土壤学研究进展精选(九篇)
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第1篇：土壤学研究进展范文
关键词：高等教育；林学专业；土壤学；课程教学
“民以食为天，食以土为本。”土壤是人类赖以生存的物质基础，是农林牧业生产的介质，是环境物质容纳和净化的场所。在我国土壤资源面临沙化、盐碱化、荒漠化、肥力退化、侵蚀(包括水蚀和风蚀)和污染加剧等诸多威胁的背景下，土壤学已经成为关系国土安全和国民经济可持续发展的重要学科。
在高等林业教育中，土壤学一直是林学专业的一门重要的专业基础课，既有自成体系的理论框架，又有与生产实践和环境治理密不可分的广泛实用性；同时，在林学专业系列课程学习中具有承上启下的作用。该课程的教学质量直接影响学生实践能力和创新能力的培养，对培养高素质的现代林业人才有着重要的作用。在教学改革不断深化以及新知识、新理论和新技术快速发展的今天，认真分析土壤学课程教学中存在的主要问题，积极开展教学改革，提高教学效果，加强培养学生的学习能力、解决生产实际问题的能力和保护土壤资源的意识，是摆在任课教师面前的一项紧迫而重要的任务。
一、土壤学课程教学面临的主要问题
(一)教学学时明显不足
进入21世纪以来，高等教育中的本科教学强调“宽口径，广适应”，面向本科生开设的课程门数明显增多，选修课的比例大幅提高。这导致专业基础课和专业课的教学学时不断被压缩。华南农业大学林学专业的土壤学课程由早期的120学时减少为后来的80学时，继而压缩到60学时，最后进一步减少到现在的48学时。其中，理论教学30学时，实验教学18学时；课程实习的时间由最初的2周变为1周，再变为现在的0.5周。国内许多林业院校的土壤学课程也面临着相同的境遇。
教学学时的减少，使理论教学中相当一部分内容不得不被删除，许多重要问题和知识点的讲授难以深入和展开。实验教学也受到明显的影响，例如p、k测定项目无法开设；为了节省学时，原先由学生自己动手完成的一些实验环节(如试剂配制、标准曲线测定、空白实验等)也只好让实验课教师代劳。课程实习在某种程度上流于形式，变成“走马观花式”的参观考察，学生动手的机会减少，从而使实习难以取得实效。
(二)教学内容比较陈旧
目前，各高校使用的土壤学教材均是在原有教材基础上多次修订或改编出版的，其中有许多教材是“十五”规划教材或面向21世纪教材，教材内容与过去相比有明显的改进。但是，由于教材出版周期一般比较长，所以内容在一定程度上必然滞后于学科发展前沿，反映土壤学科新发展和现代化林业土壤管理等方面的内容较少；且新出版教材大都难以摆脱原有教材的框架、内容或模式，内容或多或少都有陈旧的痕迹，理论与实际联系不紧密。尤其是实验教学部分，除了受经费、实验场地、仪器设备等条件的制约外，也同样受到实验教材落后的影响。长期以来，实验课不但没有明显的提高和拓展，反而呈萎缩趋势；现代实验测试方法和手段在实验课上基本没有得到应有的体现。
(三)实践教学困难重重
教学实习是土壤学课程的重要组成部分，与课堂理论教学相辅相成，对学生理论知识的掌握和实践能力的培养有重要作用。随着高校招生规模的不断扩大，教学实习的组织面临诸多困难。首先，由于接收林学专业学生进行土壤学课程实习的单位食宿容量有限，无法解决数个班近百名师生的吃饭、住宿问题，所以实习师生只能当天往返，大量时间和经费都花费在实习途中。同时，实习参观场所也因人数太多而显得拥挤不堪，影响了实习效果。
其次，实习指导教师的数量不足，学生实习存在安全隐患。近百人的队伍外出实习，至少需要5～6名教师带队，才能较好地保障实习秩序和安全纪律，防范意外事故的发生。但目前的情形是，仅能抽出2～3名教师带队，学生实习存在明显的安全隐忧。
第三，实验课的开设亦遇到困难。在高等教育扩招的形势下，华南农业大学林学专业一般招3～4个班。由于实验课必须分小班上，且许多实验项目的时间跨度达2天之久，所以同一项实验内容不得不隔天开设。这样，学生周六也需要上实验课。另外，实验课上，每个小组的人数由原来比较合理的2人增加到3～4人。这使实验室显得十分拥挤，酒精燃烧和样品消解存在安全隐患；也很难实现每个学生都动手操作。
二、土壤学课程教学的改革措施
(一)合理取舍教学内容，突出实验教学
由于土壤学课程的学时大幅度缩减，所以要讲授课本上的所有内容是不现实的。为了适应改革后的形势，我们对教学计划进行了修订，并在授课过程中对教学内容做了相应调整，以突出土壤学课程的特点、难点和重点。课程教学改革采取的主要措施包括：
(1)在课堂上重点讲授土壤学的核心概念、基本理论、研究进展以及与生产实践联系密切的内容，主要包括土壤的形成过程、物质组成、物理性质，水、肥、气、热四大肥力因子，肥料与施肥，土壤利用与改良以及土壤学研究的新进展；
(2)将土壤生物、土壤结构、胶体构造、土壤分类及土类分布状况等教学内容布置给学生课后自学，并安排一定时间的答疑，教师在课堂上适当提问以检查自学效果。
实验课对增进学生对理论知识的理解和培养学生的实际操作能力有重要的作用。因此，在有限的学时内，我们腾出18学时用于实验教学，开设了8个实验；同时，对原有的实验内容进行整合优化。例如，矿物岩石的识别原为3次实验，现整合压缩为1次。再如，将土壤剖面观察、采样与土壤容重、孔隙性测定整合为1个实验项目。
通过以上理论教学内容的精选和实验课的优化整合等措施，保证了在有限的学时内完成土壤学主要理论知识的讲授和主要实验的开设。同时，通过安排课余自学任务，进一步培养了学生主动学习的习惯和自学能力。
(二)不断更新教学内容，创新教学方法和手段
设置合理的教学内容是提高教学质量的重要保证。教学过程中，我们不拘泥于教材内容和结构，尽可能地将本学科领域的研究进展以及生产实际中与土壤学相关的常见问题融入课堂；并采用大量的照片、图表和动画等来阐释一些抽象的理论问题，制作的课件图文并茂、深入浅出。我们广泛收集了生产建设中有关土壤学的实际问题，如苗圃经营成败的经验教训，城市绿地建设中土壤调查、规划与改良的具体措施，造林规划中必须考虑的土壤学问题等；还收集了脍炙人口的农谚等，并把这些内容充实到相应的理论课教学中，收到了良好的教学效果。
灌输式的教学方法，单一的教学形式，以教材为本位、教师为中心的教学模式等，都不利于很好地发挥学生的主观能动性，导致学生学习兴趣不高、学习效果不好。针对这种情况，我们在教学过程中坚持采用启发式、参与式的教学方式。我们要求学生课前预习、课后复习。每次课开始时，教师要针对上次课的主要内容进行提问，并根据学生的答问情况给出成绩，作为平时成绩的评定依据。在授课过程中，教师随时提出问题，要求学生当场回答或课后查阅相关资料。
另外，每学期选取一章内容由学生讲授。具体的做法是：教师在开学之初布置授课任务，要求学生以4～5人为单位，自由组合成若干个小组进行准备；然后通过简短的试讲和考察各组制作的课件，选定授课学生名单；最后教师对选出的学生进行指导，要求被选中的学生每人讲授一部分内容。通过这种方式，锻炼了学生查阅文献、制作课件、语言表达及团队合作的能力，调动了学生的学习积极性：
此外，为了增强学生阅读本学科领域英文文献的能力，教师在授课过程中尽量提供土壤学中主要名词术语的英文，同时在课间休息时播放一些英文笑话。这样，既帮助学生学习了专业英语，扩充了专业词汇，又活跃了课堂氛围。
(三)改革课程实验、实习教学的组织模式
实践教学(包括实验和课程实习)有利于学生更好地消化吸收课堂理论知识，提高学生的实际操作能力。实践教学的组织安排对实习效果有很大影响。过去，实验课安排在开学的第2周，而课程实习则安排在期末进行，实验与实习脱节。而且，平时实验课上分析的土壤样品是从学校的树木园或附近地区随机采集的，没有明确的研究目标或生产需要，所做的实验纯粹是验证性实验。同时，学生在课程实习中采回的土壤样品，又由于临近期末考试和放假，根本无法进行分析。
针对这种情况，近2年来，我们将课程实验、实习有机地结合起来。首先，将半周时间的课程实习前移至学期的第3～4周，并且尽可能地做到实习内容与教师的科研项目、研究生论文工作或生产单位的土壤资源调查任务结合起来；同时，要求实验设计、样品采集与分析、数据处理、报告撰写等环节均由学生参与或独立完成。此外，学生采集的土壤样品带回实验室后，可作为该学期实验课的分析对象。
其次，每次实验结束后，要求每位学生提交1份实验报告。学期结束时，任课教师汇总全班学生的实验数据，并要求每位学生根据汇总的结果独立撰写1份土壤调查报告。学生在报告中需要阐述土壤调查的目的、方法、过程、注意事项，调查区土壤性状、肥力水平和制约因子，以及土壤利用、改良的建议。这项措施既能将实习与实验有效地衔接，显著地提高教学效果；又锻炼了学生分析问题、解
决问题和撰写报告的能力；同时还满足了科研项目或生产单位的需要，可谓一举多得。
(四)改革课程成绩的评定方法
第2篇：土壤学研究进展范文
关键词 玉米；磷素；低磷胁迫；耐低磷特性；鉴定
中图分类号 S513；S143.2 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2012）01-0077-03
磷作为植物生长发育所需的大量元素之一，其不仅是组成植物体内质核酸、白、植素、ATP、含磷酶、磷脂和卵磷脂的重要元素，而且还以不同的方式参与植物体内的光合作用、光合磷酸化作用、Krebs循环、氮素代谢、酶促反应等生理生化过程，对促进植物的生长发育和新陈代谢起着重要的作用[1]。土壤磷素含量及其有效程度与植物的生长发育关系密切，对作物的产量和品质具有关键性的影响[2]。
1 土壤磷素利用状况
土壤中的磷素分为有机磷和无机磷两大类，植物主要吸收H2PO4-、HPO42-和PO43-等形式的无机磷，其中以H2PO4-最易被吸收。我国1.07亿hm2农田中有2/3的土壤严重缺磷[3]。合理施用磷肥，可以有效提高农作物产量。但是，当前磷肥的利用率不高。据估计，我国磷肥的当季利用率仅为15%，即使加上后效也未高于25%[4]。由于生产上连年施用磷肥，使得许多地区的农业土壤已变成了潜在的磷库。自20世纪50年代以来，我国土壤中累积的难溶性磷已超过6 000万t，比现在全国磷肥10年消费量的总和还高[5]。南方酸性红、黄壤和北方石灰性土壤中总磷一般比有效磷高几百倍。生产中施入土壤的有效磷，大多被固定为无效态磷，很难被作物吸收。若继续采取增施磷肥的措施提高作物产量，不仅浪费资源，增加生产投入，而且会带来一系列环境问题。
我国大部分农业土壤实际上属于“遗传学缺磷”，即土壤中总磷含量高，但能被植物吸收利用的有效磷含量低，所谓土壤缺磷并不是真正的“土壤学缺磷”。因此，目前土壤学、植物营养学以及作物遗传育种学研究的主题即为：充分有效地利用土壤中闭蓄态磷酸盐，发挥这些磷肥资源的潜力，使其转化为作物可以吸收利用的磷肥，实现农作物高产、稳产和农业增产、高效。
