下水污染、溫室氣體釋放等；

(6)退化土壤生態系統的恢復與重建研究。主要包括運用生態經濟學原理及專家系統等技術，研究和開發適用于不同土壤退化類型區的、以持續農業為目標的土壤和環境綜合整治決策支持系統與優化模式，主要退化生態系統類型土壤質量恢復重建的關鍵技術及其集成運用的試驗示范研究等方面的工作，為土壤退化防治提供決策咨詢和示范樣板；

(7)加強土壤退化對生產力的影響及其經濟分析研究，協助政府制定有利于持續土地利用，防治土壤退化的政策。

參考文獻

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土壤學研究方向范文第3篇

（河南科技大學農學院，河南 洛陽 471003）

摘要：采用田間定位試驗，研究秸稈還田條件下，連續常規耕作（3C）、1年深翻＋2年常規耕作（DP2C）、2年深翻＋1年常規耕作（2DPC）和連續3年深翻（3DP）對活性有機碳的時空變化以及碳庫活度、活度指數、碳庫指數和碳庫管理指數的影響。結果表明，秸稈還田條件下，各處理0～40 cm土層土壤活性有機碳含量均隨生育進程的推進先增后降，開花期達到峰值。與常規耕作相比，深翻能夠顯著提高0～40 cm土層活性有機碳、總有機碳和碳庫管理指數，分別平均提高2．33％、4．54％和3．82％。不同耕作處理間0～40 cm土層土壤總有機碳和活性有機碳含量以3DP處理最高、2DPC處理次之，兩者均顯著高于3C處理。從土壤空間角度看，3DP處理和2DPC處理能夠有效延緩土壤總有機碳、活性有機碳含量的降低速度，促進有機碳在土層中的均勻分布。但從生態效益和節本增效的角度出發，連讀多年常規耕作后，秸稈還田條件下，隔一年深翻既能增強土壤碳匯能力，又可改善大氣環境，是適合該地區的耕作方式。

關鍵詞 ：輪耕；夏玉米田；總有機炭；活性有機碳；碳庫管理指數

中圖分類號：S513；S153．6 文獻標識碼：A 文章編號：0439－8114（2015）04－0802－05

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

收稿日期：2014－06－30

基金項目：河南省重點科技攻關計劃項目（132102110028）；河南科技大學研究生創新基金資助項目（CXJJ－Z021）；河南科技大學大學生

訓練計劃（SRTP）項目（2013233）

作者簡介：張 莉（1987－），女，河南信陽人，在讀碩士研究生，研究方向為作物栽培與耕作，（電話）15896675906（電子信箱）dazhang0376＠163．com；

通信作者，付國占（1963－），男，教授，主要從事作物生理生態研究，（電子信箱）fuguozhan＠163．com。

長期以來，土壤有機碳一直是科研工作者的研究熱點。一些研究發現，土壤有機碳是土壤物質循環的養分庫，能量流動的能量庫，也是評價土壤質量的重要指標。土壤有機碳含量在全球二氧化碳循環中起著重要作用［1］，但其數量不能直接反映營養物質的有效性，而活性有機碳周轉速度快，直接參與微生物的生命活動，影響植物的養分供給，能夠準確敏感地反映因管理措施改變而引起的土壤碳庫變化［2－4］。國外學者Blair等［5］提出碳庫管理指數，結合了外在條件影響下土壤碳庫指標和碳庫活度兩方面的內容，不僅能夠反映外界條件對土壤有機碳數量的影響，而且能夠反映有機碳質量的變化，從而更加全面、動態地反映外界條件對土壤有機質性質的影響和土壤質量更新的程度，進而預測土壤性能的發展方向［6，7］。前人研究發現，保護性耕作具有較高的生態效益，通過減少土壤的擾動次數，降低有機碳礦化速率，可有效提高土壤的碳匯能力［8］。華北地區長期采用以旋代翻的耕作方法，引發了土壤耕層變淺，養分富集，土壤質量下降等一系列問題［9］。如何構建合理的耕作方式，提高土壤肥力，是當前農業亟待解決的問題。國內學者指出了以少耕為主，定期翻耕或深松的輪耕模式［10］，但由于輪耕周期長，難度大，關于輪耕對土壤肥力的研究很少，且主要集中在土壤的物理、化學性狀方面［11，12］，針對秸稈還田條件下，輪耕對土壤活性有機碳時空變化和碳庫管理指數的影響尚未見報道。本試驗于豫西半干旱冬小麥－夏玉米兩熟地區進行，在秸稈還田條件下，開展常規耕作、深翻對土壤活性有機碳和碳庫管理指數影響的研究，以期確定適宜該地區的耕作方式，為提高土壤碳匯能力提供理論依據。

