土壤环境要素篇1
【关键词】微量元素；土壤环境；迁移；煤；淋溶实验
0.前言
煤或煤矸石在地面的燃烧产物在贮存过程中，在外力作用下如：雨水、其他介质等，会有一定量的微量元素进入土壤，并对土壤环境产生潜在的危害和破坏影响。本文以我国某煤矿区为例，通过淋滤实验和室内土壤实验分析，研究了微量元素在土壤中的迁移与环境效应。
1.土壤实验与微量元素在土壤环境中的迁移
1.1实验步骤及方法简述
（a）取制样品：将该煤层的样品直径粒度制成
（b）淋溶：通过蒸馏水和稀Hno3进行配置pH=4的溶液进行淋溶，同时将温度升到80℃。
（c）土壤选取：矸石周围酸性土壤，pH值在4-7，取30kg，粒度制成
（d）过滤：在玻璃槽一端放置滤网，滤网直径要求
（e）采样：土壤经过80℃水淋溶两天后，按照距淋滤液的距离，每隔20cm进行采样，共采集3个样品，分别用S1、S2、S3表示，测定其pb、Zn、Cu、as元素。
结果如表1：
1.2结果分析
通过表1数据可知，微量元素在土壤中的迁移有以下特点：
（a）经过淋溶液渗滤的土壤，微量元素质量分数均大于原土壤分数，如通过比较距淋溶液入渗处20cm、40cm、60cm处的as质量得分均比原土壤高0.05×10-6、0.03×10-6、0.01×10-6，Zn、pb分别高0.40×10-6、0.29×10-6、0.24×10-6和0.67×10-6、0.48×10-6、0.29×10-6。这点证明了土壤环境的富集和迁移作用。
（b）污染源和土壤环境中微量元素的质量分数成正比。也即是距污染源越近，微量元素的质量分数越高，污染越严重；反之，则污染较轻。从而证明了微量元素的迁移距离和析出源远近有着密切的关系。
（c）微量元素在煤或煤矸石中质量分数越高，其淋溶析出的质量分数也较高，对土壤环境的污染能力也较强。
（d）表中as土壤中析出的量要小于Zn、pb的析出的量，当距离淋溶液入渗处相同时，Zn、pb的质量分数依然远远高于as，证明了Zn、pb在煤中的含量较高。如表2
通过对表2的研究还可以得出，尽管原煤中Zn的质量得分高于as的得分，但淋溶液入渗前后的分差与as质量分差之比要低于pb，表明了pb的溶出强度要大于Zn。并且通过淋溶前后分差比值来看，比值的大小和入渗处的距离有密切的关系，距离越远，比值越大，说明了元素在土壤的迁移能力的不同，Zn、pb的迁移能力要大于Cu。
2.土壤测试与微量元素在土壤环境中的迁移
2.1采样与测试
本次采样选用某矿煤矸石和矸石堆东侧，煤矸石样按不同的岩石和不同来源的矸石手拣采集，共采集G1、G2、G3、G4、G5、G6共6个样品，煤矸石主要为泥岩、炭质泥岩、粉砂岩；土壤选取距离煤矸石堆10m内，每隔2m采一个样品，共采集t1、t2、t3，3个样品。10m至30m内，每隔5m采一个样品，共采集t4、t5、t6，3个样品。主要对以下7种微量元素进行测试，详见表3，表4。
2.2实验分析
通过表3、表4分析：
（a）土壤中微量元素随着距离煤矸石越近，其质量分数越高。
（b）微量元素在土壤中迁移和富集能力和其进入土壤的源头的距离有关，距离微量元素源头越近，呈现出迁移、富集的规律性变化越明显。
垂直方向的规律性：
通过对煤矸石堆周围土壤环境中Hg在垂向上的变化研究，如表5，可知，煤矸石周围土壤中，Hg的含量均高于土壤的对照点，说明其对土壤的环境效应最为明显。
3.微量元素在土壤环境中的迁移形式
3.1物理迁移
一般来说，在水淋溶过程中，煤、煤矸石及煤的灰渣中的金属微量元素常常以离子形式进入土壤环境中，这些金属离子或络合离子在土壤环境中可以直接迁移至地面水体，并不会与水发生任何化学反应。但在土壤环境中，大多金属微量元素被吸附于土壤胶体表面或包含于矿物颗粒内，伴随着土壤中水分流动而被机械搬运。这种现象在多雨地区尤为突出。干旱地区的机械迁移最常见的形式是尘土飞扬，这点可以由人们在离煤矸石堆较远的地方经常看到含微量元素的土壤颗粒的尘土和灰尘得到证明。
3.2生物迁移
生物迁移主要包含两方面，一方面是指通过植物的根系吸收土壤环境的部分金属微量元素，并在自身体内积累；另一方面是指土壤环境中的金属微量元素被土壤中的微生物吸收，或富集微量元素的表土被土壤环境中动物啃食。生物迁移可以净化土壤，降低土壤污染度，但对于生物来说，如果金属微量元素富集过多，会导致自身的污染甚至产生变异。这种情况在矿区周围经常发生。
4.结语
本文通过土壤淋滤实验和煤矸石堆周围土壤采样测试的研究，总结以下结论：
（a）土壤环境含水性、腐殖质的多少、水的性质等对元素的迁移距离和能力有着控制作用。
（b）微量元素在土壤中的迁移距离和污染源的距离成反比，和微量元素的含量成正比。
（c）植物尽管可以吸收土壤中的微量元素，但如果微量元素积累过多，将会严重影响植物新陈代谢，甚至导致植物死亡。
【参考文献】
[1]王运泉，任德贻.煤及其燃烧产物中微量元素的淋滤试验研究.环境科学，1996，17（1）：16-19.
土壤环境要素篇2
【摘要】目的研究土荆芥生长土壤地球化学特征，为土荆芥gap管理提供环境因素的依据。方法通过对地道药材土荆芥生长环境的实地调查，并采集其生境土壤样品进行元素分析及研究适宜的肥力条件。结果土荆芥适宜生长土壤为中性或弱碱性沙质土壤，其生长土壤肥力较高，而且分析发现其中al2o3，k2o，ni，zn，rb，ba的含量明显高于福建省及全国土壤中的平均值，含有丰富的微量元素，na2o，k2o含量高于非生境土壤，而al2o3，fe2o3，cao，tio2低于非生境土壤，且土荆芥对p、ca有选择性的富集作用。结论土壤的地球化学特征对土荆芥的生长有影响。
【关键词】土荆芥；土壤；地球化学特征
土荆芥为藜科植物土荆芥chenopadiumambrosioidesl.带有果穗的干燥全草，为一年生或多年生直立草本，为常用苗药，主要分布于我国的中南、华东和西南等地，通常生长在村落周围的山坳、道路及河岸两侧，福建、广东是我国土荆芥生长的主要地区。土荆芥具有驱风除湿、驱虫、通经、止痛之功效，主治肠道寄生虫病，外用治湿疹、脚癣，并能杀蛆和驱除蚊蝇［1］。现代医学研究表明，小剂量的土荆芥叶的水醇提取物具有明显的抗肿瘤作用，对人体内的结核杆菌生长有抑制作用，对抗真菌则有良好的抑制作用［2，3］。文献报道［4］，不同产地土荆芥中黄酮成分的含量有一定的差异，表明环境因素对土荆芥的生长有一定的影响。植物生长、形态和品质好坏的因素不仅是气候条件，更重要的是地质环境、土壤营养元素组成、含量及其存在形态。土壤中元素与植物生长和人体健康有密切的关系［5～7］。由于成土因素和过程的不同使每种土壤具有自身的理化和地球化学特征，也就形成了特有的土壤生物作用，而土壤矿质元素作为植物的营养库，它们对植物的生长发育，产量，初生和次生代谢产物的种类数量均有很大的影响，所以研究道地药材生长的环境因素，首先要研究支持它们赖以生存的土壤的理化性质及其地球化学特征。目前，关于土荆芥化学成分及药理作用方面的研究较多，而关于其生长的环境因素及其地球化学特征方面的研究未见报道。作者选取土荆芥主要生长区——福建、广东地区生长的土荆芥，对其生境土壤地球化学基本特征（矿物组成，理化性质等）进行了研究，旨在为其规范生产，gap管理提供科学依据。
1材料和方法
1.1研究区概况
福建、广东位于我国东南沿海，隔台湾海峡与台湾省相望。样品采自福建省、广东省中亚热带季风性湿润气候及南亚热带海洋性季风性湿润气候2个不同自然地带，福建漳州、广东汕头属南亚热带海洋性季风性湿润气候区，位于东经116°14′～118°08′、北纬23°02′～25°15′。光热资源丰富，雨量偏少，受台风影响显著为本带气候的3个主要特征，年平均气温19～22℃，平均最低气温在0℃以上，年日照时数1800～2500h，年雨量约1000～1600mm，阳光充足，无霜期长，冬无严寒，地貌类型以花岗岩丘陵及冲击平原为主，由于背靠大山，又有许多支脉伸向海边，紧靠北回归线，以及地形上的特点，来自西北和东北方向的冷气流对本区影响轻微，加之地势相对开阔平坦，利于充分接受光照。这种地貌空间结构，宜于避寒、避风，是多种热作的理想种植地，农作物年可3熟。
福建三明地区位于东经116°22'～118°39'、北纬25°30'～27°07'，地处闽江流域上游，正好介于闽西北武夷山脉与闽西南戴云山脉之间，该地区属中亚热带季风性湿润气候，平均海拔高，地势起伏大，山地丘陵占绝对优势，盆谷比重较小，光照资源较漳州、汕头差，但水分资源丰富，气候垂直变化显著，四季分明，冬季长1～4月有霜雾及结冰现象，夏季长3～5个月，气温高，盆谷内常出现酷暑天气，年平均气温15～20℃，日照时数1600～2000h，耕作制度以一年二熟为主，水资源丰富，年平均降水量1500～2200mm；基本上为多水带或丰水带。
研究区属华南低山丘陵区，植被茂盛，土层较深厚，土壤类型主要为红壤、黄壤，还有黄棕壤、水稻土等，一般呈酸性，铁铝氧化物含量很高。成土母质主要为岩石（花岗岩，火山岩等）风化的产物，是土壤矿物质和植物营养的最初来源，是土壤形成的物质基础，它影响着土壤的发育方向和肥力状况。
1.2样品采集分析方法
样品采自福建漳州（zzsj）、三明（smsj），广东省汕头（stsj）土荆芥生境根际的土壤及其药材，采用随机多点采样法，收集根际土壤时先除去表面土壤，然后采用抖落法收集根际土壤，充分混合，用4分法缩分，为了进行土壤元素比较，同时采集500m以外（或附近山坡）无土荆芥生长的非生境土壤样品，分别为福建漳州（zzfsj）、三明（smfsj），广东汕头（stfsj）作为对照。样品在室内自然风干，去除石块?植物根茎等杂质。
1.3土壤理化分析方法
1.3.1ph值电位法测定，土壤样品过10目尼龙网筛，水土比为1∶1。
1.3.2土壤颗粒组成采用ms2000型激光粒度分析仪测定。
1.3.3土壤元素分析土壤样品用玛瑙研钵研磨样品至200目以下，利用日本3080esx?射线荧光光谱仪对土壤样品中的常量元素al2o3，sio2，mgo，cao，na2o，k2o，fe2o3等组分及微量元素zn，sr，ba，ni，cu，pb，v等进行了全量分析，元素分析在中国科学院兰州地质所国家重点实验室分析测试中心完成。1.3.4土壤营养物质分析采用常规分析方法。土壤阳离子交换采用醋酸铵法；土壤盐基饱和度采用氯化钾法；土壤速效钾采用火焰光度法；土壤有机质采用重铬酸钾法；土壤速效磷采用氢氧化钠（碳酸氢钠）浸提－钼锑抗比色法。
1.3.5土荆芥药材黄酮类成分含量测定采用日本岛津lc?20a高效液相色谱仪测定。
2结果
2.1土荆芥生境土壤与非生境土壤质地与理化特性分析
2.2.1土壤ph
ph值是土壤重要的基本性质，直接反映了土壤溶液中氢离子和氢氧根离子的相对浓度，是土壤中影响范围极为广泛的一个化学指标，它是土壤中各种养分的存在状态，有效性和土壤中生物过程，土壤微量元素含量分布的重要影响因素［8，9］。由表1可知土荆芥生长的土壤为中性至弱碱性，其不同生长区生境土壤的ph值比较接近，分别为7.63，7.20，6.77，而非生境土壤ph值相差较大，分别为4.55，5.95，6.65，为中性至酸性。表明土荆芥适宜在ph值中性至弱碱性的土壤中生长。
2.2.2土壤肥力及盐基饱和度（bs）