土壤有效磷含量低的问题在全球大部分地区都存在，因此筛选及培育高效型磷吸收利用的作物品种，对于农业生产的意义重大。早在1934年Smith就报道了不同玉米品种间存在磷吸收利用的基因型差异[6]，以后很多的研究均表明，不同植物类型利用土壤或难溶性磷矿中磷素的能力不同，而且同种作物不同品种间吸收利用磷的能力也不同。可见植物磷素营养的遗传变异是普遍存在的，挖掘植物自身的潜力，筛选高效吸收和利用土壤潜在磷素营养的基因型，培育磷营养高效型作物新品种是完全可行的。
研究表明，植物的磷利用效率是受多基因控制的数量遗传性状。根据作物自身潜力，利用作物不同基因型间对矿质养分的吸收利用效率的差异，筛选磷高效基因型材料，培育磷高效型品种，充分发挥土壤潜在磷的资源优势，提高其利用效率，降低磷肥的施用量，对于节约磷矿资源、保护环境、增加农业效益的意义重大。
目前，大量的筛选鉴定工作不断开展，分子生物技术也在不断进步，采用增施磷肥来提高作物产量的传统措施，将逐渐被筛选与培育磷高效作物基因型的育种新技术补充甚至替代。
2 低磷胁迫对玉米植株的影响
玉米苗期缺磷时植株矮小，一般从老叶开始表现症状。缺磷导致碳水化合物代谢受阻，植物体内易形成花青素，茎叶常出现紫红色症状，叶尖、叶缘失绿呈紫红色，以后叶尖枯死或变成暗紫褐色；散粉期，雌穗授粉受阻，籽粒不充实，果穗小或歪曲；成熟期则出现籽粒退化较重，熟期延迟、秃尖长等现象。
在低磷胁迫条件下，植物实现高效利用土壤磷的重要基础是根系形态发生适应性变化。植物一般只能吸收距根表面1~4 mm根际土壤中的磷，其吸收区域主要分布在根毛区[7]。因此，在低磷胁迫条件下，植物体内产生许多适应性代谢变化，进而导致一些形态学指标如根长、根冠比以及磷吸收速率、呼吸强度变化，侧根长度和数量的增加，排根的形成、根毛密度和长度的增加，根构型的改变以及与菌根真菌共生形成根际共生体等。根冠比的增加是玉米耐低磷胁迫的重要标志，一方面表现为根干物质积累量的增加，另一方面则表现为根总表面积的增加，而根表面积的增加，提高了植物根系与土壤的接触面积，优越的根系形态使得植物能更加有效地吸收土壤中的磷素营养[8-9]。
米国华等[10]用土壤盆栽的方式，对2个磷高效和2个磷低效玉米自交系苗期耐低磷能力差异与根系生长关系的研究结果表明：在低磷胁迫条件下，磷低效自交系初生根侧根长、轴根长均显著下降，磷高效自交系下降幅度却很小。而且，低磷使磷高效自交系初生根的侧根/轴根值、根长度/根重值提高。说明低磷胁迫条件下，磷高效自交系可以将根中的有限的养分及干物质更合理地进行分配，促进细根的生长，从而获得较长的根系，以利于吸收更多的养分。
刘存辉等[11]采用水培法研究了2个用耐低磷亲本组配的单交种根系形态学，结果表明，低磷胁迫条件下的玉米根系干重、总根长、根总表面积、平均根尖数、根总吸收面积、活跃吸收面积均明显增加，而平均直径减小，并认为根系生长旺盛、根系吸收面积大、根系活力强是玉米磷高效的原因。
于兆国等[12]研究表明，在低磷胁迫条件下，磷高效型的自交系的根干重、植株的吸磷量、根尖数与根长以及根际磷酸酶的活性均高于磷低效型自交系。
林海建[13]通过沙培对磷高效和磷低效极端自交系研究表明，除平均直径外，低磷胁迫对不同磷营养特性玉米自交系根系均有不同程度的刺激作用。但二者在低磷胁迫条件下的根总长、根条数、根体积和根表面积等性状均存在着一定程度的差异，其中又以根总长、根表面积和根条数的差异在不同磷营养材料中表现得更为明显。在低磷胁迫条件下，磷高效自交系的根系总长度、根条数和根系表面积的绝对值均明显大于磷低效自交系，而根系平均直径则呈现出相反的变化趋势。
以上研究结果表明，在低磷胁迫条件下，发达的根系结构是磷高效型玉米自交系的共同特点。
3 玉米自交系耐低磷特性鉴定方法和指标
3.1 玉米自交系耐低磷特性鉴定时期
玉米自交系耐低磷特性鉴定的时期主要分为2个时期：苗期和收获期。玉米苗期是需磷临界期，因此试验中对磷效率不同的基因型进行分类与筛选时，常以该时期的生物产量和磷积累量作为重要指标。同时，苗期筛选可以节省人力物力，且节约时间。玉米苗期磷营养状况对其幼苗的正常生长发育以及收获后的最终产量有直接影响。另外，苗期筛选不仅可以节约试验成本，而且可以增加试验材料的种类和数量。尽管如此，作物产量才是评判基因型耐低磷能力的决定性指标，因此成熟期鉴定显得更为重要。籽粒产量较高的品种其生物学产量肯定相对较高，但是生物学产量高的品种其籽粒产量不一定高。品种的吸磷效率和磷在植株体内的运转效率不同，一般籽粒产量高要求植物的吸收效率和磷的运转效率都比较高，而生物产量高只能说明植物对磷的吸收效率较高。高吸收低利用类型自交系材料在遗传育种中的应用意义不大，因为其可能是通过减缓生长速率和个体发育降低对环境磷营养的需求，这只是耐低磷自交系资源中的一种生态适应型，但是也不能否定它们可能在杂种优势组配中表现出超常的优势。
3.2 玉米自交系耐低磷特性鉴定方法
玉米自交系耐低磷特性鉴定分为大田试验、沙土盆栽或池栽、水培3种方式。
大田筛选试验最能真正体现低磷胁迫下玉米的真实变化，但因为是露天栽培，一般规模较大，所以试验不仅受到季节限制，而且容易受气候变化而影响鉴定的准确性。此外，如果是研究根系性状，大田栽培对根系的取材和根系自然状态的保持也有较大难度。
沙培是玉米苗期耐低磷特性鉴定常用的培养方式。如果有温室，沙培可一年鉴定多次，季节限制相对大田试验小得多，受气候变化的影响也较小。但是，因为沙培的培养介质营养成分远不如土壤丰富，沙粒对营养和水分的保持性也较差，管理上有一定难度；另外，沙培如果是用盆栽的话，玉米根系的扩展也会受到限制。一般沙培鉴定都在苗期收获，只能获得苗期性状。因此，沙培鉴定只是大田筛选的一种辅助方式。
水培是三者中精确性、重复性最高的一种鉴定方式。如果是少量培养，还可以放在光照培养箱内精确控制光照和温度以及设置相应时段；大量培养可以在光照培养室内进行，也不受季节限制。但是，水培一般也只用作苗期筛选鉴定以及分子试验的准备材料，毕竟它是模拟田间培养的一种方式，培养的介质和环境与田间差异较大，其中磷酸盐的物理化学行为与土壤中存在很大差别，难以让玉米正常地抽雄接穗，以调查成熟期产量性状，因而在磷效率的应用研究上受到限制。水培一般都是以Hoagland营养液配方为基础，再调整其中的磷素浓度，以设置正常供磷和低磷处理。
3.3 玉米自交系耐低磷特性鉴定指标
准确的鉴定指标是筛选耐低磷材料的保证。从营养学角度看，玉米的磷效率包括吸收效率和利用效率。吸收效率一般用玉米苗期或成熟期生物产量干重来衡量，利用效率一般用玉米成熟期的籽粒产量、单穗粒重来判断。相对生物产量和相对籽粒产量作为材料筛选指标，起着无可替代的作用，是材料耐低磷特性的最终结果。在调查项目上，生物学性状一般包括缺素症状、茎粗、株高、可见叶、成活叶和缺素叶、地上部分和地下部分干重及磷含量，成熟期穗位高、穗下节茎粗、成活叶、穗位叶面积等；产量性状一般包括穗长、秃尖、穗行数、行粒数、穗粒数、穗重、轴重、百粒重等。
张丽梅等[14]利用土壤盆栽对20个玉米自交系耐低磷特性进行鉴定试验时，以耐低磷指数和综合指数作为不同自交系对低磷胁迫的忍耐程度。结果表明，低磷胁迫对玉米幼苗各生物学性状均有不利影响，其中对干重、缺素症状的影响较大，玉米自交系的耐低磷程度与磷吸收效率呈显著正相关，与磷利用效率相关不显著，最后指出，干重和缺素症状的耐低磷指数加权平均值能较好地反映玉米自交系对低磷的忍耐程度。
张吉海等[15]在大田种植条件下，通过对苗期部分性状耐低磷的变异系数、变异范围、平均值以及性状间的相关分析表明，耐低磷基因型苗期筛选和评价可以相对生物产量、相对株高、相对茎粗以及叶片缺素指数作为指标。对成熟期主要农艺性状、经济性状耐低磷系数的变异系数、变异范围、平均值及其性状间的相关分析表明，籽粒产量、株高、茎粗可作为成熟期玉米耐低磷基因型筛选和评价的指标。
4 我国玉米自交系耐低磷特性
王 艳等[16]在大田条件下，从全国各地收集的400份玉米自交系中初步筛选出21份耐低磷材料，其中“磷高效”的基因型13个，“磷中效”和“磷低效”型各4个，高效型仅占3.25%。
李绍长等[17]用土沙混合基质培养法分析了我国玉米育种中常用40个自交系的苗期耐低磷营养特性，结果表明，在低磷胁迫条件下，试验材料中只有1个自交系具有高吸收和高利用特性，大部分属于磷中低效吸收和低效利用型。
刘鸿雁等[18]利用大田试验筛选育种中常用的38个自交系，综合考虑籽粒减产率（耐低磷力）和高于平均产量的百分率（品种适应性）2项分级指标，筛选出4个磷高效的玉米自交系。
张吉海等[15]在大田种植条件下，以产量、株高、茎粗作为玉米耐低磷基因型筛选和评价的指标，在四川雅安和泸州2个生态区鉴定了76份自交系的耐低磷能力，结果发现178等8个自交系在2个试验点都表现出较好的耐低磷特性，占10.53%；9782等21个自交系在2个试验点均表现出低磷敏感特性。
岳 辉等[19]以375份东北三省常用玉米自交系为试材，研究低磷与高磷水平下苗期叶片症状率、株高、产量、秃尖长度、穗粒数和百粒重的差异。最终以症状叶、产量和百粒重作为耐低磷的主要鉴定指标，结果只有Mo3和掖107为耐低磷玉米自交系。
以上研究结果显示，目前我国比较缺乏耐低磷基因型的玉米种质资源，究其原因，一是我国玉米自交系种质资源基础较薄弱，二是玉米育种实践中对性状的选择一直以丰产性和耐肥水性为主，不够重视玉米的营养特性尤其是耐低营养胁迫特性。
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第3篇：土壤学研究进展范文
关键词：Soter数据库；土地；地质地形；地理信息系统；湖北省
1. 引言
进入21世纪以来，人口的剧增、环境污染、土地的退化、地质灾害严重威胁我们社会的可持续发展。如何精确掌握大量的土地资源动态变化信息，并据此做出决策，这迫切需要相关数据库工具来对此进行分析。全称土壤―地体数字化数据库（Soiland Terrain Digital Database，简称Soter）是利用目前已有的信息技术，包括遥感、地理信息系统、全球定位系统，建立的包含土壤地图单元及其属性的空间―属性数据库。其通过对区域范围内土地类型的系统辨识，构建起电子化的土壤空间单元和属性数据相结合的数据库。它是以土壤资源和环境变化作为主要研究内容，是一个动态监测网络来研究土地土壤与时空关系的动态变化。Soter能够将地形体和土壤信息与全球的GIS/GPS系统连接和叠加，为土壤信息系统走向规范化、全球化、实用化奠定了理论基础，很大程度上扩大了其数据量和数据类型，为农业生产、环境保护、城乡规划提供了可供参考的海量信息[1―3]。因此其不仅是一个简单的GIS数据库，更是一个多元化的信息系统，在资源与环境管理，灾害监测和预防，国土整治，作物估产有着广阔的应用前景[4]。
自20世纪七八十年代开发以来，该数据库迅速发展，近些年来在全世界得到广泛应用的同时自身也在不断完善更新，基于此本文在介绍Soter数据库原理特点，国内外研究应用进展的基础上，讨论了其在湖北省利用的可行性，以期为后续土地资源评价和规划提供理论依据。
2. Soter数据库原理及特点