1 材料與方法

1．1 試驗地概況

試驗于2009－2012年在河南省洛陽市洛龍區河南科技大學試驗農場進行。該區屬于溫帶半濕潤半干旱大陸性季風氣候，年均日照為2 083～2 246 h，平均氣溫為14．1 ℃，無霜期184～224 d，多年平均降雨量為600 mm左右，采用小麥－玉米一年兩熟種植制度。土壤為黃潮土，質地中壤，試驗處理前0～20 cm土層土壤有機質10．80 g／kg、堿解氮75．00 mg／kg、速效磷9．21 mg／kg、速效鉀120．00 mg／kg。

1．2 試驗設計

本試驗設4種耕作方式，分別為連續常規耕作（即小麥播種前翻耕或旋耕，深度小于20 cm，玉米免耕播種）（3C）、1年深翻（小麥播種前深翻，深度大于30 cm，玉米免耕播種）加2年常規耕作（DP2C）、2年深翻加1年常規耕作（2DPC）和連續3年深翻（3DP）。每個處理重復3次，小區面積30 m×5 m。供試玉米品種為鄭單988。2012年10月8日播種，寬窄行種植（80 cm×40 cm），播種前底施N、P2O5和K2O分別為70．0、120．0、120．0 kg／hm2，大喇叭口期追施氮肥115．5 kg／hm2。試驗地每個小區病蟲害的防治、雜草清除等其他田間管理措施均采用常規管理模式。

1．3 樣品采集及項目測定

于夏玉米拔節期、開花期、灌漿期和成熟期采集樣品，按S型選取5點，分4層（0～10、10～20、20～30、30～40 cm）采集土樣，去除植物殘體，混勻風干后，過20 mm和100 mm篩備用。采用高猛酸鉀氧化法［13］測定土壤活性有機碳含量；采用重鉻酸鉀外加熱法［14］測定總有機碳含量；采用總有機碳－活性有機碳含量的計算方法測定非活性有機碳含量；參照徐明崗等［15］的方法計算土壤碳庫管理指數，以連年傳統耕作地土壤為參考土壤，計算公式如下：

碳庫指數（CPI）＝樣品全碳含量（g／kg）／參考土壤全碳含量（g／kg）

碳庫活度（A）＝活性碳含量／非活性碳含量

碳庫活度指數（AI）＝樣品碳庫活度／參考土壤碳庫活度

碳庫管理指數（CPMI，%）＝碳庫指數×碳庫活度指數×100。

1．4 數據分析

用Excel 2003和DPS7．0統計軟件進行數據分析。

2 結果與分析

2．1 輪耕對土壤活性有機碳含量的影響

由圖1可知，隨著土層的增加，各處理土壤活性有機碳含量呈逐漸降低的變化趨勢，降低幅度為12．97％～50．67％，其中30～40 cm土層降低幅度明顯低于其他土層。隨著生育進程的推移，各處理活性有機碳含量動態變化為先逐漸增加，開花期達到峰值，隨后逐漸降低，此變化趨勢可能與秸稈季節性腐蝕分解和植物階段性營養生長根系分泌物有關。不同處理之間活性有機碳含量因土層不同而表現出一定的差異性。0～10 cm土層，各處理活性有機碳均表現為3DP＜2DPC＜DP2C＜3C，除了灌漿期、開花期，其他各時期處理間均無明顯差異。20～30 cm土層各時期以3C最低，3DP最高，3DP處理明顯高于3C處理，各時期依次提高14．62％、13．22％、8．58％和21．53％。30～40 cm土層，在拔節期和開花期，連年深翻活性有機碳含量略高于其他處理，其他時期各處理間無明顯差異。其中，秸稈還田條件下，因養分的循環與利用，連年深翻活性有機碳含量在整個生育期均保持較高的水平。

2．2 輪耕對土壤總有機碳含量的影響

隨著土層的增加，連年深翻和隔一年深翻處理可有效延緩有機碳的分解速率，降低有機碳層化率。長期秸稈還田條件下，各處理總有機碳含量在0～20 cm耕層差異不顯著，可能是由于長期耕作表層土壤結構破壞，有機碳失去物理保護，加速其分解。長期連續常規耕作后，秸稈還田條件下，隨著深翻頻率的增加，20～30 cm土層總有機碳含量有顯著（P＜0．05）增加的趨勢，其中連年深翻（3DP）最高，連年旋耕（3C）最低（圖2）。主要是因為深翻改造耕層結構，促進上下土層有機物質混勻，利用植物殘茬和根系的分布，其中3DP、2DPC、DP2C處理較3C分別增加了22．78％、14．97％和1．34％。

