土壤学概论精选(九篇)
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第1篇：土壤学概论范文
环境岩土工程课程作为本科高年级选修课，涉及岩土、环境、卫生工程以及土壤学等多个领域，是一门新兴的综
>> 《岩土工程监测》课程双语教学实践与思考 岩土工程技术课程的案例教学研究 注册考试制度下岩土工程专业“地基处理”课程教学改革与实践研究 环境岩土工程研究现状与展望 浅谈环境岩土工程研究 环境工程“泵与风机”课程教学研究 基于研究型课程理念的《环境工程概论》课程教学研究与实践 案例式教学模式在岩土工程系列课程教学中的探索与实践 工程制图课程教学研究与改革实践 软件工程课程教学研究与实践 浅谈环境岩土工程 地下工程环境岩土工程问题研究与认识 复杂工程环境岩土工程勘察与评价 环境岩土工程的研究报告 小议环境岩土工程的分类及研究 基坑开挖中的环境岩土工程问题研究 岩土工程施工与环境的关系探讨 探讨岩土工程施工与环境的关系 合肥地区岩土工程优化工作的研究与实践 复杂地形地质条件岩土工程勘察实践与研究 常见问题解答 当前所在位置：l.
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Teaching research and practice of environmental geotechnical engineering
RAO Pingping， SONG Zhongqiang， ZHANG Feixiang
（Department of Civil Engineering， University of Shanghai for Science and Technology， Shanghai 200093， P. R. China）
Abstract：
第2篇：土壤学概论范文
摘要：在环境工程专业环境科学类课程群教学中引入Seminar教学法，通过优化知识体系、改进教学及实验方法、创新成绩评价方式来提升学生的综合素质，建立了“教师引导，学生自主”的双向互动教学模式，使Seminar模式在课程群教学中的功能价值得到了体现，同时针对Seminar教学实践中出现的问题提出了应用建议。
关键词：环境工程；Seminar教学；课程群
中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）18-0161-03
Seminar意为“讨论课”、“研讨小组”，是流行于国外的一种比较成熟的教学组织形式[1]。在现今大力推进素质及创新教育的背景下，近年来国内诸多高校的众多教育工作者着力推行Seminar教学模式，但多数研究还是集中在Seminar教学在某一门课程中的具体应用[2-5]。虽然Seminar教学涉及的课程面较广，但将这种研讨模式应用于一类课程群的研究很少。本校环境工程专业在“厚基础、宽口径、高素质、强能力”的复合型人才培养目标指引下，积极研究开辟环境工程专业环境科学类课程群的本科生Seminar平台。
一、Seminar教学核心价值
Seminar作为一种教学范式，其价值集中体现在教学方法、课程组织及教学目标的设计、知识获取等各方面的创新上[6]。其核心主要在于“师生研讨互动”，从研讨内容、研讨方式鼓励学生寻找自己所感兴趣的方向及主动探索知识[7]，引领学生掌握科学的研究方法，培养学生的研究性思维，锻炼学生收集、处理信息的能力，提高学生把握国际学术新思潮、互动交流、演讲表达等综合能力。
二、Seminar模式在环境科学课程群里的应用探索
1.环境科学课程群教学中的现实问题。在本校环境工程专业培养计划中，环境科学类课程群主要涵盖《环境生态学》、《环境生物学》、《环境土壤学》和《环境毒理学》这四门课程，从这四门课程的配备教材来看，课程之间存在章节内容的重复问题。对于重复内容，学生在学习的过程中往往容易对它产生“毫无新意”的感觉，从而影响学生的学习兴趣和教学效果。随着教学改革的进行，每门课程所讲授的学时减少，这也对教师教学内容的合理分配提出了挑战。这些课程的教学现状是由一个主讲老师负责一门课程，缺少相关课程任课老师之间的交流，而且有些课程的理论课和实验课分离，分别由不同的教师承担。这种教学组织形式对学生系统地掌握理论知识是不利的。传统的教学模式以理论讲解为主，平时作业也多以教材中的课后思考题为主，较少涉及探究性的问题，缺乏深度和广度，整个课程群的教学内容松散，不完整的体系难以使课程群的知识要点有机融合。
2.Seminar研讨主题的设计。研讨主题设计时既要考虑课程群里每门课程的知识要点及发展趋势，又要考虑学生的认知水平和能力，还要兼顾团队教师的科研项目。根据上述不同n程教材中的重复内容，团队教师经过集体备课，反复研讨，最终确定了适合本校环境工程专业的Seminar研讨主题。近两年的教学实践中，选题主要涉及：（1）土壤重金属污染的植物修复（超积累植物研究进展）；（2）持久性有机污染物与环境；（3）全球环境变化；（4）水土流失及其生物控制；（5）人工湿地与水体富营养化防治；（6）生物入侵及生物多样性的保护；（7）转基因产品及其安全；（8）环境因素对人群健康的影响；（9）食品、中药、饮品中有害物质的残留。当然，教师也可在各自课程的教学环节中，针对实际情况有选择地删减或增加研讨主题。
3.Seminar教学过程的开展。首先，在课程群第一门课程开课时，会对学生详细说明Seminar的教学特点、具体的实施流程和考核评价方法，然后把课程的相关选题告知学生。学生利用课余时间准备材料，制作好PPT后发给教师初审，然后再返回给学生修改，最后在班级进行研讨。研讨完成后，由教师进行总结，每个小组在进行汇报时，会由班级其他成员及老师组成评分团，对小组的专题表现按下发的评分表打分，最后的分数作为课程成绩评定的一部分。但是，由于Seminar前期准备时间较长，在具体教学过程中，不能频繁作为主要的教学手段，这就要发挥教师作为教学过程的“主体”作用，在正常课堂教学过程中，教师也可以紧跟环境热点问题以及突发的环境公害事件，让大家追根溯源，找出问题的发生原因，分析会产生的环境效应，以及可采取的处理措施。比如在教学过程中，“2015天津塘沽大爆炸”、“南京放射源铱-192丢失事故”等都成为好的Seminar素材。其次，可以针对身边生态环境具体问题开展教学。淄博市早年矿山开采活动频繁，严重破坏了生态环境，近年来淄博开始加大矿山生态环境的修复力度。因此，让学生开展“矿山废弃地生态修复”的主题研讨，极大地增加了学生对将来环保工作的热情和信心。
再者，理论教学改革的同时，也对实验课程的教学进行改革，具体实验也由任课教师来指导，尤其鼓励学生自主设计实验。比如，在《环境生物学》和《环境毒理学》的实验教学中，都会涉及到毒性效应的实验，布置给学生一个选题“在某一区域污染水体种，如何判断重金属Cu的形态与生物效应的关系”，让学生从样品采集、处理、化学分析及毒性效应的判断等方面来设计实验，使学生的思维、创新、动手能力都得到锻炼。
最后，在课程群每门课程结束时，任课教师要对学生进行问卷调查。从我们的教学实践及其问卷调查结果来看，教改效果是很明显的。
4.Seminar教学网络平台的建立。学校建有网络教学平台，在课程群每门课程的教学网站上均上传所有研讨主题的PPT课件及录制的相关视频，在教学资源栏里不定期上传最新的一些研究资讯和最新的研究论文，供学生参阅；另外还会上传一些兄弟院校的实验视频，或由学生录制的实验过程的视频。开通在线问答功能，解决学生自主学习中的问题，同时，学生的成绩评定也会公开，使Seminar教学过程的考核更加透明。
三、Seminar模式的教学成果价值体现