SOTER的数据组织包含两种类型的数据：土壤和地形体，这属于空间数据，指物体的点线面及其拓扑关系，另一部分为属性数据，包含土地利用、土地覆盖、植被、气候、社会经济等。空间数据由地理信息系统（GIS）储存管理，而属性数据则由关系数据库管理系统（RDBMS）储存管理（图1） ，每一个单元均可电子化为描述数据（地形地貌，植被等）和量化数据（面积，高程，pH-Eh等）。GIS和RDBMS共用同一个ID识别号将每一个SOTER单元里面的信息连接起来，所有单元组合在一起，其包含的空间―属性数据及其相互关系即构成了SOTER数据库[1，2，5]。其空间单元按规模依次分为如下三类，地形体，地形体组分，土壤组分，反映土壤类型。属性数据表格包括地形体地形特征表格，地形体组分特表格，特定土壤类型特征表格，土地利用和植被覆盖特征表格，气象特征表格。
Soter数据库主要有以下特点：一.数据存储和调用结构化框架简单方便，能够满足不同比例尺下制图的需求。二.单元划分综合考虑到了地形、母质的差异，可直接用作评价单元，为开展相关评价研究提供了方便。三.包含信息量丰富，即使100万比例尺也能很方便地提取表格或地图信息。除了制图区域的地形数据，还包括了与制图单元相关的大量属性数据，记录了土壤及其环境变化特征，后续应用，如土壤流失、城乡规划、环境评价等奠定了数据基础。四. 兼容性强，能够与国内外其它资源数据库转换兼容，扩大了数据库的应用面。数据库结构完善，在运用过程中能够定期更新、修改和完善。整个数据库组织结构清晰，易于调试、维护、更新。五.前期数据采集标准统一，数据库建立过程中一套系统化、标准化的规则，后续可以方便地转移交流和共享。例如在土壤划分上，SOTER要求按FAO-Unesco方案执行，但是地形划分上并没有一个通用的国际标准，为此专门设计了Soter自己的体系。这为SOTER信息交流、共享提供了方便[2，4]。
总之，该数据库运用方便，数据丰富。相比较于传统地图制图，其不仅包含了空间信息，还写进了大量的属性信息，而且还是一一对应的，这是前者无法实现的。另外由于地形电子化，一些之前受比例尺限制的而无法表达的重要信息在soter环境下可以很方便地存储，这些信息同样具有统一格式和标准。
3. Soter数据库国内外研究进展及应用
自从1985年国际土壤学会论证建立1∶100万土壤―一地形数字化数据库的可行性，开始，到1986年的瓦格尼根和1987年的内毕罗有关土壤学科国际学术会议上开展嫌弃工作，Soter数据库开始建立。联合国粮农组织在1992年开始使用该数据库对已有的世界土壤、土地和资源等数据进行储存和更新，并在一些国家和地区付诸实践。这些应用在不同的区域规模（500万到250万）下在20多个国家和地区都得到了验证，取得了良好的效果。在前南斯拉夫，保加利亚等地区进行的土壤退化和脆弱性评价研究，拉丁美洲及加勒比海地区1∶500万SOTER数据库已经完成，在肯尼亚等国进行了土地应用系统、水土流失，荒漠化治理等方面的应用。前期工作主要集中在小比例尺地体上，但是对于区域性的小范围的土壤―地形数据，仍然显得粗糙和不准确。1997年之后，随着小比例尺SOTER数据库的建立和发展，大、中比例尺建库工作很快实施开来。例如匈牙利1∶50万国家SOTER数据库已经完成，在此基础上后续工作如农业适宜性评价、土壤退化模型研究、滑坡灾害治理、土壤污染定量评价得到了补充[8]。
我国SOTER图件和应用情况键表1。面上的全国范围1∶400万数据库已经开始建立。山东省还对1∶100万全省SOTER数据库进行了研究。更大比例尺上在也在长江中下游成都平原和海南省局部地区开展了大、中比例尺度的SOTER数据库建立研究尝试研究，更大比例尺1∶5万～1∶2.5万SOTER数据库的建立部分省份区域已有尝试，后续应用主要集中在农业生产潜力评价，农用地适宜性评价，耕地力评价和水土流失治理等方面[3，5，8]。
目前为止其主要应用体现在如下追矫妫阂唬土地利用规划。SOTER数据库可以提供不同尺度下的土地资源分析评价所需的土壤数据，尤其在土地适宜性评价中，化学成分，物理化学条件，地理条件，水文状态，土壤的地球物理性质等等这些数据均可以从数据库中进行发掘整理和分析。二，水土流失评价和治理。对于Soter数据单元的侵蚀危险性，可以建立相关地学模型，边坡稳定性，土壤结构，气候数据之间的耦合可以为相关模型提供数据支撑，在肯尼亚，海南省局部开展的此类工作取得了良好的效果。三，土地退化评价。在给定的自然条件变量（土壤，土地变迁，温度，降雨量，地理位置），可以预测由于土地退化对农业生产的影响。四，指导农田生产。运用3S技术（遥感RS、地理信息系统GIS、全球定位系统GPS等），建立不同比例尺的SOTER数据库，对区域作物区进行系统科学的管理，提取影响产量的关键因子并在实践生产中进行调理，实现产量最大化，并减少成本和对环境的污染，做到可持续发展。
4. Soter在湖北省的应用前景
湖北省作为中部工农业生产大省，近年来现代化、工业化、城镇化进程加快，人类的不合理活动造成了一系列严重的环境问题，水土流失不断产生，加之地理区位、土壤地质、水资源分布等自然因素，湖北省成为全国水土流失严重的省份之一。1994年水土流失面积达6.85万平方公里。，20余年来各方采取措施面积有所减少，目前仍有3.69万平方公里，占到国土面积的约20%。水土流失还造成地力下降、泥沙淤积、湖泊萎缩、山体、生态失衡，既给防洪保安带来不利，又严重制约山丘地区经济发展与脱贫致富。Soter方法在湖北省的开展为解决这些环境问题提供了新的技术持。湖北省经济发展状况在中部处于领先地位，同时省内各区县差异明显，武汉―襄阳―异常一线发展迅速，鄂西南和鄂西北相对缓慢。湖北省的Soter数据库建立工作对环境保护，农业生产，同时也为其他区域开展此类研究提供了可供借鉴的案例。开展Soter研究，对于提高土地利用率，防止土壤退化，减少土壤侵蚀，提高土壤肥力等方面，是非常有必要的，同时可定量化的描述个数据单元的地形―地形体―地形体组分信息，为治理水土流失制定政策提供依据。这些都是开展Soter数据库研究的必要性，下面叙述充分性。
Soter数据库需要研究区域具有地质、地形和土壤条件的差异，土壤资源的多样性是一个很重要的基础。湖北省土壤类型较为复杂，主要有水稻土、潮土、黄棕壤、黄褐土、石灰（岩）土、红壤、黄壤及紫色土等，这8个土类占全省总耕地面积的98.65%。地形方面，湖北省正处于中国地势第二级阶梯向第三级阶梯过渡地带，地貌类型多样，山地、丘陵、岗地和平原兼备。地势高低相差悬殊，东部平原有些区域地面高程为零。全省西、北、东三面被武陵山、巫山、大巴山、武当山、桐柏山、大别山、幕阜山等山地环绕，山前丘陵岗地广布，中南部为江汉平原，与湖南省洞庭湖平原连成一片。全省地势呈三面高起、中间低平、向南敞开、北有缺口的不完整盆地。这些差异均为开展Soter数据库研究提供了充分的条件。
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第4篇：土壤学研究进展范文
关键词：抗旱造林；菌根菌；共生体
中图分类号：S728.2；S718.521
文献标识码：A
文章编号：1671-3168（2012）05-0031-06
随着全球气候干旱问题的日益突出，抗旱造林技术得到了迅猛发展。尤其是“径流林业”和“土壤水分植被承载力学说”的诞生，促使人们从一个崭新的角度思考旱区林业的可持续发展问题［1-5］。该理论和技术针对旱区降水稀少而蒸发强烈的实际情况，积极倡导人工集水、高效蓄水、持续用水、合理构建群落结构等新理念及新举措，在提高水分利用效率、改善造林效果、维持群落稳定性的同时，还要防止林地土壤水分衰退。然而，其中所用化学试剂的环境效应还有待评价，某些措施成本较高，作用单一问题也急需解决。因此，只有不断挖掘环境友好、成本低廉、效果显著的抗旱造林技术措施，才能进一步提升、完善径流林业理论和技术体系。另一方面，旱区造林面临的又一个重要障碍就是土壤瘠薄。实践证明，植物—菌根菌共生体是缓解干旱缺水、土壤贫瘠双重环境胁迫的有效途径之一。
所谓植物—菌根菌共生体，是菌根菌通过侵染植物根系而与植物形成的互利共生关系体，它不仅可以固氮培土、提高植物水分吸收利用能力和生态适应性，而且具有无污染、成本低、作用多等优点，在抗旱造林中具有广阔的应用前景［6-17］。然而，关于植物—菌根菌共生体的研究多以草本植物和豆科植物为对象，且在农业中应用较多［6-9，11-12］，而对于林木—菌根菌共生体及其在林业中的应用研究则较少［10，15，17-18］。为此，本研究期望通过植物—菌根菌共生体在抗旱造林中作用机制的综合论述，为旱区林业理论和技术体系的不断发展提供一些参考。1共生体提高植物吸收利用水分能力的作用
1.1共生体提高植物对水分的吸收能力
共生体能够提高植物对水分的吸收能力，一方面主要是通过扩大根系吸收水分的面积，即增加根系和根毛数量并利用菌丝网和菌套吸收水分，另一方面是通过降低根系的水势以及共生体和菌丝较强的吸水能力提高对土壤水分的吸收。对樟子松的研究表明：菌根化苗木比普通苗木在苗高和地径上均高出37%以上，其原因是普通苗自生根至起苗期间，苗木始终根系细弱、短小，难以从干旱瘠薄的土壤中吸收足够的养分和水分来供自身生长，因此苗木瘦小；而接种菌根菌的苗木，由于幼苗根上的菌根菌有外延菌丝，它的数量和长度远远超过根毛，有的根上虽无菌丝却有菌套，所以有菌根的直径均比无菌根的直径大得多，因而，有菌根苗木的根系同土壤的接触面积大，吸收功能强，苗木的长势相对粗壮。同时，接种菌根菌的苗木成活率高出普通苗18%～30%，比草炭土对照苗也高，其原因在于有些菌根真菌能耐干旱，在干旱条件下仍能与樟子松形成菌根，利用真菌的外延菌丝数量大、长度长的优势，从远距离或深处吸收水分和养分，以保持樟子松苗木在干旱条件下不致于干枯［18］。Dakessian等［19］研究了土壤水分状况与菌根植物生长之间的相关关系，发现AMF（ArbuscularMycorrhizalFungi，丛枝菌根真菌）通过增加土壤束缚水的含量促进植物生长；Bethlenfalvay等［20］发现，AMF能够在低于土壤永久萎蔫系数的水势下从土壤中吸收束缚水；唐明等［21］和陈辉等［22］接种菌根真菌于杨树苗木，促进了苗木的水分吸收，提高了树皮的相对膨胀度，在水分胁迫条件下形成菌根的苗木净光合速率的水势补偿点比对照苗木推迟2～3d；Levy等［23］研究证实，干旱条件下菌根真菌可促进柑桔对水分的吸收。林业调查规划第37卷第5期袁思安，等：林木—菌根菌共生体在抗旱造林中的作用机制
从上述情况可以看出，菌根真菌可以从多方面提高植物对水分的吸收，一方面提高林木自身吸收水分的能力，另一方面通过菌丝和共生体辅助提高林木对水分的吸收，最终起到抗旱防缺水的目的。
1.2共生体提高植物对水分的利用效率
植物在干旱条件下，除了提高植物对水分的吸收外，另一种方式就是提高已吸收水分的利用效率和储水量，即被菌根菌侵染的植物可提高自身对水分的利用效率。汪洪钢等接种菌根真菌于绿豆，使宿主积累1g干物质所需水分为未接种的50%［12］，共生体固氮作用提高了土壤、植物持水力以及水分利用系数［24］。另外，共生体和菌根菌对土壤的改善，可提高土壤的蓄水保墒能力，从而提高植物的水分利用效率。2共生体提高植物养分吸收能力的作用