2．3 輪耕對土壤碳庫管理指數的影響

由表2可知，各處理對0～40 cm土層碳庫活度、碳庫活度指數、碳庫指數和碳庫管理指數影響表現不一致。碳庫活度和碳庫活度指數以3C處理最高，其他處理較低（0～20 cm），各處理間碳庫指數和碳庫管理指數表現為3DP＞2DPC＞DP2C＞3C（0～10 cm、10～20 cm土層除外）。連年常規耕作破壞了土壤結構，使有機碳暴露于空氣中，有助于提高0～10 cm和10～20 cm土層碳庫活度、碳庫活度指數，但不利于碳庫指數和碳庫管理指數的提高。深翻促進秸稈均勻分布在各個土層中，有助于提高下層活性有機碳、碳庫指數和碳庫管理指數，由此說明秸稈還田條件下，深翻主要通過增加活性有機碳，提高總有機碳含量。

3 小結與討論

耕作措施是農業生產管理措施的重要內容之一，在提高土壤肥力、改善土壤質量方面扮演重要的角色。活性有機碳直接影響土壤養分的有效性、植物生長發育以及環境質量［16，17］。大量研究表明，秸稈還田條件下少耕、免耕為主的保護性耕作，能夠增加土壤緊實度，減少有機碳與空氣的接觸面積，降低有機碳礦化速率，同時秸稈還田又可降低土壤溫度，導致土壤呼吸減弱，進而降低土壤向大氣釋放二氧化碳的數量，促進土壤有機碳的積累，提高土壤碳庫管理指數，減緩全球變暖的趨勢［18－20］。本研究也證實了這一點，與參照土壤相比，連續3年秸稈還田，各處理的0～40 cm土層總有機碳含量、活性有機碳含量均明顯增加，分別平均提高9．65％、24．27％，可見秸稈還田主要通過提高活性有機碳含量，增強土壤碳匯能力。這可能是因為秸稈還田過程中引入了外源有機質，并且秸稈與土壤充分混合使有機碳受到物理性保護，與此同時，隨著秸稈的分解和腐殖化，進一步促進了秸稈有機碳向土壤有機碳轉化與更新，維持和提高了土壤有機碳的含量和活性［20－22］。

隨著生育進程的推移，各處理活性有機碳呈先增后降的變化趨勢，在作物生長旺盛時期開花期達到峰值，可能與植物根系分泌量增加和微生物活動具有季節性差異有緊密聯系［23］。不同耕作方式之間0～40 cm土層活性有機碳、穩態碳、碳庫指數以及碳庫管理指數基本遵循3DP＞2DPC＞DP2C＞3C的規律，3DP、2DPC處理明顯高于3C處理，總有機碳含量不同間隔年限間表現為連年深翻最高、隔一年深翻次之，連年常規耕作最低。而土壤碳率活度和碳庫活度指數隨著深翻頻率增加而遞增的趨勢并不十分明顯。由此可見連年淺耕，在一定程度上破壞了耕層土壤的物理結構，不利于有機碳的積累，而深翻能夠改善土壤肥力和大氣環境。本研究與武際等［24］、羅友進等［25］、楊敏芳等［26］、梁愛珍等［27］的研究結果一致，均表明秸稈還田條件下，連續免耕后實行深翻耕，可改善土壤的理化性狀，增加耕層厚度，提高整個土層活性有機碳和碳庫管理指數，確保作物高產、穩產。區惠平等［28］研究表明，免耕引起農田有機碳的分層，這與本研究結果相似。各處理間土壤有機碳及其組分隨著土層深度的增加，活性有機碳、總有機碳、碳庫活度以及碳庫指數均有不同程度的降低。與連年常規耕作相比，深翻各處理均延緩了其降低速度，相對提高了下層（20～40 cm）活性有機碳、總有機碳及碳庫管理指數，其原因為一方面秸稈均勻分布在耕層，改變了有機碳的分布特征；另一方面深翻打破犁地層，促進根系分泌有機物質，增加土壤水穩定團聚體數量，增強了土壤有機碳物理保護能力［29］。綜合考慮生態效益和節本增效的作用，秸稈還田條件下，隔一年深翻是試驗地比較理想的輪耕方式，但是本研究結果只是針對豫西半干旱地區，其他地區以及秸稈不還田條件下輪耕對土壤有機碳的變化尚有待進一步研究。

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土壤學研究方向范文第4篇

大學為了實現“人才培養、知識生產、社會服務”三大功能，需要進行一種專業目的的學科群建設，以學科群組織人才培養模式。本文在對環境科學學科群和相應的專業課程體系進行系統分析的基礎上，對環境科學專業課程體系設置進行探討，為建立適應新時期要求的環境科學專業人才培養方案提供科學依據，也為專業建設提供一種新范式。

1專業學科群

高等學校的專業是一種傳承知識、培養人才的組織方式，主要指學術和人才培養的人為分類，起著目錄性的指導作用，規定著師生探索的方向和范圍，也起著范型的作用，是人才培養的范式。從知識角度講，專業也是實現知識領域專門化的一種方式，是知識、學科及學科群的一種組織形式，既是具有一定共性和內在聯系的學科群的集合體。