1.有效整合了知识内容体系，提高了教学效率。如前所述，环境科学类课程群的每门课程内容均存在不同程度的重复，由于教学学时的缩减（每门课程由原来的48学时缩减为32学时，32学时里还包括了实验学时），重复授课必将影响教学进度。通过对重复教学内容的分析，确定了每门课程需略过的章节。比如，《环境生态学》、《环境生物学》和《环境土壤学》里都有土壤环境的污染和修复的内容，由于内容对象涉及土壤，这部分内容在《环境生态学》、《环境生物学》里应简略，重点放在《环境土壤学》课程中来详细讲解。但是这些内容的PPT等教学资源由每门课程的主讲老师集体参与制作后都放在网络教学平台上，供学生自由学习和参考。这种有目的地对授课内容的删减，极大地提高了课堂教学效率。
2.教学氛围改善，学生学习兴趣提高，专业成绩提升。Seminar教学中，学生根据选题在准备的过程中通过查阅资料，逐步改变了传统教学死板生硬的形式，激发了学生自主学习的热情。教师和学生作为Seminar共同的教学主体，以研讨的方式组织教学，创造了和谐宽松自由的学习气氛，师生的互动增强。这种模式给予学生充分思考的空间和时间，进一步培养了学生学习的主观能动性。经过2年的Seminar教学实践，学生的每门课程成绩都有了明显提高，由于考核方式的改变，成绩不及格率极大降低，专业学习兴趣也随之提高，带动了其他专业课程的学习。接受过Seminar教学的学生在院校、省市及国家级各类科技比赛活动中的参与度大大提高，在教师引导下，大部分学生的科研积极性明显增强，大三年级的学生有近50%都参与到教师的各类科研项目中，部分学生在教师指导下积极申报校级及国家级大学生研究项目。本团队老师指导的学生近2年共获得大学生国家级项目立项4项、校级项目6项。在这种浓厚的科研氛围下，低年级学生也被带动起来，积极要求参与到科研课题及实验工作中来。
3.学生综合素质及能力增强，身心全面发展。通过Seminar教学的选题，学生查阅资料、文献检索及阅读文献能力及书面表达能力得到了提升，为其今后更高层次的学习奠定了良好的基础。本课程群里的Seminar题目注重联系实际，学生根据地区发展特点，选择“采石矿区废弃地的生态恢复”为Seminar课题，拍摄实地照片按照学科知识制作PPT，又引证最新的文献资料和工程案例，讲演时引起教师、学生的广泛兴趣和深入探讨，取得良好的教学效果。在暑期社会调查实践中，又进一步补充和丰富了研究内容，撰写的调查报告获学校暑期社会实践优秀项目。另外，Seminar教学中的宣讲和答辩环节也提高了学生的论文答辩和表达能力，对后续的课程设计及毕业答辩环节表现会提供帮助，良好的口头表达能力也会使学生在今后的工作学习中受益。这些训练能不断提升学生持续发展的信心和能力。再者，通过Seminar教学，学生拥有了自由的话语权，教师会尊重学生不同的观点，鼓励学生要有自己的主见，学会思辨，学会从多个不同的角度看待事物和思考问题。通过Seminar教学，还培养了学生的独立学习探索能力和团队合作精神。许多Seminar任务需要以小组的形式分工合作完成，学生以小组为单位，共同选题、独立查询资料，最后再共同探讨提出研究方案，完成书面报告。这种独立探索、合作研究的学习形式，使学生学会服从、倾听和分享，能够获得启发，成员之间互相影响、互补和合作，培养了学生的团队合作精神和集体荣誉感。受过Seminar教学训练的校“洁宇环保社”成员已经成功组织了很多环境类的比赛和活动，极大地提升了专业的影响力，使学生的身心得到全方位的提升。
四、Seminar模式的应用建议
1.Seminar的组织形式可以多样化。一般Seminar的组织操作流程如下：教师明确选题、个人或小组搜集整理并分析资料、学生制作PPT、课堂展示、主持讨论、评委打分、教师总结、撰写书面报告。这种操作模式可灵活运用在不同的专业课程中，可采取“个人热点问题演讲”、“小组主题辩论赛”、“团队专题研讨”、“个人课后调查报告”、“优秀论文研读”等多种组织形式，可以提高Seminar教学模式的新颖性，增加学生参与学习的兴趣。对于短学时的课程来说，由于各种不可控因素，课上宣讲研讨模式会较多耽误教学进度，另外，有部分学生由于性格原因可能不适合这种公开的研讨方式，针对这种情况，可以以学生宿舍为单位，让学生自主在课余时间组织研讨并录制微视频，上传教学平台，让其他学生学习并参与评价，也有利于Seminar的开展。
2.引入研究生助教体系。随着学校研究生招生规模不断加大，研究生参与到教师教学科研的可能性会逐步提高。过去研究生参与导师的教学过程的机会较小，仅仅可能局限于课程作业的批改，近年来，研究生在教师科研项目中的作用越来越明显，很多学生都有较强的独立完成科研任务的能力。另外，研究生对自己研究领域的最新进展都有相当掌握，而在Seminar的教学过程中，教师的科研项目是优质选题，让研究生适时参与到Seminar的主题研讨中，会起到较强的引领作用。因此完善学校的研究生助教体系，特别是津贴资助体系，让研究生助教作为研究生培养的一个重要环节真正落到实处和具有可操作性，对将来全校范围内seminar教学模式的推广有巨大的推动作用。
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第3篇：土壤学概论范文
关键词：滨海新区；重金属；土壤污染；综合评价
中图分类号：X53 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2014.05.013
土壤环境的安全问题是农业生态环境安全的核心，土壤污染与防治已成为环境科学和土壤科学共同关注的热点[1]。土壤重金属污染具有潜伏性、滞留时间长、移动性差等特点，从遭受污染到产生后果有一个逐步积累的过程，因此，对于土壤重金属污染的监测已成为农业环境保护的重要内容之一。分析监测土壤重金属元素的含量变化和分布特征，可为调控土壤重金属的活性与毒性、制定合理的控制标准及选择修复技术提供必要的理论依据[2-4]。天津市滨海新区原来是农业区，自20世纪80年代以来，郊区开始出现较大规模的企业，其产生的废水、固体废弃物数量明显增加，污水排放及工业固体废弃物的扩散，导致水环境不断恶化。地下水污染、污水灌溉及碱渣扩散也使得污染物直接或间接进入土壤，影响到土壤环境质量，成为该地区土壤污染的主要原因之一[5-7]。近年来，随着滨海新区的快速发展，土地利用转型使得原有的土壤污染压力得到一定的缓解，但现有的基本农田中依旧存在污染的风险。因而，系统地开展农田重金属污染状况的调查具有重要的理论和实际意义。目前，在滨海新区的环境监测部门中，针对大气、水体和固废的监测已积累了丰富的资料，而对于土壤污染的数据还相对较少。所以，适时地补充该地区土壤中污染物含量与分布的信息显得十分必要。本研究以滨海新区现有的部分基本农田、果园、菜地和湿地土壤为研究对象，拟通过分析土壤中重金属含量，了解其主要污染物的分布特征，以期为正确认识该地区的土壤环境现状提供必要的科学依据。
1 材料和方法
1.1 样品采集
按照土壤的利用现状选择了农田、蔬菜地、果园及湿地4种类型的土壤。土样采集于2009年8月，采样点分布如图1所示。采集0～20 cm的表层土壤样品，自然风干后磨细，过0.25 mm土壤筛。土壤理化性质参见文献[8-10]。不同土壤样品的pH值分布为：农田土壤中6.5～7.5之间和>7.5的样品各占50%；菜地土壤均为6.5～7.5之间；果园土壤均>7.5；湿地土壤90%为6.5～7.5之间，10%为>7.5，并以此作为选择土壤环境质量评价标准的依据。
1.2 测定方法
土壤中重金属Cu、Zn、Pb、Cd、As、Hg、Cr、Ni全量的分析测定按照《土壤环境质量标准》（GB l5618―1995）[11]和《土壤环境监测技术规范》（HJ/T 166―2004）[12]规定的步骤进行。所用试剂均为优级纯或分析纯。土壤中铜、锌、镍、铅、镉、铬采用盐酸―硝酸―氢氟酸―高氯酸体系消解，原子吸收及分光光度法测定；土壤总砷和汞采用硝酸―高氯酸消解，原子荧光光度法。
1.3 土壤污染评价因子及方法