从表1中可以看出土荆芥生境土壤肥力均较高，其有机质，速效钾，速效磷比较高，阳离子交换量(cec)均＞10cmol/kg，福建漳州的稍高，为20.473cmol/kg，广东汕头的略低，为11.070cmol/kg。而非生境土壤阳离子交换量略低，福建三明非生境土壤对比样仅为7.309cmol/kg。土荆芥生境土壤盐基饱和度接近且较高，均在85％以上，而非生境土壤肥力相差较大，福建三明非生境对比样速效磷仅为1.48mg/kg，且盐基饱和度为35.56％。说明土荆芥适宜于较高盐基饱和度的土壤。
2.2.3土壤肥力与药材质量关系的比较
土壤作为生态环境中最为重要的一部分，其肥力状况直接决定了土荆芥的生长、品质、初生和次生代谢产物的形成。由表1及表2可以看出福建三明土壤有机质、速效钾、速效磷等肥力较高，其黄酮类化合物的含量也较高。福建漳州与广东汕头生态环境，气候条件，土壤肥力相近，其黄酮类化合物的含量也接近。表明土荆芥在生长过程中土壤因素是保证其质量的主要因素之一。表1土荆芥土壤样品理化特性（略）表2药材样品黄酮含量测定结果（略）
2.2.4土壤颗粒组成土壤颗粒组成在植物生长，土壤的利用中具有重要意义，直接影响土壤水、肥、气、热的保持和运动，并与植物的生长发育有密切的关系。植物生长的土壤砂粒过多易漏水漏肥，土壤黏粒过多持水性强，透水性差，研究区雨量充沛，若黏粒过多易烂根。对土荆芥土壤机械组成研究，由表1可知，土荆芥生境土壤质地以砂质壤土为主，砂砾较多，泥质，粉沙质，矿物质并存，不但带给土壤较丰富的矿质元素，而且使土壤质地适中，通透性好，多种元素有效性高，有利于植物生长。而非生境土壤机械组成相差较大，福建三明非生境对比样黏粒含量较高＞30％。研究表明含砂砾较多的砂质壤土有利于土荆芥生长。
2.3土荆芥生长土壤地球化学特征
2.3.1土荆芥生境土壤与非生境土壤元素比较土壤大量营养元素，微量元素是研究土壤环境质量的重要特征，也是土壤农业地球化学评价的主要指标［10］。由表2可知，土荆芥生境土壤样品中元素的含量特征，土荆芥生境土壤中常量元素主要以al、si为主，二者含量之和达70％以上。al2o3，k2o，mg0，cao显著的高于福建土壤中的平均值，fe2o3，tio2接近于福建土壤中的平均值。与全国土壤中元素含量相比，al2o3，k2o，fe2o3的含量明显高于全国土壤中的平均值；na2o，cao低于全国土壤中的平均值。生境土壤中na2o，k2o均高于非生境土壤中的含量，al2o3，fe2o3，cao，tio2显著低于非生境土壤中的含量。生境土壤中微量元素ba，zn，zr，rb，mn等元素含量较高。其顺序为ba?mn?zr?zn?rb，其中ni，zn，rb，ba明显高于福建省及全国土壤中的平均值；co，cr，cu接近福建省及全国平均含量。sr明显高于非生境土壤中的含量。v，cr，co，ni，cu显著低于非生境土壤中的含量。
研究结果表明土荆芥生境土壤与非生境土壤元素特征有一定差异，从我国土壤区域的划分研究区均属于硅铝区域，但其地球化学特征还有较大的差异，造成这种差异的主要原因是其成土母质和成土过程不同，这种差异是土荆芥道地性形成的主要土壤生态因子，表明研究其地球化学特征具有一定的意义。
2.3.2药材与土壤中元素相关性分析
从表3中可看出土荆芥药材中p，zn，mn，ca的含量较高，尤其是p、ca元素含量高，而土荆芥生境土壤中p、ca的含量接近或相对低于非生境土壤，土荆芥药材对p，ca具有富集作用，p，ca平均吸收系数分别为3.4478，2.4026。表明p，ca对土荆芥的生长具有相关性，这种对部分元素的依赖是土荆芥生长的重要特征之一。表3土荆芥根际土壤样品中元素的含量特征（略）
生命的生长发育过程中，矿物元素起着重要的作用。如钾具有促进植物体内代谢，提高植物抗病能力，提高光合作用强度，加强碳水化合物的合成与运输，以及能促进植物对氮素的吸收，加速含氮化合物的形成等都有重要作用，土壤中的钾主要来源于土壤母质中钾矿物的分化，分解，释放，铁是形成叶绿素必需的成分，土壤缺铁，则叶呈淡黄色，甚至白色，铁对植物呼吸作用和代谢过程有重要作用；锌在植物叶绿素及糖类形成过程中是必不可少的，是某些酶的组成部分；磷是植物生长重要元素之一，磷能促进植物生殖器官的形成，保持优良的遗传特性，增强植物的抗旱，抗寒，抗病能力，对细胞的分裂和分生组织的发展，以及对糖，脂肪，蛋白质等物质的形成和转换有重要作用。磷在近中性的微酸性到微碱性的范围内，其有效性较高，该土壤为中性至微碱性土壤，磷的有效性较高，其土壤中钾，锌等含量较丰富，这些因素是土荆芥生长的必要条件。
3结论
土荆芥生长的适宜ph值为6.5～8，属中性偏弱碱性土壤。生长土壤质地为通透性良好的含有少量黏土的砂质壤土。
土荆芥适宜于85％以上较高盐基饱和度的土壤。有机质1.38～3.71％，速效磷111.9～242.8mg/kg，速效钾109.5～168.8mg/kg肥力较高的土壤中，有利于土荆芥生长及其有效成分的积累。
土荆芥对p，ca具有选择性富集作用，其生长土壤中大量元素na2o，k2o，cao，p的含量应较高，这种同一基因植物对元素吸收的差异，以及生态环境，气候条件，土壤肥力相近，其有效成分黄酮类化合物的含量也接近。提示外因—地球化学作用对其生长、有效成分的积累具有重要的意义。
只有在上述条件有机的结合在一起，形成其特有的生态系统才有利于地道土荆芥的生长，因此对药用植物进行规范生产，gap基地建设与管理，不仅要研究药材有效成分含量，还应对其生长的生态环境，尤其对其赖以生存的重要因子之一——土壤进行研究。
致谢：在土荆芥样品采集的过程中，福建省将乐县万安卫生院的官瑞医生给予了热情的帮助，特此表示衷心的感谢。
【参考文献】
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土壤环境要素篇3
【关键词】土壤；玉米；重金属；相关性；富集系数
0前言
邯邢铁矿区位于河北省中南部的武安市和沙河市，地处太行山脉和华北平原交汇处。该区矿产资源丰富、农副产品品种齐全。作为农作物生长条件之一的土壤是重要的环境介质，其质量的好坏关系到人类的健康和社会的发展。由于邯邢铁矿区复杂的自然条件以及采矿活动的影响，排放到环境中的污染物使土壤和农作物受到影响，从而影响人类的健康。因此研究该地区土壤及农作物中的重金属含量是否超标及其相关性可以为该地区农业生产环境质量评价和改善农业生态环境提供科学依据。
1样品的采集与测试方法
1.1样品的采集
邯邢铁矿区部署了108平方千米的面积性土壤测量工作，以采样点空间分布总体均匀、采矿活动中心区适当加密为原则，布设土壤采样点117个，采集0～20cm表层土壤样，土壤类型主要为棕壤和褐土。在采取表层土壤的同时，采集了105个玉米样品，每个玉米样品由2～4穗玉米组成。样品经加工后送到检测中心进行指标元素测定。
1.2样品分析测试方法
本文主要分析土壤和玉米中的6种元素，即as、Hg、Cu、Cd、pb、Cr。
玉米样品中的as、Hg检测仪器主要是aFS-8130原子荧光光度计，Cr、Cu、Cd、pb的测定来自电感耦合iCp-mS等离子体质谱仪。土壤中的Cr、Zn、pb含量通过ZSX100eX荧光光谱仪来测定。
2土壤中的重金属含量及评价
本区处于温带大陆性半干早季风气候区，具有春燥多风少雨、夏热多雨、秋高气爽、冬寒少雪的特点，年平均气温12.8℃，年平均降水量494.6～619.6毫米。受当地岩性石灰岩碳酸钙的影响，研究区表层土壤理化环境指标pH值平均值为8.3，属中偏碱性土壤。一般情况下，作物在pH值5.5～8.5的土壤中均能正常生长，当土壤pH值为6.7～8.5时，还具有一定的缓冲性能。因此在研究的区域内，土壤的pH值不会影响大宗作物的正常生长。[1]
为了确定该区土壤污染程度，以我国土壤环境质量标准中偏碱性土壤重金属含量限定值为评价标准，评价该区土壤环境质量状况。由表1可看出，6种重金属含量均超土壤环境质量一级标准，且as、Cu、Cd的超标率很高；as、Cu超过土壤环境质量二级标准。
根据尾矿沙中重金属含量值，Cu的平均含量是134×10-6，Cr是352×10-6，它们含量都很高，这与土壤中相应元素有较好的对应性，可见土壤中Cu、Cr主要来源于尾矿沙。Cd、Hg、pb主要是由煤矿的污染导致的，这些元素在煤中大量存在，煤燃烧后呈气态或粉尘进入大气，最终沉降在地表形成污染[2-3]。土壤中重金属的超标，将直接影响农作物的生长，导致重金属在动植物体内的累积，对人类的健康和环境可持续发展将造成影响。
3玉米中重金属含量及评价
表2是邯邢铁矿区玉米中重金属含量的测定结果，结合我国颁布的无公害食品、绿色食品中元素限量标准来判断玉米中重金属是否超标。可以看出，玉米中Cr超标最为严重，超标率达33.33%，同时pb含量也较高，按绿色食品标准，超标率达0.91%，其它四种重金属含量均在绿色食品标准、无公害食品标准范围之内。
值得注意的是，玉米中Cr含量高与当地地下水中Cr含量有关。研究区地表水不发育，几乎大大小小河流全部断流，农业生产灌溉用水主要来自于地下浅层。据资料表明地下浅水层Cr的含量为0.67微克[4]，严重超过水的三类标准。土壤中高含量的重金属被玉米吸收、富集，长期被食用会危及人体健康。
4土壤与玉米中重金属的相关性
将邯邢铁矿区玉米中6种元素的含量与土壤中相应元素的含量进行对比分析，结果发现它们之间并无明显的相关性。例如，研究区土壤中的铬含量在60mg/kg左右，低于土壤一级标准，而玉米中的铬含量在1mg/kg左右，超出无公害食品标准。散点图的趋势线（如图1）近于水平，说明土壤中铬含量与玉米中铬含量无明显相关性。
经计算机处理得到的相关系数如下表3，可以看出，玉米与土壤中的重金属元素的相关系数值均很小，这进一步说明了该地区玉米与土壤中重金属含量无显著的相关性。
5结果讨论
通过土壤、玉米中重金属含量测定，我们知道土壤中的污染因子为as、Cu、Cd，而玉米中的Cr、pb含量很高，二者之间没有显著的相关性。出现此现象的原因很多，本文对此作了以下解释。
玉米能从土壤中摄取元素并在体内积累，积累量取决于在环境中的含量和形态。研究区土壤中这几种重金属以多种形式存在，其含量之和超过土壤环境质量标准，污染状况值得关注。
土壤中的重金属在不同的氧化还原态和酸碱性条件下其溶解性不同，在还原态和碱性条件下的重金属多为难溶性，而植物吸收的重金属多为土壤中有效态重金属，如具有水溶性或吸附性好的重金属[5]。
玉米中的as、Cu等含量与土壤中的相应元素含量无显著性相关性系，这主要与当地土壤的pH值有一定的关系。土壤的pH值影响着重金属在土壤中的存在形态。邯邢地区土壤的pH值较高，土壤中难溶性砷化物较多，有效态铜含量低，可溶性铅含量低，玉米对土壤中重金属的吸收量有限[6]。
6小结
由于邯邢铁矿区采矿、冶金活动的进行，其土壤中的as、Cu、Cd均已超标，加之用污染的浅层水灌溉农田，玉米中Cr、pb含量也很高。重金属在土壤和玉米中的演化，跟土壤的pH值有关，将直接影响农作物的生长，农产品中重金属含量超标会危及人体健康。显然矿区环境污染已对农业生产和人体健康构成了威胁。土壤环境容量有限，如不及时加以控制，后果将不堪设想。控制污染源，调整农业生产结构，减少土壤重金属对作物的危害，就是减轻对人类的危害。
【参考文献】
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[3]田贺忠，等.中国燃煤大气硒排放及其污染控制[J].中国电力，2009，342（8）：53-57.