專業學科群包括基礎學科、帶頭學科和外延學科三個層次。學科群建設就是要加強基礎學科的理論源頭作用，發揮帶頭學科的牽引作用，使多形態的學科結構產生協同效應，緊密聯系交融形成一個學科整體是學科發展的一個新模式。學科群必須有帶頭學科。帶頭學科領域內的知識內容必須是學科群中心任務所涉獵的內容的大部和關鍵所在，是眾多學科之中的核心學科和首席學科，擔負起領導和組織的功能，連通、協調著各個學科、各層次學科，起著牽引作用。根據環境科學專業的發展演變過程和傳統特色，環境科學是其帶頭學科，也是環境科學專業學科群的主干課程。基礎學科是學科群的理論源頭，環境科學專業的基礎學科為地學、化學。

2環境科學專業學科群分析

2.1環境科學專業淵源

環境科學就是研究人及其生存環境間關系的一門學科。環境科學學科都是在傳統學科中衍生、發展、壯大起來的，在環境科學的初級階段，與環境科學的相關學科分別從解決環境問題的不同角度出發，形成了具有各自學科特點的環境類專業，如環境化學、環境地理學、環境地質學、環境生物學、環境工程學等，形成了各類環境科學分門別類發展，百花齊放，百家爭鳴的局面。這樣環境科學學科都以二級學科的形式附屬在傳統學科內。例如，綜合性和師范型大學的環境科學體系主要起源于地理學、化學、和生物學等學科，農業大學的環境科學體系主要起步于土壤農化和農業環境保護，海洋大學的環境科學體系主要側重于海洋環境科學等。隨著環境科學進入綜合發展階段，由于實際環境問題的綜合性，前述學科通過相互聯系、聯合、融入和融合，并逐漸綜合、歸并為環境科學和環境工程兩個專業。1998年國家對學科設置體系進行了調整，新設了環境科學與工程一級學科，其下包括環境科學和環境工程兩個二級學科，其中環境科學所涵蓋了原來的環境地理學、環境化學、環境生物學、環境海洋學等多個二級學科，成為一個覆蓋面非常廣的一個新的二級學科。

2.2帶頭學科的演變

環境科學是一門綜合性強的科學，研究核心是人地關系。研究對象是人地系統，是指環境與人類活動兩個子系統相互作用，構成的具有一定結構和功能機制的復雜巨系統。按照研究人地關系系統相互關系的課程設計，環境科學專業主干課程是環境科學。

環境科學是一門年輕的交叉科學，環境問題是環境科學發展的根本驅動力，環境科學發展以環境問題為導向。20世紀50年代初，環境科學是在人類認識解決環境問題的過程中逐步產生和發展起來的，是人類社會生產力和科學技術發展到一定階段的產物。因人們對環境問題的日益重視而在國外被提出，隨著國際社會對環境問題關注的不斷加強而得到發展，特別是進入20世紀七、八十年代后，得到了迅速發展，逐步形成了一門具有領域廣泛、內容豐富的獨立新興學科。

環境科學是多學科、多門類的綜合性科學，不過主要是移植其他眾多自然科學學科如生物學、地學、化學、氣象學、經濟學、工程學、規劃學等的原理和方法應用，及相關學科分化，并隨著科學和技術進步而逐步發展起來的。從地球科學分化出的環境地學包括環境地理學、環境地質學、環境海洋學、環境地球化學以及環境生物地球化學和環境大氣學等。生物學分化出環境生物學和環境醫學包括環境生態學、環境水生物學、環境微生物學、環境生理學和環境毒理學等。由化學學科分化而來的環境化學包括環境分折化學和環境工程化學、環境有機分析化學、衛生工程化學、用水廢水化學、大氣污染化學、土壤污染化學和海洋化學等。環境物理學，包括輻射生物學和輻射醫學以及環境聲學、環境空氣動力學等。工程類的環境工程學包括給水排水工程、給水及污水處理工程、供熱工程、空氣調節技術、除塵技術、冷凍技術、“三廢”綜合利用等。環境社會科學是從社會學科發展而來的，包括環境發展史、環境污染史、環境經濟學、環境規劃和環境管理學等。90年代前后，才開始注意到社會科學在研究和解決環境問題中的重要作用，環境哲學、環境社會學、環境倫理學以及環境法學等學科才逐漸形成。

