土壤的概念精選(九篇)

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第1篇：土壤的概念范文

關(guān)鍵詞：水土保持；方案編制；水體損失； 土地保育

水土保持方案編制應(yīng)考慮的問題，究竟是一些什么問題呢？由于人們對水土保持概念理解的偏差，在編制水土保持方案時僅著眼于防治土體損失的機械固定，僅僅限制在使用工程措施，從字面上理解植物措施，沒有意識到防治水體損失方面的保持利用，忽略對風力侵蝕的防治，不考慮植物侵蝕和化學侵蝕等。

要討論這些內(nèi)容的不合理問題，首先得搞清水土保持概念的內(nèi)涵與外延。

1水土保持概念的內(nèi)涵與外延

由水土保持的概念看來，要弄清水土保持的內(nèi)容，還必須弄清水土流失的定義。水土流失和水土保持是兩個相對的概念，根據(jù)一些學術(shù)專著，它的意義也是比較明確的：是指土壤侵蝕（包括水、風、重力、人為活動等營力）造成陸地表面水土資源和土地生產(chǎn)力的破壞和損失。

然而什么又是土壤侵蝕呢？土壤侵蝕是國際通用的土壤學學術(shù)用語，國際上有代表性的學術(shù)專著和機構(gòu)對此定義大致相同，即水、風、重力等作用下土壤的流失。國內(nèi)定義是指土壤在內(nèi)外力（如水力、風力、重力、人為活動等）的作用下，被分散、剝離、搬運和沉積的過程。

當然，隨著人們對土壤侵蝕和水土保持的認識的不斷深入，土壤侵蝕、水土保持的概念和內(nèi)涵也在不斷地發(fā)展演變。正如土壤侵蝕從最初的由于水力或風力作用引起的土地表面物質(zhì)的移動，逐步發(fā)展到土壤在內(nèi)外因力（如水力、風力、重力、人為活動等）的作用下，被分散、剝離、搬運和沉積的過程，水土保持概念也由初期的土壤保持發(fā)展為今天的水土保持并舉，從單一強調(diào)土壤侵蝕引起土地生產(chǎn)力退化到同時強調(diào)土壤侵蝕環(huán)境與全球生態(tài)環(huán)境的聯(lián)系，如水土流失與水環(huán)境的聯(lián)系，水土保持與全球氣候變化的聯(lián)系等，即水土保持的對象已經(jīng)不再是停留在山區(qū)、丘陵區(qū)和風沙區(qū)的水土資源，而是任何在內(nèi)外力（如水力、風力、重力、人為活動等）的作用下被分散、剝離、搬運和沉積的水土資源，水土保持的內(nèi)容已不只是防治水土流失，而是維護和提高土地生產(chǎn)力，建立良好生態(tài)環(huán)境。

由此看來，水土保持涉及的內(nèi)容除了防治水土資源的流失外，還賦予了利用水土資源，綠化美化環(huán)境等。其中，防治水土流失涉及防治土地荒漠化、防旱保水等內(nèi)容，維護和提高土地生產(chǎn)力涉及了植物侵蝕、化學侵蝕，慎重考慮工程措施等內(nèi)容，綠化美化環(huán)境則涉及了植樹造林，慎重使用復墾措施等內(nèi)容?？傊?，水土保持已不是最初的水土流失防治，即采取措施簡單地把水土資源固定在某一個區(qū)域。

2問題根源的解析

前面已經(jīng)說了方案中存在的問題。為什么會出現(xiàn)這些問題呢？我想最根本的是把水土保持單純地理解為水土保護，而沒有意識到水土保護的根本目的。現(xiàn)結(jié)合前面給出的概念來解析這些問題。

2.1僅把“保持”理解為“保護”

保持含義不僅限于保護，而是保護、改良與合理利用。由于一部分人把水土保持單純地理解為水土保護、土壤保護，甚至與土壤侵蝕控制等同起來，沒有意識到土壤的改良以及土壤合理利用于農(nóng)、林業(yè)生產(chǎn)，即沒有考慮到對土地生產(chǎn)力的提高，因此，在方案設(shè)計的時候，僅著眼于防治土體的損失，進行機械地“固定”處理，夸大甚至是盲目使用工程措施，從字面上理解植物措施。

2.1.1沒有著眼于提高土地生產(chǎn)力。有人認為，用工程措施可以把土壤很好地圈定在某一空間范圍，這樣處理后基本不會發(fā)生土壤侵蝕的現(xiàn)象。有的就是忽視植物措施對土壤的改良功能及其對荒漠化的防治功效，在方案編制中忽視植物措施，至少不對石料場、石渣場采用植物措施，加速了該區(qū)域土地石漠化、荒漠化的進程。也有人在方案編制中不是先考慮提高土地生產(chǎn)力方面的土地熟化，而是隨意采用復墾措施，使土地越墾越窮。相對次要一點的是，在方案中沒有提及風力的揚塵等對土地的沙化。 也許有人會問：為什么要提高土地生產(chǎn)力呢？ 因為他們只知道土地是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的重要因素之一，不知道中國僅有10.20%的土地面積適于農(nóng)業(yè)，37.10%適于畜牧,且風與水沖刷嚴重。因此必須考慮土地資源的可持續(xù)發(fā)展。

從提高土地生產(chǎn)力、水土資源的可持續(xù)發(fā)展來看，把棄渣場設(shè)置在農(nóng)田的方案也是不可取的。就算棄渣在水土保持措施處理后，能夠使土地生產(chǎn)力提高到以前農(nóng)田狀況下的水平（一般情況下是不可能的），但棄渣場本身占壓了肥沃的土壤，讓其退化，變得難以利用。據(jù)科學測算，自然風化1cm表土層需要400年時間，而風化成30cm耕作層，則至少需要1.20萬年。但破壞這1.2萬年才風化成的耕作層，卻只需一朝一夕就完成了。這是一種資源在時間上的巨大浪費。因此，強烈反對占用農(nóng)田不經(jīng)處理就用作棄渣處理場地處理棄渣的方案。

2.1.2 對綠化、美化環(huán)境認識淺薄。由于沒有意識到綠化、美化環(huán)境，一部分人沒有考慮植物措施，或亂用植物措施，或沒有把植物措施設(shè)計到相應(yīng)深度等?？偟恼f來，是對綠化、美化環(huán)境的認識沒有深入。 沒有考慮植物措施的人完全沒有考慮水土保持的綠化、美化這一部分內(nèi)容。在方案設(shè)計中，不在乎植物措施，認為在工程措施的防護下，已經(jīng)能夠達到防治目標，采用植物措施純屬多余。

亂用植物措施是不知道植物間的互生與對土壤肥力的競爭，只知道植物對土壤的改良，不知道一些植物在人為作用下惡化土壤理化性質(zhì)、降低土壤肥力（即植物侵蝕）。要么是簡單的進行混交造林，沒有考慮主要樹種與伴生樹種之間的關(guān)系，對各樹種不進行優(yōu)化配置；要么亂用植物種造林，使得外來物種入侵并惡化土壤理化性質(zhì)，降低土壤肥力，造成植物侵蝕。

沒有把植物措施設(shè)計到相應(yīng)深度的人是對植物的綠化、美化作用的認識深度不夠而總認為種下去就成。他們要么是隨意設(shè)計，沒有考慮立地條件；要么是簡單設(shè)計，沒有考慮混交造林；在簡單的進行混交造林設(shè)計中，沒有考慮造林密度對生長量的影響；當然，他們植物措施中更不會考慮到微生物對土壤理化性質(zhì)的改良作用（其實，植物措施常常是和生物措施相互通用的）。

2.2僅從定義上理解，沒有注意到事物的發(fā)展

早期，人們只提出了土壤保持這一概念。而今，還有很大一部分停留在這一概念上，認為只是對于水力、風力等各類因素引起的土壤侵蝕的治理。于是，他們沒有注重水體的保護和利用，沒有意識到化學侵蝕帶來的危害。也就是說，沒有水憂患與水戰(zhàn)略的意識。當然，這些還與水體保護的具體定義有關(guān)，因為在這一方面大家還持不同的意見：如有人把入滲作為一種水體保護措施，但有人認為，入滲到地層深處的水體已經(jīng)變得難以利用。

因此，在方案編制中少了很多內(nèi)容，讓編制方案的根本目的落空。沒有了 “維護和提高土地生產(chǎn)力”這一內(nèi)容，好多東西也就空蕩起來，更別說水土資源的可持續(xù)發(fā)展了。個人認為，水資源的保持要從水資源的利用、便于利用出發(fā)，做好庫存，同時進行防污染處理。

第2篇：土壤的概念范文

論文摘要：進一步明確了水土保持概念的內(nèi)涵與外延，分析了人們在編制水土保持方案時經(jīng)常出現(xiàn)的問題及根源，并對今后水土保持方案編制工作提出了建議。

水土保持方案編制應(yīng)考慮的問題，究竟是一些什么問題呢？由于人們對水土保持概念理解的偏差，在編制水土保持方案時僅著眼于防治土體損失的機械固定，僅僅限制在使用工程措施，從字面上理解植物措施，沒有意識到防治水體損失方面的保持利用，忽略對風力侵蝕的防治，不考慮植物侵蝕和化學侵蝕等。

要討論這些內(nèi)容的不合理問題，首先得搞清水土保持概念的內(nèi)涵與外延。

1水土保持概念的內(nèi)涵與外延

由水土保持的概念看來，要弄清水土保持的內(nèi)容，還必須弄清水土流失的定義。水土流失和水土保持是兩個相對的概念，根據(jù)一些學術(shù)專著，它的意義也是比較明確的：是指土壤侵蝕（包括水、風、重力、人為活動等營力）造成陸地表面水土資源和土地生產(chǎn)力的破壞和損失。

然而什么又是土壤侵蝕呢？土壤侵蝕是國際通用的土壤學學術(shù)用語，國際上有代表性的學術(shù)專著和機構(gòu)對此定義大致相同，即水、風、重力等作用下土壤的流失。國內(nèi)定義是指土壤在內(nèi)外力（如水力、風力、重力、人為活動等）的作用下，被分散、剝離、搬運和沉積的過程。

當然，隨著人們對土壤侵蝕和水土保持的認識的不斷深入，土壤侵蝕、水土保持的概念和內(nèi)涵也在不斷地發(fā)展演變。正如土壤侵蝕從最初的由于水力或風力作用引起的土地表面物質(zhì)的移動，逐步發(fā)展到土壤在內(nèi)外因力（如水力、風力、重力、人為活動等）的作用下，被分散、剝離、搬運和沉積的過程，水土保持概念也由初期的土壤保持發(fā)展為今天的水土保持并舉，從單一強調(diào)土壤侵蝕引起土地生產(chǎn)力退化到同時強調(diào)土壤侵蝕環(huán)境與全球生態(tài)環(huán)境的聯(lián)系，如水土流失與水環(huán)境的聯(lián)系，水土保持與全球氣候變化的聯(lián)系等，即水土保持的對象已經(jīng)不再是停留在山區(qū)、丘陵區(qū)和風沙區(qū)的水土資源，而是任何在內(nèi)外力（如水力、風力、重力、人為活動等）的作用下被分散、剝離、搬運和沉積的水土資源，水土保持的內(nèi)容已不只是防治水土流失，而是維護和提高土地生產(chǎn)力，建立良好生態(tài)環(huán)境。

由此看來，水土保持涉及的內(nèi)容除了防治水土資源的流失外，還賦予了利用水土資源，綠化美化環(huán)境等。其中，防治水土流失涉及防治土地荒漠化、防旱保水等內(nèi)容，維護和提高土地生產(chǎn)力涉及了植物侵蝕、化學侵蝕，慎重考慮工程措施等內(nèi)容，綠化美化環(huán)境則涉及了植樹造林，慎重使用復墾措施等內(nèi)容?？傊帘３忠巡皇亲畛醯乃亮魇Х乐?，即采取措施簡單地把水土資源固定在某一個區(qū)域。

2問題根源的解析

前面已經(jīng)說了方案中存在的問題。為什么會出現(xiàn)這些問題呢？我想最根本的是把水土保持單純地理解為水土保護，而沒有意識到水土保護的根本目的。現(xiàn)結(jié)合前面給出的概念來解析這些問題。

2.1僅把“保持”理解為“保護”

保持含義不僅限于保護，而是保護、改良與合理利用。由于一部分人把水土保持單純地理解為水土保護、土壤保護，甚至與土壤侵蝕控制等同起來，沒有意識到土壤的改良以及土壤合理利用于農(nóng)、林業(yè)生產(chǎn)，即沒有考慮到對土地生產(chǎn)力的提高，因此，在方案設(shè)計的時候，僅著眼于防治土體的損失，進行機械地“固定”處理，夸大甚至是盲目使用工程措施，從字面上理解植物措施。