对植物的生长起重要作用的因素除了水分以外，N、P等营养的供应是最重要的。在干旱条件下，植物对养分吸收的增加可促进植物对水分的吸收，提高植物干物质的累积，在一定范围内起到生态因子的互补作用，缓解水分缺乏问题。根瘤菌、弗兰克氏菌（放线菌）、丛枝菌根真菌等均可为植物提供氮素，提高土壤氮素含量和其它可溶性养分含量，促进植物对磷和其它一些矿质元素的吸收，并且明显地改善土壤的理化性质，增加有机质、降低土壤容重和通气率及促进营养的转化［25-27］。
氮是植物第一必需的大量元素，也称生命元素，因为氮对植物生长是生死攸关的，它是蛋白质、叶绿素、核酸、酶等重要生命物质的组成元素，也是构成植物结构的组成元素［28］。在贫瘠和缺氮的土壤中生物固氮成为解决这一问题的重要途径，菌根菌或其根瘤具有固氮功能并为植物提供氮素，调节能量和物质循环［29-32］。放线菌Frankia能在沙棘根部形成根瘤，通过固氮作用改善沙棘的氮素营养状况，促进苗木的生长［33-35］。另外，在土壤腐生情况下一些自由生活着的Frankia菌也可以固氮［36］。共生体固氮量可以解决宿主自身需氮量的70%～90%，因此可不依赖土壤供氮能在贫氮土质岩石上生存［37-38］。
除了固氮外，接种适宜的菌根真菌能够提高土壤养分的有效性，使难于被吸收利用的养分变得易于被吸收利用［18］，增加宿主植物对N、P及其它矿质营养的吸收［22，39-40］。放线菌Frankia可以固氮，可以增加植物对N素的吸收，但是对P的吸收能力较差，AMF恰好能在贫瘠的土壤中增加植物对P和其它微量元素的吸收，接种VA菌根菌可显著地促进植物对土壤P素的吸收［41］。磷对结瘤植物的作用是多方面的，高磷水平不仅刺激了根瘤数目、大小和根瘤干重的增加，也提高了固氮酶活力，进而改善植物的生长状况［42］。宿主对土壤磷素养分吸收利用的改善，可促进吸收水分，提高宿主的相对膨胀度，净光合速率的水势补偿点比对照推迟2～3d［22，40］，改善的原因可能是水分胁迫条件下，随着AMF菌丝内碱性磷酸酶活性的提高，改善宿主磷素等营养物质的交换吸收能力，沙棘苗木鲜重增加，萎蔫系数降低，最终提高了宿主林木的抗贫瘠能力和抗旱性［43］，但不同AMF对宿主林木促生和抗旱性的影响不同。以上对N、P的吸收和其作用体现了生态因子的综合作用及互补性。3共生体提高植物生长物质合成能力的作用
菌根菌或菌根可改善植物体内生长物质合成过程，促进生长而提高植物自身的抗旱能力。一方面是调节植物体内的激素水平。Moser研究表明，菌根菌能够产生多种植物生长调节物质，对宿主植物的生物生长产生促进作用［44］；范俊岗［45］指出刺槐根际产生的IAA要多于杨树，说明菌根菌可提高植物的促进生长类激素以促进植物生长，进而提高植物的抗旱性。另一方面则是提高植物体内的氨基酸含量。植物对氮素吸收的提高，可增加植物体内尿囊酸的含量和向上的运输。杨梅、沙棘和赤杨3种放线菌结瘤植物根瘤、根部有机氮化物的组分中都含有占总有机氮化物50%以上的尿囊酸，说明在它们的根瘤中合成了大量的酞胺，同时，3种植物结瘤植株的茎木质部提取物中也含有大量的尿囊酸，表明根瘤将其合成的酞胺向植物地上部位运送，3种植物的根瘤还将其合成的特定的氨基酸及酞胺向地上部位转运［46］，尿囊酸含量的提高可促进氨基酸的形成和转化，而且菌根根系中游离半光氨酸、精氨酸和酷氨酸的总量及占游离氨基酸的比例（13%）均高于无菌根根系（3%）［47-48］，范俊岗［45］发现刺槐根面及根际土中有着高于杨树194%和25%的氨基酸。以上这些生长物质的增加可促进植物的生长并进一步提高植物的抗旱能力，体现了生态因子的互补作用。4共生体提高植物生理生化机能的作用
在逆境条件下，植物体会做出生理反应，而抗逆性较强的会增加一些有利的物质而消除不利的物质以减轻逆境带来的损伤。在共生体中，不只是植物去抵抗逆境条件，还有菌根菌及其共生体共同抵御逆境条件。
植物代谢活动中，不可避免地产生了具有极强氧化能力的活性氧，它们是引起植物组织伤害的重要因素。在正常情况下，植物体内的保护系统可清除这些物质，而在逆境中，植物的这些清除机制会受到阻碍，导致活性氧积累而引起伤害［49］。然而，干旱胁迫条件下，随着AMF侵染率的增加，沙棘叶片的超氧化物歧化酶（SOD）活性增加，膜脂过氧化产物丙二醛（MDA）含量和细胞质膜相对透性（RP）降低，AMF侵染率较高的植物体内SOD活性维持较高水平，可有效清除宿主植物体内因干旱胁迫而积累的超氧自由基，降低MDA含量和细胞质膜相对透性，减轻膜脂过氧化造成的伤害程度，增强了植物的抗旱性［50］。Ruizlozano等［50］发现在良好供水条件下，接种处理与对照植株茎内的SOD活性无差异，而干早胁迫后莴苣的Glomusmasseae和G.desenticola接种株SOD活性分别增加98%和128%。接种AMF可提高宿主植物的抗旱性，高侵染率的植株该效果更为明显。双接菌VAH+HR16后，接菌植株的株高、地径、鲜重、叶绿素含量和净光合效率分别比对照提高了42.25%、33.52%、198.56%、43.33%和17.44%；接种放线菌的植株叶绿素含量和净光合效率分别高出对照34.26%和9.69%，这对于促进沙棘的生长、延缓叶片的脱落及提高其抗逆性有重要作用［52］。
除了非生物因素造成的干旱等逆境外，在干旱条件下病虫害较多，且植物抗病虫害能力因干旱而相对较差，且病虫害的影响反过来也使植物的抗旱能力下降并影响到植物的生长。而菌根菌在一定程度上会减轻病虫害的危害程度［21，53］。固N菌和菌根菌具有的生防功能是联合共生体促进宿主植物生长的另一原因，菌根的侵染改变了根系的形状及生理和生化性状，限制了病原菌的侵染［54］。而且，放线菌能够分泌一些抗生素来达到生防的目的［55］，VA菌根真菌可产生抗生素，增强植物根系抗土传病害的能力［44］。5共生体双方的多样性及其作用
这里所说的多样性应该包括植物的物种多样性、菌根菌的物种多样性以及二者之间相互作用方式的多样性，而这些丰富的资源和作用方式使自然和人工选择抗旱性较强的共生体成为可能。放线菌植物与Frankia菌之间的共生体关系所表现出独特广泛生态适应性的一个重要原因，就是它们双方都存在着多样性。Nickel等［17］认为，只有放线菌植物—Frankia菌形成的共生体才具有强大的生态适应性和抗逆性，表明共生体植物具抗旱能力，根瘤中含有优势菌种的抗旱能力更高。正是宿主植物和共生菌遗传多样性产生多种组合，才奠定了它们的生态多样性，表现出对生境的广泛适应性和抗逆性。放线菌结瘤植物包括沙棘在内，所以誉为先锋植物，都以宿主植物和Frankia菌遗传多样性为基础，共生体相容性完美结构与功能的结合，以固氮相连了生命所必需的C—N循环，实现了拓荒者在荒漠上生存发展的基本要素和条件［56］。此外，多种不同功能的菌根菌的联合增效作用也使共生体中植物的抗旱能力更强，可能是长期协同进化、彼此协调、功能互补的结果［30，52］。我国三北地区荒漠化、干旱、半干旱黄土高原，生态极度脆弱的主要原因是贫肥、缺水，而生物的多样性使这些地方不在没有生机。因此，菌根为共生双方提供了更加广阔的生存和发展的可能性［57］。6小结
上述菌根菌共生体的作用不是孤立的，而是相互联系、相辅相成、综合作用的结果。而且，同一林木根际、根系上不同菌根菌之间也不完全是孤立的，也存在着联合增效作用。这些特性也使得共生体的作用具有多重性和综合性，因而在抗旱造林中具有不同于其它造林方式的优势。
1）没有菌根菌的植物抗旱能力以林木为主，而菌根菌与之形成的共生体的抗旱能力则以共生体为主，菌根菌或共生体通过促进水分的吸收和提高水分的利用效率提高林木的抗旱能力。
2）没有菌根菌的情况下，土壤生态环境的改善依靠林木，而共生体在林木改善土壤生态环境的同时，可通过菌根菌和菌根加快改善土壤生态环境和土壤肥力。沙棘使土壤含氮量大幅度提高，除共生体固氮和枯枝落叶外，还与沙棘须根不断地快速更新死亡，老瘤块腐烂，生活着瘤瓣对土壤分泌有关［57］。
3）菌根菌与之形成的共生体可促进林木对养分的吸收，改善植物内部生理生化环境（如渗透势、离子浓度、激素水平、氨基酸等有机物质浓度等），减轻病虫害。
4）具菌根树种与无菌根树种混交，有利于改善无菌根树种的生长条件。樟子松、紫穗槐形成的混交林，种间关系和谐，互补性强，可形成长期稳定的群落关系，紫穗槐有根瘤菌，可增加土壤肥力，促进樟子松生长，同时对沙区多种病虫有抑制作用［58］。另外，其不仅体现在抗旱的综合作用中，还体现在综合抗逆性中［44，57］。因此，其应用和推广不仅能提高抗旱造林的效果，而且起到事半功倍的效果。
然而，虽菌根菌的应用前景喜人，但也存在很多问题有待解决，如抗旱性强的优良菌株和苗木的选择、多种菌根菌协同增效作用的研究和利用及抗旱机理等问题。
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第5篇：土壤学研究进展范文
关键词：重金属； 有机物； 生物有效性； 修复治理
中图分类号：X131
文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2017）6-0076-05
1 引言
长期以来，我国传统的粗放型经济增长模式，造成大部分地区污染严重。随着城市化进程的推进，污染场地转为公用甚至居住用地等，在开发利用过程中，污染物可通过直接接触或食物链的放大作用，对人体健康构成威胁[1]。所以在改变土地使用性质之前，必须对原场地进行污染调查分析[2]。根据我国相关文件，一旦检出污染物超过相应的标准限值，场地需要进行修复治理工作。而目前采用的标准多为最保守情况或认为污染物100%具有生物有效性，导致过高估计污染物的生物有效性及其生态风险，同时在后续修复工程中因过高的修复终点造成人力、物力和财力的浪费[3，4]。因此生物有效性研究对合理评价污染物环境风险具有重要的指导意义。
随着《土壤污染防治行动计划》（简称“土十条”）印发，场地修复行业已逐步兴起，且多集中在土壤修复方面。本文重点分析了重金属和有机物的形态，生物有效性的影响因素和评价方法，旨在为污染场地修复治理提供理论基础[4]，使社会效益、经济效益和环境效益最大化。
2 重金属
土壤重金属总量不能准确评价重金属的生物效应和环境效应[5，6]。重金属在土壤中经过物理、化学和生物作用及重金属间的加和、屏蔽等反应形成不同的形态，从而决定了其生物有效性。
2.1 重金属形态
重金属形态一般指操作意义上的，是直接影响生物吸收利用重金属的重要因素，目前重金属的提取方法主要为单独提取法和连续提取法，现对不同提取方法进行对比分析[7]，详见表1。
土壤基质不同，导致重金属的活性及迁移性等受到影响，从而改变重金属的形态。例如，南京市不同城区表层土中重金属（Fe、Mn、Cr、Ni、Co、V、Cu、Zn、Pb）均以残渣态为主，其中人为输入重金属（Mn、Cu、Zn、Pb）的活性态所占比例较大[8]。北京市朝阳、通州等土壤中铬多以可交换态和残渣态存在，锌以有机结合态和残渣态为主，铅则主要以可交换态存在[9]。长沙、广州土壤镉含量很高，有效态镉占总镉的比例范围是6.0%～45.1%[10]，四川盆地土壤中有效硒含量很低，一般约占土壤全硒的1.0%～3.0%[11]。