20世紀70年代，聯合國教科文組織，把“人與生物圈”的研究列為全球性課題，強調從宏觀上研究人與環境的規律。人類面臨的人口、糧食、能源、環境、健康等重大問題都是環境科學的研究內容，既要從廣義的科學、技術和社會角度解決，更是從生物認）與環境角度來解決。這樣，“環境科學”以其與時倶進的強大生命力，不斷地擴充其學科視野，擴展其理論視界，擴張其應用視域，直到全面關注并深層關懷人類的生存與發展的生態文明前景。這樣不僅形成了眾多的環境科學分支，還與其他一些應用學科甚至社會學科相互滲透，產生了許多應用科學。人類環境學基礎理論包括環境動力學、環境控制論和環境系統學；從應用上分有環境工程學、環境規劃學和環境管理學；從層次等級分有個體環境、家庭環境、企業環境、社區環境；從系統類型分，有農村環境、城市環境、工礦環境、交通環境；從學科領域分，有經濟環境學、文化環境學、社會環境學、行為環境學、環境倫理學、醫學環境學、教育環境學和技術環境學等。

環境是指人類賴以生存的自然環境和社會環境，是圍繞生物界泡括人類）并構成生物生存的必要條件的外部空間和無生命物質，如大氣、水、土壤、陽光及其他無生命物質等。環境科學的主體是人，人的活動遵循社會發展規律，向自然界索取資源，產生出一些新的東西再返回給自然。環境科學的目的就在于弄清人類和環境之間各種各樣的演化規律，包括人和環境的關系；人類活動引起環境質量的變化，這種變化又反過來影響人類活動，使我們能夠控制人類活動給環境造成的負面影響。它的任務就是要揭示人和環境的這種相互作用的客觀規律，以及運用這個規律來保護和改善環境。環境科學的研究從宏觀上講，研究人和環境相互作用的規律，由此揭示社會、經濟和環境協調發展的基本規律。從微觀上講，環境科學要研究環境中的物質，尤其是人類活動產生的污染物及其在環境中的遷移、轉變、積累、歸宿等過程及其運動規律。還要研究環境污染綜合防治技術和管理措施，尋求環境污染的預防、控制、消除的途徑和方法。經過數十年的發展，學科內容進一步細化、深化，分支成環境科學學科群。環境科學學科群包括生態環境學科集、環境學學科集和應用環境學學科集。

2.2.1生態環境學科集

生態環境科學學科集包括基礎環境因子學科子集和生態環境學科子集。

環境科學研究的環境是圍繞著人的生存環境，包括自然界的大氣圈、水圈、巖石圈、生物圈。基礎環境因子學科子集細分為地質學、地貌學、氣象學、水文學、土壤學、動物學、植物學、微生物學等環境因子，每個環境因子都包括一個系列學科，如土壤學系列學科包括基礎土壤學、土壤地理學、土壤資源學、環境土壤學、土壤調查與制圖、土地評價、土壤改良治理工程與技術、水土保持、土壤社會學等課程；同時包括地質環境學、地貌環境學、大氣環境學、水文環境學、水資源環境、土壤環境學、生物環境學、植物環境學、動物環境學、微生物環境學等環境因子系列學科。

生態環境學科子集細分為海洋、河流、沙漠、草原、森林、農田、湖泊、沼澤、平原、山區、高原、丘陵、盆地等類型，包括海洋學、流域學、草原學、森林學、農田學、湖泊學、自然地理學、經濟地理學和人文地理學等學科；海洋環境學、流域環境學、沙漠環境學、草原環境學、森林環境學、園林環境學、農田環境學、湖泊環境學、河流環境學、城市環境學、聚落環境學等系列課程；同時包括生態系統工程學、海洋環境工程、水利工程環境學、沙漠環境工程、草原環境工程、森林環境工程、園林環境工程、農田環境工程、湖泊環境工程等系列學科。

2.2.2環境學學科集

環境學學科集包括基礎環境學學科子集、社會環境學學科子集和環境工程學科子集。

基礎環境學學科子集包括環境科學概論、環境地質學、環境地球化學、環境海洋學、環境土壤學、污染氣象學、環境化學、環境物理學、環境微生物學、環境生物學、數學環境學、化學環境學、環境醫學、環境毒理學、環境生態學、環境監測、環境質量及評價、環境儀器分析等系列學科。

社會環境學學科子集包括環境哲學、環境科學方法論、環境統計學、環境倫理學、環境社會學、自然環境保護學、清潔生產概論、環境信息系統、環境保護學、環境管理學、環境經濟學、環境法學、環境美學、景觀環境學、環境政治學等系列學科。

環境工程學科子集包括環境規劃學環境工程學、環境生態工程學、環境保護工程學、環境系統工程學、環境地球化學工程學、水污染防治工程學、大氣污染防治工程學、固體污染防治工程學、噪聲控制工程學、環境材料等系列學科。