2.1.1沒有著眼于提高土地生產(chǎn)力。有人認為，用工程措施可以把土壤很好地圈定在某一空間范圍，這樣處理后基本不會發(fā)生土壤侵蝕的現(xiàn)象。有的就是忽視植物措施對土壤的改良功能及其對荒漠化的防治功效，在方案編制中忽視植物措施，至少不對石料場、石渣場采用植物措施，加速了該區(qū)域土地石漠化、荒漠化的進程。也有人在方案編制中不是先考慮提高土地生產(chǎn)力方面的土地熟化，而是隨意采用復墾措施，使土地越墾越窮。相對次要一點的是，在方案中沒有提及風力的揚塵等對土地的沙化。也許有人會問：為什么要提高土地生產(chǎn)力呢？因為他們只知道土地是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的重要因素之一，不知道中國僅有10.20%的土地面積適于農(nóng)業(yè)，37.10%適于畜牧,且風與水沖刷嚴重。因此必須考慮土地資源的可持續(xù)發(fā)展。

從提高土地生產(chǎn)力、水土資源的可持續(xù)發(fā)展來看，把棄渣場設(shè)置在農(nóng)田的方案也是不可取的。就算棄渣在水土保持措施處理后，能夠使土地生產(chǎn)力提高到以前農(nóng)田狀況下的水平（一般情況下是不可能的），但棄渣場本身占壓了肥沃的土壤，讓其退化，變得難以利用。據(jù)科學測算，自然風化1cm表土層需要400年時間，而風化成30cm耕作層，則至少需要1.20萬年。但破壞這1.2萬年才風化成的耕作層，卻只需一朝一夕就完成了。這是一種資源在時間上的巨大浪費。因此，強烈反對占用農(nóng)田不經(jīng)處理就用作棄渣處理場地處理棄渣的方案。

2.1.2對綠化、美化環(huán)境認識淺薄。由于沒有意識到綠化、美化環(huán)境，一部分人沒有考慮植物措施，或亂用植物措施，或沒有把植物措施設(shè)計到相應(yīng)深度等。總的說來，是對綠化、美化環(huán)境的認識沒有深入。沒有考慮植物措施的人完全沒有考慮水土保持的綠化、美化這一部分內(nèi)容。在方案設(shè)計中，不在乎植物措施，認為在工程措施的防護下，已經(jīng)能夠達到防治目標，采用植物措施純屬多余。

亂用植物措施是不知道植物間的互生與對土壤肥力的競爭，只知道植物對土壤的改良，不知道一些植物在人為作用下惡化土壤理化性質(zhì)、降低土壤肥力（即植物侵蝕）。要么是簡單的進行混交造林，沒有考慮主要樹種與伴生樹種之間的關(guān)系，對各樹種不進行優(yōu)化配置；要么亂用植物種造林，使得外來物種入侵并惡化土壤理化性質(zhì)，降低土壤肥力，造成植物侵蝕。

沒有把植物措施設(shè)計到相應(yīng)深度的人是對植物的綠化、美化作用的認識深度不夠而總認為種下去就成。他們要么是隨意設(shè)計，沒有考慮立地條件；要么是簡單設(shè)計，沒有考慮混交造林；在簡單的進行混交造林設(shè)計中，沒有考慮造林密度對生長量的影響；當然，他們植物措施中更不會考慮到微生物對土壤理化性質(zhì)的改良作用（其實，植物措施常常是和生物措施相互通用的）。

2.2僅從定義上理解，沒有注意到事物的發(fā)展

早期，人們只提出了土壤保持這一概念。而今，還有很大一部分停留在這一概念上，認為只是對于水力、風力等各類因素引起的土壤侵蝕的治理。于是，他們沒有注重水體的保護和利用，沒有意識到化學侵蝕帶來的危害。也就是說，沒有水憂患與水戰(zhàn)略的意識。當然，這些還與水體保護的具體定義有關(guān)，因為在這一方面大家還持不同的意見：如有人把入滲作為一種水體保護措施，但有人認為，入滲到地層深處的水體已經(jīng)變得難以利用。

因此，在方案編制中少了很多內(nèi)容，讓編制方案的根本目的落空。沒有了“維護和提高土地生產(chǎn)力”這一內(nèi)容，好多東西也就空蕩起來，更別說水土資源的可持續(xù)發(fā)展了。個人認為，水資源的保持要從水資源的利用、便于利用出發(fā)，做好庫存，同時進行防污染處理。

第3篇：土壤的概念范文

科學概念是需要描述與解釋的。我們的學生非常想描述清楚某一樣事物的特征，或者非常想說明某一樣事物的規(guī)律，非常想提出某一樣事物的推論，但會無從下手，甚至于自相矛盾，我們需要系統(tǒng)的培養(yǎng)學生的科學解釋能力，需要形成學生的邏輯思維，讓學生完整的表述自己的思想。

一堂科學課中，學生的思維主要呈現(xiàn)在描述、解釋與推論中。學生在描述科學現(xiàn)象或事物特征，提出科學假想與科學猜測，分析規(guī)律原因或?qū)嶒灁?shù)據(jù)，進行概念歸納與概括時，能夠組織起合理的科學語言，將特點、性狀、現(xiàn)象、規(guī)律等表述完整，是需要進行整體培養(yǎng)的。小學科學課程標準提出：“科學課程可以豐富學生的詞匯，培養(yǎng)他們語言的準確和精煉，提高他們表達和辯論的能力，有效地促進學生語言能力的發(fā)展?！?/p>

目前，我們的科學課程走向“概念——過程”的模式，從前概念到縱向探究，科學解釋能力在整個探究過程中是核心的、融合的、循序漸進的發(fā)展。

在遵守證據(jù)法則和科學知識增長的基礎(chǔ)上，描述、解釋和推論在邏輯上具有內(nèi)在的延續(xù)性。描述、解釋、推論作為科學解釋的方法，是科學哲學的重要內(nèi)容。學生需要通過自己批判性思考，并合理地接受他人的質(zhì)疑，進行科學的描述、解釋與推論。

一、運用合理的句式進行描述

科學描述基于科學現(xiàn)實，存在于探究的各個階段，甚至在問題提出前，以及課外探究延伸。在小學階段的科學教學中，我們發(fā)現(xiàn)整個“觀察和提出問題—形成假設(shè)—檢驗求證—得出結(jié)論—交流應(yīng)用”探究過程的著重點是逐漸后移的。從三年級的動植物觀察活動，到四年級《礦物與巖石》等單元，涉及到了大量的科學描述，包括一些長周期的課外觀察活動。養(yǎng)成學生的描述能力，主要形成在三四年級階段，

科學描述不同于其它學科的一般的描述。我們必須用句式來精確科學描述。

1、確定性句式：“……可以這樣的……”， “……是這樣的……”，“我通過……觀察到了……，并且……”，“在……時，我發(fā)現(xiàn)了……”等。

我們在上《水》一課時，學生提出了很多關(guān)于水的描述，我們讓學生形成的句式是“……水是這樣的……”，如“水是沒有形狀的”、“水是沒有顏色的”， 最后將學生描述的各種主要特征，概括成“水是一種沒有形狀、沒有味道、無色透明的液體?！痹诟鞣N觀察活動中，需要用確定性的句式逐步建立事物的特征、性狀。

隨著學生的成長，確定性的句式在逐漸加長。如《各種各樣的巖石》中，學生的一次科學描述可能是巖石的幾個特征，用到了“通過……我發(fā)現(xiàn)了……，通過……我發(fā)現(xiàn)了……”句式。到了五六年級，學生更需要思考的是發(fā)現(xiàn)的前提，我們要盡量讓學生一次描述完整。如《電與磁》一課，“在通電線圈靠近小磁針時，我們發(fā)現(xiàn)了小磁針的偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度較小，當通電線圈越來越接近小磁針時，小磁針的偏轉(zhuǎn)角度在加大”。

2、可能性句式：“……可能是……”， “……可能屬于……”等。

在科學描述中，在對活動或現(xiàn)象進行描述的同時，需要做出一些不確定的猜測，這需要運用一些可能性的句式描述。在《蚯蚓》一課中，學生觀察到蚯蚓老是爬到飼養(yǎng)盒子里面，描述“蚯蚓喜歡爬到盒子里面不出來，蚯蚓可能喜歡陰暗的環(huán)境”。如《溶解》一課，學生在觀察了面粉在水中的溶解狀況后，提出“面粉在水中沒有沉淀下來，可能是溶解了”。

運用可能性的句式，能夠讓學生學會建立一種觀察后的邏輯推理。

3、假設(shè)性句式：“假如……就會……”，“如果……可以……”，“……就會……”等。

在學生描述時候，也有不經(jīng)歷科學觀察活動的，直接建立在學生生活經(jīng)驗之上的，或者是科學活動前，進行的假想描述。這時候，采用假設(shè)性句式會比較合理。

在觀察活動前，我們可以讓學生來描述會發(fā)生的現(xiàn)象。《它們吸水嗎》一課中，學生在觀察木片、紙片、塑料片、鐵片四種材料的吸水性實驗前，就需要提出假設(shè)，我們讓學生嘗試著描述：“假如我們看到水滴在木片上，水滴馬上消失了，就說明該木片的吸水性較強”；“假如我們看到水滴在木片上，水滴沒有變化，就說明該木片的吸水性弱”。

我們培養(yǎng)三四年級學生運用句式描述，必須關(guān)注兩個主要階段：復述階段，在三年級科學剛開始時候，教師需要進行確定性描述指導，一般可以老師說范句，然后學生再接著模仿說，如《我看到了什么》，教師：“我通過手的觸摸，發(fā)現(xiàn)樹皮表面是凹凸不平的而且很硬”，然后學生根據(jù)教師指導的句式，再進行“我通過……發(fā)現(xiàn)……”的觀察描述。隨著復述訓練的逐漸發(fā)展，可以讓學優(yōu)生先描述，然后學困生再描述，先小組內(nèi)描述，再進行個人描述。描述的高級階段是概述階段，在幾個學生的描述基礎(chǔ)上，組合主要的描述，撇去不重要的描述，就會形成比較完整的概述。如《身體的結(jié)構(gòu)》一課，在師生觀察描述的基礎(chǔ)上，最后形成了人體結(jié)構(gòu)的描述性概念。所以讓學生進行概述時，提醒學生思考是否一個人就描述完整了。

二、抓住典型的特點組成命題

我們的認知，是起源于觀察和探究的，認知從描述開始。當我們對描述內(nèi)容進行一定的歸納、判斷和分類，就能得出簡單的解釋，解釋是以命題形式存在的。解釋不同于描述，解釋必須建立在描述的基礎(chǔ)上。

學生在具備一定的描述能力后，需要對描述內(nèi)容進行概括和歸納，在描述的基礎(chǔ)上，抓住典型特點，組成一個重要命題。四五年級的教材，漸漸的出現(xiàn)了一些需要學生歸納的命題，這些命題是是我們觀察探究后簡單的科學解釋。

命題是需要邏輯結(jié)構(gòu)的。小學科學四五年級中，一般出現(xiàn)的是正命題，而在我們的逆向思維訓練中，也會出現(xiàn)一些逆命題。

1、抓住典型特點或性狀。

確定性的描述，讓我們看到了事物的很多特點或形狀，抓住一些典型的特點，就能歸納出簡單的科學命題，也是我們對科學問題的解釋。如《土壤中有什么》一課，是探究土壤中的主要成分。我們進行系列觀察和實驗后，得出一些確定性的描述：

①土壤中有捻不碎的小石子。

②土壤中有沙子。

③土壤中有草根。

④土壤中有動物遺跡。

⑤土壤中有空氣。

⑥通過分層實驗，發(fā)現(xiàn)土壤中有黏土，砂子顆粒有大小等。

⑦發(fā)現(xiàn)一些土壤潮濕，土壤中有水分。

⑧發(fā)現(xiàn)土壤中還有其它不明物質(zhì)。

整合出一個概括性的描述：土壤是沙、小石子、黏土、腐殖質(zhì)、水和空氣等物質(zhì)。

土壤是混合物。

我們可以形成的科學解釋：土壤是由沙、小石子、黏土、腐殖質(zhì)、水和空氣等物質(zhì)組成的混合物。

2、基于命題的對比進行解釋。

五六年級科學中，我們會發(fā)現(xiàn)一堂課中，形成了多個命題，而這些命題之間是相互聯(lián)系相互區(qū)別的，當我們進行對比后，作出的解釋，更有利于認識事物。

比如《各種各樣的巖石》一課，我們在觀察各種各樣的巖石標本時，發(fā)現(xiàn)了一些巖石在顆粒、透明度、硬度的不同表現(xiàn)，而對比這些不同的表現(xiàn)，讓我們認識到，我們可以根據(jù)顆粒、透明度、硬度等不同將巖石分類。而砂巖、頁巖等概念，就是歸納一些命題后的解釋。在《相貌各異的我們》中，當認識到人的各種面貌上的性狀后，我們進行命題的對比，進行分類，分類能夠歸納出不同的種類，從而更好的認識性狀。

3、基于實驗數(shù)據(jù)的分析。

對實驗數(shù)據(jù)的分析，讓我們得出接近事實的科學解釋。《抵抗彎曲》一課，我們通過對比實驗，知道了增加紙梁的厚度，紙梁的抗彎曲能力得到大大加強，增加紙梁的寬度，也能增加紙梁的抗彎曲能力。而且，紙梁的增加的是呈倍數(shù)關(guān)系上升，而紙梁的承受抗彎曲能力是呈幾何曲線形式增加的。