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土壤环境要素篇4
关键词：城市土壤；污染；重金属；植物修复
收稿日期：2012-02-02
作者简介：周凤蓉（1976―），女，四川彭州人，农艺师，主要从事农产品检测工作。
中图分类号：X703.1
文献标识码：a
文章编号：1674-9944(2012)02-0129-03
1引言
随着城市化进程的加快,城市环境正经历着巨大的考验。交通工具排放的废气、工矿企业的污染、居民的生活垃圾,都成为了城市环境恶化的直接或间接的原因。尤其是城市土壤,遭到不可逆转的生态破坏，因此如何有效地修复和利用被污染土壤是城市建设中不可回避的现实问题。
2城市土壤污染现状
2.1城市土壤污染的主要成分
土壤污染物降低了土壤的可利用性,当土壤中的有毒污染物浓度超过一定界限,就会造成植物的死亡或生命的强度降低。20世纪中期以来,人们开始对城市土壤的污染物来源、主要成分等进行研究。土壤污染物包括了有机污染物和无机污染物,无机污染物的主要种类是重金属、硝酸盐类、磷酸盐类、酸、碱、盐类、卤化物等。
交通污染对城市的表层土壤,尤其是干道两侧土壤的有机污染和重金属污染是显著的。Fe、Co两种元素的含量主要受成土母质的影响,而无论公园还是道路两侧,土壤中锌(Zn)、镉(Cd)、汞(Hg)、铅(pb)、铜(Cu)、铬(Cr)的量除了受到交通污染的影响外,还受城市工业粉尘等其它污染的影响。
2.2重金属污染研究进展
重金属是指比重在4.0～5.0以上约45种金属元素,如Cu、pb、Zn、Hg、Cd等。由于as和Se的毒性和某些性质与重金属相似,所以将as、Se也列入重金属范围内。城市中的交通、工矿业、燃煤、生活垃圾等一系列因素构成了城市土壤污染物的主要来源,就无机污染物的重金属而言,主要集中于Cu、pb、Zn、Hg、Cd等。
城市土壤铅污染的成因,可以分为两部分,一部分来源于成土母质,另一部分则为外源的人为输入。成土母质是城市土壤中铅含量的重要来源,是决定城市土壤中铅含量与分布特征的重要因素之一。通常条件下,自然土壤(受人为活动影响较小的土壤)中铅的浓度较低,外源人为输入才是城市土壤铅污染的主要成因。pb污染主要来自汽车废气、冶炼、制造及使用铅制品的工矿企业。汽车使用的含铅汽油中常加入四乙基铅作为防爆剂,在汽油燃烧中四乙基铅绝大部分分解成无机铅盐及铅的氧化物,随汽车尾气排出。城市的交通污染因此也成为城市表层土壤中铅污染的主要来源。汽车尾气中的pb在距离道路边缘320m附近的地方还能够在表层土壤中被检测到,相关数据显示pb在表层土壤中的含量高于Cd,并且pb与Hg在城市表层土壤中含量具有一定的相关性。从重金属在土壤中的赋存形态来看,有研究发现,南京市城市表层土壤pb以残渣态和铁锰氧化物结合态为主,各形态所占比例为残渣态>铁锰氧化物结合态>有机结合态>碳酸盐结合态>交换态。铅是有害元素,人体铅中毒可以引起多种症状,主要累及造血系统、消化道,晚期则累及神经系统,以致脑受到损害,即使低浓度吸收,对儿童智力也有潜在的不良影响。
镉(Cd2+)是一种生物毒性极强的重金属元素,在自然界中以化合物的形式存在。主要矿物为硫镉矿(CdS),与锌矿、铅锌矿、铜铅锌矿共生。土壤中镉的来源主要有两个方面:一是来源于土壤的母质,而镉在石灰岩中的含量最高,在河湖冲击物中次之,其他的母质中居中,而且质量分数变化不大；二是人为污染导致环境中Cd的富集,如有色金属矿产开发和冶炼排出的废气、废水和废渣；煤和石油燃烧排出的烟气也是Cd污染源之一。此外,含Cd肥料、杀虫剂、塑料、电池等都可能引起Cd污染。镉非人体的必需元素,其对人体健康的危害主要来源于工农业生产所造成的环境污染。镉对肾、肺、肝、、脑、骨骼及血液系统均可产生毒性,被美国毒物管理委员会(atSDR)列为第6位危害人体健康的有毒物质。20世纪60年代初期,日本富山神通川流域发生了“骨痛病”公害事件,其患病原因就是由于当地居民长期食用了含Cd废水污染土壤所生产的“镉米”所致。Cd是植物生长的非必需元素,环境中Cd含量过高会影响植物的生长发育,对植物产生毒害作用。在许多植物中已经发现,Cd影响植物对大量元素K、p吸收和利用,如干扰冰花(mesembryanthemumcrystallinum)对K吸收和利用。Cd等重金属降低了椰子(Cocosnucifera)叶p含量,也会引起植物对Zn、mn、Cu和Fe等矿质微量元素吸收的紊乱。
重金属污染的严重性及重金属在土壤中的环境行为并不完全取决于其总量,而是取决于其化学形态,而且,在不同土壤条件下,其毒性有一定差别。在对城市土壤饱和离心液的研究发现,59%以上的溶解态Cd是以自由离子形式存在,溶解态的pb则主要以有机结合态的形式存在。此外,有研究表明,重金属污染胁迫下,植物体内的保护酶(如SoD、poD、Cat)的活性可能表现为低浓度水平下的上升和高浓度水平的抑制现象,同时也会影响可溶性蛋白、糖及脯氨酸的含量,导致膜脂过氧化物(mDa)的累积。
3植物在土壤修复中的应用
1983年美国科学家Chaney首次提出了植物修复技术的概念。广义的植物修复技术包括利用植物修复重金属污染土壤，利用植物净化水体和空气，利用植物清除放射性核素和利用植物及其根际微生物共存体系净化环境中有机污染物等。通常所说的植物修复是指将某种特定植物种植在重金属污染的土壤上,而该种植物对土壤中污染元素具有特殊的吸收富集能力,将植物收获并进行妥善处理后即可将该种金属移出土体,达到污染治理与生态修复的目的。
对于重金属污染的土壤,现行的修复技术有气提法、生物修复法、淋洗法、客土法等,但这些技术容易造成二次污染、破坏自然生境,而且成本也较高。通过绿色植物对重金属的富集来进行污染土壤的修复理论上是可行的,利用积聚、络合、挥发、降解、去除、转化或者固定等机制来处理污染物,相对于常规微生物修复,除了可以通过植物过程固定积聚污染物,阻止污染物随水流和风尘而扩散外,植物本身作为天然自养系统,也能够向根际微生物提供营养,保证微生物生长和一定的微生物群落,从而能够进一步使污染物脱毒。欧美等一些国家通过柳树短轮伐矮林化栽培模式修复Cd等重金属污染,生物质用作生物能源,把可再生能源生产和植物修复结合起来,取得显著的生态效益与经济效益。
植物修复是植物、土壤和根际微生物相互作用的综合效果,涉及土壤化学、植物生理生态学、土壤微生物学和植物化学等多学科研究领域。对于重金属污染土壤和水体的植物修复技术主要包括了植物固定、植物提取、植物挥发和植物过滤4种类型。植物提取是植物修复的主要途径,利用超积累植物将土壤中的有毒金属提取出来,转移并富集到植物地上可收割部位,从而减少土壤中污染物的量,另一方面,改善植物矿质营养状况也可以促进植物对重金属的忍耐和吸收,提高植物修复效率。超富集植物是指那些能够超量富集重金属的植物,也称超积累植物,通常是一些古老的物种,在长期环境胁迫下诱导、驯化的一种适应变突体,生长缓慢,生物量小。同时超富集植物具备以下3个特征:植物地上部分(茎和叶)重金属含量是普通植物在同一生长条件下的100倍；植物地上部分重金属含量大于根部该种重金属含量；植物的生长没有出现明显的受害症状且地上部富集系数(Bioaccumulationfactor),即植物体内某种元素含量/土壤中该种元素浓度)大于1。从已报道的修复植物来看,大部分采取野外采样法,即到重金属污染较为严重的矿区及周围地区采集仍能正常生长的植物(耐性较强的植物),并分析其各部位的重金属含量,涉及藻类植物、蕨类植物、裸子植物和被子植物,既有草本植物,也有木本植物。
植物修复技术也有一定的局限性,主要体现在以下几个方面:超积累植物的生长速度缓慢和生物量小；土壤中重金属的生物有效性低,重金属一旦进入土壤,将通过沉淀、老化、专性吸附等物理、化学过程成为难溶态,而溶解态和易溶态才是植物吸收的主要形态，因此,重金属的生物有效性往往是植物修复效率的限值因素；植物修复具有专一性,一种植物往往只作用于1种或2种特定的重金属元素,对土壤中其他浓度较高的重金属则表现出中毒症状；植物修复具有耗时长和修复范围有限的缺点。
pb具有较高的负电性,被认为是弱Lewis酸,易与土壤中的有机质和铁锰氧化物等形成共价键,不易被植物吸收,加入到土壤中的螯合物与pb结合后阻止了pb的沉淀和吸附,从而提高了pb的可提取性,但随之带来的潜在环境风险问题也不容忽视。在以野胡萝卜(Daucuscarota)和野生高粱(Sorghumbicolor)为试验材料,对Cd污染土壤的植物修复研究表明,不同植物对重金属的耐受能力是不同的,受Cd毒害的程度也是不同的。此外,土壤中Cd有效性与土壤pH有密切关系,随着土壤pH的降低,植物体内的Cd含量也会增加。在盆栽试验Cd污染土壤的研究中认为,低水平Cd处理对油菜的株高、干质量、叶绿素含量等有轻微的促进作用,而高水平Cd则表现出抑制作用。
4结语
土壤是人类赖以生存、发展的主要自然资源之一,是生态环境的主要组成部分。土壤具有重要的生态、经济及战略意义。然而这些年来随着我国经济建设的迅速发展、农业化进程的加快、化学制品在农业生产中的集约使用,对土壤的开发强度越来越大,向土壤排放污染物也越来越严重。当前,我国的耕地、工矿区、城市都存在较严重的土壤污染问题。土壤污染不但直接导致农作物的污染减产,而且降低了生物品质,危害人畜健康。土壤中的污染物还会在水力和风力的作用下分别进入大气和水体恶化人类的生存环境,引发其他生态环境问题。因此,防治土壤污染,保护有限的土地资源,确保土地安全已成为当务之急。
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土壤环境要素篇5
论文关键词：城市土壤，重金属污染，污染治理