2.2.3應用環境學學科集

應用環境學科是飛速成長的環境科學學科群中另一個重要學科子集。環境學與經濟學相結合產生了經濟環境學，同理如農業環境學、資源環境學、城市環境學、產業環境學、家庭環境學、工程環境學、環境教育、放射性環境學、農村環境學、區域環境學、全球環境學和宇宙環境學等都是環境科學應用的重要研究領域。出現了環境科學與環境工程學科雙向同步發展的景象，如與前述應用環境科學學科相對應的農業環境工程、資源環境工程、城市環境工程、產業環境工程、家庭環境工程、環境教育工程、放射性環境工程、農村環境工程、區域環境工程、全球環境工程和宇宙環境工程等學科紛紛出現，這樣就逐漸形成了飛速成長的應用環境學學科集。

2.3環境科學專業學科群的外延發展

環境科學專業是一門新興的、多學科交叉滲透形成的、與人類及生物生存息息相關的前沿學科集其知識體系涉及自然資源和環境資源的高效利用、浪費、污染及控制、生態與環境建設的各個方面。因此人和環境科學集向外延拓展：（1)人一方面外延發展成人、生物科學與技術進而發展成包含現代生物認肢術與工程的生物（人）科學集；另一方面人口資源外延發展成自然資源，發展成以人口資源為主體的自然資源調查與保護、管理，進而發展成為資源科學學科集；（2)環境科學由人類生存環境發展成為生物(人）環境系列課程，外延發展成社會環境、人類環境系列課程，進而發展成為包括自然環境學科、社會環境學科、人類環境學科的環境科學學科集。

2.4農業大學環境類特色學科

農業大學最大的特色學科是農業學科群屬于生命科學群的重要組分。經過數十年的發展，農業己經形成了許多傳統學科，與環境科學專業有關的課程有：普通生物學、植物學、動物學、微生物學、植物生理學、植物生物化學、農業概論、作物栽培學、園藝學概論、生物保護學、設施園藝環境調控工程、養殖環境工程、農業生態學、農業病理學、植物保護學、試驗設計與生物統計、農業儀器分析；農業氣象學、農田水利學、土壤肥料學、農業環境學、園林環境學、生態農業、循環農業、綠色（有機）食品工程、建筑環境學、環境景觀設計等。

2.5地方環境特色學科

青島農業大學位于美麗濱海城市一青島市的腹地城陽區，瀕臨黃海，東接嶗山、西鄰膠州灣，濕地廣布，水域（濕地）環境研究方便。學校具有強大的農業技術背景，依托這一背景，學院環境科學專業將在農業環境保護、濕地（尤其是海洋）環境保護、區域環境規劃、農業環境工程等方面獨具一格。

3環境科學專業課程體系設置

高等學校的“專業”指的就是一個系列、有一定邏輯關系的課程組織151。因此，專業就是培育學科群的組織保證，是圍繞社會需要，尤其是人才培養的需要，組織多學科協同攻關，形成一些由若個具有某一共同屬性的分支學科構成的學科群體和人才培養的范式。

環境科學著重研究區域生產（生活）活動中的環境污染問題及資源利用與生態、環境和工程之間的相互關系，其工作重點是在可持續發展戰略思想的指導下，努力提高環境容量，注重區域生態環境的保護和環境質量的改善，保證區域環境健康和優質農產品生產，確保生物認）生存的環境質量，是人們生活、生產和環境保護的理論基礎，也迫切要求用較為完善的理論去對許多應用性問題提供專門指導。“國家中長期科學技術發展綱要”161中指出：防止水土流失、保護生態環境，建立合理的農林牧副漁復合生態體系。發展生態建設工程，開展溫室效應、酸雨及臭氧層機理，及其對環境和人體影響的研究。是中國21世紀初環境科學研究發展的前沿和核心領域。由于環境問題涉及面廣、性質復雜，其解決需要各相關學科的知識，環境科學專業也就需要同時具備相應的基礎知識和基本技能，尤其是現代科學技術的發展和解決環境問題的迫切性，要求環境科學本科專業人才必須具備廣博的理論基礎和扎實地掌握相應的技術手段。針對環境科學涵蓋面的廣泛性和所研究問題的復雜性，客觀上需要專業方向各有所側重的人才多樣化，需要具有深厚理論基礎的綜合能力和適應性強的專業人才的特點。這就要求學生掌握環境科學方面的基本理論、基本知識，受到應用基礎研究、應用研究和環境管理的基本訓練，熟悉國家環境保護、自然資源合理利用、可持續發展、知識產權等有關政策和法規，了解環境科學的理論前沿、應用前景和最新發展動態，以及環境保護產業的發展狀況；同時通過學科交叉、滲透，加強基礎理論教學，拓寬學生的知識面，強化專業基本技能、基本實踐的訓練，培養學生具有系統扎實地環境領域的科學研究、工程設計和管理規劃能力，具備區域環境質量監測與評價、生態環境建設、資源利用技術、環境規劃與管理、環境質量保障方法和可持續發展方法的基礎理論和基本技能，具有較好的科學素養及一定的教學、研究、開發和管理能力，成為基礎扎實、適應性廣、能力強、素質高的區域環境系統規劃、建設和管理的技術人才，能在科研機構、高等學校、企事業單位及行政部門等從事科研、教學、環境保護和環境管理等工作。高等學校應在教育部頒布的環境科學專業課程體系基本框架下，根據環境科學專業學科群發展的要求，按照“寬口徑、厚基礎、強能力”的原則，結合自身特點和所處環境，從有利于學生就業和繼續深造兩方面著手構建環境科學專業的課程體系和人才培養模式。