重金属的不同形态与其被释放的难易程度密切相关，其生物有效性也不同。以Tessier法提取的5种形态为例，生物有效性大小的顺序为：交换态>碳酸盐结合态>铁锰氧化物结合态>有机物结合态>残渣态[12，13]。重金属的形态只是在一定条件下的动态平衡过程，一旦外界条件发生变化，其生物有效性也会随之变化。碳酸盐结合态在pH值变化时而被再次利用；铁锰氧化物结合态在还原条件下部分离子可能释放[5，6]。有机物结合态处于氢化条件时部分有机结合态逐渐释放[13]，残渣态几乎不被利用[7，12]。
2.2 影响因素
生物有效性指污染物能被生物体吸收利用的性质或对其产生毒性效应，即毒性和生物可利用性，由毒性数据或生物浓度数据间接评价[19]。影响重金属生物有效性的因素主要有重金属特性和污染来源、土壤成分和理化性质等[6]。
2.2.1 重金属特性和污染来源
重金属间协同、拮抗等联合作用往往可直接影响其生物有效性，联合作用促进了Cd、Pb、Zn的活化、抑止了As的生物有效性[14]。另外，重金属浓度也对生物有效性有一定影响，钙离子在土壤中的吸附量增加，会促使土壤中镉离子向水溶液中释放，导致水溶性镉离子浓度增大，镉的生物有效性提高[15]。另外，土壤中重金属总量与重金属各形态之间则存在较好的相关性[16]，特别是随着重金属污染加剧，非残渣态比例相应提高，其生物有效性大大增高[6，7]。陈怀满等[17]l现农作物对污泥、尾矿砂、人工污染土壤等类型中重金属的富集作用依次增强，故可认为人为因素造成的重金属污染生物有效性最大[18]。
2.2.2 土壤成分
土壤有机质对重金属生物有效性的影响不尽相同[7]。就大分子有机质来说，土壤腐殖质含量越高，对重金属的吸附和螯合作用越强，重金属固定量越多，其生物有效性越低[19]。而对低分子或水溶性有机质而言，重金属则易与其发生络合反应，促进重金属解吸而致使固定量减少，导致生物有效性增加[20]。
2.2.3 理化性质
pH值是土壤理化性质的综合反映，影响重金属在土壤中的溶解度，进而影响重金属的生物效应、环境效应[21]。一般土壤中交换态重金属与pH值呈现显著负相关，碳酸盐结合态、铁锰化物结合态和残渣态重金属均随pH值的增加而增加[22]。以小麦为例，其根部和籽粒镉浓度都与土壤pH值呈显著负相关，降低土壤pH值将促进小麦对镉的吸收[15]。
2.3 评价方法
Hankard等[23]认为采用化学方法难以确定土壤污染程度及潜在的生态和人体健康风险，利用生物方法可作为补充。植物方法是通过幼苗培养、盆栽和田间试验等方法来确定污染与生态风险的关系[5]。通过田间试验发现，污染区植株体内的重金属有效性增加[24]。水稻品种及组织结构不同，重金属的吸收机制也不同[25，26]。另外，植物根系分泌物（有机酸、氨基酸及糖类等）也可影响重金属的有效性[27，28]。因此可利用植株的重金属含量评价区域污染情况，研究重金属污染的生物指示植物有重要意义[29]，且对指示场地的污染及治理效果有现实意义。但是植物栽培周期长，受外界因素影响较大，其应用受到一定限制[5]。
利用蚯蚓肠液法和Tessier法对比研究重金属的有效性，虽然两种方法得到的重金属的生物有效性排序相同，但蚯蚓的c液法较Tessier法更能说明重金属生物有效性[30]。将蚯蚓和大鼠暴露在重金属污染的环境中，发现两者都出现损伤[31，32]。Shin等[33]通过蚯蚓死亡率确定韩国3个废弃尾矿的修复顺序。可见，简单的蚯蚓毒理性试验可用作生物指示物和评价生态风险。另外蚯蚓或其他低等动物对重金属的富集[34]在一定程度上修复了重金属污染。体外实验因其操作简单、经济实用，且与动物实验的生物有效性有显著的相关性[35]，应用较广。
3 有机物
有机物的生物有效性根据其种类的差异，分为疏水性有机物的生物有效性和水溶性有机物的生物有效性。疏水性有机物的生物有效性指其在环境中以结合态存在时对生物有效的部分，包括生物摄取和微生物降解的有效性[36]。水溶性有机物的生物有效性则是其自由溶解态对基质或受体产生的“现成的”生物有效性和“潜在的”生物可及性[37]。
3.1 有机物形态
前期使用形态分析方法主要是化学方法，包括快速熔剂[38]、超临界流体[39]及温和有机溶剂（如甲醇、乙醇）等萃取技术，但这些方法往往过高估计有机物的残留量或者破坏土壤[3]。因此有些专家开始转向生物提取技术[40]，通过研究生物的富集、降解等作用来研究生物有效性。
3.2 影响因素
有机物的生物有效性主要取决于其与环境基质间的相互作用[41]。土壤中影响有机物生物有效性的因素主要包括矿物质种类、pH值、含碳有机质、污染作用时间（老化）等[42]。天然有机物NOM浓度的增加造成分子聚集，降低了土壤有机碳标准化分配系数（Koc）值[43]。例如，有机物因化学键或晶格物理捕获，或因污染作用时间而老化，导致生物有效性降低[44]。老化对不同的有机物作用机制不同，老化明显降低了降解菌对阿特拉津的利用率，而对降解菌矿化2，4-D的影响并不明显[45]。菲和芘的降解实验也得到了相似的结果，老化对菲的降解率影响稍小，对芘的降解较明显[46]。
另外，由于有机物进入生物体内后，只有到达靶作用位点的那部分才被认为是毒理学有效的，因此生物有效性还取决于毒代动力学过程，如靶位点和非靶位点间的分配、特定组织内的代谢、排泄等特性[1]。
3.3 评价方法
生物有效性评价针对的直接对象为土壤生物，故评价有机物的生物有效性最直观的方法为生物评价方法。
蚯蚓是土壤生物中对多种污染物反映较为灵敏的一种指示生物，常通过蚯蚓体内污染物的富集量来评价有机物的生物有效性，而蚯蚓富集率的分析基于平衡分配模型，即假设生物仅利用水溶性有机物，不考虑生物的消化作用[3]。在试验过程中发现，蚯蚓培养环境不同，有机物的生物有效性会有所不同。Tang等[47]在有机质含量不同的6种土壤中加入苯并[a]芘、蒽、芘和屈，通过蚯蚓体内的富集能力对生物有效性进行评价，未老化土壤中的这4种污染物在蚯蚓体内富集率分别为15.5%～22.2%、15.9%～22.7%、19.7%～27.9%和13.5%～16.9%，而老化42周后的土壤内，蚯蚓对4种污染物的富集率分别下降到11.4%～20.4%、11.3%～19.0%、13.9%～24.2%和9.85%～16.2%。Johnson等[48]用蚯蚓对新染毒（芘和苯并[a]芘）的土壤进行研究，蚯蚓培养4周后，污染物在蚯蚓体内的富集率分别为4.2%～5.6%和1.4%～2.8%，远低于Tang等[47]的实验结果。
另有研究发现污染物的生物毒性或生物积累也会随着同种生物的不同物种而不同。例如不同蚯蚓品种土栖型长流蚓（Apporectodea longa）的生物富集量远远大于赤子爱胜蚓（E.foetida）[49]。此外，矿化达到平衡、细菌浓度相近的条件下，恶臭假单胞菌（Pseudomonas putida）对土壤结合态萘的矿化率为32%，而革兰式阴式菌为18%[50]。因此研究有机物的生物有效性时需要选择合适的生物物种[3]，同时，对某种有机物的指示性生物的研究应该受到重视。
此外，不同生物因其生理行为、活性或特性差异，有机物的生物有效性可能亦不同。例如，White等[51]研究土壤中菲在老化过程中生物有效性的变化时，发现蚯蚓富集率和细菌矿化率的下降程度并不相同。
近年来，生物消化液萃取[38，52]、固相微萃取（SPME）[53]、半透膜技术[54]等仿生技术快速发展，在提取有机污染物进行有机物的生物有效性评价方面得到了较为广泛的应用。在使用沙消化液萃取土壤中的有机污染物过程中，发现疏水性有机物（如苯并芘）较水溶性有机物（如菲）的可提取性明显增加[55]。固相微萃取技术具有对土壤理化性质改变小、与生物体摄取过程相近、比有机溶剂萃取温和等优点[3]，基于该项技术又建立了模拟PAHs和PCBs生物有效性的模型[56]。用C18膜萃取PAHs与蚯蚓摄取的相关系数大于77%，证明固相萃取是可行的[47]。半透膜技术在模拟底栖无脊椎动物吸收结合态化合物的研究中也取得了良好的效果[54]。
4 展望
目前生物有效性研究多集中于土壤领域，并局限于室内试验、单一污染元素或重污染区，与现实的环境污染存在差异。因地域的理化性质、物种吸收、污染物类型及大气粉尘的影响[57]等，生物有效性无法适用于所有情形。因此应加强污染物和受体的空间变异性、污染物间复合污染及大气粉尘等对污染迁移转化的影响研究。
此外，土壤污染防治标准限值过高的问题亟待解决，引入生物有效性，针对不同受体及场地不同的规划用途，按照剂量效应关系调整土壤环境质量标准限值。土壤尤其是修复后的土壤在使用过程中需采取长期监管机制，充分关注污染物在食物链传递规律及被重新释放的污染物的迁移性和潜在毒性。
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第6篇：土壤学研究进展范文
关键词 土壤；微量元素；烤烟；重庆彭水；2015年
中图分类号 S153 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）10-0192-02
Evaluation of Available Microelement Contents in Tobacco Growth Soils of Sangzhe of Pengshui County in 2015
LUO Gang LIU Shan
（Pengshui Tobacco Company of Chongqing Tobacco Company，Chongqing 409600）
Abstract The available miroelement contents in 104 soil samples collected from the tobacco growth of Sangzhe of Pengshui County were analyzed in 2015.The results showed that the contents of available Fe，Mn，Cu and Zn were in middle level or more，and available Mo was short at different extremely in 24.04% of the samples. The contents of available B was in serious deficiency，all of them below 0.5 mg/kg. Therefore，B and Mo fertilizer should be applied to soil types short of available B and Mo.