研究区土壤为城郊土壤，根据国家标准《农产品安全质量：无公害蔬菜产地环境要求》（GB/T 18407.1―2001）[13]、土壤环境质量标准（GB 15618―1995）[11]，选取国标中的8种元素（Cu，Zn，Pb，Cd，As，Hg，Cr和Ni）作为评价因子。评价方法采用单项污染指数和Nemerow综合污染指数法[14]。依据土壤样本pH值测定结果，标准限值采用土壤二级指标中相应的pH值要求（pH 6.5～7.5及>7.5的数值），农田和蔬菜地以农田的标准比对，果园土壤采用对应的果园标准，湿地土壤采用国家标准中相近的稻田土壤标准进行比较。土壤污染等级划分参照夏家淇[15]及姜芝萍[16]报道的方法。
2 结果与分析
2.1 不同土地利用方式土壤重金属分布特征
天津市滨海新区不同利用状况下土壤中8种元素含量测定结果如表1所示。由表1可以看出，研究区域内土壤重金属含量较天津土壤重金属背景值[17]有明显的增加，Cu、Zn、Pb、As、Hg、Ni的测定平均值分别为背景值的2.19，2.30，2.39，1.66，12.46，2.47倍，Hg的增加量最大；Cd和Cr为背景值的0.87和0.99倍，与背景值相当。
2.1.1 土壤中Cu含量变化 在4种土地利用类型中，农田土壤中铜含量的平均值达到50.10 mg・kg-1，菜园土壤中为58.59 mg・kg-1，果园土壤中为71.33 mg・kg-1，湿地土壤中为53.90 mg・kg-1。不同土地利用方式的土壤Cu含量变化如图2所示。由图2可以看出，农田和湿地土壤中不同采样点之间差异较大，而在蔬菜地之间差异较小，果园土壤中总体上大于其他类型的土壤。湿地中的S19样点含量最高，达到128.83 mg・kg-1，这与其处于碱渣堆附近的位置有关。农田采样点中的S5～S7和湿地中的S25及S26的铜含量相对较低。
2.1.2 不同土地利用方式土壤Zn含量变化 不同利用类型土壤中，农田土壤中锌含量的平均值达到104.3 mg・kg-1，菜园土壤中为160.1 mg・kg-1，果园土壤中为127.0 mg・kg-1，湿地土壤中为156.6 mg・kg-1。不同土地利用方式的土壤锌含量变化如图3所示。由图3可以看出，农田中除S3和S4样点含量较高外，其他样点集中在80 mg・kg-1上下；5个菜地土样的总体含量较高，含量分布在142.87～182.26 mg・kg-1之间；2个果园土壤中锌含量分别为109.5～144.5 mg・kg-1，显著低于菜园土壤中的含量；10个湿地土壤中含量差异较大，含量在106.1～247.4 mg・kg-1之间，其中S19样点的含量最高。
2.1.3 不同土地利用方式土壤Pb含量 不同土地利用方式的土壤铅含量变化如图4所示。由图4可以看出，农田土壤中的平均值达到29.71 mg・kg-1，但S3和S4样点的含量显著高于于其他样点；菜园土壤中平均为49.23 mg・kg-1，各采样点的铅含量在40.15～53.74 mg・kg-1之间，总体上含量较高；果园土壤中为35.14 mg・kg-1，尽管2个样点分布在海河南北，但二者之间差别较小；湿地土壤中平均为44.01 mg・kg-1，除S17和S19样点的铅含量达到73.84和85.67 mg・kg-1外，其他点的含量均在20.08～49.35 mg・kg-1之间。
2.1.4 不同土地利用方式土壤Cd含量 不同土地利用方式中土壤镉含量变化如图5所示。由图5可以看出，农田土壤中的平均值达到0.086 mg・kg-1，菜园土壤中为0.325 mg・kg-1，果园土壤中为0.131 mg・kg-1，湿地土壤中为0.137 mg・kg-1。在全部25个采样点中，镉含量在0.060～0.336 mg・kg-1之间，平均值为0.139 mg・kg-1，低于天津市土壤镉背景值（0.16 mg・kg-1）。农田土壤的含量均较低，菜园土壤中有4个样点超出背景值且含量较高（在0.228～0.303 mg・kg-1之间）、果园和湿地土壤中，除S19样点含量较高外（0.336 mg・kg-1），其他样点均低于土壤背景值。
2.1.5 不同土地利用方式土壤As含量 不同土地利用方式的土壤砷含量变化如图6所示。在4种土地利用类型中，农田土壤中的砷含量平均值为14.97 mg・kg-1，菜园土壤为15.92 mg・kg-1，果园土壤为13.54 mg・kg-1，湿地土壤的砷含量最高，达到18.36 mg・kg-1，但除S19样点含量较高（31.51 mg・kg-1）外，其他样点在11.71～20.51 mg・kg-1之间。总体上看，土壤砷含量分布比较均匀，但超出了土壤背景值。
2.1.6 不同土地利用方式土壤Hg含量 不同土地利用方式的土壤汞含量变化如图7所示。在4种土地利用类型中，农田土壤中Hg含量平均值为0.360 mg・kg-1，菜园土壤的砷含量为0.707 mg・kg-1，果园土壤为0.271 mg・kg-1，湿地土壤的砷含量最高，达到0.768 mg・kg-1。由图7可以看出，农田超出背景值的有3个样点，菜园和果园中超出背景值的有4个样点，而在湿地土壤中，90%的样点超出背景值，表明湿地土壤中汞的累积比较显著。
2.1.7 不同土地利用方式土壤Cr含量 不同土地利用方式的土壤铬含量变化如图8所示。4种不同土地利用类型中，菜园土壤中铬的平均浓度最高，达到75.26 mg・kg-1，其次为农田73.24 mg・kg-1，果园土壤中为71.06 mg・kg-1， 湿地土壤中为69.22 mg・kg-1。在25个样点中铬含量超出背景值的点占38.5%，但总体的平均值为71.86 mg・kg-1，低于背景值72.65 mg・kg-1，不同样点之间的Cr含量分布比较均匀。
2.1.8 不同土地利用方式土壤Ni含量 不同土地利用方式的土壤镍含量变化如图9所示。4种土地利用类型中，菜地土壤的镍含量平均浓度达到最高76.10 mg・kg-1，其次为湿地土壤71.90 mg・kg-1，农田和果园土壤含量分别为59.36 mg・kg-1和50.28 mg・kg-1。与天津市土壤背景值比较，在供试的25个土样中Ni含量均远远超出背景值，反映出土壤Ni含量的变化是影响该区土壤环境质量的要素之一。与其他元素类似，在农田中的S3～S4样点、菜地中的S10～S13样点及湿地中的S17～S25样点检出的Ni含量显著高于其他样点，反映出其污染途径具有相似性。
2.2 土壤环境质量状况评价
以国家土壤环境质量标准为基础，通过计算单项污染指数和Nemerow综合污染指数，得出滨海新区不同土地利用方式下不同重金属对土壤环境质量的影响现状（表2）。依据土壤样本pH值测定结果，标准限值采用土壤二级指标值，农田和蔬菜地以农田的标准比对，果园土壤采用对应的果园标准，湿地土壤采用国家标准中相近的稻田土壤标准进行比较。
从单项污染指数来看，采样区的25个土壤样本中Cu、Zn、Pb及Cr的Pi值均小于1，表现为清洁；除湿地土壤中S19样品外，Cd和As在其他24个样本中也达到清洁水平。样品S19的PCd和PAs分别为1.121及1.260，属于轻度污染，这与该采样点位于过去的晒盐场地附近有关。Hg和Ni是该地区污染率较高的元素，在25个样本中有16个达到轻度以上的污染水平，污染率均为64%，其中S19的Hg污染达到中度污染水平，表明该地区的Hg和Ni存在较大的污染风险，并且Hg和Ni的污染分布具有同步性。从不同利用类型土壤中的分布来看，农田的轻度污染率为37.5%，蔬菜地为80%，果园属于清洁，湿地土壤中为90%。分析其污染的原因，Hg和Ni污染与该地区污水中Hg和Ni排放有密切关系。湿地土壤主要分布在盐场、河口区域，排污河及海河水质污染是导致超标的主要原因。蔬菜地灌溉量大，灌溉水污染可导致土壤中累积量增大。从样点分布看，农田中的S3和S4、菜地中的S10～S13均分布在海河附近，所以存在较大的污染风险。