在實驗數(shù)據(jù)的分析中，學生通過數(shù)據(jù)的對比，很容易就能得出科學解釋：增加紙梁的厚度比增加紙梁的寬度更加強抗彎曲能力。當然，從紙梁遷移到生活中的橫梁，還是需要進一步的科學論證與解釋。

三、建構(gòu)模型中建立推論

學生在描述和解釋的層次上，需要能夠推理出一些自己的想法和觀點。在小學五六年級的科學中，已經(jīng)著重了學生的推論。

三段論是最基本的推論。是在大前提、小前提的比較中，得出新命題。如：“月球上是沒有水和空氣的，地球上的生命是需要水和空氣的，所以地球上的生命無法在月球上生存?！?/p>

《環(huán)形山》一課，我們需要解決的科學問題是：什么是環(huán)形山？課堂上，我們首先是觀察與描述環(huán)形山的各種特征，特別是典型特征，然后歸納出環(huán)形山的主要特點“大小不一、深淺不同、數(shù)量眾多、分布雜亂”，得出環(huán)形山的描述性解釋。在解釋了環(huán)形山概念基礎(chǔ)上，學生能夠圍繞著“環(huán)形山”概念做出一些科學的判斷。這時，我們需要經(jīng)歷推論，來進一步推理環(huán)形山是怎么形成的？這個推論必須符合前面的描述，以及我們對環(huán)形山的科學解釋。學生觀看隕石撞擊模擬視頻以及火山噴發(fā)視頻，推理對隕石撞擊是否是形成環(huán)形山的原因，教師肯定隕石撞擊說是目前科學界主要的一種猜測，但我們需要有同學對隕石撞擊說產(chǎn)生疑問？現(xiàn)在的科學界其實并未對環(huán)形山的形成蓋棺定論。

推論源于科學概念的形成，是建立在客觀分析的基礎(chǔ)上。建立起概念箱后，就需要進一步推演概念的變化，這就需要形成合乎邏輯的推論，從而產(chǎn)生新的科學問題。

第4篇：土壤的概念范文

【關(guān)鍵詞】高中地理 易混概念 比較

【中圖分類號】G422 【文獻標識碼】A 【文章編號】1006-5962（2013）02（a）-0102-02

高中地理教材中有許多內(nèi)涵和外延比較接近的地理概念。多數(shù)學生由于對這類概念沒有真正弄清楚，致使答題時經(jīng)常出現(xiàn)模棱兩可、莫衷一是的現(xiàn)象。為了幫助學生在復習時能更好地掌握此類概念，現(xiàn)將高中地理中，一些常見的容易混淆的地理概念比較如下：

1、天體與天體系統(tǒng)

天體是就宇宙間物質(zhì)的存在形式而言的，是各種星體和星際物質(zhì)的通稱。天體系統(tǒng)是就天體間的運動關(guān)系而言的、是指運動著的天體因相互吸引、相互繞轉(zhuǎn)所構(gòu)成的相對獨立和層次不同的系統(tǒng)。

2、晝夜之分、晝夜更替與晝夜長短

晝夜之分是指由于地球是不發(fā)光、不透明的球體而引起地球向日的一半明亮而對應(yīng)的另一半黑暗的現(xiàn)象。晝夜更替是由于地球自轉(zhuǎn)而是地球產(chǎn)生的白晝與黑夜以一個太陽日（24小時）為周期的交替現(xiàn)象。而晝夜長短是由于黃赤交角的存在和地球公轉(zhuǎn)引起太陽直射點的移動，使除赤道外的各緯度晝夜長短產(chǎn)生周年變化的現(xiàn)象。

3、節(jié)氣與季節(jié)

節(jié)氣是根據(jù)天氣和物候的演變情況確定的，以太陽在黃道上運行15。為劃分標準，一個回歸年有24個節(jié)氣。季節(jié)是根據(jù)各地正午太陽高度和周年變化情況確定的以太陽在黃道上運行90。為劃分標注。二者在一定程度上都反映一年中寒來暑往及物侯的變更情況。

4、氣溫遞減率與地溫遞增率

前者表示對流層內(nèi)氣溫隨高度而逐漸下降的變化率。平均每上升100米，氣溫下降O.6℃。后者表示常溫層以下一定深度內(nèi)，地溫隨深度逐漸增高的變化率。平均每深100米溫度增高3℃。

5、氣象、天氣與氣候

氣象是表明大氣特征的物理狀態(tài)和物理現(xiàn)象的總稱。包括氣壓、氣溫、溫度、風、云、降水等要素。天氣是指短時期某地大氣中的氣象變化情況。它是由各種氣象要素綜合表述的大氣物理狀況。氣候則是指一地區(qū)多年觀察所得到的概括性氣象情況。天氣是多變的，而氣候則較為穩(wěn)定。

6、水體與水圈

水體是指由天然或人工形成的水的聚積體，如海洋水、河流水、湖泊水、大氣水等。水圈是地球上各種水體的總稱，是一個連續(xù)的不規(guī)則的圈層。

7、汛期與洪水期

汛期是指江河由于流域內(nèi)季節(jié)性降雨或冰雪融水引起定時水位上漲的現(xiàn)象。洪水期則是指江河湖泊中水位超過正常水位達到洪峰水位及其以上的時期。

8、水資源、水利資源水力資源

廣義的水資源是指地球表層可供人類利用的水，狹義的水資源則是能為人類直接利用的淡水。水利資源指能被人類控制或基本控制的應(yīng)用于灌溉、給水、發(fā)電、航運、養(yǎng)殖等方面的用水。近年來常以“水資源”一詞替代、包容“水利資源”。水力資源屬于水利資源的范疇，通常指天然河流或湖泊、波浪、洋流所蘊藏的動能資源。

9、地質(zhì)作用、地殼運動與地質(zhì)構(gòu)造

地質(zhì)作用是指由于自然界的原因，引起地殼表面形態(tài)、組成物質(zhì)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)變化的作用。按其能量來源分為內(nèi)力作用和外力作用。地殼運動僅是內(nèi)力作用的重要表現(xiàn)形式，而地殼中的各種地質(zhì)構(gòu)造基本上都是地殼運動的結(jié)果。

10、斷裂與斷層

斷層是巖石在斷裂變形階段產(chǎn)生的，只有當巖石沿斷裂面有明顯的移動時，才能稱斷層。形成斷層，巖石必定斷裂，但巖石產(chǎn)生斷裂，未必一定形成斷層，關(guān)鍵是在于是否沿斷裂面有明顯的位移。

11、印度洋板塊與印度板塊

印度洋板塊為全球六大板塊之一，主要以大洋地殼為主，屬大洋板塊。而印度板塊從屬于印度洋板塊，是它的一個子板塊，為小板塊，由路殼組成，屬大陸板塊。喜馬拉雅山脈是由印度板塊（而非印度洋板塊）與亞歐板塊兩個大陸板塊相碰撞形成的。

12、風化作用與侵蝕作用

風化侵蝕都是對巖石的破壞作用。但風化作用相對侵蝕作用來說，是在靜態(tài)下比較緩慢地進行的，短時間內(nèi)不易被人們察覺。而侵蝕是在較為明顯的動力作用下進行的，易于察覺。

13、熱帶雨林與熱帶季雨林

熱帶雨林分布在終年濕熱的赤道地區(qū)，由高大茂密、長綠的喬木為主組成的植物群落。熱帶季雨林不連續(xù)分布在熱帶雨林干濕季節(jié)交替的熱帶季風氣候區(qū)，由旱季落葉的喬木為主組成的植物群落。季雨林與雨林相比，外貌有明顯的季節(jié)變化，群落組成種類和結(jié)構(gòu)較簡單。

14、土壤、土地與土地資源

土壤是陸地表面具有一定肥力、能夠生長植物的疏松表層土地比土壤內(nèi)涵豐富，除土壤外土地還包括尚未形成土壤的巖石和巖石的風華物體因此，土壤是一個廣泛的概念。和土地資源是對人類利用而言的，指人類在目前和可預見到的將來能開發(fā)利用的各種類型的土地。它既具有土地的自然屬性，又具有土地社會屬性。

15、森林覆蓋率與林木蓄積量

前者是指森林面積占土地總面積的百分比，反映一個國家或地區(qū)森林面積的占有情況。后者則指森林面積上生長著的林木的材積總量，是測定一個國家或地區(qū)森林資源總規(guī)模和水平的重要指標。

16、草原、草地與草場

草原指生長在干旱、半干旱地區(qū)由旱生、半旱生的多年生草本植物占優(yōu)勢的植被。草地指被覆蓋草原、草甸等植被的土地。草場指用以畜牧的草原、草旬等統(tǒng)稱。草地屬于土地資源，而草原、草場屬于生物資源。

17、大農(nóng)業(yè)與小農(nóng)業(yè)

農(nóng)業(yè)是利用動植物的生長繁殖，通過人工培養(yǎng)和養(yǎng)殖，來獲得農(nóng)產(chǎn)品的一個重要的物質(zhì)生產(chǎn)部門。其中大農(nóng)業(yè)是指廣義的農(nóng)業(yè)概念，主要包括農(nóng)、林、木、副、漁各業(yè)。而小農(nóng)業(yè)是指狹義的農(nóng)業(yè)概念，專指種植業(yè)

18、耕作制度、復種指數(shù)與墾殖指數(shù)

耕作制度是指農(nóng)作物的栽培方式（熟制，布局等）及與之相配套的農(nóng)技措施的總稱。復種指數(shù)是指一農(nóng)業(yè)地區(qū)一年內(nèi)作物播種面積與耕地面積之比。而墾殖指數(shù)則是一國或地區(qū)已開墾種植的耕地面積與其土地總面積的比例，三者在一定程度上分別反映出某地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力水平、耕地重復利用和開發(fā)的程度。

19、人口流動與人口遷移

前者是為改變定居地的人口移動。如民工流動、旅游和度假等。后者是指一定時期內(nèi)人口在地區(qū)之間作永久或半永久的居住地的變動。二者的區(qū)別表現(xiàn)在是否有較長時間的變動居住地。

第5篇：土壤的概念范文

1. 機械淺翻深松耕作技術(shù)的概念和特點

1.1 淺翻深松耕作技術(shù)的概念

淺翻深松耕作技術(shù)是少耕法的一種,是在我國東北地區(qū)試驗成功的深松耕法基礎(chǔ)上發(fā)展而來的旱作農(nóng)業(yè)增產(chǎn)新技術(shù)。這種耕作法是采用深松鏟與淺翻犁鏵部件組合技術(shù),通過淺翻,深松一次性聯(lián)合作業(yè),深松鏟對土壤進行深松,以打破犁底層,使下層土壤疏松,有利于積蓄雨水和促進作物根系下扎,同時,在不破壞土壤層的前提下,淺翻犁鏵對土壤淺層原茬耕翻,能創(chuàng)造出符合種子發(fā)芽和作物苗期生長所需要的苗床條件。

1.2 機械淺翻深松耕作技術(shù)的主要特點

1.2.1增產(chǎn)效果顯著 機械淺翻深松耕作技術(shù)可加深耕層,能創(chuàng)造出符合種子發(fā)芽和作物苗期生長所需要的苗床條件,為農(nóng)作物正常生長創(chuàng)造良好的土壤條件。該項技術(shù)深松深度達30～35cm,比傳統(tǒng)的鏵式犁耕翻技術(shù)加深5～10厘米。作物根系的深扎能使作物充分吸收土壤中的水分和養(yǎng)分,促進作物莖葉生長。據(jù)測定,該項技術(shù)可使糧食作物增產(chǎn)10%～20%,塊根作物增產(chǎn)10%～15%,經(jīng)濟效益顯著。

1.2.2蓄水保墑能力強 機械淺翻深松耕作技術(shù)能建立上虛下實的耕層構(gòu)造,明顯改善土壤的蓄水能力。在降雨季節(jié),上部虛土層能迅速接納雨水,并通過深松層下滲到30cm以下的土壤中儲存起來,形成土壤水庫,同時有效地防止水土流失。由于淺翻深松耕法不用鏵式犁耕翻,不會將下層土壤翻上來,有利于保墑和防風蝕。

1.2.3作業(yè)成本低機械淺翻深松耕作技術(shù)與傳統(tǒng)耕作法相比,燃油消耗僅僅是傳統(tǒng)耕作法的40%～70%,僅此一項,每公頃作業(yè)成本就可降低28元;利于保護土壤團粒結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)耕作法機械進地次數(shù)多(耕,耙,耢,播,壓),對土壤具有一定的破壞作用,而機械淺翻深松耕作技術(shù)可以減少作業(yè)次數(shù),淺層耕翻,促進了土壤結(jié)構(gòu)的團?；?。