引言
城市是人类社会经济发展的必然产物。从18世纪以来人口不断向城市集中。如今随着各国工业迅猛增长，社会经济飞速发展，城市的数目和规模均不断扩大[1]。而城市环境是一个以人为中心的城市经济、社会生态的复合生态系统。目前，城市人口剧增，人类活动频繁污染治理，使得组成这个环境的水、空气和土壤时刻处于被污染的状况之下，影响着城市的可持续性发展中国。所以，建设一个绿色健康的城市环境是城市可持续发展的必然方向。
城市土壤是指受多种人为活动的强烈影响，原有继承特性遭到强烈改变的厚度大于或等于50cm的城区或郊区土壤[2]，是城市环境的重要组成部分，是城市生态系统地球化学循环的重要环节[3]，也是城市赖以存在发展的物质基础。当大量的重金属随着各种各样的人类活动进入城市土壤中，便造成这些元素在土壤中的积累。一般认为，土壤中污染物累积总量达到土壤环境背景值的2或3倍标准差时，说明土壤中该污染元素或化合物含量异常，已属土壤轻度污染；当土壤污染物含量达到或超过土壤环境基准或环境标准时污染治理，说明该污染物的输入、富集的速度和强度已超过土壤环境的净化和缓冲能力，则属重度土壤污染。由于城市人口密集，人类活动频繁，与土壤接触的机率很高，所以城市土壤的重金属污染更容易通过大气、水体或食物链而直接或间接地进入人体，威胁着人类的健康甚至生命。因此，研究城市土壤重金属污染现状并提出相应的治理对策是可持续发展城市所必需进行的重要的基础工作。
1.城市土壤重金属污染的现状
2.1空间分布特征
由于城市土壤受人类各种活动的强烈影响，因此其重金属污染分布也呈现出
显著的空间差异。一般地，人口聚集的城市中心区域土壤重金属含量明显高于郊区和农田。对纽约市“市区－郊区－农区”土壤研究发现，重金属离子总量、重金属离子多样性等随着距市中心距离的增加而降低，重要污染重金属pb、Cu、ni、Cr的含量下降非常明显[4]。
在城市不同的功能区污染治理，重金属分布呈现出一定的规律性。一般的规律表现为：pb的浓度为老工业区＞老居民区＞商业区＞开发区＞其它；Zn的浓度为老居民区＞商业区＞老工业区＞其它；Cu的浓度为老居民区＞商业区＞其它；Cd的浓度为老工业区＞老居民区＞其它[5-7]中国。
城市公园是人们与土壤直接接触较多的特殊区域。北京城区三十多个公园土壤pb质量分数调查表明，尽管大多数公园土壤污染程度轻，但客流量大的故宫、颐和园等著名公园污染指数却远远高于其它公园[8]。
城市土壤重金属污染的另一特征是公路两侧一般为城市土壤重金属污染最严重的地带，且呈明显的带状分布[9]。在50m～80m内公路两侧土壤中铅污染相当严重，100m外土壤中的铅含量没有明显增加[10]。
此外，建筑物的建设、垃圾的堆积填埋等严重破坏了自然土壤结构，土壤层次凌乱，重金属在其垂直剖面方向分布变异较大，不同功能区重金属元素在土壤中各层的聚集状况没有规律可循[11,12]。
2.2城市土壤重金属污染的来源
矿产冶炼加工、电镀、塑料、电池、化工等行业是排放重金属的主要工业源，其排放的重金属可以气溶胶形式进入到大气，经过干湿沉降进入土壤；另一方面污染治理，含有重金属的工业废渣随意堆放或直接混入土壤，潜在地危害着土壤环境[13]。随着城市化发展，大量污染企业搬出城区，原有的企业污染用地成为城市土壤重金属污染的突出问题[14]。
燃煤释放也是土壤重金属重要来源之一，195年中国燃煤排放汞302.9吨，其中向大气排放量为213.8吨，北京、上海等超大城市排汞强度较高[15]。虽然近些年燃料使用及供暖方式的改变已明显改善这些城市的空气污染状况，但过去燃煤释放并已沉降至城市土壤中的重金属对城市生态系统、环境及人体健康仍会产生长期效应。
随着城市化发展，交通工具的数量急剧增加，汽车轮胎及排放的废气中含有pb、Zn、Cu等多种重金属元素[16,17]，进入周围的土壤环境污染治理，成为土壤重金属污染的主要来源之一。此外，雨水淋洗也会使市区内堆放的垃圾中的重金属以有效态形式[18]渗漏释放到土壤中，使城市土壤局部重金属含量增加中国。而表生条件下以有效态形式存在的金属元素几乎不可能再结合为残渣态，重金属在土壤中迁移能力增加，进而污染地下水。
2.3城市土壤重金属污染影响人体健康的途径
城市郊区是市区蔬菜的主要供应基地。因此，土壤－蔬菜系统是城市人群暴露土壤重金属污染的主要途径之一。目前研究发现中国城郊菜地土壤已受到不同程度的重金属污染[19,20]，其供应的许多蔬菜中重金属含量已超过相应的标准。而西班牙的nadal等通过建立评价模型发现工业地区甜菜中Cr的积累与摄入有可能导致癌症发生率增加[21]。
城区内，土壤中主要种植的是观赏性或净化空气的植物，通过土壤－植物食物链对人体造成健康危害的可能性不大。但公园土壤与游人皮肤接触[22]、儿童摄取[22]、风起扬尘被人体直接吸入等成为城市土壤直接接触人体危害健康的又一个主要途径。研究发现[23,24]沙尘暴时，扬尘中来源于土壤的重金属元素pb、Zn、Cd、Cu等的浓度比平常高出3~12倍，可吸入颗粒物的质量浓度极高污染治理，人体吸入重金属的量因此增加。
2.城市土壤重金属污染的治理对策
城市土壤是城市生态环境的重要组成部分，是地球环境中进行物质、能量、信息交换的重要环节。当其中的重金属含量超过其环境承载力后，将通过地表径流、淋溶、大风扬尘等途径对地表水、地下水和大气环境产生危害。为了保证人类和谐地生活在高速发展的城市中和人类社会的可持续发展，寻找控制治理城市土壤重金属污染的有效方法势在必行中国。
3.1减少或切断重金属污染源，提高城市环境质量
在可持续发展理论和生态优先的原则下，改进生产工艺，实现绿色生产和循环经济，充分回收转换工业生产过程中产生的重金属有害物质，减少三废排放，禁止任意堆放工业生产的废渣，防止其中的重金属物质下渗到土壤或挥发到大气中。
减少煤的使用污染治理，开发清洁能源新技术，调整能源结构及能源供给方式，也是有效降低城市土壤重金属污染的有效措施。
分类收集处理城市垃圾，回收其中有用的重金属元素，在垃圾重金属不超标的情况下才能进行填埋、堆肥和焚烧。
3.2修复污染土壤，降低对人体的危害
由于土壤扬尘已成为城市大气重金属污染的主要来源。因此，可采取化学方法去除土壤中重金属。实验研究发现采用eDta溶液淋溶去除土壤重金属的同时还可以回收利用这些物质，因此其成为去除城市土壤重金属的一种极有应用前景的方法。
当然，生物修复污染土壤有着工程措施无法相比的优势。种植植物不仅可以覆盖城市土壤，减少土壤扬尘的机会，而且还美化城市景观污染治理，净化空气，同时根据污染城市土壤的重金属元素种类有目的地选择植物种类合理搭配，可切实有效地从根源上修复城市土壤中的重金属污染。
3.3建立城市土壤重金属健康评价标准
我国尚未制定出城市土壤重金属健康评价标准，不易界定城市土壤重金属污染，这不利于城市土壤不同功能的开发，因此应结合人体健康评估、土地利用方式和土壤中重金属赋存状态加大对城市土壤重金属健康评价体系研究的力度，尽快建立相应完整的评价标准，实现对城市土壤正确的评价，以便帮助政府相关部门制定出合理的法规，有效地保护、管理城市土壤和正确指导城市土壤的合理开发。
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土壤环境要素篇6
关键词：景观生态环境修复；废弃物；再利用
在当下经济和技术的双重推动下，城市化进程开始加速。尽管人民生活越来越便利快捷，但是生活环境的质量却在高科技和经济飞速发展的影响之下越来越差。针对这一问题，城市规划部门开始构思如何提高整个城市的环境质量，提高人们的整体生活质量。在这样的需求之下，城市中出现了景观生态环境。但同时，新的问题又随之出现。在进行景观生态环境修复时，需要对城市内的垃圾废弃物进行清理，但由于废弃物的数量庞大，给清洁工作带来了极大的困难，并且需要花费大量的资金和调用大量的工人。同时，极有可能导致其他区域环境的污染。这就要求相关部门针对这一问题采取一些措施来解决废弃物的问题，首选的措施就是再利用。
1改善城市植物生长的条件
在大自然中自行生长的植物，需要阳光、水资源、土壤、温度等一些因素。而在城市的发展过程中，这些因素几乎都可以受到人工控制和人工调整。尤其是水、土壤等植物生长所必须的因素。因此，可以在一些受损的环境中采取一些必要的措施，控制整个区域内一些植被的生长过程，从而使受损的环境逐渐恢复。并且还可以在控制的过程中可以通过人为的调理和控制，改变植物的整个生长趋势，从而具有修复特色的环境景观。
1.1利用废弃物来减轻自然环境中风和水带来的侵蚀。
针对生态环境修复最关键的环节就是要减少土壤的流失，减轻风和水对其的侵蚀。在这一个过程中，所采取的关键措施就是降低城市中的风速和改变地表水流的方向和速度，坚实土壤的厚度和紧密程度，从而提高土壤抵抗侵蚀的能力。利用一些废弃建筑物可以临时构建减少风蚀和水蚀的力度，在地表土壤的表面铺设一些石块、木屑等细碎物品保护土壤内部水分的涵养能力，增强土壤抵御水蚀和风蚀的能力。
1.2利用废弃物来重铸植物生长的简单环境。
例如将废弃的木头插在春天接受撒种的空土地上，木头能够起到保护土壤水土环境以及土壤内部养分的能力，约在植物生长期结束之后，木板两侧植被生长一定十分的旺盛。还可以将旧木头屑洒在土壤表面，加强土壤的粘合能力，增强土壤的湿度，减少种子流失的情况，从而保证植被生长率。这些简单的例子足以向我们表明木头等废弃物在环境修复过程中所起到的至关重要的作用。都可以将植物生长的微环境加以调整和改变，能够保证植物不受到挤压、水蚀和风蚀等自然灾害的影响，为城市一些植物提供必要的生存环境。
1.3加固土壤帮助植物生长。