Keywords soil；miro element；flue-cured tobacco；Pengshui Chongqing；2015
我国土壤微量元素含量的变幅很大，不同土类和不同区域土壤之间的差异明显[1]。烟株在生长发育过程中，需要全面合理的营养，才能获得产质俱佳的烟叶[2]。微量元素在烟株生长发育过程中起着不可替代的作用。微量元素铜、锌、铁、锰、硼、钼等参与烟株的呼吸、氧化及叶绿素的合成等重要生理作用[3]。桑柘植烟区域位于彭水县东部，属于中亚热带西部半湿润气候区，四季温差小，是重庆市烤烟主产区之一。为查明当前植烟土壤微量元素丰缺状况，彰显彭水山地烟叶特色，在彭水全县植烟区域选取土壤样品分析测定，以期为改善烟叶品质提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 取样方法
根据桑柘基地单元植烟区域主要土壤类型和烟草种植情况，并兼顾不同生态条件及不同肥力水平的地块，选取有代表性的植烟土壤。于2015年施肥整地前按照“S”形采样，用管型不锈钢土钻每1个地块取10个等深点，制成1个混合样，共采集分析土样104个。
1.2 分析方法
土壤中有效铜、锌、铁和锰的测定采用DTPA浸提-原子吸收分光光度法；有效硼的测定采用沸水浸提-姜黄素比色法；有效钼用草酸-草酸铵溶液（pH值3.3）提取，采用NH4SCN比色法测定[4]。
1.3 评价标准
参考已有的研究结果，制定了植烟土壤有效态微量元素的5级评价标准[5-9]（表1）。
2 结果与分析
2.1 桑柘植烟土壤有效铁含量
铁是植物体内一些重要酶的辅基，对物质代谢过程有重要的影响，并与叶绿素形成以及碳、氮代谢有着密切联系。桑柘植烟土壤有效铁含量在6.54～130.20 mg/kg之间，平均值为49.67 mg/kg（cv=0.67）。由图1可知，桑柘植烟土壤有效铁含量较高，全部都在5 mg/kg。从有效养分评价标准来看，有8.65%的土壤有效铁含量都在5～10 mg/kg之间，属于丰富水平；有高达91.35%的土壤有效铁含量在10 mg/kg以上，处于有效铁含量很丰富水平。
2.2 土壤有效铜含量
铜在植物体内是多种酶的组成成分，参与碳素同化、氮素代谢、呼吸作用以及氧化还原过程。桑柘植烟土壤有效铜含量在0.24～4.93 mg/kg之间，平均值为1.71 mg/kg（cv=0.52）。从植烟土壤微量元素评价标准来看，桑柘植烟土壤有效铜含量丰富，全部都在适宜或以上水平。由图2可知，有 34.62%的土壤有效铜含量很丰富，都在 1.8 mg/kg以上；49.04%的土壤有效铜含量在1.0～1.8 mg/kg之间，属于有效铜含量丰富水平；另有16.35%的土壤有效铜含量适中，都在0.2～1.0 mg/kg之间。
2.3 土壤有效锰含量
锰是许多呼吸酶的活化剂，能提高植株的呼吸强度，促进碳水化合物的水解。锰还能调节体内氧化还原过程，保持对铁元素吸收的比例平衡。桑柘植烟土壤有效锰含量在5.50～171.50 mg/kg之间，平均值为56.46 mg/kg（cv=0.73）。从植烟土壤微量元素评价标准来看，桑柘烟区土壤有效锰含量也较高，全部都在适宜或以上水平。由图3可知，85.58%的土壤有效锰含量含量很丰富，都在15 mg/kg以上；有1.92%的土壤有效锰含量在10～15 mg/kg之间，属于有效锰含量丰富水平；另有12.50%的土壤有效锰在5～10 mg/kg之间，处于适宜水平。
2.4 土壤有效锌含量
锌与烟株体内生长素的合成、光合作用以及干物质的积累有关。桑柘植烟土壤有效锌含量在0.89～5.22 mg/kg之间，平均值为2.13 mg/kg（cv=0.42）。从植烟土壤微量元素评价标准来看，桑柘烟区土壤有效锌含量也较高，全部都在适宜或以上水平。由图4可知，16.35%土壤有效锌含量在3 mg/kg以上，处于很丰富水平；高达80.77%的土壤有效锌含量在1～3 mg/kg之间，属于丰富状态；有2.88%的土壤有效锌含量适中，在0.5～1.0 mg/kg之间。
2.5 土壤有效钼含量
钼参与植物体内氮代谢、促进磷的吸收和转运，对碳水化合物的运输也起着重要作用。彭水县植烟土壤有效钼含量在0.01～0.45 mg/kg之间，平均值为0.11 mg/kg（cv=0.83）。由图5可知，有60.58%的土壤有效钼含量在0.05～0.20 mg/kg之间，处于适中状态；14.42%的土壤有效钼含量在0.2 mg/kg以上，属于有效钼含量丰富或很丰富水平；24.04%的土壤有效钼含量在0.05 mg/kg以下，土壤有效钼含量较低，其中有4.81%的土壤有效钼含量在0.02 mg/kg以下，处于缺乏状态。
2.6 土壤有效硼含量
硼对烟株生长主要有以下作用：①促进碳水化合物的运转，改善植物各器官有机物质供应；②调节有机酸的形成和运转，促进根系生长。桑柘植烟土壤有效硼含量在0.08～0.40 mg/kg之间，平均值为0.21 mg/kg（cv=0.27）。从植烟土壤微量元素评价标准和图6来看，桑柘烟区土壤有效硼含量偏低，全部都在0.5 mg/kg以下，在土壤微量元素含量分级标准中都处于很缺状态。
3 结论
彭水县植烟土壤有效铁、有效铜、有效锰、有效锌含量丰富，全部都在适宜或以上水平，今后每年可适当补充相应微肥以维持其稳定。钼是作物生长过程中需要量较少的一种微量元素，在植物体内与氮的代谢有着非常密切的关系。
桑柘植烟区域有24.04%的土壤有效钼含量较低，在0.05 mg/kg以下，应针对缺乏地块适当增施钼肥。由于植物对磷和钼的吸收有相互促进作用，可于起垄前将钼肥与基肥或有机肥混匀后施用以提高肥效。土壤有效硼含量偏低，全部都在0.5 mg/kg以下。而硼素能促进根系生长，提高烟株对养分吸收能力，增强作物的抗旱、抗病能力，提高烟叶成熟度，改善烟叶品质。今后在烟叶生产中应大力推广施用硼肥，以逐步提高土壤硼素含量。
4 参考文献
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第7篇：土壤学研究进展范文
关键词： 农业资源与环境 专业英语 教学方法
一、课程简介
本课程是我校农业资源与环境专业的专业拓展课程，课程内容由土壤学（soil science）、植物营养（plant nutrition）和肥料与环境（fertilizers and environment）三部分组成。土壤学部分包括土壤形成与发育、土壤胶体、土壤有机质和离子交换；植物营养部分包括植物必需营养元素及肥料来源、养分的迁移途径与植物吸收、作物养分需求、肥料施用、养分利用效率的提高途径；肥料与环境部分包括养分循环与损失控制、农地磷素的径流损失和水体富营养化等内容，基本涵盖农业土壤资源、养分资源及其对环境的影响。
二、教学目标
通过本门课程的学习，学生熟悉专业英文文献的特点，掌握常用专业英语词汇、翻译技巧及英文科技写作要点，培养阅读专业英文期刊或书籍、进行文献资料翻译及简单的专业对话交流的能力。注重学生自学能力的培养，鼓励学生查阅相关英文资料，了解国外相关领域最新研究进展和发展动态，培养具备农业资源与环境专业知识，并具有一定的专业英语读写听说译能力的专业人才。
三、课程教学的几点改进
笔者通过近几年该课程的授课与探索，结合农业资源与环境专业英语的课程特点，对该课程的教学进行改进，具体体现在以下几个方面。
（一）教材、工具书和参考资料的选用
农业资源与环境专业英语没有现成的教材课本，本课程的教材选自国外原版专业书籍的部分内容、难易程度中等。为了逐步、顺利地完成从基础英语到专业英语的过渡，在初期选用专业英语短文，配以若干练习以保持教学的延续性，并对容易产生歧义的专业词汇或模糊性的语篇进行分析，重点指导学生了解科技文章的通篇结构，为英文写作打下基础[1]。此阶段可选用教材中较容易的部分进行。随着学生的逐步适应，难度逐渐增加，重点集中在扩大阅读范围和提高英译汉能力，逐步转到专业性外刊阅读。
专业英语的学习依旧需要大量使用适当的英汉、汉英和英文词典，常用的词典有《牛津英汉百科大辞典》、《当代汉英词典》、《现代高级牛津双解辞典》等。专业词典采用谢建昌主编的《土壤・植物营养・环境词汇》。该词典收录的内容包括土壤、植物营养与肥料、生态、资源、环境污染与防治和农业技术，是一本不可多得的农资环专业英语工具书。
从农资环专业文章选择到外刊选用是学生对专业英语学习的又一难点，此时学生虽初具专业英语的阅读能力，但接触没有注释和教师讲解的英文原文心理压力大[2]。在专业英语阅读初期，中文期刊的中英文摘要、英文期刊的英文摘要可作为外刊阅读过渡性阅读对象，然后进入专业刊物。专业英语刊物主要有Journal of Plant Nutrition， Plant and Soil， Soil Science Society of America Journal， Advances in Environmental Research和Environmental Science & echnology等。
（二）能力培养
大学基础英语学习能力培养体现在读、写、听、说、译等方面，但农资环学生在专业英语学习中的能力培养必须是基于学情分析的能力培养，需要因材施教，这是保证教学效果的重要环节。
在我校农资环专业中，除了极个别以其他外国语种（如俄语）作为自己外语学习的学生，基本上都会选修该门课程；选修人数众多，有时可多达一百多人，并且专业课程水平和大学基础英语水平参差不齐。在读、写、听、说、译等方面，阅读理解和英译汉能力相对稍强，听力理解和汉译英次之，英语口语交流很弱。即使是其余方面表现良好的学生，往往是哑巴英语，不敢开口。基于这种现状和学生迫切需要提高的能力，我们将翻译尤其是汉译英作为重点进行训练，继续强化阅读和英译汉，兼顾听力和口语锻炼。
（三）教学方法
确定能力培养目标之后，教学方法随之进行了相应的调整。
1.结合英译汉，进行口语和听力锻炼。
每次两节课的课时里，安排一节课进行口语、听力和英译汉的统一练习。随意选取数个学生大声朗读教材内容，其余学生尽量合书聆听；再选取另一些学生就听到的内容进行归纳或者提问；然后选取别的学生就前者提出的问题进行回答，并就阅读内容进行翻译；最后根据学生归纳、提问、回答和翻译的情况，进行评说、纠正与改善。在这样的安排下，学生的英译汉能力进一步提高，并且兼顾阅读、听与说的锻炼，比较充分地调动学生的积极性。