1.2.4降低成本,增加收入 與傳統(tǒng)耕作法相比,可以減少3～5道作業(yè)工序,工時消耗分別是傳統(tǒng)耕作的30%～50%。

2. 淺翻深松耕作技術(shù)配套機具的發(fā)展前景

目前,淺翻深松耕作技術(shù)已被越來越多的人所接受,農(nóng)民對這種高效率、高效益,高質(zhì)量、自動化程度高、勞動強度低的淺翻深松犁及配套機具需求迫切。如黑龍江省2004年已推廣淺翻深松耕作技術(shù)100多萬公頃,推廣淺翻深松耕作技術(shù)配套機具13000余臺。另外,我國北方旱作區(qū)的河北、內(nèi)蒙古、新疆、山東、山西、陜西等省(自治區(qū))近期推廣淺翻深松耕作技術(shù)面積將達1520萬公頃,對淺翻深松耕作技術(shù)配套機具也必將有更大的需求市場。

3. 淺翻深松耕作技術(shù)配套機具需不斷完善

3.1 進一步提高機具作業(yè)性能

目前,淺翻深松犁的淺翻工作部件是采用小參數(shù)設(shè)計的,導致淺翻工作部件翻垡性能不理想,碎土能力不強,應(yīng)在今后的研制中加大淺翻工作部件的創(chuàng)新力度,不斷提高機具的作業(yè)性能。

第6篇：土壤的概念范文

摘要闡述了平衡施肥的概念以及油菜需肥規(guī)律和施肥原則,并總結(jié)了油菜平衡施肥的方法,以期為油菜平衡施肥提供參考。

關(guān)鍵詞 南方丘陵區(qū);油菜;平衡施肥技術(shù)

合理施用肥料是油菜生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié),平衡施肥技術(shù)采用有機無機相結(jié)合,并使足夠數(shù)量的有機物返回土壤,使土壤的保肥、供肥能力相應(yīng)得到增強,在提高作物產(chǎn)量的同時,使土壤得到改良[1,2]。南方丘陵區(qū)雨水多,土壤偏酸性,氮肥施用量過高,鉀肥較缺乏,油菜生長受限,現(xiàn)將南方丘陵油菜的平衡施肥技術(shù)介紹如下。

1平衡施肥概念

平衡施肥是根據(jù)作物需肥規(guī)律、土壤供肥性能,在以有機肥為基礎(chǔ),有機肥和無機肥相配合施用的條件下,提出氮、磷、鉀和微量元素肥料的適宜用量、比例,以及相應(yīng)的施肥技術(shù),用以合理供應(yīng)和調(diào)節(jié)作物必需的各種營養(yǎng)元素,來滿足作物生長的需要,從而達到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、增收的一種科學施肥方法。油菜平衡施肥技術(shù)是按照油菜對養(yǎng)分的需求特性,同時考慮種植地區(qū)土壤本身的供肥特性,對肥料進行用量配比并確定不同生長時期施肥量的一項實用技術(shù)。

2油菜需肥規(guī)律和施肥原則

2.1油菜需肥規(guī)律

油菜分甘藍型和白菜型兩大類,不同類型對氮(n)、磷(p2o5)、鉀(k2o)的吸收比例不同,一般甘藍型為1∶0.42∶1.40,白菜型為1∶0.44∶1.10,甘藍型吸肥量一般比白菜型高30%以上,產(chǎn)量高50%以上,且甘藍型油菜需鉀量明顯比白菜型高,尤其是南方丘陵紅壤區(qū)缺鉀較嚴重,在實際生產(chǎn)別需要注重鉀肥的施用,該文主要介紹甘藍型油菜的需肥規(guī)律。

甘藍型油菜不同生育時期對氮、磷、鉀的吸收有較大的差異,播種期到苗期分別占總吸收量的13.40%、6.40%、12.30%,苗期至抽薹期分別占總吸收量的34.40%、28%、37.60%,抽薹期至初莢期分別占總吸收量的27.20%、24.80%、28.90%,初莢期至成熟期分別占總吸收量的25%、40.80%、21.20%。

2.2 油菜施肥原則

根據(jù)油菜生長發(fā)育的特性及其需肥規(guī)律,總體施肥原則為:施足基肥,早施苗肥,重施臘肥和薹肥,巧施花肥[3]?；蕬?yīng)占總肥量的60%,追肥應(yīng)占總肥量的40%。

3施肥方法

第7篇：土壤的概念范文

關(guān)鍵詞 綠水；藍水；水資源評估；水資源管理；SWAT模型；流域

中圖分類號 X143;X32 文獻標識碼 A 文章編號 1002-2104(2008)06-0061-07

水資源評估與管理研究是糧食安全與生態(tài)安全保障研究的重要前提。但是，傳統(tǒng)的水資 源評估與管理只考 慮了對社會和經(jīng)濟有用的地表水和地下水，即“藍水”，卻忽略了雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)與生態(tài)系統(tǒng)的重 要水源――“綠水”［1］。綠水是指直接來源于降水通過蒸散發(fā)作用返回大氣的 水。綠水的循環(huán)主要供給陸生生態(tài)系統(tǒng)，包括綠色的植物、農(nóng)作物等，故形象地稱之為綠水 。本研究把綠水進一步劃分為“綠水流”和“綠水貯存”［1～3］。綠水流指的是實 際蒸散發(fā)， 綠水貯存是貯存在土壤中的水汽，它可以產(chǎn)生潛在的經(jīng)濟回報，因為它是 雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)的重要水源。從水文循環(huán)的角度分析，全球尺度上總降水的65%通過蒸散發(fā)轉(zhuǎn)化為 了 綠水，僅有35%的降水成為了藍水［4］。因此，將綠水概念引入到水資源范疇中不僅 是糧食保障和生態(tài)系統(tǒng)安全的必然要求，同時也意味著對水資源的全面而真實的了解。在國 際上，綠水研究處在起步階段，正受到越來越多的關(guān)注［5］，并引起了科學界對水 資源管理的重新思考。但是在國內(nèi)，綠水的研究較為匱乏［5,6］，還處在萌芽狀態(tài) ，綠水概念還沒有被納入到水資源管理體系中去。綠水評估研究是綠水管理的重要基礎(chǔ)，但 是現(xiàn)有的綠水評估研究［7～19］存在以下幾個問題：①多集中在大尺度，尤其是全 球 尺度評估，精度不高，不便于綠水管理；在小尺度（在本文中主要指的是 中 、小流域范圍）上高精度的評估方法缺乏。②多集中于綠水流的評估，忽視了綠水貯 存的評估（它是雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)的重要水源），缺乏綠水流與綠水貯存相統(tǒng) 一的綠水評估方法。③針對土地利用變化條件下的綠水評估比較多，而針 對氣候變化條件下的綠水評估研究很少。④在中國的流域，引入綠水概念并應(yīng)用SWAT模型進 行小尺度的綠水評估研究還較為缺乏。本研究的目的是針對綠水評估中的以上問題，以分布 式水文模型SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模擬為基礎(chǔ)，以碧流河流域 上游為例，在小尺度建立綠水流和綠水貯存相統(tǒng)一的綠水多角度評估 方 法（包括：綠水量估算和綠水時空分布的評估方法以及氣候變化條件下的綠水流評估方法） ，并結(jié)合這些評估結(jié)果，討論引入綠水概念給水資源管理帶來的革新，指出綠水評估和管 理研究的發(fā)展方向。

1 綠水評估方法簡介

目前，綠水的評估（主要集中于綠水流評估）方法主要有以下4種：

（1）利用主要生態(tài)系統(tǒng)（如：天然森林、人工林地、草地和雨養(yǎng)農(nóng)田等）生產(chǎn)單位干物質(zhì) 所需要的蒸散量，乘以凈初級生產(chǎn)力數(shù)據(jù)，評估綠水流［7，8］。

（2）根據(jù)典型生態(tài)系統(tǒng)的蒸散觀測研究資料及其空間信息評估綠水流。對于天然雨養(yǎng)生態(tài) 系統(tǒng)，采用每個植被類型的空間分布面積乘以相應(yīng)的實際蒸 散計算綠水流［9, 10］；對于雨養(yǎng)農(nóng)田系統(tǒng)，利用當水分不是限制條件時農(nóng)田的產(chǎn) 量與蒸散呈良好的線性關(guān)系的特點（這種線性關(guān)系的斜率即水分利用效率），采用水分利用 效率與產(chǎn)量的乘積評估其綠水流［9，10］。其中的生態(tài)系統(tǒng)的實際蒸散一 般由實際觀測得到。

（3）利用土壤―植被―大氣模型(如：LPJ全球植被動態(tài)模型)評估綠水流［11］。

（4）利用水文模型評估流域尺度的綠水流。利用Falkenmark對流域水資源的劃分（即流域 的水資源由藍水和綠水組成）［20］，以綠水代表被土地所利用的水資源，藍水代表 地表徑流和深層地下水回液，建立流域水文模型評估綠水。Jewitt等［12］在小尺度 上使用ACRU水文模型，大尺度上使用HYLUC水文模型，研究 了非洲南部的盧武河流域內(nèi)9 種不同土地 利用狀況下的綠水流情況。Seyam等［16］在大尺度下，使用STREAM水文模型簡略評 估了非洲南部贊比西河的綠水和藍水，并用來進行國際河流在沿河國家的水分配問題。Schu ol等［3］在大尺度下，使用SWAT模型評估了覆蓋西非18個國家的多流域地區(qū)的綠水 和藍水的供應(yīng)能力。

對于流域而言，在這4種方法中第4種方法是最合適的，不僅能夠評估綠水而且能夠同時評估藍水。但是已有的 水文模型應(yīng)用研究大都集中在大尺度研究，由于大尺度應(yīng)用輸入的空間資料一般比較粗糙， 使得評估的結(jié)果精度不高。這些應(yīng)用的水文模型中，HYLUC模型是參數(shù)簡約型模型，在世界 各地都適用，但是只適合作大尺度研究，精度也相對較低。ACRU模型和STREAM模型雖然可以 在小尺度應(yīng)用，但是由于模型參數(shù)應(yīng)用范圍的限制，導致其很難在其他地區(qū)應(yīng)用。因此，目前這兩種模型不太適合用在中國綠水評估研究。SWAT模型是20世紀90年代后期至今，發(fā)展迅速、影響比較大的物理性較強的水文模型［21］，已在中國各個尺度流域也得到了較多的應(yīng)用［22］。而且，此模型在中國的適應(yīng)性 研究也不少。已有的SWAT應(yīng)用證明，SWAT不僅適合小尺度研究也適合大尺度水 資源研究。而且模型的輸出有大量的綠水信息，但是由于綠水研究處在起步階段，很少得到 挖掘研究?；谝陨系难芯勘尘?，本文選取SWAT水文模型進行小尺度綠水多角度評估研究。

本研究通過對SWAT的數(shù)據(jù)編輯和模型配置，分別以年和月為徑流輸出的時間間隔運行模型， 并進行校準和驗證，建立研究區(qū)的徑流模型。利用驗證后徑流模型的相關(guān)輸出參數(shù)來計算綠 水量和藍水量。從時間角度出發(fā)，使用這些輸出參數(shù)研究綠水的逐月動態(tài)變化特征。同時從 空間角度出發(fā)，利用這些輸出參數(shù)與子流域空間信息的關(guān)系，使用地理信息系統(tǒng)（GIS）工 具在子流域級別對綠水數(shù)據(jù)進行量化分級并輸出綠水分布圖，來研究綠水的空間分布特征。 基于校準和驗證的SWAT徑流模型，使用氣候方案假定法，對未來溫室效應(yīng)影響下的流域綠水 流的可能變化進行評估。其中用來計算綠水和藍水的SWAT參數(shù)主要有ET（從植被、 土壤和水 體實際蒸散回到大氣的水量）、SW（一段時間后貯存在土壤層中的水量）、WYLD（在一段時 間內(nèi)離開研究區(qū)進入河道的水量）和DARCHG（從根系區(qū)滲漏到深層蓄水層的水量 ）?；?前面的綠水與藍水的概念， ET（即綠水流量）和SW增量（即綠水貯存增量）之和為綠水總 量，其中SW增量ΔSW=SWi-SWi-1（SWi為研究時段末期的土壤 水量，SWi-1為前一時段末期的 土壤水量）。WYLD（即產(chǎn)水量）和DARCHG（即深層地下水補充量）的和為藍水量 （作為綠水研究的參考）。

2 基于SWAT模擬的綠水多角度評估研究

2.1 SWAT 模型原理和研究區(qū)描述

SWAT模型一般基于數(shù)字高程圖（DEM）、土壤圖和土地利用圖，采用流域―子流域―水文響 應(yīng)單元（HRU，即子流域中具有唯一土地覆被、土壤和管理措施的集總單元）的空間離散方 案，對流域進行劃分。徑流分別從各個HRU計算，并在子流域級別上匯總，再通過河網(wǎng)演算 得到流域出口徑流量。在水文循環(huán)的陸地階段，SWAT主要基于積雪、土壤、淺層地下水和深 層地下水4部分儲存量的水平衡，并考慮降雨、下滲、地表徑流、蒸散發(fā)、側(cè)向流和滲漏等 水文過程來評估水量。其中地表徑流量采用修正的SCS曲線數(shù)法。對于蒸散發(fā)，可以在模型 中選擇PenmanMonteith 方法評估潛在蒸散量，采用Ritchie發(fā)展的方法計算實際蒸散（即 綠水流）量，采用土壤深度和含水量的指數(shù)函數(shù)計算實際土壤水蒸發(fā)量，采用潛在蒸散發(fā)和 葉面積指數(shù)的線性函數(shù)計算植物散發(fā)量［23］。