專業學科群是本專業的主干課程的細化、交叉融合形成的系列課程的集合，以本專業的主干課程系列課程為核心，以專業主干課程的外延課程系列為支撐，加上這些專業課程的基礎課程群，形成金字塔型學科群。地方農業院校環境科學專業學科群包括化學科學學科集、生物濃業）科學學科集、生態環境科學學科集、環境科學學科集和環境工程科學學科集。青島農業大學將前述的環境科學專業學科群分成專業基礎課程、專業課程、專業選修課程等層次，形成環境科學專業課程體系。針對龐大的課程體系，特別是眾多的選修課，學生們往往很迷茫。為了學生們能根據自己的喜好，很好地在環境科學領域定位自己、發展自己，在寬口徑的基礎上，能有一技之長，畢業后成為能在產業環境保護、生態農業、循環生產、污染監測及控制的教學、科研、管理等工作的應用技術型人才。我們結合農業資源與環境科學的發展趨勢，緊密結合中國資源管理與環境保護方面的問題與社會需求，尤其是“三農”領域的廣泛需求，考慮到農業院校的基礎和環境科學領域的特色，根據市場的需要考慮設立多個專業方向，來培養多層次、多樣化、適應性強的各類人才。按照“基礎+模塊”模式設置了環境科學專業課程體系，將環境科學專業選修課程分設三個方向，每個學生至少選修一個方向的課程、至少選修8個學分人文社科類課程和一定任選課。濕地晦洋）環境科學方向：主要選修課程有水生生物學、水文與水資源學、海洋學導論、自然資源學、水域生態學、水污染與控制、水污染治理、海洋環保技術、水土保持、環境生態工程學等；

污染控制方向：環境工程原理、CD制圖、產業生態學、城市生態學、環境風險評價、環境土壤學、清潔生產概論、大氣污染控制工程、固體廢棄物處理與資源化、物理性污染控制、水處理新技術、室內空氣污染控制工程等；

土壤學研究方向范文第5篇

【關鍵詞】農田；重金屬污染；生物修復

0 前言

近年來，我國食品安全形式非常嚴峻，有一部分原因就是農田遭到污染，尤其是重金屬污染。據報道，目前我國受砷、鉻、鉛等重金屬污染的耕地而積近2000萬平方千米，約占總耕地而積的20%；其中工業“三廢”污染耕地1000萬平方千米，污水灌溉達330多萬平方千米。重金屬不能被土壤微生物所分解，易在土壤中蓄積或轉化為毒性更大的化合物。土壤重金屬污染的特點為長期累積效應、隱蔽性、不可逆性和一定的交互作用。土壤受重金屬污染后，影響農作物并通過食物鏈等影響人體健康，造成中毒危害。另據國土資源部的最新調查顯示：每年我國約有1200萬噸糧食被重金屬所污染，這些糧食足夠養活4000萬左右的人口，并且這種污染問題日益嚴重。因此，對農田重金屬污染的治理顯得尤為迫切。當前，土壤重金屬污染的治理方法主要有工程措施、物理化學方法、化學修復方法、以及生物修復方法。本文將重點介紹生物修復法在農田重金屬污染治理中的研究進展，同時對生物修復法治理農田重金屬污染的研究前景進行展望。

1 簡介

生物修復法是指利用生物的生命代謝活動降低環境中有毒有害物質的濃度或使其完全無害，從而使污染的土壤局部地或完全地恢復到原始狀態。其優點有：成本低、不破壞土壤生態環境、可以回收再利用貴金屬、造成二次污染機會較少。缺點有：周期長、一種植物一般只能提取一種或者幾種重金屬、而植物固定只是將重金屬暫時固定，如果土壤環境發生變化，重金屬的毒性作用還有可能再次出現[1]。

2 生物修復法的分類

生物修復作用治理農田重金屬污染方法可以分為動物修復法、植物修復法以及微生物修復法。它們有著不同的優缺點。因此，在利用生物技術處理重金屬污染時，要結合當地實際，因地制宜，才能達到預期效果。