2.循序渐进，提升汉译英能力。
学生汉译英能力较弱，而这种能力对计划考研和将来在职场上发展良好、有机会进行国际交流的学生而言，是至关重要。很多学生感觉自身英语基础薄弱，或者认为毕业参加工作后应用英语的机会较少，甚至没有，因而对英语学习要么不感兴趣要么不重视[3]。针对这种状况，对学生的要求不能划一，可以分层次要求。
对于后者，要求他们至少要掌握基础的专业词汇和汉译英的基本方法与技巧，以应对后续的学习需求。因为在本课程完成后，他们很快就进入毕业实习与毕业论文的撰写。根据学校要求，毕业论文包括英文摘要；而毕业论文英文摘要的内容就是一个基于中文摘要的篇幅比较小的专业英语论文，这就需要学生不仅具备专业知识、专业英语词汇，而且必须具备一定的汉译英能力，独立完成自己论文的英文摘要。在具体练习过程中，为了消除距离感，选用往届学生的毕业论文作为翻译蓝本，增强学生的参与感，并对本学院的科研领域有所了解。
对于前者，则需在原有基础上进一步提升汉译英水平；而这一部分学生往往因为自身的需求，能够主动、积极地学习专业英语，并努力提升各方面的能力。因此，对于他们，除了上述要求外，还要求他们翻译本专业专家学者的中文科研论文。这样安排一可以锻炼专业英语的汉译英的能力，二可以了解本专业的研究者们在哪些研究领域做了哪些研究工作，自己将来毕业实习可能会做哪些方面的试验研究，在翻译过程中对这方面的研究状况有所了解，为毕业论文的撰写奠定基础，一举两得。
通过探索，我们积累了一定的经验，为今后进一步提高本校农业资源与环境专业英语的教学质量奠定了基础。
参考文献：
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第8篇：土壤学研究进展范文
关键词：锰毒；耐受机制；修复措施；研究
中图分类号：X53
文献标识码：A文章编号：16749944（2017）12002605
1引言
锰是植物必需微量元素之一，植物生长发育正常进行的最低锰需求量为30 mg/kg DW [1]。但当植物体内锰浓度超出临界值时，叶绿素合成受阻、光合作用受到抑制，并伴随着叶片黄化皱缩，出现褐色锰氧化斑点等锰毒害的典型症状[2]。锰的过量积累，一方面干扰植物对其它营养元素如镁、铁、钙、磷等的吸收、转运和利用，导致矿质营养失衡[3]；另一方面，引起细胞抗氧化系统反应异常，导致自由氧迸发，破坏生物膜和叶绿素正常结构，影响光合作用等生命过程的正常进行[4]。此外，过量的锰还会提高吲哚乙酸（IAA）氧化酶活性，加速IAA氧化分解，导致植物体内激素平衡遭到破坏，从而加速植株的衰老[5]。
锰对植物的毒害主要发生在酸性土壤上。当土壤的pH值较低（小于5.5）或氧化还原电位（Eh值）降低（小于560 mV）时，锰以Mn2+的形式大量进入土壤，土壤活性锰含量大幅增减并在植物体内积累，对植物造成毒害[6]。锰毒已经成为酸性土壤上继铝毒之后的第二大植物生长限制因子[7]。工业化引起的酸雨型酸沉降、生理酸性或是化学酸性肥料的大量使用，都在不断加剧土壤的酸化进程。因此，当务之急是在抑制土壤酸性扩张的同时，采取有效措施避免土壤中已经存在的锰对植物产生毒害。
2酸性土壤上植物锰毒
2.1土壤锰的形态及其有效性
锰在土壤中主要有以下几种形态[8]：有机态锰、矿物态锰及含锰无机盐、水溶态锰、交换态锰。对植物有效的锰可分为三类，即水溶性锰、交换态锰和易还原态锰，前两种形态的锰都以Mn2+的状态存在，而后者是价数较高的氧化锰中易还原成植物有效Mn2+的部分，三者的总和称为活性锰。一般用活性锰作为土壤中可给态锰的指标，也有人认为并不是全部易还原态锰都对植物有效，有效部分只占1/20左右，即有效态锰=水溶态锰+交换态锰+1/20易还原态锰[9]。
土壤中锰的各个形态之间可以互相转化，土壤锰活性受土壤pH值、Eh值、湿度、有机质和土壤通气状况等理化性质的影响，其中最直接的是pH和Eh[9]。pH值6～6.5为锰氧化还原的临界值，pH6.5时则有利Mn的氧化；同时，当土壤中的Eh
2.2植物锰毒症状
锰毒由于植物种类、营养状况及土壤环境的不同而表现各异，锰毒害程度也与叶龄以及锰的分布和浓度有关[12]。但总体而言，锰毒对地上部分的影响大于根系，叶片是锰毒的作用靶器官，植物吸收的锰有87%～95%被转移到地上部分[13]。典型的锰毒症状首先表现在成熟叶片，叶缘、叶尖和脉间出现氧化锰和酚类物资结合形成的褐色“锰斑”[14]。随着锰的积累，新叶叶绿素分解、叶绿体被破坏，出现褪色斑块并进一步发展为类似缺铁的脉间失绿黄化、白化直至枯萎[15]。在许多植物上都可以观察到锰毒症状，但是目前还很难找到一种十分典型的专一性锰中毒症状，一般报道将叶绿素含量、生物量、叶片铁活性和全铁/锰和抗氧化系统反应等作为锰毒评价指标。
2.3锰毒害植物的生理生化过程
2.3.1锰毒与植物光合作用
锰参与了叶绿体的组成，能够维持叶绿体膜的正常结构，参与光合电子传递系统中氧化还原过程和光系统中水的光解，是光合作用不可或缺的元素之一[16]；但过量锰同样会导致叶绿素分解、破坏叶绿体结构、阻碍光合作用的正常进行[17]。
透射电子显微镜观察显示，高浓度Mn处理眼虫藻（ Euglena gracilis）一定时间后，绝大部分（近90%）叶绿体发生分裂，形状由典型的“雪茄”形折叠成丝带状；同时，叶绿体高度有序化的类囊体结构崩解成无规则分布的类囊体膜碎片；叶绿素含量明显减少，特别是叶绿素a/b的比率显著降低，表明过量锰能够破坏叶绿体的正常结构、严重干扰叶绿素合成[18]。龙葵和小飞蓬实验表明Mn胁迫下叶绿素含量显著降低，从而使捕获和传递给PS反应中心的光量子减少，光合原初反应受阻，电子传递过程和电子传递速率被抑制：随着Mn浓度的提高，最大光化学量子产量（Fv/Fm）最大荧光（Fm）同期光合量子产量（Yield）和表观光合电子传递速率（ETR）均急剧降低，初始荧光（Fo）非光化学荧光淬灭系数（NPQ）则显著升高――光合作用明显受到锰毒的抑制[19]。
2.3.2锰毒与酶活化
据统计，锰是3种酶的组成成分和多达36种酶的活化剂，主要涉及磷酸化作用、脱羧基作用、还原反应和水解反应等[20]。目前，研究最多的是锰毒对植物抗氧化系统酶活性的影响。锰是植物重要的氧化还原剂之一，其体内的反应可直接调节细胞中Fe2+浓度和抗坏血酸、谷胱甘肽等小分子抗氧化剂的氧化还原状态[21]Mn2+在叶绿体中可被光激活的叶绿素氧化为Mn3+，氧化还原电位提高，致使O-2・、H2O2和・OH等活性氧（reactive oxygen species，ROS）自由基大量累积，同时SOD、CAT、POD等抗氧化酶活性受到影响，氧自由基不能及时清除，导致膜脂过氧化，产生大量丙二醛进一步使蛋白质大分子和酶功能丧失[22]。此外，锰毒造成与CO2固定及NH+4吸收和重吸收的相关酶（如Rubisco、RA、RBP和GOGAT）含量及活性降低[23]。
2.3.3锰毒与其他矿质营养
过量锰的存在不但影响植物对N、P、Ca、Mg等矿质营养的吸收，而且还会干扰相关元素正常生命功能的发挥。Mn2+半径介于Ca2+与Mg2+之间且与Fe2+相近，可能与Mg2+、Ca2+和Fe2+在植物根部具有相同的结合位点，过量的锰能够抑制必需元素镁、钙和铁的吸收[24]。还有实验认为，Mn2+可能取代Ca2+、Mg2+与钙调素、酶、叶绿素等生物大分子结合干扰正常生理功能的发挥[25]。
其中，过量锰对铁的影响显得更为重要。锰体系的标准氧化还原电位绝大多数比铁高，因而亚锰能够在土壤溶液中稳定存在而亚铁则几乎不能存在[26]；另外锰对铁有强烈的拮抗作用，锰含量过高时，则会促使铁的氧化而抑制铁的还原，使土壤铁主要以活性较低的Fe3+存在[27]。同时，过量的锰会加速体内铁的氧化过程，使具有生理活性的Fe2+转化成无生理活性的Fe3+，从而使体内铁的总量不变的情况下，降低活性铁的数量；另一方面，由于Mn2+与Fe2+的化学性质相似，而发生体内高浓度的Mn2+占据Fe2+的作用部位，有时会造成植物生理性缺铁[28]。
3植物耐锰机制
植物对锰毒的耐性程度是相对的，由于锰浓度不同，植物种类不同，土壤环境不同，耐性强弱也就存在着差异。目前的研究认为，植物的锰耐性/累积机制包括区域化作用、有机酸的螯合、限制吸收和外排作用、抗氧化作用以及离子的交互作用等[17]。
3.1区域化作用
将有毒的金属离子转运和贮存在特定的组织器官或细胞的特定区域，降低代谢活性区域的金属离子浓度，是植物提高重金属耐性/累积能力的重要机制之一。徐向华等[29]认为商陆的叶片是其锰累积的主要器官，而叶片的边缘和表皮层是其锰累积和解毒的主要组织。商陆叶片细胞内锰分配研究结果显示，液泡是过量锰的储存位置[30]。此外，锰超累积植物水蓼也通过根细胞壁结的合方式解毒[31]。
3.2限制吸收和外排
植物可以将Mn2+氧化成非有效态，从而限制对过量Mn2+的吸收和转运。在渍水条件下，水稻根系能将Mn2+氧化成非有效性的四价锰化合物，在根表形成肉眼可见的红色铁锰氧化膜从而限制吸收[32]。白羽扇豆根能通过某种机制将锰排除体外[33]，而角菱则通过叶片表皮毛分泌锰-酚类螯合物来解毒[34]。
3.3形成金属螯合物
细胞质中金属与高亲和性的配体结合形成鳌合物是植物重要的重金属解毒和耐受机制之一。潜在的配体包括氨基酸、有机酸以及植物鳌合物（PCS）和金属硫蛋白（MMTs）[35]。Bidwell等[36]研究发现，耐锰植物Austromyrtusbidwillii叶片中存在大量有机酸如草酸、琥珀酸、苹果酸、丙二酸等，这些有机酸能与自由形态的锰离子结合形成鳌合物，从而减少自由锰离子的数量，减轻锰对机体的毒害。
3.4抗氧化系统
过量锰引起的膜脂过氧化是锰毒的重要作用途径，因此，具备强抗氧化能力也是植物耐锰的一大机理。张玉秀等[37]提出，抗氧化酶的强抗氧化能力是重金属累积植物商陆的Mn耐性机制之一；耐锰植物维持高浓度的非蛋白巯基物质和抗坏血酸等多种小分子抗氧化物质，不但能直接参与锰毒诱发的活性氧的清除，而且还可作为草酸等Mn2+螯合剂的合成前体[38]。
3.5离子相互作用
低pH条件下，P增加能显著减轻Mn对植物的毒害[39]。钙对植物锰的吸收累积存在拮抗作用，有效地减轻锰的植物毒性[40]。铁锰之间也表现为明显的拮抗作用，过量的Mn影Fe含量吸收和活性，导致植物生理性缺铁；同样，铁的增加也能显著降低植物对锰的吸收和转运[24]。
4锰毒矫正与防治