案例研究區(qū)在我國東北的碧流河流域上游，面積1 328 km2，其出口即為碧流河 水庫。該水庫是大連市最重要的淡水來源地，庫容9億m3。研究區(qū)位于北溫帶濕潤氣候區(qū) ，汛期從6月到9月，7、8月 份降雨集中。多年平均降雨量為614.6 mm，多年平均氣溫范圍8.4～10.3℃。 流域內(nèi)將近82%的區(qū)域是林 地，大約15%的區(qū)域是耕地，1%的區(qū)域是園地，剩下的主要是水體和居住用地等。研究區(qū)土 壤類型主要有 棕壤性土、棕壤、潮棕壤、草甸土和淹育型水稻土。農(nóng)業(yè)是此地區(qū)的主要產(chǎn)業(yè)，山區(qū)的大部 分耕地是雨養(yǎng)農(nóng)田，地勢平坦的主河道附近主要分布灌溉農(nóng)田。

2.2 基于SWAT模型的徑流模擬過程

SWAT的水文模擬需要輸入研究區(qū)的地形、土地利用/覆被、土壤類型和氣象等數(shù)據(jù)。其中地 形數(shù)據(jù)來源于25m精度的DEM柵格圖；土地利用/覆被數(shù)據(jù)主要來源于1∶10萬比例 尺 的土地利用/覆被圖；土壤類型數(shù)據(jù)主要來源于1∶5萬的土壤圖和相關(guān)土壤屬性數(shù)據(jù)。氣象 資 料包括最高氣溫、最低氣溫、降水、太陽輻射、風速和相對濕度的逐日數(shù)據(jù)。其中降水數(shù)據(jù) 來源于流域內(nèi)的6個雨量站的1999-2005年實測資料，其他氣象數(shù)據(jù)是基于流域周 圍3個氣象站多年的實測資料。模型配置時，通過設(shè)定子流域最小集水面積的閾值 為26 km2，研究區(qū)被分成36個子流域；通過設(shè)定優(yōu)勢地面覆被/優(yōu)勢土壤類型為 10/10，在各子流域內(nèi)共劃分出150個HRU。

配置完SWAT模型后，需要運行模型，并進行徑流模型的參數(shù)校準與驗證，這是徑流模型模擬 精度的保障。用于參數(shù)校準與驗證的徑流實測數(shù)據(jù)，來源于研究區(qū)內(nèi)繭場水文站1 999-2005年的每日徑流的觀測值。其中，1999-2000年數(shù)據(jù)用于模型啟動階段來合理估計模 型初始變量；2001-2003年的數(shù)據(jù)用于參數(shù)校準，并通過模擬效率評價指標來評價其精度；2 004-2005年的數(shù)據(jù)用于驗證參數(shù)校準后徑流模型的適用性。模擬效率評價指標使用相對誤差 （Re）、相關(guān)系數(shù)（R2）和NashSutcliffe效率系數(shù)（Ens）［24］。效 率評價指標 一般要求達到年徑流量 Re≤20%，月徑流量R2≥0.6 和Ens≥0.5［25］。模型參數(shù) 校準時，由于SWAT模型參數(shù)眾多，首先進行參數(shù)敏感度分析，確定了對徑流影響最 大的8個輸入?yún)?shù)；然后采用兩階段“Brute Force”法［26］，計算這8個參數(shù)的值 域，并確定其最終值。

參數(shù)校準后，年徑流模擬值與實測值年均相對誤差小于20%（Re=19%），月 相關(guān)系數(shù)和月效率系數(shù)都大于0.9（R2=0.98，Ens=0.96），精度符合模擬評價標準，參數(shù)校準效果較好；驗證期間，月相關(guān)系數(shù)和月效率系數(shù)也都大于0.9（R2=0.97，Ens= 0.95） ，完全滿足流域水文模型模擬精度要求，且模擬徑流量與實測流量擬合較好。這 表明，該徑流模型在研究區(qū)具有良好的適用性，而且其輸出水文參數(shù)是可以被信賴并用來進 行進一步的綠水研究。

3 綠水評估結(jié)果

SWAT輸出文件中蘊含的水文信息可以被用來進行綠水研究。從“輸出摘要文件”中可以整理 并計算得到研究區(qū)的綠水和藍水的年平均量：綠水流量（蒸散發(fā)量）為4.48億m3，綠水貯 存增量為0.04億m3。綠水總量（綠水流量+綠水貯存增量）為4.54億m3。藍水總量（產(chǎn) 水量+深層地下水補充量）為3.62億m3。綠水量大約是藍水量的1.25倍?？梢?，在研 究區(qū)綠水是水資源的主要組成部分，在 綠水成分中綠水流是主要部分。

“輸出摘要文件”中綠水相關(guān)參數(shù)的每月平均值可以用來進行綠水（包括綠水流和綠水貯存 ）的時間尺度分布研究；“子流域輸出文件”和“HRU輸出文件”中的水文參數(shù)，可 以分別用來在子流域級別和HRU級別上進行綠水（包括綠水流、綠 水貯存）的空間分布研究，本研究選擇子流域級別進行研究。

3.1 綠水的時間分布評估研究

表1中展示了研究區(qū)1年中平均(2001-2005年)每月的綠水、綠水流和綠水貯存增量的分布情 況。為了更好地進行比較，表中水量數(shù)值以全流域每月的平均毫米數(shù)為單位，并且以藍水量 和降水量作為參考。表1中還列出了研究區(qū)月均水資源估算量(藍水量+綠水量)，用來與降水 的月均監(jiān)測值進行比較，以驗證本研究的水平衡關(guān)系狀況。檢驗結(jié)果為水資源月均估算量與 降水 的月平均量相對誤差為-5.5%，月相關(guān)系數(shù)R2=0.99,月效率系數(shù)Ens=0.9 9,這說明水資源月均估算量基本達到平衡。

表1的結(jié)果顯示綠水、綠水流和監(jiān)水的每月分布趨勢基本一致，波峰都出現(xiàn)在汛期(夏季)， 而且它們與降水的分布趨勢也大體相同。但是綠水的峰值出現(xiàn)在7月，綠水流和藍水的峰值 出現(xiàn)在8月。在前半年綠水總量及綠水流都多于藍水，在后半年藍水基本多于 綠水。綠水貯存增量的增加幅度在6，7月比較大，在3，8月出現(xiàn)幅度較大的回落。在綠水組成中綠水流 是主要組分。 3.2 綠水的空間分布評估研究

對“子流域輸出文件”中的相關(guān)水文參數(shù)，運用ArcGIS9.1進行量化分級，可以得到研究區(qū) 內(nèi)各子流域的綠水流量、綠水貯存能力、綠水總量和藍水量的年均(2001-2005年)空間 分布規(guī)律。其中，綠水貯存能力反映了土壤耕作層儲存水分能力，用各子流域2001年至2005 年中土壤水(綠水貯存)量的最大值和最小值之差來表示。為了更好地進行比較，水量值以流 域內(nèi)各子流域的每月平均水層厚度描繪。該數(shù)值乘以對應(yīng)的子流域面積，即是各子流域?qū)?yīng) 的水量。

結(jié)果表明研究區(qū)內(nèi)各子流域的年均綠水流量的范圍是300～560mm。綠水流量較大的地區(qū)主要 集中在干流附近的子流域，尤其是河流交匯密集區(qū)(400～560mm),這主要是由于該地區(qū)用于 蒸散的水量和植被都比較豐富。其他大部分地區(qū)的綠水流量的范圍在300～350mm。

研究區(qū)內(nèi)各子流域的在研究時段內(nèi)土壤水量(綠水貯存量)的最大值和最小值之差的范圍在 10.1 ～45.0mm?？傮w來看，綠水貯存能力最大的地區(qū)主要在河道交叉地區(qū)(差值范圍在11.8～13. 8mm)，面積較少；西北部地區(qū)的綠水貯存能力較大(差值范圍在13.8～16.8mm);東部地區(qū) 的綠水貯存能力次之(差值范圍在11.8～13.8mm);其它大部分地區(qū)的綠水貯存能力較小(差值 范圍在10.1～11.8mm)。這是因為綠水貯存能力與土壤的耕作層厚度和土壤質(zhì)地密切相 關(guān)。 研究區(qū)大部分地區(qū)覆蓋的是薄層酸性巖棕壤性土，土層薄，質(zhì)地以重/中礫質(zhì)砂壤為主，而 且這些土壤大部分在山地，不利于土壤保水，導致土壤水含量很少。因為綠水貯存是農(nóng)業(yè)， 特別是雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要水源，產(chǎn)生經(jīng)濟回報，所以此綠水貯存能力空間分布規(guī)律可以為 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供指導并為雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)的劃分提供重要的依據(jù)。

研究區(qū)內(nèi)各子流域的年均綠水總量的范圍是303～521mm。由于綠水總量中綠水流量在占絕對 優(yōu)勢，所以其分布規(guī)律與綠水流量的分布規(guī)律幾乎相同。綠水總量較大的地區(qū)也主要集中在 干流附近的地區(qū)(400～521mm)，尤其是河流交匯密集區(qū)。其他大部分地區(qū)的綠水流量的范圍 在303～350mm。

對比藍水和綠水的空間分布規(guī)律可知，綠水與藍水的空間分布差異很大，綠水主要集中在主 河道附近地區(qū)，而藍水主要分布在流域的東部、西北部和南部地區(qū)。綠水總量的分布主要受 綠水流分布影響。從綠水分布的成因方面來說，綠水既決定于生物物理條件(如氣候、土壤 類型和植物種類)，又受制于各種管理條件(如植物吸收水分時間、植被密度、土壤養(yǎng)分狀況 、土壤物理狀況和土地利用方式)。由于可控的條件比較多，為綠水管理提供了參考途徑。

3.3 氣候變化條件下的綠水評估研究

目前，氣候變化導致水資源分配不均、旱澇等問題日趨嚴重。隨著全球氣候變暖，水資源對 氣候變化的響應(yīng)研究越來越引起重視，已經(jīng)成為水資源研究的熱點。本研究基于前面校準的 SWAT徑流模型，使用氣候方案假定法，對未來溫室效應(yīng)影響下的流域綠水流的可能變化進行 評估，為氣候變化條件下的綠水流評估研究提供量化手段。

在全球，未來在CO2濃度倍增情況下，氣溫將上升1.5～3.5℃。研究區(qū) 所在的 中國東北地區(qū)，未來的30～50年，由于CO2濃度的增加，氣溫大約可以升高2～3 ℃，降水量 會有不同程度的增減［27］。根據(jù)這些氣候變化研究成果，假設(shè)流域下墊面狀況在水 文響應(yīng)預期內(nèi)不變，本研究設(shè)計了未來CO2濃度倍增的情況下降水和氣溫組合的25種氣候 變 化情景，即在研究流域內(nèi)日氣溫（T）的基礎(chǔ)上升高0～4℃的同時，在日降水量（P）的基礎(chǔ) 上變化0%、±10%、±20%。然后利用前面校準的SWAT徑流模型對25組不同的氣溫和降水 組合 分別進行模擬計算，得到各種情景下的年均綠水流量；通過與初始氣候情景 （ΔT =0，ΔP=0）下的模擬值作比較，得到每種氣候變化條件下的年均綠水流量的變化率（見表2 ）。

通過分析表2可知：① 綠水流量隨降水的增加和氣溫的升高而增大。②降水對綠水流 量的影響明顯要大于氣溫的影響。③氣溫對綠水流量的影響隨降雨量的增加而變化更為顯著 。④不同氣候變化情景下，綠水流量變化差異顯著。其中對研究區(qū)綠水流量增加最為有利的 情況是降水增加20%，溫度上升4℃的時候。此時綠水流量（383.4 mm）比初始條件下增加45 .1 mm（上升13.3%）。而對研究區(qū)綠水流量增加最為不利的情況是降水減少20%，溫度不變 的時候。此時的綠水流量（295.8 mm）比初始條件下減少42.5 mm（下降12.6%）。