2.1 動物修復

動物修復是指土壤動物群通過直接的吸收、轉化和分解或間接的改善土壤理化性質，提高土壤肥力，促進植物和微生物的生長等作用而修復土壤污染的過程。有關動物修復的研究報道較少，主要集中在有機物和農藥污染土壤的修復（如利用蚯蚓等修復）和富營養化水體的修復（如利用濾食性貝類、棘皮動物、河蟹等修復），對重金屬污染土壤的動物修復機理仍處于探索階段[2]。

2.2 微生物修復

利用土壤微生物的蓄積和降解作用來治理土壤重金屬污染是一種高效的途徑。國內外許多研究己證明，菌根在修復遭受重金屬污染的土壤方面發揮著特殊的作用，他們減輕了植物在重金屬污染的土壤中的受害程度[3]。

土壤重金屬污染的微生物修復是利用微生物的生物活性對重金屬的親和吸附或轉化為低毒產物，從而降低重金屬的污染程度[4]。利用微生物（藻類、細菌和酵母等）來減輕或消除重金屬污染，雖然微生物不能降解和破壞重金屬，但是可以通過改變它們的物理或化學特性而影響金屬在環境中的遷移和轉化。其修復機理包括表面生物大分子吸收轉運、細胞代謝、空泡吞飲、生物吸附和氧化還原反應等。微生物對上壤中重金屬活性的影響主要體現在以下幾個方面：①溶解和沉淀作用；②生物吸附和富集作用；③氧化還原作用。微生物修復技術種類繁多，可進行異位修復、原位修復以及原位/異位聯合修復。其中，原位修復操作簡單，對原有的土壤環境破壞程度低。微生物修復受各種環境因素的影響較大，氧氣、pH、溫度、水分等均可影響微生物活性進而影響修復效果，其田間試驗效果不是非常理想。因此，為降解菌提供適宜條件以促進其生長繁殖至關重要，這也是今后研究的重點。

2.3 植物修復

植物修復技術是指通過植物自身及共存微生物體系，修復和消除由無機廢棄物和有機毒物造成的土壤環境污染的一種技術。

我國野生植物資源豐富，生長在天然的污染環境中的耐重金屬植物和野生超積累植物數不勝數。因此開發與利用這些野生植物資源對植物修復的意義十分重大。有關資料表明，大量植物對重金屬Cr，Cd，Co，Pb，Ni，Cu，Zn等有很強的吸收積累能力。比如國內有人利用白菜修復重金屬污染土壤，如叢孚奇等將白菜用于鑰礦區重金屬污染土壤的修復研究，結果表明磷酸氫二鈉一檸檬酸緩沖溶液能顯著提高白菜的地上部富集土壤中重金屬元素的能力。李玉雙[5]等以沈陽張士灌區重金屬污染上壤為修復對象，采用盆栽試驗，研究了乙二胺四乙酸（EDTA）對白菜富集重金屬及其生長狀況的影響。結果表明，EDTA能夠提高白菜對上壤中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積累某些重金屬元素，植物物種的選取受到不同地理氣候條件的限制，同時富集植物和超富集植物生物量一般較少，生長速度慢，積累效率低。所以，利用野生抗性植物進行重金屬污染土壤的治理還未取得理想結果。這就需要相關科研人員做進一步深入的研究，以求早日獲得生長周期短，能吸附多種重金屬，積累效率高的重金屬富集吸收植物。

2.4 綜合修復技術

由于每個地區的污染物來源不同造成各地污染情況有很大的差異。只用一種修復技術往很難達到目標。因此，開發復合修復方法成為土壤重金屬污染修復的主要研究方向[6]。現今開始投入應用的復合修復技術的主要類型有動物/植物聯合修復、化學/物化一生物聯合修復以及植物/微生物聯合修復。

3 展望

生物修復技術治理重金屬污染土壤以其低成本、高效率、適用范圍廣和無二次污染等優點已成為重金屬污染農田土壤治理中的一個全新研究領域和國內外有關學者研究的熱點之一。但是由于其起步晚，難度大，其大部分研究還處于實驗室階段，尚不能有效地應用于重金屬農田污染的治理中去，但隨著不同學科（遺傳學、土壤學、生態學、化學、生理學、環境保護學和生物工程）的相互配合。我們相信該技術會日趨成熟，并且為重金屬污染農田的治理貢獻出巨大的力量。

【參考文獻】

[1]肖鵬飛，等.土壤重金屬污染及其植物修復研究[J].遼寧大學學報：自然科學版，2004，31（3）：279-283.

[2]李宇飛.土壤重金屬污染的生物修復技術[J].環境科學與技術，2001.34（12H）：148-151.

[3]王真輝.農田土壤重金屬污染及其生物修復技術[J].海南大學學報：自然科學版，2002，12：386-387.

[4]閻曉明，何金柱.重金屬污染上壤的微生物修復機理及研究進展[J].安徽農業科學，2002，30（6）：877-879，883.