从综合污染指数看，25个样本中8%属于轻度污染，包括菜园土壤S10和湿地土壤S19；综合指数超过警戒级阈值（>0.7）的样本数占52%，包括了农田中的S3和S4样本，菜地土壤中的S11～S13，湿地土壤中的S17、S20～S26样本；样本中达到安全级别的占40%，以农田和果园土壤为主。
3 结论与讨论
土壤重金属的来源受成土母质、气候、人类活动等多种因素的影响，不同地区、不同种类的土壤、特别是人类活动较为频繁、容易受到扰动和污染的各种农用土地[18]。在针对土壤环境问题的研究和管理过程中，我国相继公布了土壤元素背景值和土壤环境质量标准，确定了Cu、Zn、Pb、Cd、As、Hg、Cr及Ni等8种重金属和类金属元素的含量限值，为土壤污染评估提供了必要的判别参考依据。由试验结果可知，除Cd和Cr外，其他元素的平均值均超出公布的天津市土壤元素背景值，其原因一方面与这些元素在土壤中的现存浓度或许较30年前有所增加有关，另一方面也与当年背景值测定时选取的采样地点和土壤类型有关。本研究主要是以滨海新区的土壤为研究对象，而背景值可能包括天津市较大的土壤范围，其土壤类型会有一定差别，因此，利用背景值仅仅是一种评估污染状况时的参考，而更主要的是以国家土壤环境质量标准为依据。
在监测的数据中，滨海新区不同类型土壤中Hg和Ni存在较大的污染风险，在25个样本中的污染率均为64%，污染分布具有同步性，并且主要分布在菜地和湿地土壤中。这一现象或许与人为活动导致的水污染有一定关系。在滨海新区特定的土壤环境下，其土壤以砂质为主，土层薄，导致水与土壤交换过程加剧，海河水系带入的污染物及过去晒盐过程引起的水与土壤中物质交换增加也许是其土壤中Hg和Ni元素积累量变化的重要原因。同时土地利用类型对土壤重金属含量分布的影响具有一定差异，农田的轻度污染率为37.5%，蔬菜地为80%，果园属于清洁，湿地土壤中为90%。综合污染指数评价的结果表明，25个样本中8%属于轻度污染，超过警戒级阈值的样本数占52%，达到安全级别的样本占40%。总体上表现为农田和果园土壤比较清洁，而蔬菜地和湿地土壤中存在一定的污染风险。
关于土壤污染状况的评估问题，目前学者们也有新的认识和共识，污染物在土壤中的含量（总量）高低不仅仅是判别土壤是否被污染的唯一依据，而要结合污染物受体是否产生危害及危害性的大小进行全面评估[19-20]。生物是土壤中的主要受体，污染物是否对生物产生毒害效应也需要结合土壤中污染物的存在形态、生物的蓄积量和毒性表现形式等多方面因素综合评判[21-22]。因此，监测土壤中重金属的现存量对于评价土壤可能存在的环境污染风险具有一定的意义。依据土壤环境质量标准的限值可知，其超标量越大则污染的风险亦越大。
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第4篇：土壤学概论范文
1.1测土配方施肥内涵
测土配方施肥是以土壤测试和肥料田间试验为基础，根据作物需肥规律、土壤供肥性能和肥料效应，在合理施用有机肥料的基础上，提出氮、磷、钾及中、微量元素等肥料的施用品种、数量、施肥时期和施用方法。该技术的核心是协调作物需肥与土壤供肥之间的矛盾，有针对性地补充作物所需的营养元素，在满足作物均衡吸收各种营养，维持土壤肥力水平的同时，避免浪费肥料、破坏土壤环境以及污染大气、水环境，使化肥在农业生产中的正面作用最大化，负面效应最小化。
1.2理论依据及主要技术工作
测土配方施肥技术遵循土壤、作物、肥料三者之间的相互关系，以养分归还学说、肥料三大定律，即最小养分律、同等重要律、不可替代律，肥料报酬递减律及生产因子综合作用等理论为依据。以上学说和理论表明：作物在整个生长发育过程中要从土壤中带走大量养分，而土壤中的养分并不是取之不尽的，因此必须通过施肥这一措施把作物吸收的养分“归还”土壤，以防止土壤肥力下降，提高作物产量和改善品质；作物生长需要吸收多种养分，无论是大量元素或微量元素，都是同等重要，不可替代的，且其会受土壤中最小养分的制约，若忽视这个限制因素，即使其它养分含量很充足，也难以提高作物产量；以施肥的方式“归还”养分要注意投入量，因为肥料施用量过高，会导致肥效下降乃致减产；协调好选种、水肥管理、耕作制度及气候条件等影响肥效的诸因素之间关系，肥料施用才能发挥出应有的增产效果。而测土配方施肥技术正是以肥料施用与综合农业技术相配合为指导原则，处理肥料（有机与无机肥料）投入与作物产出、用地与养地的关系，消除作物生长的限制因子，特别是满足作物对中微量元素的要求，确定最高产量对应的施肥量，获得最佳经济效益，以实现高产、优质、高效、培肥土壤、提高肥料利用率、保护生态环境的综合目标。根据农业部办公厅2011年印发的《测土配方施肥技术规范》修订版，测土配方施肥技术主要围绕“测土、配方、配肥、供肥、施肥指导”5个环节开展野外调查、采样测试、田间试验、配方设计、配肥加工、示范推广、宣传培训、数据库建设、耕地地力评价、效果评价、技术研发等11项技术工作。此次修订应新形势下测土配方施肥工作发展的需要，重点细化了蔬菜、果树测土配方施肥技术内容，增加了肥料利用率田间试验、配方肥料供应等内容，调整和修改了肥料效应田间试验、样品采集与制备、基础数据库建立、肥料配方设计、配方肥合理施用和耕地地力评价等方面的内容，使测土配方施肥中的技术行为规范化。
1.3测土配方施肥的核心技术
测土配方施肥的核心技术是建立科学的施肥指标体系，即在开展实验室相关研究和田间校验研究的基础上，提出不同土壤类型、不同作物种类的推荐施肥量、施肥方法和施肥时期的过程。施肥指标体系是所有与决定施肥量、施肥方法、施肥时期等有关的作物、土壤、肥料及环境等方面参数的总合。因此，建立不同区域、不同土壤类型、不同作物的适宜测土方法、土壤测试指标及相应的推荐施肥指标是非常必要的，这为配方设计、施肥建议卡制定和施肥指导提供依据，使作物能够吃上“营养套餐”，也是长期推广应用测土配方施肥的技术支撑。实际上，自第二次土壤普查以来，各地已针对当地主要土壤类型和主要大田作物建立了土壤养分分级指标，然而现阶段中国大田作物品种特性、产量水平、栽培制度、农民施肥方式和土壤肥力等要素均发生了很大变化，蔬菜、果树等经济作物面积不断扩大，农业生产已由单一地追求高产向实现作物高产、肥料高效、环境友好和农业可持续发展转变，原有的指标体系已不能适应当前的生产要求。因此，必须通过大量的基础研究工作对原有的大田作物测土配方施肥指标体系进行更新和完善。全国农业技术推广服务中心一直将通过田间试验，建立推荐施肥指标体系作为十分重要的工作来抓，“3414”试验设计是其主推的田间试验方案，它是陈伦寿等在国外“3411”多点肥料试验方案的基础上，加了12~143个处理后得到的方案，该方案设计集合了回归最优设计处理少、效率高的优点，能够满足肥料试验和施肥决策的专业要求。各地借助全国性测土配方施肥行动对农业发展改革的东风，加强了测土配方施肥指标体系研究，建立起具有各地特色的测土配方施肥指标体系，如孙义祥等以山东省冬小麦为例，通过“3414”完全及部分实施试验建立了磷、钾施肥技术指标体系，并说明了如何有效利用该试验数据进行回归方程的拟合，扬长避短；杨俐苹等建立了内蒙古海拉尔地区油菜土壤的指标体系，就“3414”试验方案实施条件以及不同数学模型在肥料效应函数计算中的应用进行了探讨，指出各地不应不加区分的使用统一的“3414”试验方案，要先了解土壤养分限制因素，而且采用数学模型模拟的肥料效应函数除了要符合数学模型要求外，还要求符合肥料报酬递减率等农业化学的基本理论和农业生产实际。吴永斌等依据相对产量分组建立了陇东黄土丘陵区马铃薯的土壤速效氮磷钾养分含量丰缺指标，基于肥料效应函数、最佳施肥量与相对产量回归方程建立了马铃薯推荐施肥指标。章明清等建立了以肥料效应函数——养分丰缺指标法为主体的福建甘薯的氮磷钾施肥指标体系。从实际操作来看，测土配方施肥指标体系的建立是一项技术性很强的长期性工作，需要较强的技术力量和财政投入作支撑，同时需要省、市、县3级土肥技术部门协同配合，分级承担。