这一手段主要用于建立在丘陵或者山丘之上的城市建设过程中，针对一些容易流失的土壤层，可以采用一些废弃物来加固土体，从而为植被的生长提供一个良好的环境。废弃轮胎以及一些不用的工土布就可以帮助山体进行土壤固定，主要是因为轮胎和工土布的粗糙表面来增强相互之间的摩擦力，从而减小土壤下滑的能力。这在南京的一处恢复工程中得到广泛的使用，利用铁丝将轮胎等废弃物固定，而后采用一些回填的方式完成整个恢复工程。这样不仅让整个山体的植被得到很快的回复，同时还减少了山体发生各种流失甚至对人的生存环境产生威胁的程度。
2修复生态中的土壤
传统针对土壤修复的方式方法成本高、需要大量的人力，并且见效慢，效果不明显。而随着科学技术不断发展，现在所采用的方式更强调可持续发扎。主要是采用调节剂或者利用特殊的介质来实现土壤的修复。但仍然存在的一个突出问题就是，调节剂和特殊的介质的成本也高。因此，采用废弃物来修复生态中的土壤，不仅可以降低修复成本，还能够提高整个修复的时间和效果。
2.1将废弃物作为调节剂去改良土壤。
可根据待修复土壤的特性及主要限制因子选择适当、适量的工矿业无机废弃物来改善土壤结构。适量的煤焦渣、砖渣类和粉煤灰废弃物可增加土壤的空隙率与通透性，尤其是电厂的粉煤灰，加入到粘质土中有助于土壤保墒、保温，协调土壤的水、肥、气、热走向，并能增加土壤微量元素含量、改善养分状况，促进植物生长；造纸污泥、城市污水污泥、城市生活垃圾等有机废弃物叫以及植物废弃物(植物在自然或养护过程中产生的乔灌木修剪物、草坪修剪物、杂草、落叶、枝条以及作物秸秆等)都是良好的土壤调节剂，可增加土壤有机质、有效养分(氮、磷、钾)、微量元素(钙、镁、铁等)。
2.2废弃物可当做固定剂来固定土壤。
废弃物可以作为化学固定剂，通过俘获和固定受污染土壤中重金属离子的方式整治环境。根据污染物的不同，修复土壤所采用的废弃物也不同。污染物消除土壤中的重金属、正离子、非金属物质或腐蚀性污染物质，可加入秸秆、家禽粪便等有机废弃物和建筑污泥等无机废弃物；要治理酸性土壤中的重金属，可以加入粉状或溶液形式的石灰，通过提高土壤pH值来促进土体颗粒对重金属的吸附，进而降低重金属的生物有效性。作用和菌类的吸食消解能力消除有害物质叫。把废弃物作为固定剂生态修复表层污染为轻度的土壤效果明显，且成本低，只是实施技术较为复杂。
2.3利用生物自身的功能将废弃物用于修复过程中。
部分废弃物可在短时间内迅速增加土壤生物的数量。生物及其代谢过程或产物可以富集或消除环境中的污染物(可使其浓度降至环境标准规定的安全浓度之下)。因此，可利用废弃物营造出一种适合于特定生物生长的环境来实现生态修复受损环境的目的。粉煤灰与污泥配施可增加土壤有机物质含量，为微生物繁衍提供有利环境及营养物质，而微生物的活动又能进一步解决场地土壤贫瘩和肥力流失问题，从而扭转植物生长不良的状态。将污泥和秸秆按适当比例混合后进行预堆肥处理，然后加入蚯蚓，通过蚯蚓的消化吸收可使污泥pH、有机碳和病原菌含量显著降低，碱解氮、速效磷、速效钾含量升高，发芽指数可达80%以上。但是需要注意的是堆肥点饲养场要远离游憩活动频繁的景观空间，以免蠕虫影响人们的兴致。
结束语
以修复生态学为背景提出利用废弃物生态修复景观环境目的是利用废弃物来改变受损环境中的不利因素，以此阻比生态系统退化，进而为动植物的繁衍提供有利条件，使受损的生态系统向目标生态系统演替，实现其长期自我维持。利用废弃物的环境生态修复有着短期效果不明显的劣势，也有着工艺简单、成本低、环境效益好的优点，只要将利用废弃物的环境生态修复与景观的营建设计结合，就可以弥补生态修复时间较长的不足。为了促进现代景观生态恢复设计的内容，可综合运用多种艺术设计形式与手段，以修复生态学为背景的景观环境设计必将魅力无限。
参考文献
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土壤环境要素篇7
关键词食用菌渣;农田生态环境;循环利用;影响;评价指标
中图分类号x826文献标识码a文章编号1007-5739(2010)22-0268-04
effectsandassessmentindexofrecyclinguseofediblefungusdregsonfarmlandecologicalenvironment
huangxiu-sheng1wengbo-qi1huangqin-lou1leijing-gui2luotao3chenzhong-dian1
(1agricultureecologyresearchinstitute,fujianacademyofagriculturescience,fuzhoufujian350013;2ediblefungiinstitute,fujianacademyofagriculturalscience;3soilandfertilizerinstitute,fujianacademyofagriculturescience)
abstractchinaisthelargestproducerofediblefungiandhasalargenumberofwasteresources,butlowutilizationratioofediblefungusdregswhichpollutedvillages.soitisnecessarytocarryouttheresearchesonrecyclingtechnologyandreasonabledevelopmentmodesofediblefungiresidueandestablishandimprovethefarmlandstraw-ediblefungirecycleproductionsystemtoimprovetheproductivityoffarmlandecologicalsystembyreturningresiduetofarmlandandscientificapplicationoforganic-inorganicfertilizer,whichistheeffectivewaytorealizeofficientresourcesutilization.thispapermainlydiscussedthecyclicutilizationtechnologyofediblefungusdregsandthemainassessmentindicesoffarmlandecologicalenvironmentinordertoexploretheeffectsandachievementsofreturningresiduetofarmlandeco-environment.
keywordsediblefungusdregs;farmlandecologyenvironment;recyclinguse;effect;assessmentindex
我国是世界上第一大食用菌生产国。据资料显示,2006年我国年产食用菌1400万t(其中草生菌350万t),占世界的70%,产值达590亿元,出口量62.8万t,出口创汇9.6亿美元,出口量居世界第一位。东南沿海诸省乡村草生菌的主要栽培品种为双孢蘑菇、草菇、姬松茸、鸡腿菇等。其主要特点是以稻草、秸秆等农业废料作为培养料的碳源,以牛粪、马粪、羊粪、鸡粪等有机肥作为氮源栽培的食用菌,是农业废料进行生物转化的一种重要途径。食用菌废料又被称作菌糠、菌渣、下脚料、废菌筒,是栽培食用菌后的培养料,含有丰富的蛋白质及其他营养成份,在农业生产上具有较高的利用价值。以蘑菇为例,出菇前后蘑菇渣的化学成分发生了很大变化,但其干物质仍占原重的50%左右。被菌丝分解的部分,约1/3用于菌体合成,1/3用于呼吸消耗,另外1/3则以新的形式存在于磨菇渣中[1]。出菇后的蘑菇渣中含有蛋白质、氨基酸、菌体蛋白、酶等可以再利用的成分,对菇渣进行资源化利用有较好的前景。而其他品种的食用菌也同样含有较高的营养成分。因而合理利用这些废料,可提高经济效益,有效减少废弃物质,提高生态效益,实现废物循环利用和农业的可持续发展。该文主要论述食用菌渣循环利用对农田生态环境影响的主要评价指标,探讨菌渣循环利用对农田生态环境影响,建立成效评价体系。
1菌渣循环利用的主要技术与成效
1.1食用菌废料循环利用作栽培料
研究表明栽培鸡腿菇、平菇、草菇、双孢菇之后的菌渣可以再次用于生产另一种菇类。米青山等[2]利用平菇废料(菌糠)栽培鸡腿菇,结果表明在培养料中添加40%～60%平菇菌糠与全料栽培相比降低成本29%～43%,产量略有下降,但可大量节约成本,提高综合经济效益。而采用麦粒—菌糠培养基生产双孢菇菌种,不仅提高菌种质量,延长菌种保藏期,而且菌糠代替部分麦粒,可大幅度降低生产成本。彭荣等[3]将不同种类的菌渣(香菇、平菇、金针菇)处理后加入辅料作栽培基质用于草菇的栽培,与传统的稻草栽培配方相比,呈现出菌丝生长快、产量高、成本低等优点,其中金针菇菌渣栽培草菇的生物转化率达到22.6%,产量比传统稻草栽培料提高15.7%左右。
1.2利用菌渣合理开发家畜家禽饲料
平菇、香菇、金针菇等木腐类真菌,其种菇后废料中含有较丰富的氨基酸(aa),并且fe、ca、zn、mg等微量元素含量也很丰富,加之菌渣特有的蘑菇香味,使之具有较好的适口性。因此,菌渣可作饲料使用。宋汉英等[4]用20%香菇菌渣代替砻糠粉饲喂猪,发现猪仍可正常生长,猪每增重1kg,试验组比对照组可节约饲料0.71kg,经济效益增加30.26%,且肉质无异。陈学通[5]对白灵菇菌渣喂羊的适口性及育肥羊的效果进行测定,表明用菌渣替代精料中50%的饲草喂羊可行性强且能够节约饲料成本。庞思成[6]用菌渣代替麸皮喂养尼罗罗非鱼,可使饲料成本下降8.3%。
1.3食用菌废料作有机肥料开发利用