随着土壤酸化的加剧，酸性土壤上的锰毒问题已经变得越来越严重，严重威胁到甘蔗等作物的生长和产量[41]。采取适当种农艺措施调节酸性土壤锰活性，减轻锰对植物的毒害已成为当务之急。
4.1石灰施用与锰毒
土壤中锰处于一种动态平衡状态，各种形态的锰占全锰比例随pH值的变化而变化，其中代换态和有机态锰随pH值的升高而减少，氧化态、无定形铁结合态锰和晶形铁结合态锰则随pH值升高而增加，土壤中猛的生物有效性随pH值得升高而显著降低[42]；因此，调高土壤pH值是矫正和防治锰毒的首要措施。
石灰能显著降低土壤活性酸浓度和潜在酸活性，钝化Al、Mn等金属离子，改善土壤肥力[43]。施用石灰被证明是一种矫正酸性土壤锰毒的有效途径，一方面石灰提高了土壤pH值从而导致土壤有效态锰的钝化；另一方面由于Ca2+与Mn2+离子半径、电荷数等性质相似，钙对植物锰的吸收累积存在拮抗作用，有效地减轻锰的植物毒性[40]。
4.2硅肥与锰毒
针对硅缓解锰的作用，国内外学者进行了大量的研究，报道了一些可能的机理，综合来讲主要有：硅增加了根系的氧化能力，从而减少了对锰的吸收[44]；硅促使锰在植物叶片微域分布上更加均匀，降低敏感部位的相对锰浓度于其致毒浓度之下，从而提高植物的叶片组织对过量锰的忍耐性[45]；组织内硅的加入可抑制锰毒诱导的过氧化物酶活性增加，因此Si可能在维持细胞壁的分隔、防止过氧化物酶进入并与棕色基质的前体接触方面起作用[46]；体内硅可和锰在叶表的毛囊附近以无代谢活性的形式积累而降低锰活性[47]；硅能有效缓解锰毒引起的氧化胁迫，减轻对膜脂和叶绿素的破坏[48]；硅能增加玉米叶片表皮细胞层厚度，增加对锰的分区储存能力，提高耐锰性[49]；另外，Iwasaki等[50]认为硅解锰毒的关键部位在质外体：一方面，供应硅改善了细胞壁结合锰的能力，使得细胞壁吸附的锰量增多，从而降低了进入原生质体中的锰量；另一方面，质外体中水溶态Si能直接结合Mn2+而减弱质外体中锰的毒性。
4.3钙镁磷肥与锰毒
钙镁磷肥成分复杂，因其含有12%～14%P2O5、25%～30%CaO、5%Mg和多达40%的SiO2而使之在增加P、Mg供应的同时，兼具石灰和硅肥的改土功效。盆栽试验研究报告，施用钙镁磷肥能有效提高酸性土壤pH值，提高植物根系活力和根区土壤肥力状况，促进叶片叶绿素含量和植株生物量的增加[51]。
4.4有机肥与锰毒
施用有机肥料常被作为控制和改良土壤重金属污染的措施有机肥一方面可以提高土壤肥力增加土壤腐殖质含量，而腐殖质所结合的锰因腐殖质较难分解而稳定性较高[52]；另一方面，有机肥还可以通过改变重金属在土壤中的形态分布，降低其生物有效性，减少作物对重金属的吸收[53]。解开治等[54]报道，有机肥和腐殖酸的施用能调剂土壤孔隙度、提高pH值和田间持水量，有效改善南方黏重红壤系列酸性土壤的理化性质，并提高土壤肥力，缓解重金属毒害。
此外，采用叶面喷施铁肥和生长也矫正锰毒的有效办法：叶面施用铁肥直接提高了叶片活性铁含量，提供Fe/Mn值，缓解植物叶细胞生理性缺铁的同时，显著降低根系对锰的吸收和转运[55]；外源IAA的补充，可以提高叶片组织生长素水平，重建锰毒导致IAA氧化酶升高而打乱的激素平衡，抑制叶绿素分解、膜过氧化等衰老过程等继续[56]。
5酸性土壤锰毒谈论与展望
（1）对于酸性土壤锰毒这一问题的研究，主要集中于室内实验，室外场地的研究较少。室外场地受到多方面因素影响，室仁笛榛肪程跫较容易控制，因此两者环境条件等方面差异较大。对于酸性土壤锰毒的修复等研究应用到室外场地中还存在有许多的问题需要解决。
（2）由于锰矿的开采和粗放的农艺措施等现状，土壤酸化和植物锰毒的问题愈加凸显。针对治理土壤锰毒这一问题已有大量的研究，但从预防角度和实行休耕轮作等农艺改善措施角度重视程度不强。因此，利用现有研究基础，辅以不同地区土壤锰毒模型的建立和土壤锰毒评价体系，做好预防污染的问题有可能是未来研究方向之一。
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第9篇：土壤学研究进展范文
关键词：植被混凝土 现状 发展趋势 意义
城市化进程的加快，给人们带来了日新月异的生存环境，城市每天都发生较大的变化，在经济快速的增长的同时，也对我们所生存的地球环境带来了较大的影响，生态系统的平衡逐渐被打破，城市每天被钢筋混凝土结构所包围，不仅影响到城市的环境，同时也对我们的健康带来严重的影响。人们越来越重视到环境保护的重要性。随着国家对节能环保的重视，绿色建筑、绿色城市等理念不断的被人们所倡导，为了打造“绿色”概念，业内人士加大了研究的力度，各种生态材料不断的研制出来，植被混凝土就是在绿化环保要求下所研究出来的新型混凝土，不仅具有普通混凝土所具有的特征，同时还具有节能环保的功效，符合时展的需求，带动了建筑材料的革新进程。
1植被混凝土的内涵
1.1植被混凝土的名称
这种新型生态混凝土的叫法有许多种，如植被混凝土、绿色混凝土、植物相容性混凝土以及长草混凝土等，不管何种名称，都是为了突出混凝土的生态效能，是以花草等绿色植被是取代于传统混凝土冰冷僵硬的外表，这种新型的混凝土表面是以植物为主体的，这种植物可以是寒地型的草，也可为暖地型的草，同时也可为多年生露地花卉，如黑麦草、甲熟禾、葛股颖、羊茅、结缕草、野牛草、假俭草等草坪植物，或为一串红、、侧金盏等花卉都可做为这种新型混凝土的主体，所以这种新型混凝土还是称之谓植被混凝土更为贴切些。
1.2植被混凝土的概念
植被混凝土顾名思义即是能在混凝土中进行植被作业，并适合植被生长的具有混凝土功能，并能保护环境、减少污染的一种新型混凝土或是混凝土制品。
1.3植被混凝土的结构
目前开发的植被混凝土大多由下列几部分组成：作为主体的植被和作为基体的混凝土。植被混凝土植物种类，可以是各种冷、暖季型草，也可为多年生露地花卉。作为基体的混凝土包括承载被面、被床、床絮和床基。作为花草载体的被床，为一种既具有一定强度，又有利于花草生长条件的特殊大孔蓄容洮凝土，通过大孔蓄容作用，混凝土体可以向底土疏导降水，蓄容尘土和有机物质，在根须通过时，获得养料，并利于生长。同时，植物根系还能使混凝土层与底层土壤紧密结合，进一步发挥抗冲蚀能力。混凝土被床则能够发挥降低土壤表面水份蒸散、防御草坪生长点和根系被低温伤害、减少践踏造成的草坪生长点机械损伤，从而提高绿地的抗逆性、耐践踏能力和绿期。所谓被面，即为混凝上表面上的一薄层栽培介质，由草炭士与普通土按比例混拌而成，营养素与施播的种了，置于此介质中，成为利于植物种子萌芽生长的初始环境。所谓被絮，即为大孔蓄容混凝土（被床）孔隙中的填充物，充填率为孔洞率的33%～66%，由草炭土构成，蓄容水分与养料，利于幼苗根须通过并直下至床基。所谓床基，即为混凝土底下适于植物生长的上壤，需要深度约300 mm以上，可预置缓效性肥料，以利于植物根系的长期生长。
2我国植被混凝土研究进展
随着国家及社会对环保保护的力度在不断的加大，建筑行业的高能耗及建材在生产、加工和使用过程中对环境所产生的污染日益受到人们的重视，植被混凝土很好的保存了原来混凝土的属性和功能，并以植被为主体，在基体混凝土上得以生长，不仅减少了对环境的污染，同时也实现了节能环保的作用，做为一种生态建筑材料，与我国可持续发展的理念相符合，所以受到各方的关注，同时也加大了对其的研究力度，针对于不同材料及不同用途的植被混凝土研究都在不断 的尝试当中，有的已取得了非常好的进展，为我国未来混凝土业的发展奠定了坚实的基础。
3植被混凝土发展趋势
3.1 植被混凝土智能化
智能材料是模仿生命系统，能感知环境变化，并能实时地改变自身的一种或多种性能参数，做出期望的、能与变化后的环境相适应的复合材料或材料的复合。以植被为主体的混凝土其结构组成的植被是具有真实生命系统的植物，不仅可以感知周围环境的变化，同时还要求在不同环境下要保证植被的生长需求，植被混凝土的基体如何实现植物生长，如何实时满足植物的生长即是实现材料的智能化。
3 .2植被混凝土规模化
虽然植被混凝土对环境保护的作用十分明显，但目前还没有得到正式的推广使用，很大一部分原因是由于其制造成本较高，植被混凝土的材料中需要一种特制的低碱胶凝材料，同时对生长环境也有很高的要求，对其植被的耐久性和复种性要求较高，种种情况导致了植被混凝土的成本在高位很难下来，所以要想植被混凝土得到广泛的推广使用，就需要在其规模化和经济化方面进行努力。
3 .3植被混凝土理论化
植被混凝土虽然在理论上也是混凝土的一种，但对于基体的成分组成却有很大的变化，植被混凝土为了保证植被的生长需要，基体部位多采用大孔和多孔混凝土，这与传统混凝土成分中的细集料有很大的区别，因此传统混凝土中的理论公式和计算方法也无法适用于植被混凝土中，所以植被混凝土需要建立自己的理论公式和计算方法。
3.4植被混凝土的集成化
植被混凝土是集岩石学、程力学、生物学、土壤学、肥料学、硅酸盐化学、同艺学、环境生态和水上保持学等学科于一体的综合交叉学科，植被混凝土不仅要满足材料本身的要求，还要满足植物生长的要求，同时要兼顾其绿化性能，冈此是多学科的综合交叉研究，形成植被混凝土的体系化是其发展的必然趋势。植被混凝土通过集成化，多元化，来达到复合多功能的效果，如研制‘种净水植被混凝土，集植被混凝土和净水混凝土烈重功能，其目的是将净水混凝土所吸附的菌类或富营养元素来满足植被混凝土巾植物的生长，而植被混凝土中所生长的植物通过某种反应来增加净水混凝土的净水效果。
4植被混凝土的意义
植被混凝土的研发成功及在应用所取得的成效，是建筑行业内的一次变革，在建筑材料史上具有划时代的意义，同时也是材料史上的一次飞跃性的革命，对我国生态环保理念的可行性具有极大的推动作用，有效的实现了人、建筑、环境三者的和谐统一，从而具实现了将社会效益、经济效益和生态效益三者有利结合的局面。植被混凝土的研发成功，很大意义上实现了混凝土功能的扩展，同时因植被混凝土的特殊性，有效的延长了建筑的寿命周期，同时为了人们的生活空间提供了绿色的环境基础，使建筑绿色城市的构想具有可行性。植被混凝土的研发具有一定的科学意义，这是一项比较综合的系统性的研发项目，融合了多学科的交叉使用，并且在设计理念上开辟了新的领域。植被混凝土的研发为生态建筑提供了基础，为我国建筑材料的生态化发展奠定了基础，具有深刻的意义。
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