2测土配方施肥技术发展现状
2.1测土配方施肥的2条线路
现行的测土配方施肥主要有2条路线：一是按照区域划分，在中国的测土配方施肥以“缩小包围圈”的测土配方施肥方式，在1个省市或地区建立1套配方，针对不同的区县进行特殊化处理，在基本配方的基础上进行改良，范围由省市地区缩小到行政村不等；二是按照不同作物开展的，以作物生长发育规律和作物养分吸收规律、土壤养分供应规律为基础的作物测土配方施肥方式。按照区域划分的测土配方施肥的地方省市有很多，以河北鹿泉市为代表，通过测土配方施肥逐步摸清了全市耕层土壤养分现状，根据土壤耕层养分化验数据、“3414”田间试验结果、肥料校正试验结果、采样点的基本情况等资料进行汇总分析，建立了鹿泉市专家咨询系统并安装在30个配肥站的系统内供广大的农民朋友进行查询。这提高了农民对配方肥的认识，健全完善了县、乡、村3级技术服务网。在新疆维吾尔自治区、河南永城市、宁夏自治区、江西奉新县、江苏省、吉林榆树市等多个省市自治区通过测土配方施肥，取得了显著成效。按照不同作物进行的测土配方施肥也在多个领域取得了良好收效。蔬菜地实施测土配方施肥，实现土壤养分的均衡，达到蔬菜生产的高产、优质、高效和培肥地力、保护环境的目的，实现温室蔬菜生产的可持续发展。聊城等市对冬小麦的测土配方施肥，通过化肥减量使用和合理搭配，提高了单产，显著减少了冬小麦生命周期资源消耗与污染物排放量，环境效益年际间总体上呈下降趋势的良好收效。对于糖料作物则达到了提高甘蔗产量、糖分含量及经济效益；改善甘蔗的农艺性状；改善蔗田土壤环境，培肥蔗田土壤；提高肥料的利用率，保证农业的可持续资源的目的。不同作物进行的测土配方施肥更是涉及玉米、油茶等多种作物。2条线路各有优势并均达到了测土施肥的最初目的。
2.2初步摸索出测土配方施肥技术的应用模式
围绕为农、支农、护农目标，各地在全面推广测土配方施肥的过程中，从促进产销结合入手，积极探索测土配方施肥技术的推广运行机制，并探索出“一张卡”、“站厂结合”、“测土、配方、生产、供肥、施肥指导”、“开方抓药”等4种应用模式。其中，“一张卡”模式，即前期由农技人员提供免费采土、化验、配方服务，然后农民根据“测土配方施肥建议卡”选购与自家土壤养分状况相对应的肥料；“站厂结合”模式是农业部门土肥站为农民选择合格的肥料生产企业并提供配方，配肥生产企业与一定区域的农民建立产供合约并按约供肥；“测、配、产、供、肥”技术推广模式，即集测配站免费测土配方、肥料生产企业配肥、经销服务网供肥及农民施肥指导于一体，物化测土配方施肥技术；“开方抓药”为市场化运作的推广模式，即大中型肥料生产经销企业以农资连锁店为媒介，根据农民需求或与农业技术推广单位合作提供测土配方服务。测土配方施肥推广机制的创新使农户能够根据土壤类型和作物特点针对具体田块选择肥料，推动农业生产经营由粗放化向标准化、精细化管理转变。
3基于测土配方施肥技术的人才需求趋势
测土配方施肥技术有利于实现农业生产的可持续发展，也为各高校相关专业的学生就业带来了福音。测土配方施肥工作的深入开展必将带动与科学施肥相关的技术推广、配肥加工、配肥产品销售服务等行业的发展，需要更多具有专业技能的人员从事本职业。未来的人才需求主要体现在以下5个方面。
（1）随着全国范围内掀起测土配方施肥以来，中央及地方政府大规模实施了测土配方施肥补贴项目，用以组检测配站、建立规范的测土配方施肥专用实验室。而自二次土壤普查以后，由于缺少经费，大多数实验室都处于瘫痪、半瘫痪状态，专业土壤测试人才缺乏，“有编无人”现象普遍。虽然在测土配方施肥项目的带动下有所改善，但就全国范围来看，空缺仍然很大。这为农业院校相关专业的毕业生（尤其是有土壤学基础的学生）提供了一定数量的基础性工作岗位。随着各级测配站机构的不断完善，该职位需求会趋于饱和，不过这还需经历较为漫长的时间。
（2）肥料配方设计是配肥加工、供给的基础，而中国幅员辽阔，土壤资源类型多，各地区土壤性质差异大，不同区域或县域的优势农作物的种植情况不同等因素决定了配方设计的工作量大，对肥料配方师需求量高。因此，农业院校相关专业的学生，如植物营养专业毕业生可以通过考取国家级肥料配方师职业资格证，进入全国省、市、县土肥技术推广机构及肥料配制加工行业。
（3）配方肥的销售环节是连接企业与农民的桥梁，也是测土配方施肥的技术成果能否落地生根的关键，而以上发展出的新模式也对肥料销售环节提出了更高的要求。销售人员自身需具备扎实的基础知识，能够了解农民的需求，为农民购买配方肥提供指导意见，使广大农民逐步掌握合理施肥量、施肥时期和施肥方法，自觉选择购买配方肥。因此，相关人员可以利用专业优势进入肥料销售企业或网点，为农企有效对接服务，同时提高技术到位率。
（4）开展测土配方施肥技术指导和培训，并深入田间地头，与农民共话科学施肥等都需要农技推广人员的参与。现阶段国家越来越重视源于农业院校的农技推广人才培养，致力于培养一批专业知识扎实、愿意扎根基层、服务农村的农技推广队伍，改变以往基层农技推广体系“人走、线断、网破”的局面。当然，这需要决心做农技推广的农校毕业生培养吃苦耐劳、奉献农村的精神。
（5）为满足新阶段测土配方施肥工作的要求，开展田间试验、土壤养分测试、肥料配方、数据处理、专家咨询系统等方面的技术研发工作势在必行，这也是不断提升测土配方施肥技术水平的必经之路。对此，相关领域人才可根据自身专业知识背景，选择不同的研究方向，如改进测土方法及所使用的试剂、开发测土配方施肥信息管理与专家推荐系统以及建立相应的地理空间数据库等，为测土配方施肥技术的推行提供了技术支撑和辅助决策。一般来说，对技术研发人员的技术要求较高。
4测土配方施肥技术存在问题剖析
作为中国农业可持续发展的顶层设计，起步于2005年的测土配方施肥项目经过8年的发展，实现了由试点到巩固再到普及的历史性跨越，可谓收益颇丰。除了比较明显的作物产量和农民收入“双增”、生产资料与资源消耗“双节”及减排效果外，还恢复和重建了之前处于半瘫痪状态的全国土壤肥料技术推广队伍，初步摸清了1857个项目县（场）9.33×107hm2耕地的土壤养分状况，建立了主要作物（特别是大田作物）新的测土配方施肥指标体系和县域耕地资源管理系统，逐步形成了教学、科研、推广和企业相结合的测土配方施肥工作平台。虽然从试点之初至今全国范围内测土配方施肥技术的推广应用取得了显著成效，并在一定程度上强化了农业基础设施的建设，但依然存在一些严重制约该项技术应用范围及效果的问题。
4.1农企对接不畅
测土配方施肥技术普及率低的主要原因，重点不在于科研环节，而在于推广环节。测土配方施肥技术推广环节薄弱，关键在于农企对接不畅。在中国化肥产业整体产能过剩的情况下，配方肥市场占有率却十分有限。全国测土配方施肥技术推广面积还不及农作物种植面积的1/2，其中配方肥施用到田面积仅为3.33×107hm2，不及技术推广面积的一半。因此，测土配方施肥技术的入户率、到位率并不和其覆盖面积呈正比。从中国现行的农技推广体系找寻原因，就是在“最后一公里”出现了问题，现有的很多科研成果与农业技术都滞留在县以上农业单位，往往到不了农民手中。因为在实践中，农民认识水平有限，一下子完全改变施肥习惯有难度；技术力量不足，指导服务完全到位有难度；肥料品种繁多，农企对接不畅，市场供应有难度等等因素往往导致土壤肥料技术推广部门配好方、把施肥建议卡发到农户、技术指导到位，农民也不一定会“按方施肥”。因此，如何把专家设计的纸上配方变成农民地里的配方肥，打通这“最后一公里”是目前亟待解决的首要问题。这涉及到“配方”究竟为谁做的问题，虽然农民是施用配方肥料的主体，是测土配方施肥技术的落脚点和关键点，也是测土配方施肥技术能否取得最大效益的关键，但农民这个群体只是在选择肥料种类上具有主动性，而对“配方”产品的使用是被动的，肥料生产企业才是将纸上配方转化为产品的实际执行者。因此，配方是为肥料生产企业设计的，而其又以施用地的土壤养分状况为基础。