食用菌废料中富含有机物和多种矿质元素,其中n、p、k养分含量高于稻草和鲜粪。种菇后的各种原料通过无害化处理及发酵可成为一种优质的有机菌肥,也可直接作为底肥施入农田。研究表明施用食用菌渣复合有机肥,能使水稻增产6.2%～8.3%,取得了较明显的经济效益[1]。利用食用菌渣复合肥可提高青椒的产量、糖分和vc的含量[1]。同时,在柑桔、苹果、梨、葡萄等水果园内将食用菌废料深施后掩埋,可起到改良果园土壤、增加土壤的通透性、改善理化性质、提高水果品质、增产增收的效果,而且肥效持久,经济实惠;也可用作蔬菜的基肥;在花卉种植中,把种菇后的废料与肥土混合后堆积自然发酵,用来作为花卉苗圃、花盆的基肥。此外,食用菌废料还可在蔬菜育苗饲养昆虫、作为燃料等方面进行应用[2]。
2菌渣循环利用对生态环境影响的主要评价指标
农田生态环境即作物生长环境,包括农田小气候、土壤水热状况、植物养分循环杂草生长、植物病虫害等因素。目前菌渣回田对农田生态环境影响的评价指标还不是很完善,但可以结合其他学者在肥料应用领域所作的环境效应研究,探讨菌渣作为生物肥料将其回田对农田生态环境影响的主要评价指标。
2.1土壤质量指标
土壤质量是土壤在一定的生态系统内提供生命必需养分和生产生物物质的能力;容纳、降解、净化污染物质和维护生态平衡的能力;影响和促进植物、动物和人类生命安全和健康的能力之综合量度。简言之,土壤质量是由土壤肥力质量、土壤环境质量和土壤健康质量3个既相对独立又有机联系的组分综合集成[7]。土壤质量是土壤支持生物生产能力、净化环境能力和促进动植物和人类健康能力的集中体现,是现代土壤学研究的核心,也是肥料对农田生态环境最重要的评价指标。通常土壤质量评价选择20多个土壤性质作为土壤质量评价指标体系[8-9],这些指标可以按照传统的土壤性质分成3类:化学指标、物理指标和生物学指标。
(1)化学指标。schoenhohz等[10]综述了农业、林业和草原土壤中用来评价土壤质量的土壤化学指标。其中土壤有机碳指标有土壤有机碳和土壤有机质;营养指标有全n、可交换性氨态氮、硝态氮、全p、矿化p、可交换性p、brayp、p吸附性;全k、可交换性k;可交换性ca、mg、ph;ec等。在化学指标中,土壤碳库动态平衡是土壤肥力保持和提高的重要内容,它与作物营养、土壤管理关系密切,直接影响作物产量和土壤肥力的高低,是评价土壤质量的重要指标,其主要有土壤有机碳(soc)和不同活性有机碳,包括热水提取态碳(hwec)、可矿化碳(pmc)、酸提取态碳(aec)、易氧化态碳(roc)、颗粒有机碳(poc)、轻组有机碳(lfoc)、可溶性有机碳(doc)和微生物生物量碳(mbc)等指标。国内外对森林有机质平衡方面研究报道较多。但我国农田有机质平衡研究目前积累资料较少,且研究也多为模型模拟和估算值。沈宏等[11]指出长期施肥对土壤有效碳库和碳库有效率有很大影响。而长期施用有机肥或有机无机配合施用处理的土壤有机碳、微生物量碳、易氧化碳、可矿化碳含量、土壤碳素有效率明显高于不施肥和无机肥处理。王百群等[12]研究了草地开垦变为不同农田后对土壤有机碳库的效应,结果表明草地开垦为农田后,土壤可溶性有机碳、微生物生物量碳及总有机碳的含量显著下降。姜勇等[13]对辽宁省沈阳市苏家区近20年农田耕层土壤有机碳含量变化的分析表明,不重视有机肥施用是导致该地区农田土壤有机碳含量普遍下降的主要原因。许多学者认为土壤微生物量碳是土壤养分转化的活性库或源,是碳素循环和周转的媒介,它与潜在的土壤可利用态氮之间存在显著正相关,是土壤有机质中最为活跃的部分,且更能表征土壤受外界影响后土壤养分有效状况和生物活性的变化。土壤微生物量碳转化迅速,能在检测到土壤总量碳变化之前反映土壤有机质的变化,属更具敏感性的土壤质量指标。徐华勤等[14]研究了经过4年不同培肥措施后红壤茶园土壤微生物量碳变化,表明稻草覆盖后配施不同比例有机无机肥、间作三叶草以及全施化肥处理对土壤微生物量碳均有明显提高,其中,稻草覆盖+100%有机肥和稻草覆盖+75%有机肥+25%化肥处理分别比对照提高17.05%、32.38%。但目前菌渣回田对土壤碳库的影响研究在国内文献中还鲜有报道。
(2)生物指标。土壤生物学指标包括微生物生物量c和n、潜在可矿化n、土壤呼吸量、生物量c/有机总c、呼吸量/生物量、土壤微生物的群落组成和多样性、土壤酶活性、土壤动物等指标[14-15]。土壤微生物量对农业管理措施极为敏感,是反映土壤管理变化的活指标。土壤微生物量碳、氮是土壤碳素和氮素养分转化和循环研究中的重要参数,它们较为直观地反映了土壤微生物和土壤肥力状况。因此,土壤微生物量对了解土壤养分转化、循环具有重要的意义,可以综合反映土壤的肥力和环境质量状况。微生物量碳在区别长期与短期土壤处理方面也非常敏感,同时还不受无机氮的直接影响,这是微生物量碳用作土壤生物指标的一大优势。国内外学者也愈来愈认识到微生物在整个生态系统中的重要功能,并把注意力从用土壤理化性质作为持续性指标来评价土壤肥力及其对作物产量的影响的研究中,逐步转移到用土壤微生物参数来评估土壤的健康和质量,包括土壤微生物生物量、各种酶活性以及微生物的多样性等[16-18]。当前对微生物多样性的研究所采取先进科学技术主要有变性梯度凝胶电泳(dgge)技术,通过比较不同土壤中各种微生物的16srrna基因信息来了解微生物的多样性。马冬云等[17]研究了在大田高产条件下、不同尿素施用量下2种不同穗型小麦品种“兰考矮早8”和“豫麦49-198”根际微生物数量和土壤酶活性的变化,表明尿素施用量对小麦根际微生物数量和酶活性均产生一定的影响,适宜尿素施用量有益于小麦根际微生物数量和酶活性的提高,过高则微生物数量和酶活性下降。张明等[19]研究表明长期施用有机肥可以提高土壤微生物对有机碳及全氮的利用率。王俊华等[20]研究了长期定位施肥对农田土壤酶活性及其相关因素的影响,表明土壤脱氢酶活性随着年限的增加逐渐下降,转化酶与磷酸酶的活性趋于增高,而长期施用有机肥更有利于保育土壤生物化学环境质量。高美英等[21]通过秸秆覆盖果园长期定位试验表明,覆盖可明显增加各土层中氨化细菌的数量。黄志宏等[22]研究认为果园中土壤微生物数量在土壤中具有明显的垂直分布特征。
(3)物理指标。schoenholtz等[10]综述了土壤研究者建议使用和已经使用的土壤评价物理指标,包括静态指标和动态指标2类。其中静态指标有土壤质地、土层和表土层厚度、土壤容重、土壤韧性、饱和导水率、土壤流失量、土壤孔隙度、土壤强度、团聚体稳定性和土壤耕性;动态指标有最小持水量、耕作践踏状况(trafficability)、淋失潜力和侵蚀潜力。目前,国内外对菌渣回田(果、茶)对土壤质量影响的研究也主要集中在对土壤物理指标的影响方面。肖胜刚等[23]利用果园回填废菌料,经过4年的定位观测,果园土壤ph值、有机质、全氮、水解性氮、有效磷、速效钾、交换性镁、交换性钙、水溶性硼、有效锌、有效锰等含量比对照土壤有较大提高。石光森等[24]研究菌渣、氯、磷、钾不同量组合的肥效,研究表明施用菌渣能改善土壤环境条件,促进氮、磷的有效性,从而提高青椒果实产量。
2.2外部环境指标
土壤温度主要来源于太阳的辐射热,土壤温度对作物生长影响是多方面的,如种子发芽、生长、开花结果、养分的释放和吸收都需要一定的温度,土壤温度过高或过低都不利于作物的生长发育。温度高,土壤水分运动加快;相反,土温下降,水分移动缓慢,甚至冻结。土壤水分则直接影响作物的生长,还与土壤微生物的活动、养分的分解与转化、土壤通气以及土壤的物理化学性状都有密切的关系。可见土壤温度和水分可直接或间接地影响土壤肥力各因素作用的发挥,是影响土壤肥力的重要因素。王志强等[25]报道,利用平菇等食用菌的废菌糠,经适当无氧发酵等一系列处理后添加到普通泥土中,使其最大持水力提高至51.3%,单产提高13.6%。目前,在食用菌废料对土壤温度、水分影响的研究报道也十分有限,而在利用秸秆进行土壤覆盖方面则做了大量研究。易镇邪等[26]报道了秸秆覆盖可在一定程度上减轻干旱,并能提高土壤养分含量,而秸秆覆盖结合免耕对土壤养分合量的提高效果更明显。许多研究还表明秸秆覆盖后在地表形成一层土壤与大气热交换的障碍层,既可以蓄水保墒,也可以减少土壤热量向大气中散失,调节土壤水分和温度的变化,从而促进作物根系和植株的生长。
2.3光能利用指标
光能是作物转化利用的对象,太阳辐射能利用率的理论值为5%～6%,光合有效辐射(par)的利用率可达10%～12%[27],远远大于农田全年光能利用率(0.2%～0.4%)。因此,提高作物产量的限制因素不是光能不足,而是光能利用率低[28]。在作物光能利用率研究方面,虽然国内文献还很少涉及菌渣回田的研究报道,但在其他肥料、秸秆及作物方面则进行过很多研究。李全起等[29]研究了秸秆覆盖和灌溉对冬小麦农田光能利用率的影响,认为覆盖和灌溉主要增加了40～60cm高度par截获率。覆盖处理籽粒光能利用率降低,茎叶光能利用率和总光能利用率升高。另有研究认为,由于氮素是叶绿素主要组成物质,磷素具有活化茶树生理机能作用,钾素可调节光合速率。因此,一般情况下茶园土壤肥力水平与茶树光合作用关系密切,高施肥区茶树的光合作用比低肥区约高3%～5%。
2.4作物品质指标