4 引入綠水概念的水資源管理革新研究

以上的綠水評估結(jié)果為綠水量化管理提供了可靠的依據(jù)。如：因該結(jié)合綠水流和綠水貯存空 間分布規(guī)律，在年均綠水流量范圍為300～350 mm/年和綠水貯存能力較小的雨養(yǎng)農(nóng)田區(qū)，采 取一系列措施來進行綠水管理，包括所有 能 減少徑流、增加水分入滲和降低土壤蒸發(fā)的技術(shù)和方法。如：增大降水的入滲能力、減緩因 為降水的不確定性導致的干旱期脅迫（增加時間尺度上的根系可獲得水資源）、提高土壤肥 力以增加綠水流利用效率等。具體措施包括對地表進行覆蓋、合理耕作農(nóng)田 以及使用雨水集流、節(jié)水技術(shù)等。研究結(jié)果［15,28～30］表明，地表覆蓋能減少72% 的地表徑流，提高雨水利用效率20%；適當?shù)母骷夹g(shù)能減少徑流量的60%，提高雨水利用效率58%；集水技 術(shù)（將降水存貯于儲水設(shè)施或直接引入農(nóng)田）能減少66%的徑流量。通過這些措施幾乎能使 綠水流提高3倍。此外對農(nóng)作物進行管理也能明顯地增加綠水流。但是，這些水資源管理革 新措施也會產(chǎn)生生物系統(tǒng)、經(jīng)濟系統(tǒng)和生態(tài)系統(tǒng)之間的相互作用，可能帶來負面影響［ 19］。最近，在非洲的圖蓋拉河和潘加尼河流域開展的SSI項目［18］ 正在研究不同時空尺度（包括大流域和小流域）的這些相互影響。這些研究的成果將有助于這些綠水管 理措施的規(guī)范使用。

除了綠水管理措施，人類還可以通過土地利用類型的改變來影響水資源（包括綠水和藍水） 。Gordon等研究指出［13］，在近200年內(nèi)，澳洲由于大面積砍伐森林，導致綠水流 的減少幾乎相當于目前整個澳洲大陸的藍水流量。 在毛利達令盆地，大量樹木被砍伐并使 用淺根系草地和季節(jié)性的農(nóng)作物代替，植被的變化促進了藍水流增加，使得地下水位升高， 河流水量增加。國際水資源管理研究所對印度西北部巴克拉坎小流域灌溉研究發(fā)現(xiàn)［14 ］，灌溉直接導致了河流的干涸，該地區(qū)所有的降水資源以及55%的藍水流幾乎都被轉(zhuǎn)化 為綠水流。在南非，長期以來森林被確認為是重要的水資源消費者，可以對下游的藍水資源 產(chǎn)生影響，因此從1972年以來，建立了商業(yè)造林機制來控制造林對下游藍水減少的威脅。研 究結(jié)果［12～15］表明，砍伐森林、開荒種田等人類對土地覆蓋類型的改變，將導致 綠水減少，藍水增加；而提高林地或灌溉農(nóng)田面積都將導致藍水的減少和綠水的增加。應(yīng)用 這些研究成果可以為水資源管理提供更為科學有效的指導。在研究區(qū)，干流附近地區(qū)的藍水 量較少，綠水總量較大。通過土地利用對水資源的影響規(guī)律可知，這與這一 地區(qū)灌溉農(nóng)業(yè)比較集中是分不開的。而且隨著人口增長，這一地區(qū)灌溉農(nóng)田的面積還在逐年 增加，這將進一步加劇藍水的減少。因此從水資源管理的角度，應(yīng)該控制這一地區(qū)灌溉農(nóng)田 面積，以保證充足的藍水進入下游的碧流河水庫。在流域范圍，傳統(tǒng)的植樹造林保護流域的 觀念也應(yīng)該得到部分修正，因為流域內(nèi)上游森林面積的增加會導致下游藍水的減少，因此不 應(yīng)盲目擴大森林面積，而應(yīng)該通過定量評估把森林的規(guī)?？刂圃谝欢ǖ囊?guī)模。因此，只有引 入綠水的概念，并評估土地利用對綠水與藍水的影響，才能對土地進行合理的規(guī)劃并對水資 源進行科學的管理。

此外，開展綠水和藍水的關(guān)系研究將也是水資源管理革新的重要內(nèi)容。保持合理的綠水和藍 水分配比例，對維持區(qū)域生態(tài)平衡、維持河流生命健康是必需的。Calder等［31］突 出了藍水流和綠水流的聯(lián)系，提供了“象限”方法來嘗試解決土地利用變化對下游的水資源 壓力問題。這種方法的前提假設(shè)是綠水流和徑流有直接的因果聯(lián)系，但是這個假設(shè)只在大的 時間尺度有效，對于逐日的水資源管理的是不合適的。Jewitt指出［19］流動過程曲 線（Flow Duration Curves， FDCs）方法是這方面比較有效的方法。流動過程曲線很長一 段時間以來已經(jīng)被用在關(guān)于水資源的供應(yīng)和風險保障評估研究中，它也是目前研究綠水和藍 水關(guān)系十分有效的工具，而且可以進行逐日時間尺度的研究。FDCs是以觀測或模擬的時間序 列的水流（包括綠水流和藍水流等）數(shù)據(jù)為輸入得到的。當綠水流增大時，藍水流的FDC（ 表示藍水流的剩余百分比曲線）將下降，直到與保留FDC曲線（即設(shè)定的藍水保障曲線）相 交，可以得到在保證下游一定藍水的前提下綠水的最大域值（同時也是藍水的最小域值）。 有了這個域值以及FDC的其他各種信息，使引入綠水概念的水資源管理更具有可操作性。例 如：可以通過此方法評估在保證下游一定藍水量的基礎(chǔ)上，上游允許擴大森林的最大面積和 對應(yīng)的綠水量。

因此，將水文模型評估綠水和藍水的方法同F(xiàn)DCs方法相結(jié)合是水資源評估和管理研究的重要 發(fā)展方向。以水文模型輸出的綠水流和藍水流作為FDCs的輸入，通過改變水文模型的土地利 用或氣象數(shù)據(jù)，結(jié)合FDCs分析手段，可以有效地評估土地利用變化或氣候變化對綠水和藍水 的影響，同時建立綠水和藍水之間的量化聯(lián)系，并指導水資源管理。這也是今后綠水評估和 管理研究重要的研究方向之一。

5 結(jié) 論

通過本文對綠水的評估及其管理研究，可以得到以下結(jié)論：

(1) 在碧流河上游地區(qū)，綠水是水資源的主要組成部分(綠水量大約是藍水量的1.25倍)，在 綠水成分中綠水流是主要部分。在前半年綠水總量及綠水流都多于藍水，在后半年藍水基本 多于綠水。綠水貯存增量的增加幅度在6、7月比較大，在3，8月出現(xiàn)幅度較大的回落。綠 水與藍水的空間分布差異很大。綠水主要集中在主河道附近地區(qū)，而藍水主要分布在流域 的東 部、西北部和南部地區(qū)。綠水流量較大的地區(qū)主要集中在干流附近的子流域，尤其是河流交 匯密集區(qū)。綠水貯存能力最大的地區(qū)主要在河道交叉地區(qū)，面積較少；西北部地區(qū)的綠水貯 存能力較大；東部地區(qū)的綠水貯存能力次之；其它大部分地區(qū)的綠水貯存能力較小。綠水流量隨降水的增加和氣溫的升高而增大。降水對 綠水流量的影響明顯要大于氣溫的影響。氣溫對綠水流量的影響隨降雨量的增加而變化更為 顯著。不同氣候變化情景下，綠水流量變化差異顯著。

(2) 引入綠水概念并使用SWAT分布式水文模型評估綠水（包括綠水及其組成部分：綠水流和 綠水貯存）是小尺度下針對流域的綠水量化研究的有效辦法，值得在中國推廣使用。利用SW AT模型建立的徑流模型可以進行綠水量估算、綠水時空分布研究和氣候變化條件下綠水評估 等多角度綠水量化研究，并為綠水和藍水的關(guān)系研究提供量化研究基礎(chǔ)。

(3) 引入綠水概念后，基于綠水評估結(jié)果的綠水管理、通過土地利用變化對綠水與藍水的管 理，和基于綠水與藍水量化關(guān)系研究的水資源管理，是傳統(tǒng)水資源管理需要革新的重要內(nèi)容 。

(4) 將水文模型評估綠水和藍水的方法同流動過程曲線（FDCs）方法相結(jié)合是綠水評估和管 理研究的重要發(fā)展方向之一。

(5) 綠水在我國水資源管理中仍然是被普遍忽視的，由于綠水在糧食生產(chǎn)和生態(tài)系統(tǒng)功能和 服務(wù)價值等方面都具有重要的作用，迫切需要把綠水概念統(tǒng)一到水資源概念范疇，把綠水評 估納入到傳統(tǒng)水資源評估體系中，并對傳統(tǒng)的水資源管理進行革新。

(6) 受條件所限，案例研究只使用了7年的氣象和徑流觀測數(shù)據(jù)作為SWAT模型的輸入資料，1 0年以上的數(shù)據(jù)將會使評估結(jié)果更為精確。另外，本文使用的是SWAT2005，該版本SWAT模型 雖然分別計算了實際散發(fā)（綠水流的生產(chǎn)性部分）和實際蒸發(fā)（綠水流的非生產(chǎn)性部分）， 但是在結(jié)果中沒有輸出，這是SWAT模型需要修改的地方。SWAT模型是一個開放軟件，完全可 以通過用戶的編程修改使模型輸出相關(guān)結(jié)果，這也是作者下一步工作的內(nèi)容。

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Research on Assessment and Management of Green Water

WU Hongtao1 WU Chunyou1 HAO Fanghua2 JIN Yingxue3

(1. School of Management, Dalian University of Technology, Dalian Lia o ning 116023, China;

2. Institute of Environmental Sciences, Beijing Normal Univ e rsity, Beijing 100875, China;

3. Biliu River Reservoir Management Bureau of Dal ian, Dalian Liaoning 116221, China)

Abstract Green water is disregarded in the traditional water resource research which h as been a subject attracting many attentions in recent years in

the world. By now, most

of the green water assessment methods only focuses on large scale cases, that is lack of precision. This paper analyzes a case study in a river basin of 1 328km 2 i n Northeastern China. A SWAT (Soil and Water Assessment Tool) hydrological model

is introduced to assess the green water from various angles on small sc a le. The temporal and spatial distributions of green water and the green water va rieties affected by climatic changes are also analyzed by this method. With gree n water concept, the innovations in water resource man agements are dis cussed. All the results show that SWAT model is a good tool to assess green wate r on small scale and it can play an effective role in decisionmaking of water

第8篇：土壤的概念范文

本研究需要全國多年平均降水量、多年平均氣溫、土壤有機質(zhì)含量分布、全國土地利用類型分布、農(nóng)作物分布、作物種植制度等數(shù)據(jù)及資料。

1.1氣象數(shù)據(jù)從“中國氣象科學數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)”下載得到遍布全國的氣象站點1970—2001年的氣象數(shù)據(jù)[9]，包括了每日降水量和每日平均氣溫，根據(jù)這些數(shù)據(jù)計算得到每個站點的多年平均氣溫和多年平均降水量。利用ArcGISRDesktop9.2對這些點狀數(shù)據(jù)進行插值，得到全國范圍的多年平均氣溫和多年平均降水量分布圖。

1.2土壤數(shù)據(jù)土壤有機質(zhì)含量分布圖來自中國農(nóng)科院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所數(shù)字土壤實驗室[10]，為面狀矢量數(shù)據(jù)，每個多邊形的主要屬性信息包括了多邊形的面積以及該多邊形所含土壤有機質(zhì)百分含量的范圍。

1.3土地利用類型數(shù)據(jù)來自中國科學院資源環(huán)境科學數(shù)據(jù)中心的全國1km分辨率土地利用類型數(shù)據(jù)，為柵格數(shù)據(jù)，其土地利用類型包括耕地、林地、草地、水域、城鄉(xiāng)工礦、居民用地和未利用土地。

1.4其他資料進行分析所需的農(nóng)作物分布、氣候及農(nóng)業(yè)區(qū)劃、作物種植制度等資料來自于互聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)學術(shù)期刊、專著與權(quán)威圖集。