实际上，产肥的商家和用肥的农民都没有测土配方施肥技术，而技术推广部门又不生产肥料这种肥料与技术相互分离的状态，成为制约测土配方施肥技术应用的最大障碍。故2012年农业部2次召开会议研究测土配方施肥工作，确立将测土配方施肥工作重心转移到配方肥推广应用上来，要求农企对接，将配方肥推广做细做实。其中，3月底农业部采取“百企连百县”方式开展配方肥的推广应用试点，选择100家化肥企业与农业部门对接，在100个县（场）、1000个乡镇、1万个村开展农企合作推广配方肥试点，尝试解决技术落地、企业参与问题。补齐了企业这块“短板”，政府还应在扶持和引导提方面下功夫，而不是简单地将社会化服务与市场经济运作等同起来，任期自由发展，具体需要做好以下几个方面的基础工作：面向社会公布肥料配方，严格筛选配方肥生产供应企业，引导肥料企业生产配方肥，合力促进配方肥推广应用。但由定点企业生产配方肥供给市场，容易违背市场规律，形成市场垄断，因此要建立起针对供肥企业的监督体系；通过层层对接提高配方肥的入户、到位率，并为配肥生产、入库和销售设立台账，做好配方肥追溯体系的督促工作；为合格企业构建和完善配肥经销服务网络提供所需服务，以丰富配方肥供应渠道，方便企业供肥及农民选购；引导肥料生产企业建立配肥供肥网点，利用智能化配肥设备为农民提供现配服务，同时提供施肥指导服务。最终，对企业的服务要求实现以“实质性对接”为目的的“两个服务”，即依托农企对接，一方面服务企业，一方面服务农民。
4.2测土配方施肥技术的农作物覆盖范围窄
随着测土配方施肥项目的推进，农民旧的施肥观念已经有所改变：过去重无机轻有机、重氮肥轻磷钾肥和微肥、重底肥轻追肥，而今重视有机肥的投入，实行氮、磷、钾平衡施肥，根据土壤特点补施微肥；过去盲目施肥，现下会根据地力基础和目标产量，确定氮、磷、钾和微肥的施用数量，并合理确定底追比例与追肥的最佳时期，一定程度上改变了过去“一炮轰”的施肥习惯。但由于中国人多地少，以仅占世界不到9%的耕地养活世界近20%的人口，长期以来中国农业生产对化肥依赖程度高，因此化肥过量施用现象仍然较为普遍，尤以蔬菜、果树等园艺作物较为突出。据统计，全国6000万hm2经济、园艺作物的化肥使用量约等于1.1亿hm2粮食作物的化肥使用量，蔬菜、果树的平均施肥量分别为粮食作物的2~3倍、3~5倍。而与开展测土配方工作较早、历史久远的棉粮油等大宗作物相比，测土配方施肥在蔬菜、果树、茶叶等园艺作物上的应用才刚刚起步，测土配方施肥技术体系尚未完全确立。因此，要在强化大田作物测土配方施肥工作的同时，因地制宜地开展设施农业及园艺作物的土壤测试、肥效实验，逐步建立起对应的施肥指标体系并加大其在蔬菜、果树等园艺作物上的推广力度，尤其是生产条件较差的地区，技术推广难的空白、边远地区，不断提高测土配方施肥技术的覆盖面。
4.3粗放施肥方式改观不大
农民普遍文化程度不高，对测土配方施肥的认识有限，虽然“一炮轰”的施肥习惯有所改变，但肥料撒施、表施、浅施等粗放施肥方式还较为普遍，导致肥料损失较为严重，实际上总的化肥施用量还在增加。因此，要推进测土配方施肥技术进村入户，必须探索、建立有效的技术指导、服务模式。一方面，集成创新科学施肥技术，探索农艺农机结合的有效途径，因地制宜地推广水肥一体化和机械化深施技术；另一方面，积极发展农化服务组织，帮助农民施肥到田，解决施肥难问题。在此方面，山东金正大公司推广的“种肥同播”技术是一个很好的探索，实现了良种良法配套、农机农艺结合，为机械化施肥奠定了基础。
5测土配方施肥产业化的技术需求
测土配方施肥的5个环节中，测土、配方、施肥指导是公益性的，需要国家的专项财政补贴、政策上的引导和扶持作保障。而配方肥料生产及供应等环节具有明显的经营性，属于市场行为。因此，在推进该项技术的普及过程中，既要明确政府和农业技术推广部门索要承担的公益性职能，又要考虑企业的利益。现阶段，测土配方施肥的农化体系独立走向市场，进行企业化运作还面临很多困难，比如测试实验室的规范化、配方设计的合理性等，但测土配方施肥技术的全覆盖，配方肥的规模化生产是科学进步、政策完善、市场成熟的必然趋势。基于国家政策对测土配方施肥技术的公益性定位，其产业化的技术需求主要集中在以下3个方面。
5.1土壤测试仪器设备研发技术需求
择优筛选的配方肥生产企业可以根据农业推广机构公布的配方生产肥料，但由此生产的配方过于单一，不能满足具体到不同肥力田块的个性化需求，因此一部分配方肥生产企业自己完成测、配过程。目前很多企业使用速测仪器进行测土配方施肥，但速测仪器不具有可持续性，不能批量处理土样，易受环境影响，且无法测出微量元素，因此需要研发出更适合的田间测土仪器设备，保证对样品的规范化和批量化分析，不仅要满足pH值和氮、磷、钾等大量元素的测定，还应能够测定微量元素，以便为农民提供针对性的个性化测土服务。
5.2小配方肥研制及针对性施用的技术需求
大配方肥主要针对大的生态区或作物种植带，由大中型企业组织完成，但由于不同地理位置的土壤质地、作物类型、耕作制度、农业管理设施及肥料效益等不尽相同，统一使用大配方违背了测土配方施肥技术“缺什么，补什么”的初衷，所以根据以上影响因素对大配方做出调整，生产有针对性的配方肥极其必要，尤其应结合当地气候条件。为方便对配方肥种类的选择，应开发智能终端配方施肥技术专系统，对肥料配方的关键因素予以统筹管理，整合配肥设备和计算机于一体，以满足农民对配方肥小批量个性化的需求。
5.3农化服务机制创新技术需求
在整个农化服务体系的测、产、施等诸环节中，施用环节其实是关键环节，也是该技术能否发挥效益的关键。而如上所说，如今的粗放施肥方式还较为普遍，因此解决“施什么肥，怎么施肥，谁来施”的问题非常重要，尤其是在农业的老妇幼化现象日益严重，农业劳动力的操作技能明显下降的今天。另外，测土配方施肥技术只有同其它农业技术措施（耕作、灌溉、病虫害防治）密切结合起来，才有好的效果。因此，提供类似“套餐施肥、综合管理”的农化服务，探索农艺农机有效结合方式，有益于推动配方肥施用到田，同时也解决了农村劳动力不足和农民施肥习惯等问题。
6运用资源环境管理手段推进测土配方施肥技术
即使政府做好引导和扶持工作，补齐了企业这块“短板”，也不等于配方肥能够顺利的落户下田。因为测土配方施肥技术的推广模式是一个不断摸索、完善的过程，难以迅速成熟；农化服务的创新成果需进行不断检验、修正，难以一步到位；某一个地区普及性应用的成功范例也不可能直接在另一地区复制，各地区农化服务水平及配方肥推广速度参差不齐。更为重要的是，农民受可支配资金及阶段性生产预期的约束，为追求投资利润最大化，决策平衡中更高投入却无法直接看到相应回报导致测土配方施肥技术选择常出劣势被否定，故大面积推广的实现依然面临不小的阻力。这就需要运用恰当的资源环境管理手段作为配方肥到田下地的推手，使农民自愿选择配方肥。从农民的角度出发，配方肥相对于普通化肥的节本增效、培肥土壤优势需在施用后方可体现出来，在施用前由于其价格较高，驻足观望的农民不在少数。由于测土配方施肥技术能够减少化肥使用量及损失量，从而减少农业温室气体的排放量，因此它为温室气体减排提供了一种可能的碳交易产品。基于该技术的此项附加收益，可计量施用配方肥的减排量，对将施用配方肥的农民给予相应的报酬，同时适当提供专项资助、税收减免优惠等鼓励性、引导性的财政补贴，由此变相提高了农民应用测土配方施肥技术投资的经济回报，成为扭转决策平衡的关键。程琨等已提出了一套用于测土配方施肥项目的固碳减排计量方法。利用“碳减排交易”的市场激励手段引导农民施用配方肥进行减排，不仅为高边际减排成本排放源提供全新的减排途径，也为应用测土配方施肥技术的农民创造了特定的赢利模式，反过来又扩大了配方肥的推广面积，助推传统高碳农业向低碳农业的转变。
7结论与讨论
第5篇：土壤学概论范文
关键词：人工神经网络；甘肃省；≥0 ℃年积温；空间插值
中图分类号：P 409 文献标识码：A 文章编号：10095500（2014）02002305