肥料对生态环境的效应最终还要反应在作物生产性能和品质指标上。因此,作物生产性能和品质指标也是菌渣循环利用对农田生态环境评价的重要指标之一。彭志对[30]采用大田试验方法研究了蘑菇渣与氮磷钾化肥配合施用对豇豆生长的效应,表明单施蘑菇渣的豇豆产量极低,而蘑菇渣与氮磷钾化肥配合施用的增产效果极显著,其中以用蘑菇渣7.5t/hm2与尿素430.5kg/hm2、过磷酸钙568.5kg/hm2、氯化钾190.5kg/hm2配合施用的效果最佳。此外,蘑菇渣与氮磷钾化肥配合施用还具有促进豇豆开花结荚、增加豆荚长度、提高豆荚vc和磷钾含量的效果。石光森等[31]研究了菌渣、氯、磷、钾不同量组合的肥效对青椒生产性能及果实品质的影响,表明施用菌渣能提高青椒果实产量、糖分和vc含量。肖胜刚等[23]利用菌渣回施脐櫈园进行定位观测试验,研究表明脐櫈果肉品质总酸、可溶性固形物、总糖含量分别比对照提高0.11%、0.10%和0.50%,果实平均单株产量比对照提高5.1kg。王美琴[32]报道了施用食用菌渣作底肥能使水稻增产6.2%～8.3%,经济效益明显。房华等[33]则报道了茶树菇菌渣能减少南方根结线虫对番茄侵染,使形成根结的数量降低,从而在一定程度上防治番茄根结线虫病。
2.5其他评价指标
由于农田生态系统是复杂的巨系统,因此,每个评价指标都能反映农田生态环境的某一方面的特征。菌渣循环利用对农田生态环境的影响也不例外,除上述主要评价指标外,它还包括农田环境污染指标、植物养分循环杂草生长等指标,选择的指标不同,对同一区域农业生态环境质量的评价结果往往差异很大。
3菌渣循环利用的热点问题与对策
3.1菌渣循环利用的研究热点
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土壤环境要素篇8
关键词：土壤生态学；野外实习；全员全过程
中图分类号：G642.0文献标志码：a文章编号：1674-9324（2016）02-0021-02
土壤生态学研究土壤生物与环境的相互关系，包括土壤生态系统的结构功能、土壤生态过程和格局等。土壤生态学课程出现在大学本科生态学教学体系中，在生科类本科教学中具有重要的素质教育作用。土壤生态学教学过程中越来越强调野外实习调查的作用，强调通过野外实习和实验室实验认识土壤生态系统的结构和功能特点。通过野外实习加强对土壤生态过程和格局的理解，掌握土壤生态学学科基本内容，培养土壤生态学研究的基本技能。
一、土壤生态学野外实习的必要性
土壤生态学野外实习是通过在不同的陆地生态系统进行土壤取样，对土壤生物和环境指标监测。在野外实习中，学生们在不同生态系统类型的土壤中取样，在对陆地生态系统地上部分进行物种调查和观测过程中，进一步了解地下生态系统的结构功能，从而理解陆地生态系统地上部分和地下部分的紧密联系。土壤取样是土壤生态学野外实习的重要步骤，通过对土壤剖面的认识，结合土壤物理化学性质的调查，学生能够理解土壤生物与环境的关系，进一步认识土壤生态系统作为一个整体所发挥的重要作用。
土壤生态学野外实习使学生有机会把植被―土壤―大气各界面的生物地球化学循环联系起来考察，对生态学研究热点问题如温室气体的排放、碳循环和氮循环等有了更为深入细致的理解。生科类本科学生通过土壤生态学野外实习，能够把实验室室内实验与野外调查取样结合起来，从而树立生态系统整体认识观念，对提高综合分析问题和解决问题的能力具有重要意义。土壤生态学野外实习逐渐成为大学本科生态学教学体系中的重要环节，在大学生生态素质教育中发挥着越来越重要的作用。
二、土壤生态学野外实习的内容与方法
土壤生态学是土壤学、生态学、地理学以及环境科学相互交叉的一门新兴学科。从土壤生态学这一学科特点出发，土壤生态学野外实习内容涉及广泛，包括土壤生物与土壤结构、土壤生物与生物地球化学循环、土壤生物与生产力、土壤生物与生物防治等。土壤生态学野外实习强调应用整体与局部结合的方法论，重视土壤生态环境与社会环境相结合的思路，通过野外实习观测土地利用管理和土壤管理对土壤生态系统结构功能的改变过程，探索从根本上改善与维持土壤生产力的方法。
土壤生态学野外实习主要包括土壤生物的调查和土壤物理化学性质的监测。土壤生物可分为土壤微生物和土壤动物两大类。土壤微生物包括细菌、放线菌、真菌等类群，利用磷脂脂肪酸检测、微生物纯培养、微生物生物量熏蒸测定等不同方法对土壤微生物进行分析。土壤动物包括环节动物、节肢动物、软体动物、线形动物和原生动物等，通过显微镜观察对土壤中肉眼看不见的原生动物和线虫等进行分类鉴定。野外实习样本的观测训练了学生的实验动手能力，使本科学生对土壤生物有了具体形象的认知。同时，实验室室内实验对土壤物理化学性质进行监测，包括土壤pH、土壤含水量、土壤有机碳、土壤总氮、土壤速效氮、土壤总磷、土壤速效磷等指标，做到较全面地观测对土壤生物影响的环境指标。野外实习和实验室室内实验的结合使学生从生态系统整体上认识生物与环境的关系，并在野外试验和室内操作过程中培养了生态感。
土壤生态学野外实习也关注人类活动对土壤生态系统的影响。人类活动会影响到土壤生物和非生物环境的组成和相互作用，改变土壤生物主导的生态过程。土壤生态学野外实习中引导学生观察人为干扰下土壤生态系统的退化机制，探索适宜的土壤管理方法以利恢复土壤生态系统的结构与功能。土壤生态学野外实习中学生有机会观测到土壤生物多样性和土壤生态系统服务功能之间的相互关系，有助于学生深入理解土壤生态过程的驱动因子和土壤生态系统中食物网的生态功能。野外实习把土壤生态过程与土壤生态系统格局联系起来，有助于学生从宏观和微观多角度理解生态过程和格局之间的关系。
土壤生态学野外实习内容紧密结合当地生态系统管理的需求，教学过程中结合当地生态系统定位研究站的科研工作开展生科类本科学生的野外实习工作。当地生态系统定位研究站属于北亚热带向暖温带的过渡区域，其植物群落具有明显的过渡特征，是许多物种分布的南北分界。当地生态系统定位研究站为本科土壤生态学野外实习提供了良好的平台保障。在土壤生态学野外实习过程中，注意引导学生理解当地生态定位研究站的科研工作，从而更好地理解土壤生态学基本知识，强化土壤生态学研究的基本技能训练。野外实习把多学科交叉知识运用到实践中，通过交流与合作学习的方法在学生的身体力行中提高大学生的整体素质。
土壤生态学研究技术的发展促进了土壤生态学科学研究的进展，使得人们对土壤生态系统的认识进入到更深入的层次。在土壤生态学野外实习中，针对现实生活中存在的土壤退化和土壤污染等现代文明病的解决提出了更多的技术方案。野外实习过程注意引导学生关注当地生态环境实际问题，指导学生从生态系统服务功能评估和土壤管理的角度综合分析问题和解决问题。土壤生态学野外实习作为生态学本科教学课程体系中的重要一环，对培养学生的生态素质起着不可替代的重要作用。土壤生态学揭示的土壤生态过程和格局是自然界长期演化的结果，人类活动的干扰特别是工业革命以来的大规模土地开发威胁到土壤生态系统的健康，减少了土壤生物多样性，破坏了土壤生态环境。土壤生态学对土壤环境和土壤生态过程调控机制的深入观察是野外实习的重要内容。土壤生态学野外实习廓清了土壤生态环境的重要问题，使学生认识到土壤健康的重要性，对土壤退化和恢复的复杂性有所了解，进一步提高保护生态环境的意识。
土壤生态学野外实习中强调联系土壤生态学理论知识，在实习过程中深化理解土壤生态功能。土壤生态学的产生以土壤成土因素学说的形成为标志，生态学知识仍强调土壤作为生态系统组分、作为植物的营养基质所起的作用，但往往忽略土壤的其他功能。在土壤生态学野外实习中，通过实地考察强调了扩展土壤生态学知识范畴的重要性，突出了土壤生态学交叉学科的特色。土壤生态学野外实习把生物因素―非生物因素共存的自然存在物即土壤作为一个整体研究对象，揭示了土壤生物和周围环境介质相互作用的过程。
很多情况下，土壤生态学野外实习对土壤生态过程观察的失效往往是因为缺乏对土壤生态过程发生影响的人类活动的理解。土壤占据着地球大气圈、水圈、岩石圈和生物圈的中心地位，这个事实本身就说明了对土壤进行多学科交叉研究的必要性。土壤退化影响着地球表面的系列生态过程，对人类社会具有巨大影响。土壤生态学野外实习使学生对土壤在自然界和人类社会中的作用有机会进行全面深入的调查。野外实习调查中强调了土壤对生物提供栖息地和养分的功能，认识到土壤食物网和土壤养分循环的关系。野外实习使得学生认识到土壤生态系统和地上生态系统一样，存在着食物链和食物网，存在着生物对环境的适应，存在着生物之间不同类型的种间关系。土壤食物网中复杂的土壤生物种间和种内关系是野外实习关注的一个重要内容。野外实习中设计实验认识土壤的清洁功能，验证土壤具有的限制病原微生物生长的抗菌作用，了解土壤生物降解土壤表面有机质的过程。土壤生态学野外实习过程中，通过分析全球各种类型土壤的功能，使学生深刻理解土壤和岩石圈、水圈、大气圈、生物圈乃至各民族文化的相互作用。野外实习使学生认识到土壤在生物圈中的重要作用，初步认识土壤形成和岩石圈表面部分矿物质的关系、水循环过程和土壤对古老生命形式的保藏。虽然这些知识只是在野外实习中简单应用，但对学生以后独立从事相关方面的研究工作具有重要的启发意义。
三、土壤生态学野外实习管理
土壤生态学野外实习管理强调全员全过程的系统管理。参与野外实习的每一位教师和学生都参与到实习的管理过程中。本着提高本科生教学质量的目标，野外实习从野外采样到实验室室内实验，同一批教师和学生同时参加同一批的各项工作。从联系实习基地到学习落实实习基地管理规章制度，教师和学生合作完成实习计划的制订和实施。
土壤生态学野外实习过程中，实习指导教师每天按时填写野外工作日志，落实实习基地常规管理措施，组织当天实习计划和具体安排。野外实习过程中，实行学生选择科研题目进行实习的方式，落实野外实习科研化，野外考核常规化的奖惩制度。野外实习中实施分组合作，保证土壤生态学基本内容和基本技能训练到位。野外实习在本科教学体系中占有必要学时，结合学校三学期制落实野外实习的课时安排。按照野外实习时间和进度安排，组织实习研讨课对野外实习内容进行学术讨论和交流，引领学生进入土壤生态学科学研究的殿堂，激发学生的科研兴趣。
参考文献：
[1]刘俊华，夏江宝.生态学野外实习教学模式的改革与探索[J].安徽农学通报，2014，20（22）：148-150.