2研究方法

2.1兩個概念在闡述場景體系建立的方法之前，有必要對本研究中將涉及的兩個概念作出解釋。（1）百分位（Percentile）：百分位是統(tǒng)計學術(shù)語，是一個位置指標，用Pp表示，描述一組升序排列的數(shù)據(jù)中第p百分位置上的數(shù)值。計算百分位的方法各種各樣，在本研究中，我們使用的是MicrosoftExcelR中的Percentile函數(shù)，其語法如下：Pp=Percentile（Array，p）式中：Array為求算百分位的數(shù)組或數(shù)據(jù)區(qū)域；p為百分比值，在0到1之間；Pp為返回的第p百分位上的數(shù)值。（2）地下水的農(nóng)藥淋溶脆弱性：脆弱性（Vulnera－bility）這一概念起源于自然災(zāi)害研究[16]，并廣泛應(yīng)用于環(huán)境科學、生態(tài)學、氣候變化、土地利用、可持續(xù)發(fā)展科學等多領(lǐng)域研究[16-18]。在本研究中，脆弱性是一個相對的概念，是待評價系統(tǒng)暴露于不利影響或遭受損害的可能性。農(nóng)藥在施用后對環(huán)境系統(tǒng)的負面影響總是存在的，為保證農(nóng)藥的施用在可以接受的程度上是安全的，需要制定安全標準（如國家標準或行業(yè)標準等）。如果某種農(nóng)藥對環(huán)境的危害位于規(guī)定的安全標準之內(nèi)，則認為農(nóng)藥在該環(huán)境系統(tǒng)中的施用是安全的；如果超過了這一安全標準，則認為環(huán)境處于脆弱狀態(tài)。在本研究中，脆弱性概念與百分位概念結(jié)合，一起表示受到農(nóng)藥施用污染影響的、按規(guī)定要保護的環(huán)境系統(tǒng)，從而保證了既能找到脆弱的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，而百分位概念的使用又避免了將極端情況納入考慮范圍?！艾F(xiàn)實中最糟糕的情況”并不是一個極端惡劣的情況，而是由百分位確定的相對惡劣的情況。歐盟國家通過多年研究論證，采用地下水對農(nóng)藥淋溶脆弱性達至第80百分位的土壤有機質(zhì)含量和多年平均降水量作為場景點的構(gòu)建標準，從而實現(xiàn)地下水場景點的脆弱性達到第90百分位的[2-3]。任何一種農(nóng)藥如果在這些場景點的氣象土壤條件下是安全的，那么該農(nóng)藥在90%的歐盟其他區(qū)域也是安全的。我國目前尚未制定針對地下水的農(nóng)藥濃度限量標準。由于地下水是我國重要的飲用水源，應(yīng)充分保證農(nóng)藥的施用對多數(shù)地下水不構(gòu)成威脅，相關(guān)管理部門認為必須保證農(nóng)藥施用在我國99%的地下水環(huán)境系統(tǒng)中是安全的。針對旱作農(nóng)田與地下水這一環(huán)境系統(tǒng)，其脆弱性主要由土壤有機質(zhì)含量和多年平均降水量決定，因此定義農(nóng)藥的淋溶脆弱性達第90百分位的土壤有機質(zhì)含量與農(nóng)藥的淋溶脆弱性達第90百分位的多年平均降水量共同體現(xiàn)了脆弱性達第99百分位的環(huán)境系統(tǒng)。倘若農(nóng)藥對99%的環(huán)境系統(tǒng)的風險是在安全范圍之內(nèi)的，便認為該農(nóng)藥可以在實際環(huán)境中施用。

2.2場景區(qū)的劃分我國地域廣闊，氣候、土壤等自然條件復雜，農(nóng)業(yè)耕作制度和生產(chǎn)條件差異明顯。因此，首先把全國分成若干個在一定程度上具有比較近似的氣候和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特征的場景區(qū)，然后在每個場景區(qū)中構(gòu)建標準場景是科學和切合實際的方法。場景區(qū)一來有利于在構(gòu)建標準場景的前期減少同時考慮降水、氣溫、土壤、作物等多個影響因素產(chǎn)生的復雜性，二來將全國分為幾個區(qū)域避免了在構(gòu)建標準場景時對全國主要農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件的遺漏。降水量、溫度、土壤理化性質(zhì)、作物特征是影響農(nóng)藥環(huán)境行為最關(guān)鍵的幾個因素，它們共同決定了農(nóng)藥在環(huán)境中的轉(zhuǎn)化、淋溶、揮發(fā)等環(huán)境行為，進而決定了農(nóng)藥對環(huán)境的污染程度。大量研究表明，農(nóng)藥的用量、水溶性、施藥地區(qū)的降水量或灌溉水量、施藥地區(qū)土壤質(zhì)地、地下水水位對農(nóng)藥能否造成地下水污染的影響最大[19-21]。在本研究中，首先選擇降水量和溫度作為劃分場景區(qū)的主要依據(jù)，主要因為：一是農(nóng)作物的分布與降水量、積溫等氣候條件密切相關(guān)；二是土壤種類及土壤有機質(zhì)含量的不同分布也與各地降水、溫度存在聯(lián)系。場景區(qū)劃分的主要步驟是：將全國多年平均氣溫和多年平均降水量分布進行疊加，形成各級多年平均降水量和多年平均氣溫的組合，然后結(jié)合農(nóng)作物分布特征、地形特征調(diào)整組合，最終得到能代表全國主要氣候特征和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件的場景區(qū)。首先按400mm和1000mm等值線將全國多年平均降水量分布圖分成三區(qū)，之所以選擇這兩個等值線是因為多年平均降水量400mm和1000mm是我國氣候帶劃分的依據(jù)之一，并且也是我國不同的常年灌溉地帶、不穩(wěn)定灌溉地帶和水稻灌溉地帶劃分的依據(jù)[22]。按8、12、16、20℃等溫線將全國多年平均氣溫分布圖分成5個區(qū)域，這些等溫線與上述降水等值線疊加后產(chǎn)生的區(qū)域與中國農(nóng)業(yè)自然區(qū)域大致吻合。不同自然區(qū)域和水利條件對農(nóng)作物分布和農(nóng)田耕作方式都有極大影響，因而也是我們在選擇標準場景時要重點考慮的。根據(jù)場景區(qū)數(shù)量不超過10個、場景區(qū)不宜太過零碎以及場景區(qū)應(yīng)代表全國主要農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件的原則[2]，疊加后的結(jié)果經(jīng)過合并、調(diào)整，最終得到的結(jié)果如圖1所示，各個場景區(qū)的氣候、地理、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特征如表1所示。

2.3場景點的選擇場景區(qū)表現(xiàn)了我國氣候特征和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要空間分布規(guī)律，而土壤特性則是從每一個氣候特征和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相對一致的場景區(qū)中選擇場景點的主要依據(jù)。土壤特性包括土壤機械組成、pH值、容重、有機質(zhì)含量等，其中土壤有機質(zhì)是吸附農(nóng)藥的主要載體，土壤中有機質(zhì)含量越高，吸附性能也越強，使可淋溶的農(nóng)藥量減小，因而淋溶深度也減小，對地下水的威脅也越小，也就是說，使農(nóng)藥淋溶脆弱性越大的土壤種類其有機質(zhì)含量越小。本研究根據(jù)各個場景區(qū)中土壤有機質(zhì)含量的分布，選擇出使農(nóng)藥淋溶脆弱性達到第90百分位的土壤有機質(zhì)含量所處的位置，結(jié)合氣象資料選擇出各個場景區(qū)的場景點所處位置。下面以華北區(qū)為例闡述場景點的構(gòu)建過程。場景區(qū)中使農(nóng)藥淋溶脆弱性達到第90百分位的土壤有機質(zhì)含量，與場景區(qū)中旱地的面積和土壤有機質(zhì)含量的分布有關(guān)。首先利用ArcGISRDesktop9.2，提取土地利用圖中的旱地，并與土壤有機質(zhì)含量分布圖[10]疊加（圖2），新圖層的屬性包括了每個多邊形的面積、土壤有機質(zhì)含量級別、平均土壤有機質(zhì)含量。將圖2中所有多邊形按平均土壤有機質(zhì)含量升序排列，計算土壤有機質(zhì)含量各個級別的累積面積比例。由于土壤有機質(zhì)含量與地下水農(nóng)藥淋溶脆弱性是負相關(guān)關(guān)系，累積面積比例的第10百分位實際就是脆弱性達第90百分位的土壤有機質(zhì)含量，選取累積面積比例在第10百分位處的土壤有機質(zhì)含量的分布區(qū)域作為該區(qū)域“最脆弱”的土壤，即標準場景點的候選區(qū)域。場景點既代表現(xiàn)實中最糟糕的情況，也是建立在真實數(shù)據(jù)基礎(chǔ)之上的，因此場景點必須選在能收集到各種詳細氣象和作物生產(chǎn)數(shù)據(jù)的地點。鑒于此，農(nóng)藥淋溶脆弱性達第90百分位的旱地、年降水量接近該地區(qū)平均水平并且靠近氣象臺站的地點是場景點的最佳區(qū)位。根據(jù)這一原則，3個場景點在華北區(qū)構(gòu)建完成，如圖3所示。其他4個場景區(qū)中的場景點根據(jù)相同的步驟依次選出，由于青藏高原區(qū)的農(nóng)業(yè)用地占全區(qū)土地面積的比例不到2%，不在該區(qū)選擇場景點。全國共選擇出11個地點用于構(gòu)建標準場景，如圖4所示，各場景點的主要屬性如表2所示。

3結(jié)果

根據(jù)氣候、農(nóng)業(yè)特征，全國被劃分成6個場景區(qū)，分別是東北區(qū)、西北區(qū)、華北區(qū)、長江流域區(qū)、華南區(qū)、青藏高原區(qū)（圖1）。其中，青藏高原區(qū)的旱作農(nóng)業(yè)地比例極小，該地區(qū)農(nóng)業(yè)在全國農(nóng)業(yè)中所占的比重也很小，因此不考慮在這個場景區(qū)選擇場景點。剩下的5個場景區(qū)中一共選擇出11個地點用于構(gòu)建標準場景（圖4）。

3.1場景區(qū)主要特征各個場景區(qū)的主要自然特征、農(nóng)業(yè)條件和作物種植特征分述如下。

3.1.1東北區(qū)該區(qū)是中國主要的商品糧和大豆生產(chǎn)基地。緯度高，積溫不高，年降雨量400~800mm，作物生長期短，主要從4月到10月；土地肥沃，土壤有機質(zhì)含量較高；耕地主要分布在三江平原、松嫩平原、遼河平原等地區(qū)；地下水、地表水豐富，適宜灌溉。玉米、大豆、春小麥、水稻和高粱是該區(qū)5種重要的作物，主要輪作方式是一年一熟。

3.1.2西北區(qū)該區(qū)位于半干旱、干旱氣候區(qū)，干旱少雨，年降雨量低于400mm，積溫低；草原面積大，畜牧業(yè)發(fā)達；地表水稀少，地表蒸發(fā)強烈，灌溉條件不好，僅在有河水、冰雪融水、地下水灌溉的地區(qū)，農(nóng)作物生長較好，形成主要農(nóng)業(yè)區(qū)（寧夏平原和河套平原的引黃灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)）；甘肅河西走廊的農(nóng)田利用祁連山的冰雪融水灌溉；新疆各盆地邊緣的綠洲主要依靠高山冰雪融水和地下水等進行灌溉而形成綠洲農(nóng)業(yè)。主要作物有玉米、馬鈴薯、春小麥、大豆、谷子、高粱、棉花、春油菜等，一年一熟。

3.1.3華北區(qū)該區(qū)屬于暖溫帶氣候區(qū)，可分為東部的黃淮海平原和西部的黃土高原。前者是我國重要的沖積平原與重要的農(nóng)業(yè)區(qū)，地勢平坦，土層深厚，年降水量達到500~1000mm，但降水和地表徑流分布不均；主要作物有冬小麥、玉米、大豆，另外，煙草、花生、油菜、向日葵也有很大種植面積，兩年三熟或一年兩熟。后者降水量400~600mm，但年內(nèi)和年際間分布不均；土壤肥沃，但土質(zhì)疏松，地表無植被保護，水土流失嚴重，并且由于長時間的水蝕使得土地表面被切割成縱橫交錯的臺地、脊、溝壑，地下水水位較深；該區(qū)種植冬小麥、玉米、馬鈴薯、黍子、谷子、大豆、芝麻、高粱等，南部兩年三熟，北部一年一熟。

3.1.4長江流域區(qū)該區(qū)屬于亞熱帶氣候區(qū)，積溫高，無霜期210~340d，雨季長，雨量充沛，農(nóng)業(yè)、林業(yè)和漁業(yè)都很發(fā)達。東部多平原宜耕地面積大，西部多山多丘陵，山間盆地和河谷成為主要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)。主要作物有水稻、玉米、冬小麥、煙草、冬油菜、花生、芝麻、大豆、甘薯、馬鈴薯、甘蔗、亞麻、西瓜、蘋果、梨、葡萄、柑橘等，一年兩熟或一年三熟。

3.1.5華南區(qū)該區(qū)位于亞熱帶和熱帶地區(qū)，高溫多雨，水熱資源極其豐富，但各季節(jié)降水分布不均，雨季導致嚴重的水土流失；90%面積是丘陵區(qū)，適合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的水平盆地有限；土壤多為赤紅壤、磚紅壤。水稻、玉米、大豆、甘薯、馬鈴薯、小麥、花生、油菜、甘蔗是主要作物，輪作方式為一年三熟或四熟。

3.1.6青藏高原區(qū)該區(qū)地勢高、氣溫低，自然條件惡劣，高原上不適合農(nóng)作物的生長。只有在海拔較低的河谷地區(qū)，水熱條件組合相對較好，適宜發(fā)展種植業(yè)生產(chǎn)，因此在南部的雅魯藏布江谷地、東部的湟水谷地形成了河谷農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。主要農(nóng)作物是青稞和小麥。這個場景區(qū)農(nóng)用地比例小，在全國農(nóng)業(yè)所占的比重也較小，因而不考慮在該區(qū)構(gòu)建場景點。