地表是连续分布的曲面，但地面观测的数据是离散的，不能完全覆盖地表范围，目前尚没有很好的办法找到一个曲面来覆盖地表[1-4]。以地面观测的样本点数据为基础来模拟连续地表曲面，传统上多采用建立数字地面模型来实现，即在现有的站点基础上直接利用空间插值算法来进行插值。但存在站点较密集的地方插值效果好，精度高，而站点较少的地方则误差较大的缺点[5]。可以采用先进行站点加密，再进行空间插值的方法解决这一问题。辜智慧等[6]在锡林郭勒盟利用地统计学分析方法进行了站点的加密研究，认为增加站点是解决插值问题的手段之一。
中国西北地区气象站点总数量少，分布不均匀[7-10]，因而直接利用站点数据进行空间插值效果较差。≥0 ℃年积温是重要的气象要素，是草原综合顺序分类中的重要指标[11-14]，试验以西北地区的甘肃省为研究区，利用人工神经网络方法，对≥0 ℃年积温站点数据进行插值加密，以期改善西部地区由于气象站点数量少、分布不均匀带来的气象要素空间插值结果误差较大的问题。
1 研究区域与数据
研究采用甘肃省及陕西、宁夏、青海、新疆、内蒙古周边地区202个气象站点1960～2009年逐日气温资料（图1），各项数据来源于美国国家气候数据中心（National Climatic Data Center，NCDC）第7版数据集（http：∥ncdc.noaa.gov/）以及中国气象科学数据共享网（http：∥/satellite/）。
2 研究方法
人工神经网络（Artificial Neural Network，ANN）不要求对事物机制有明确的了解，输出结果取决于系统输入和输入输出之间的权重，而权重的数值通过训练样本的学习获得[15]。这种方式对解决机理尚不明确的问题特别有效，非常适合用来解决区域插值问题[16，17]，该方法在气象要素的插值方面已经有了一定的应用，被认为是一种可行的方法[18，19]。
人工神经网络具有三层或三层以上的多层神经网络。最基本的神经元网络是三层网络结构，即一个输入层、一个隐含层（中间层）和一个输出层。输入层的功能是向神经元网络计算机提供信号，通常把模拟的感觉输入到神经网络；隐含层是输入与输出层之间的层次，为神经元网络提供记忆和计算功能；输出层输出神经元网络的计算结果，也输出处理元素实现其功能（图2）。
人工神经网络的运行可分成2个阶段即网络学习（或训练）和网络的联想。
根据神经网络的拓扑结构和信息流的传递方式，人工神经网络可以分为前馈网、反馈网和混合网3种形式。BP（Back Propagation）网络是1986年由Rumelhart和McCelland为首的科学家小组提出，是按误差逆传播算法训练的多层前馈网络，是目前应用最广泛的神经网络模型之一。
3 研究区年积温的拟合
3.1 数据处理
其中，输入层有3组数据，分别是经度、纬度和海拔；输出层一组数据，为拟合值。第1隐含层有10个神经元，第2隐含层有20个神经元。
处理步骤：数据的归一化处理用mapminmax函数将输入数据集和目标数据集分别作归一化处理（映射到[0，1]），以提高网络训练效率和去量纲。
数据分类：用dividevec函数打乱数据顺序，抽取正常训练用数据（train data），变量数据（validate data），以及测试数据（test data），可以使数据更加具备典型性和更优良的泛化能力。
建立神经网络：用newff函数建立BP神经网络，设置网络层数，每层的节点数，隐含层的传输函数等。
指定训练参数进行训练：设置最大训练次数，训练目标，学习率、训练算法等参数，进行网络训练。完成训练后，用sim函数调用训练结果，输入测试数据，进行测试。
数据反归一化处理：用mapminmax函数将结果进行反归一化处理。
利用神经网络分别对分区已有站点数据训练网络，经过多次训练试验和调整参数，得到网络输出值与实测值拟合效果好的网络；然后，用训练好的网络对加密的站点进行≥0 ℃年积温拟合。
3.2 结果分析
3.2.1 分区与站点加密
为提高插值精度，根据甘肃省地形和气候特点，以六盘山和乌鞘岭为分界线，将研究区划分为东部，中部和西部，东部以陇东黄土高原为主，中部以陇中黄土高原为主，西部以河西走廊戈壁荒漠、沙漠为主。
通过神经网络，西区加密站点202个，中区加密站点102个，东区加密站点65个， 这样将用于插值的气象站点数量由202个增加为571个（图4）。加密方法为随机选点加密。
3.2.2 图表分析
用散点图和曲线拟合图从总体上来衡量网络输出值与实测值的吻合情况。
以训练样点的实测值为横坐标，以神经网络输出值为纵坐标做出散点图。图4中散点的拟合直线越接近45°方向上的直线，则表明输出值越接近实测值，结果越理想。
以训练点为横坐标，网络输出值和实测值为纵坐标，画出各点网络输出值与实测值的拟合曲线图5。两条曲线越相似，说明网络输出值与实测值越接近，结果越理想。
通过分析，东部要明显好于中部和西部，而西部的精度最差，查看气象站点的分布可以看出，东部的气象站点分布密度明显高于其他区域，而西部的气象站点又为三者中最少。其中，相差最大的是MAE，东部要比西部低79.30 ℃。
将甘肃省划分为东、中、西3个区域，利用气象站点地面观测≥0 ℃年积温数据，建立人工神经网络，拟合得到571个地面点数据，并对3个区域结果精度进行了图表及指标分析。结果表明：东部的插值精度明显好于中部和西部，西部的插值精度最差，主要原因是气象站点数据过于稀疏。
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Study on annual accumulative temperature spatial
interpolation of Gansu Province based on
artificial neural network
WU Jing1，2，ZHANG Degang1，LI Chunbin2
（1.College of Pratacultural Science，Gansu Agricultural University/Key Laboratory of Grassland Ecosystem，
Ministry of Education/Pratacultural Engineering Laboratory of Gansu Province/SinoU.S.Centers
for Grazingland Ecosystem Sustainability，Lanzhou 730070，China； 2. ）
第6篇：土壤学概论范文
（云南农业大学水利学院，云南昆明650201）
摘要：在分析大学专业课教学中板书与PPT使用情况的基础上，以“水土保持工程学” 课程的教学为例，统计分析了7年221名大学生的课程成绩。结果显示，在教学过程中教师运用板书与PPT的能力对学生的成绩有影响，且板书和PPT结合教学，相比过分依赖PPT教学能显著提高学生的成绩。借此提出教师授课时不能过分依赖PPT课件，应注重两种教学手段优点的充分发挥，来激发大学生学习的兴趣和主动性，提高教学效果。
关键词 ：板书；PPT；水土保持工程学；教学效果
中图分类号：G642
文献标志码：A
文章编号：1004－390X （2015）04－0098－05
专业课是高等学校学生实现专业教育的载体，其教学效果的好坏直接关系到学生学习兴趣与学习主动性的提高，而学生学习成绩的好坏又直接影响到学生分析解决本专业范围内一般实际问题能力的高低。水土保持工作作为生态文明建设与经济社会可持续发展的一个重要方面，对水土保持专业人才提出了新的更高要求。而“水土保持工程学”是水土保持与荒漠化防治专业实践性很强的骨干课程之一，其教学效果的优劣，不仅决定着大学生的就业质量，同时也决定着他们毕业后对社会发展的贡献程度。所以，专业课的教与学尤为重要。