土壤环境要素篇9
环境质量是影响无公害玉米产品质量最基础的因素之一。而判断环境质量的好坏，必须取得代表环境质量的各种数据，即各种污染因素在一定范围的时空分布。无公害玉米产地环境质量标准，要求玉米初级产品和加工产品原料的产地，其生长区域没有工业企业的直接污染，水域上游和上风口没有污染源对该地区域直接构成污染威胁，从而使产地区域内大气、土壤、水体等生态因素符合无公害农产品产地生态环境质量标准，并有一套保证措施，确保该区域在今后的生产过程中环境质量不下降。
2产地环境污染对无公害玉米安全生产的影响
2.1大气污染的影响
玉米受大气污染影响后，会使玉米的细脑核组织器官受到伤害，生理机能和生长发育受阻，产量下降，产品品质变坏，安全和营养降低，失去无公害农产品的本质属性和价值。
1）大气污染物的种类。在我国的大气环境中，对环境质量影响较多的污染物有总悬浮微粒、二氧化硫、氯氧化物、氟化物、一氧化碳和光化学氧化剂等。2）大气污染物的危害。大气中的微粒物质除了沉淀于土壤外，还可沉淀于玉米植株体上或被吸收，造成玉米污染和品质下降。大气氛污染物主要为氟化氢（HF），它对植物的毒性很强，植物受害的典型症状是叶尖和叶缘坏死，主要在嫩叶、幼芽上首先发生，对花粉粒发芽盒花粉管伸长有抑制作用。
二氧化硫在湿度较大的空气中即被氧化成三氧化硫，再经过一系列的反应，形成酸雾和酸雨，造成更大的危害。
2.2土壤污染的影响
土壤受到污染就会对玉米的生长发育带来影响，使其产量下降，品质变劣，通过食物链，影响到人类的身体健康。土壤污染主要有化学污染、肥料污染、生物污染和物理污染等。
1）土壤化学污染。主要是垃圾、污泥、污水。2）化学肥料污染。①氮肥施用不合理产生的影响。因素在土壤中以硝态氮和氨态氮两种形式存在，大多数作物主要吸收硝态氮，硝酸根离子被作物体迅速同化利用，一般不会对人体造成危害。但是，氮肥施用过多，促使土壤中的硝酸盐浓度增高，在土壤微生物的作用下，硝酸盐转化为亚硝酸盐，可与各种铵类化合物反应生成强致癌物质亚硝酸铵，对人体和环境造成不良影响。长期大量施用氮素化肥，会缩小土壤有机质的C/n比，使有机质分解加快，土壤容重增加。土壤的物理性质变坏，破坏了土壤的团粒结构，导致土壤板结。农田施用化学氮肥后，有一部分氮肥由于反硝化作用，从土壤中形成氮和氧化氮挥发出来进入大气，使空气受到污染；②磷肥对环境的影响。磷肥对土壤污染的主要原因，是生产磷肥用的磷矿石，磷铁矿中含有一定量的砷、汞、铅、氟等有害重金属元素，大量施用磷肥会引起土壤中重金属积累污染。特别是一些劣质磷肥，不仅含有大量重金属，而且三氯乙醛的含量也很高。三氯乙醛在土壤中微生物的作用下迅速转变为三织乙酸，会引起作物根系萎缩，枝叶生长不良，进而造成严重减产。另外磷矿石常伴生铀、钻、镭等天然放射性元素，生产过程中进入磷肥，磷肥中含有微量元素的放射性物质，在农田中不断积累，通过土壤一农作物一农产品食物链，而进入人体危害；③氯化钾对土壤的影响。会造成土壤板结，降低pH值，使土壤逐渐呈酸性，从而影响玉米生长。另外，氯化钾中钾离子对玉米的产量和品质均有不良影响；④化学微量元素肥料对土壤的污染。过量使用化学微量元素肥料，会对土壤和农作物造成污染危害。3）土壤生物污染。主要是城市垃圾，特别是人畜粪、医疗单位的废弃物中含有大量病原体，若不经过无害他处理，必然会导致对土壤严重污染。4）土壤的物理污染。主要是施入土壤中的有机物料，如未经过清理的破玻璃、旧金属片、煤渣等，这些物料大量施用会使土壤渣砾化，降低土壤的保水、保肥能力。还有土壤残留的破碎塑料片、塑料薄膜，会造成土壤水分运动受阻，作物根系生长不良。
2.3水质污染的影响
水质污染对玉米会产生直接影响，导致生长发育障碍，还会通过土壤间接影响玉米植株生长，使其减产，品质降低。
3无公害玉米安全生产技术
3.1优选生产基地
为了生产出符合标准的无公害玉米产品，生产基地应选择在无污染和生态条件良好的地区。基地应远离工矿区和公路、铁路干线，避开工业和城市污染源的影响，同时应具有可持续性的生产能力。基地区域内、水域上游和上风口没有污染源对该区域构成污染威胁，生产基地区域内的农田大气、农田土壤、灌溉和加工用水源，应符合无公害农产品生产对大气、土壤和水质的标准要求，并采取有效的防治污染的保障措施，确保基地区域长期维持良好的生态环境。
3.2测土配方施肥
无公害玉米生产应做好测土配方施肥，以有机肥为主，以底肥为主，保持农田土壤中的养分平衡。使用堆沤肥、腐熟人畜粪便、沼液、绿肥、作物秸秆、饼肥、腐殖酸类肥、微生物肥、生物钾肥，允许使用一定数量的化肥。要大力发展豆科绿肥，增加土壤中有机质，提高土壤肥力。通过豆科绿肥进行生物固氮，禁止使用硝态氮肥。
3.3综合防治病虫
优化生态环境，减少病虫害危害的频率和危害程度，保护天敌，搞好预测预报和综合防治技术。
1）优化种植制度。推广农作物间作、混作和轮作，发挥多物种对玉米侵袭的适应性，减少危害的时间与程度。2）保护天敌昆虫。根据生物与环境相互协调的原因和天敌生存，繁衍与大环境、小环境的关系，利用有机田块的缓冲带、隔离带、诱集带、多物种的生态岛，田边的矮树丛和保护带等，建立有利于天敌增殖、繁衍的生态条件，为有益的天敌昆虫提供多样化的生存空间。3）生物防治技术，是以生态学为基础的技术。生态防治技术选择性强，利用天敌微生物和生物产物来防治病虫害，不存在病虫产生抗药性及污染物残毒时农业环境和农产品的污染，对人畜都是非常安全的。生物防治还具有有效性持久、减少农业生产投入和节约能源，防治费用低于化学农药费用的优点，是无公害玉米生产应采用的重要防治技术措施。4）天然药物防治技术。我国植物、动物资源丰富，可以用来防治病虫的植物油l300多种，分布于140多个科。5）物理防治技术，是在害虫与寄主之间制作一道物理屏障，避免病虫害与寄主接触而免受危害的防治技术。①灯光诱杀。利用害虫的趋光性，使用频根式杀虫灯、太阳能式杀虫灯等，可诱杀300多种害虫，并且被诱杀的多为成虫，有利于压低虫口密度；②潜所诱杀。针对地老虎等害虫的成虫，有选择特点潜伏条件的习性，可用杨树枝把诱集成虫，进行捕杀效果比较显著；③食饵诱杀。以害虫对特别喜食的食物做诱饵，采用糖、蜡诱杀成虫，马粪和麦教诱集缨蛇等引其集中采食而消灭；④黄板诱杀。用30厘米×40厘米见方的黄色塑料板，涂上粘油剂，诱杀蚜虫等。
土壤环境要素篇10
农业种植中，土壤、肥料、植物营养、栽培等各因素对植物的生长都有着不同程度的影响。那么，如何在学习总结中国传统农业精髓的基础上，加入现代科学的技术以及欧美发达管理思想的替代农业，是每一个农业种植者都应该认真思考的问题。
一、土壤、肥料、植物营养、栽培等不合理运用产生了一系列的严重的生态环境问题
在现阶段下，由于土壤使用不当，大量使用农药、化肥和除草剂等化学药品，导致了现代农业种植出现了一系列的农业生态问题。主要表现在：大量农药的使用导致土壤板结，而土壤板结导致植物营养不良；肥料的不恰当使用破坏了生态，污染了环境，使生物多样化锐减。这一切都导致农业生产成本进一步上升，而因此使农业种植的经济效益下降。在这种情况下，食品安全以及粮食安全受到了严重的威胁。
二、现代农业要寻求可持续发展的模式以及相关思路
现代农业的发展中，人们为了改造自然，甚至发展到与自然相对抗的地步。自然界的资源枯竭、生态环境被破坏，生物遭劫、环境进一步恶化，而用来进行现代农业的土壤、农业资源等也被进一步破坏。在这种情况下，现代农业就需要选择寻求可持续性发展的模式，努力发展中国有机农业。
有机农业是选择无污染的生产环境，禁止使用有毒有害的肥料污染自然条件。农业种植不单单是施放有毒肥料才能使农作物生长迅速。中国的农业要实施全过程监控，使食品能够洁净生产，让百姓吃得放心。农业种植要在满足所需的生产条件下，充分发挥植物营养的因素，让农作物栽培能够在恢复土地生产力的状态下健康成长。农作物的栽培要能在抗御天气灾害，施放无毒有机肥的基础上，实现优质生产，使农作物好吃不减产。中国农业种植中，要倡导人类、自然的和谐共处，要能在注重土壤保健和植物保健技术的基础上，运用现代化的科学管理技术，施用有机肥，才能确保在不破坏生态环境的情况下，提高农业种植物的产量。
在农业种植结构中，农业种植各因素在农业种植中的作用不同。农业种植者要能在依靠自然的恢复力量提高土壤的系统生产力，充分利用土壤、肥料、植物营养、栽培的使用技术充分调动土壤植物本身的潜能，并根据栽培的有效方法利用现代科学技术弥补土壤不足，在这个基础上，提高植物产量和优质性。在农业种植中，现代科学http://技术在传统农业的基础上解决了高产问题。
三、在农业种植结构中，农业种植各因素的有效利用要适应中国有机农业的新技术
现阶段的中国农业在大量使用化肥农药以来，虽说产量上去了，但是土壤却搞坏了。植物的营养需求对化肥和植物营养产生了重要依赖，不施化肥庄稼无法长好，而病虫草害没有农药也无法解决。在这种情况下，农业种植的投资越来越大，但是种植的产量却没有得到正增长。农产品品质越来越差，土壤的板结程度也越来越厉害。因此，农业种植要充分发挥各因素在种植结构中的作用，采用有益的新技术。
1.采用土壤保健技术
现代农业要充分利用植物系统的生产潜力，投入有益的新技术物质提高土壤生产力，这就需要土壤保健技术。土壤保健技术可以不断优化土壤生物性质，使农业物生长需要的土壤调节机能进一步增大，对土壤高产创造优质土壤环境。
土壤结构保健技术的核心是培育土壤有机无机胶体复合体，使板结的土壤形成水稳性土壤团粒结构。首先要尽量增加土壤的无机胶体，然后增加土壤的有机胶体，另外还需要施入连接有机、无机胶体形成复合体的搭桥物质。搭桥物质可首选含有两价阳离子的土壤调理剂。为了使以上各种物质得到接触、混合产生相互反应，最后形成土壤团粒结构，还要适当耕翻土壤。
土壤的功能保健技术还需要改善土壤技能的动植物和各种有益的微生物，要想使土壤恢复最佳化，要能采用有益的物理化学处理技术。最后，还需要提高土壤的自我净化能力，抗逆能力、调节代谢能力等。
2.农业植物中也需要采用植物保健技术
在农业种植中，农业种植者要能有效采用植物保健技术。在农作物的种植中，要能使用植物营养开启植物次生代谢途径，使农作物能够获取植物次生代谢所需的各种营养元素，可以抵御各种灾害，增强植物抗逆性，促进农作物优质高产。在给农作物施放植物所必要的营养元素以及农作物参加的植物生物化学的加氢、脱氢、供电子、受电子功能等一系列氧化还原反应中，要能确保释放的农作物植物营养元素能够确保植物新陈代谢正常进行。农作物只有拥有足够的植物免疫物质，才能防控病虫草害，产生丰富的产量、品质、风味物质，实现免除大部分化肥农药的高效、环保的绿色无污染的农作物生长环境。
植物保健技术要能使植物能够开启次生代谢途径。除了大自然的途径之外，还可以采用传统的农艺技术措施，如生育期内的中耕、多次收割、育苗移栽、等技术措施的应用等。要想促使农作物的新陈代谢，必须供给农作物必要的营养元素。植物的营养的施放可以促进植物的生长，可以利用微生物豆科和非豆科固氮技术为作物供应有效氮。另外，除去有机化肥，还可以采用腐熟的优质有机肥为作物供应磷肥和部分钾肥以及各种中微量营养元素，来减少氮氧化合物对土壤、植物栽培等严重问题以及各种生态环境的影响。久而久之，不但可以使土壤板结还原成土壤团粒结构，还可以满足农作物对各种营养元素的需要。
四、依靠科技，提高栽培农作物的单产量，奠定种植业的调整的物质基础
1．采用良种良法配套，积极推进单产水平
先进的科学技术可以调整种植结构，从土壤、肥料、植物营养等方面调整种植结构。优质、低耗、高效的农业产业结构需要加强技术创新，从不同途径提高农产品市场竞争力。因此，要最大限度挖掘现有粮食作物的品种遗传潜力。要加强标准化生产，从整地、种植、植物营养、栽培形成配套，让农民看得见，学得来，用生产过程的标准化保证产品质量。同时，粮食标准化的实施需要专家到田间地头搞好技术培训。
2．提高农业抵御自然灾害的能力
要做好节水改造项目、灌区续建项目等处的建设，建成高产稳定农田。以农田建设为重点，提高农作物的保土保水保肥能力。同时，要能在提高土壤肥力的基础上，通过有机肥料，植物营养因素的施放提高农作物的生长环境。要加强农业基础设施的投入，充分利用国家提供的各种农业基础设施加强农业种植物抵御农业抵御自然灾害的能力。