一、大学专业课教学中板书与PPT的使用状况
（一）单纯板书教学
据调查，在大学专业课教学中还有少数教师坚持着传统板书的教学方式，传统板书的“传统”二字并不意味着落后，其对教师的教学基本功的要求比纯粹的多媒体教学更高更严格，布局与设计合理的板书能灵活方便地实现教师与学生的互动， 能轻松及时地展示教学的重点、难点［1－4］，同时还可以让老师在学生中树立起威信。（二）过分依赖PPT课件进行教学PPT课件以图片、文字、动画、声音、影像等的方式呈现出比板书信息容量更多的教学内容，通过视觉的增强来实现空间印象与理解，通过图文并茂的形式将抽象的内容具体化，激发学生学习兴趣［1－4，6］，达到事半功倍的教学效果。故在以往教学中，出现这样的现状：教师一堂课讲完，只是在黑板上零星地写上几个字，甚至有的老师一字不写［2，5］，根本谈不上板书的布局与设计。而PPT课件具有课堂信息容量大，教师的讲解速度相对较快等特点，部分学生对教学的重点与难点、公式的推导、习题的计算等知识的理解容易出现困难；同时，不以教学内容、教学环节的改变而灵活运用多种教学手段，只是为了PPT课件的使用而使用，PPT课件独霸课堂，所有的教学内容，甚至是一个小小的提问环节，都使用PPT来完成；再加上有的老师PPT课件制作中出现这样那样的问题，如只有文字信息，或是简单的文字加图片，或是颜色过于鲜艳或文字和底色对比不明显，或是幻灯片版式和背景颜色搭配不合理，文字过小过密等等，这样的状况时间久了，有意无意地拉远了学生和知识的距离，削弱了教师和学生的交流，进而削弱了学生学习的积极性与兴趣。
（三）板书和PPT结合［7－10］
PPT课件是提前设计制作的，相比板书来说，对课堂的教学内容缺乏预见性和灵活性，尤其在讨论式、问题式等教学活动中，应用效果欠佳。所以，老师在实际教学过程中，应结合各自专业课的特点，根据每堂课教学内容与形式的不同，采用相应的教学手段，板书和PPT两者结合使用，各取其长［1］，来提高教学质量。
二、案例分析
“水土保持工程学” 与气象学、水文学、地貌学、土壤学、林学、水力学、土力学、工程力学、农田水利学、泥沙动力学等课程密切相关，是一门实践性很强的水土保持与荒漠化防治专业的主干专业必修课。本文以云南农业大学水土保持与荒漠化防治专业2004、2005、2007～2011级221名学生作为样本，分析了笔者在教学过程中板书和PPT课件的不同使用对这些学生课程成绩的影响。
笔者在“水土保持工程学” 的教学过程中，经历了以下三个阶段：一是以单纯的板书进行教学，样本为2004、2005和2007级共128名学生；二是过分依赖PPT课件，很少写板书，样本为2008级28名学生；三是结合课程特点，板书和PPT课件结合的探索阶段，样本为2009～2011级共65名学生。
（一）板书与PPT课件使用情况对“水土保持工程学”成绩影响统计［11］
由表1可以看出，通过板书和PPT课件相结合，测试样本的学生学习成绩高分段（优等和良好）的人数较板书教学或过分依赖PPT课件教学时有增加，且过度依赖PPT课件教学时不及格学生人数较其他两种教学手段上升，不及格人数占比21?4％，而板书和PPT结合教学不及格人数较板书教学的不及格人数占比多1?3％，但是板书和PPT结合教学低分区（及格和不及格）的学生人数较板书教学减少13?8％。这一事实说明板书和PPT课件结合教学对学生的学习成绩是有提高的。
通过对板书教学时学生的学习成绩、过分依赖PPT课件教学时学生的学习成绩以及板书和PPT课件结合后学生的学习成绩比较得出（见表2），使用板书教学学生的平均成绩为68分，过分依赖PPT课件教学时学生的平均成绩为64分，板书和PPT课件结合后学生的平均成绩为71分，比单纯板书教学的平均成绩高3分，比过分依赖PPT课件教学的平均成绩高7分。结果表明，板书和PPT课件结合教学可以提高“水土保持工程学”课程的教学效果。
表3显示了板书教学、过分依赖PPT教学以及板书和PPT结合教学中两两教学手段之间对学生成绩均值的比较结果。由比较结果可以看出，过分依赖PPT教学与板书和PPT结合教学对学生成绩影响的概率P值（0?011） 小于显著水平，即这两种教学手段对学生成绩的影响存在显著性差异。而板书教学与过分依赖PPT教学以及板书教学与板书和PPT结合教学之间对学生成绩的影响均没有显著差异。
表4显示了三种教学手段（板书教学、过分依赖PPT教学以及板书和PPT结合教学） 对不同年级中两两年级学生成绩均值的比较结果。结果表明，2004级的板书教学与2008级的过分依赖PPT教学对学生成绩影响的概率P值（0?010）小于显著水平，即2004级的板书教学与2008级的过分依赖PPT教学对学生成绩的影响存在显著性差异；同时，2008级的过分依赖PPT教学与2010级的板书和PPT结合教学对学生成绩影响的概率P值（0?013）小于显著水平，即2008级的过分依赖PPT教学与2010级的板书和PPT结合教学对学生成绩的影响存在显著性差异。而三种教学手段在其余两两年级之间对学生成绩的影响均没有显著差异。
（二）案例结果原因分析
以上的统计分析结果大致可以归于以下五点：（1）过分依赖PPT课件教学时平均分最低、不及格学生人数也最多，其原因是过多地依赖PPT，与下面的学生就不能进行很好的互动，以及PPT设计制作时存在无关信息过多，重点、难点不突出等问题。
（2）测试结果显示的板书和PPT结合教学不及格人数较板书教学不及格人数多，这可能与不及格学生的学习习惯、旷课多少等方面有关，对于这部分学生，只从改进教学手段，即板书和PPT课件结合来提高其学习成绩，效果并不理想，还得在以后的教学活动中采用提问式、讨论式等互动教学以及关爱教学（课外交谈、辅导等）来实现。
（3）板书和PPT课件结合教学学生的平均成绩较板书教学以及过分依赖PPT课件教学时学生的平均成绩都有一定的提高，但提高的幅度并不大，原因在于影响教学效果或教学质量提高的因素是多方面的，除了根据不同的教学内容与形式，不断优化教学手段（板书和PPT课件的使用情况）之外，还有如互动式等教学方法的运用、课上教学与课下教学的结合、理论教学与实践教学的结合以及以能力为导向考试方法的改革，等等。（4）过分依赖PPT教学与板书和PPT结合教学对学生成绩的影响存在显著性差异，而板书教学与过分依赖PPT教学以及板书教学与板书和PPT结合教学之间对学生成绩的影响均没有显著差异。这充分说明了PPT仅仅是教学中的一种辅助设备，过度使用会造成“过犹不及”的现象。要达到最好的教学效果，应该将PPT和板书结合起来，扬长避短。（5）2004级的板书教学与2008级的过分依赖PPT教学对学生成绩的影响存在显著性差异；2008级的过分依赖PPT教学与2010级的板书和PPT结合教学对学生成绩的影响存在显著性差异。三种教学手段在其余两两年级之间对学生成绩的影响均没有显著差异。再次说明过度使用PPT进行教学会影响教学效果。这一影响没有在所有年级中显示出差异，原因可能与各年级学生的人数、学习能力、教师的教学方式方法等不同有关。
三、结束语
笔者探索分析了板书与PPT课件使用情况对“水土保持工程学” 课程教学效果的影响，结果证明板书和PPT课件结合教学较过分依赖PPT课件教学能显著提高学生的学习成绩，进而提高课程教学效果；所以在日常的教学过程中，应学会集中运用PPT与板书的优点，选择合理的、与时俱进的教学手段与方法来提高教学效果。而要真正地实现板书与PPT的合理运用，全面可持续的提高教学效果［7－8］，是一个长期的过程，应从以下四个方面来努力： （1） 改进和提高板书水平（包括书写、布局与设计等）；（2） 以教学内容最直观、最明了的方式来灵活的使用板书和PPT课件；（3）加强教师之间的交流学习；（4） 可借助校级一类课程建设以及相关的科研、教改课题，在实际的教学活动中探索成长。
［
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