3.2場景點主要特征場景點的氣象、土壤、地下水、灌溉條件、作物特征等數(shù)據(jù)是標準場景的重要組成數(shù)據(jù)，其中的主要屬性如表2所示。

3.3PEARL模型檢驗為了檢驗本研究所建立的場景體系的科學性及其在中國適用性，在本節(jié)中將所構(gòu)建的標準場景參數(shù)錄入PEARL模型數(shù)據(jù)庫中，并選擇三種不同類型的農(nóng)藥進行測試。PEARL模型是歐盟用于判斷新農(nóng)藥對地下水有風險與否的官方模型之一，其中設(shè)定了環(huán)境、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件等對農(nóng)藥環(huán)境行為產(chǎn)生影響的要素組成的若干個標準場景，用戶只需選擇場景點、作物類型、灌溉方式，并輸入需要評估農(nóng)藥的物理化學性質(zhì)，設(shè)定模擬時期，便可以獲得該農(nóng)藥進入地下水后的殘留濃度。三種農(nóng)藥分別是莠去津（Atrazin）、殺毒礬（Oxadixyl）和涕滅威（Aldicarb），它們的物理化學特性如表3所示。莠去津是常用的除草劑，對人畜低毒，在玉米田中通常于出苗前兌水噴灑于土壤表面，易被雨水淋溶至土壤深層，對地下水具有潛在危害；殺毒礬是一種低毒殺菌劑，半衰期長且不易被土壤吸附，但一般通過加水噴霧于作物表面，因進入土壤系統(tǒng)的有效成分較少，故向下淋溶的農(nóng)藥量也較少，正確使用時對地下水不構(gòu)成威脅；涕滅威屬于劇毒殺蟲劑，具有極高的水溶性和極長的半衰期，在土壤中淋溶與移動性強，且多通過穴施或溝施撒布于作物根部附近，對土壤和地下水具有極高的風險，屬于限制使用的農(nóng)藥，對施用環(huán)境與施用作物的種類有嚴格要求[23]。PEARL模擬這三種農(nóng)藥施用于華北區(qū)標準場景的玉米田中，模擬期為1976—2001年。根據(jù)模擬結(jié)果，在這26年模擬期內(nèi)，這三種農(nóng)藥施用后在地面以下1m深處土壤滲濾液的濃度變化和第90百分位分別如圖5、表4所示。分析三種農(nóng)藥多年的濃度變化規(guī)律可以發(fā)現(xiàn)，當年降水量大時，農(nóng)藥殘留在土壤滲濾液的濃度也隨之增加，即農(nóng)藥濃度曲線出現(xiàn)波峰，尤其是溶解度大的農(nóng)藥最為明顯。以商丘為例，在模擬期內(nèi)，該點的三種農(nóng)藥濃度都出現(xiàn)了6個較明顯的波峰，分別出現(xiàn)在1976、1979、1984、1990、1995、2000年，這正與商丘點年降水量較大值出現(xiàn)的年份吻合；武功在1984年和1985年兩年的年降水量較多，農(nóng)藥殘留濃度曲線相應(yīng)地出現(xiàn)了明顯波峰，而商丘較多的降水量出現(xiàn)在1985、1986年，農(nóng)藥殘留濃度曲線波峰的出現(xiàn)也較之武功有所退后；1998年商丘也有較多降雨，農(nóng)藥殘留濃度卻沒有出現(xiàn)較高的值，因為當年在農(nóng)藥施用之后短時間內(nèi)沒有降雨。這也說明了農(nóng)藥在土體中的殘留濃度值還與降雨事件發(fā)生的時間有關(guān)，若農(nóng)藥施用之后馬上有降雨，則會有更多的農(nóng)藥隨雨水向土壤內(nèi)部淋溶。歐盟的飲用水中農(nóng)藥最大可容許濃度標準為0.1μg•L-1，根據(jù)此標準，施用莠去津和涕滅威對施用地的地下水存在巨大風險，而殺毒礬的施用則是安全的。我國目前尚未出臺農(nóng)藥濃度在地下水中的限量標準，僅在《地下水質(zhì)量標準》[26]中規(guī)定了作為飲用水源和農(nóng)業(yè)用水的地下水中滴滴涕與六六六的濃度限量分別為1.0μg•L-1和5.0μg•L-1。因為滴滴涕與六六六的毒性巨大，將模擬所用的三種農(nóng)藥與此標準相比可知，莠去津和殺毒礬的施用對地下水都是安全的，而涕滅威的施用則對地下水產(chǎn)生巨大威脅。這一結(jié)論與這三種農(nóng)藥在現(xiàn)實中的使用情況相符。

4結(jié)束語

第9篇：土壤的概念范文

肥料，特別是化學肥料為保障人類的糧食安全起到了不可替代的作用，全球肥料形成了一個巨大的產(chǎn)業(yè)體系。由于國情不同，許多國家在肥料產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向都有不同的經(jīng)歷。我國是一個人口大國。糧食安全的壓力始終是農(nóng)業(yè)發(fā)展的繞不開的主題，長期以來，作為為農(nóng)業(yè)提供生產(chǎn)資料的肥料行業(yè)也只能別無選擇地圍繞糧食安全的主題進行發(fā)展。但是，近年來，肥料發(fā)展發(fā)展又面臨著許多新的問題，這些問題嚴重影響肥料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，甚至改變著肥料發(fā)展的方向。

《科學中國人》：養(yǎng)活中國人必須要靠化肥嗎？

白由路：準確地說，養(yǎng)活中國人必須要靠科學施肥。根據(jù)IFA的統(tǒng)計，目前世界上有40%的人口是靠氮肥工業(yè)養(yǎng)活的。大量的研究數(shù)據(jù)表明：作物產(chǎn)量對肥料的依賴程度超過50%。眾所周知，肥料的科學使用可以使作物增產(chǎn)，但作物產(chǎn)量與肥料施用時的關(guān)系是拋物線關(guān)系，即當施肥量達到一定程度后，作物產(chǎn)量會隨施肥量的增加而減少，盡管人們對此沒有疑義，但是在施肥時，總是寧多勿少，這樣就帶來了肥料施用上的很多負面效應(yīng)，首先是環(huán)境的負效應(yīng)，對于多施的肥料沒有轉(zhuǎn)化為作物產(chǎn)量，就對環(huán)境造成了巨大的壓力。第二是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本的負效應(yīng)，對于在單位面積上多施用了肥料，不僅沒有增產(chǎn)，又造成了減產(chǎn)，使得在同等產(chǎn)量條件下，肥料的施用數(shù)量幾乎成倍增加，從而不僅增加了肥料本身的成本，同時也增加了肥料施用過程所產(chǎn)生的成本。第三是肥料資源的負效應(yīng)，肥料產(chǎn)業(yè)是高度資源和能源依賴的產(chǎn)業(yè)，我國至今的鉀肥資源都不能滿足需求，磷肥資源也不能長期維持，磷礦被國土資源部未來不能滿足需求的礦物種類，氮肥生產(chǎn)雖不受資源的限制，但合成氨需要大量的能源，同時在肥料生產(chǎn)過程中就會產(chǎn)生大氣和水的污染。所以，大量肥料的浪費，嚴重影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)本身，而且影響到我國能源、資源和環(huán)境等一系列的問題，解決這一問題的根本在于科學施肥?？茖W施肥的途徑很多，不少專家研究了很多方法來解決科學施肥的問題。所以，中國人不僅需要化肥來養(yǎng)活，全世界人的生存都離不開化肥。在可預見的未來還沒有可替代的技術(shù)。

《科學中國人》：目前很多人都對有機農(nóng)業(yè)很感興趣，您能談一下有機農(nóng)業(yè)與有機肥料的關(guān)系嗎？

白由路：隨著人們生活質(zhì)量的提高，人們對健康的要求越來越高，對食品安全的重視越來越強，這是社會發(fā)展的必然趨勢。1972年在法國成立的國際有機農(nóng)業(yè)運動聯(lián)盟（International Federation of Organic Agriculture Movements），為世界范圍內(nèi)的有機農(nóng)業(yè)思潮起到了推波助瀾的作用。目前中國有50個會員，在該聯(lián)盟是名列第二。然而，在我國，人們往往把有機農(nóng)業(yè)與有機肥料密切結(jié)合，有人錯誤地認為，施用有機肥（不施用化肥）的農(nóng)業(yè)就是有機農(nóng)業(yè)。那么有機農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)發(fā)展的方向和潮流嗎？有機肥料能發(fā)展成主流肥料嗎？這里贅述一段科學史話：德國科學家泰伊爾（Albrecht Daniel Thaer 1752-1828）在其《合理的農(nóng)業(yè)原理》（Grünstaze der rationellen Landwritschaft 1809-1812）一書中提出：土壤肥力決定于土壤腐殖質(zhì)的含量，原因是基于它是植物養(yǎng)分的唯一來源。這一學說曾一度被當時學術(shù)界廣為接受。歷時達數(shù)十年之久。這個學說被后人稱為“腐殖質(zhì)營養(yǎng)學說”，這個學說并沒有給土壤培肥或提高作物產(chǎn)量帶來飛躍，1837年，德國化學家李比希（Justus von Liebig），在英國利物浦召開的一次英國科學促進會上做了一個關(guān)于“當前有機肥學理論現(xiàn)狀”的報告，認為在地球上腐殖質(zhì)出現(xiàn)于植物之后，不是植物之前，因此，植物的原始是養(yǎng)分只能是礦物質(zhì)。1840年，出版了《化學在農(nóng)業(yè)和生理學上的應(yīng)用》一書，這也是被稱為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)三大理論基礎(chǔ)之一的“植物礦物質(zhì)營養(yǎng)學說”。這兩個學說的根本區(qū)別在于“植物所需的營養(yǎng)物質(zhì)是礦物質(zhì)而不是有機質(zhì)”。試想，被后人證明為錯誤的學說在200多年后，還能指導農(nóng)業(yè)生產(chǎn)嗎？目前地球人口處于爆炸狀態(tài)，高強度的農(nóng)業(yè)開發(fā)還滿足不了人口增長對糧食的需求，回到原始的生態(tài)循環(huán)條件下，人類會怎樣？地球會怎樣？我個人認為：現(xiàn)代農(nóng)業(yè)是離不開化學肥料的，有機肥料的時代已經(jīng)遠去，化學肥料所帶來的各樣負面效應(yīng)可以通過更科學、更合理的方法去解決，為了回避化學肥料所造成的問題而回到原始的農(nóng)業(yè)狀態(tài)是不可能，有機農(nóng)業(yè)不能養(yǎng)活中國人，更不能把“有機農(nóng)業(yè)”誤認為是“施有機肥的農(nóng)業(yè)”。

《科學中國人》：過去有機肥料都是自產(chǎn)自用，目前社會上發(fā)展了很多商品有機肥料，這是肥料的發(fā)展方向嗎？

白由路：有機肥料培育中華五千年的農(nóng)耕文明，是使中國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)得以可持續(xù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，但是，隨著社會的發(fā)展，特別是隨著化肥工業(yè)的發(fā)展，有機肥料在供給作物養(yǎng)分的功能上已基本喪失，但是，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類活動會產(chǎn)生大量的廢棄物，這些廢棄物又必須通過土壤環(huán)境進行轉(zhuǎn)化和消解。如何高效、環(huán)保地消解這些廢棄物是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程必須面對的問題。

近年來，隨著社會發(fā)展和“有機農(nóng)業(yè)思潮”的影響，我國出現(xiàn)了一個新的行業(yè)，就是商品有機肥料行業(yè)。之所以是新行業(yè)，是因為原來雖然大量應(yīng)用有機肥料，但基本上沒有將有機肥料作為商品進行市場流通。目前，我國目前注冊的有機肥料工廠有2000多家，除部分工廠的原料是本公司上游產(chǎn)品的廢棄物外，很大部分是外部收集原料，再進行異地加工，形成有機肥料產(chǎn)品，銷往市場的模式。這個模式是否是我國有機肥料的發(fā)展模式，可以仁者見仁、智者見智地進行討論。但我認為：目前有機肥料在供應(yīng)作物養(yǎng)分的功能上已基本喪失，有機肥料的存在是因為大量的生產(chǎn)和生活廢棄物需要處理，而目前的商品有機肥加工模式存在很多問題，第一，生產(chǎn)和生活廢棄物的異地加工，不僅浪費運力，還造成了二次污染；第二，低價值的商品有機肥料在市場流通，占有大量的物流資源；第三，過度加工有機肥帶來了能源和資源的消耗。結(jié)合歐洲農(nóng)業(yè)的發(fā)展的模式，在我國實現(xiàn)種養(yǎng)一體的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)模式是解決有機肥料污染的重要途徑。

隨著我國新型城鎮(zhèn)化和農(nóng)業(yè)的適度規(guī)模經(jīng)營，種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)必須結(jié)合在一起，按照土壤消解有機廢棄物的容量，確定種植/養(yǎng)殖比例。養(yǎng)殖業(yè)所產(chǎn)生的廢棄物經(jīng)過簡單加工，直接施用到自己的土地上，或者進行沼氣處理，一方面可產(chǎn)生一定數(shù)量的沼氣，解決能源問題，其沼液和沼渣可直接農(nóng)業(yè)利用，減少運輸環(huán)節(jié)，減少環(huán)境的污染。同時該模式還可抵御農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中糧食價格波動對養(yǎng)殖業(yè)的影響，減少低價值有機肥的市場流通和過度加工所帶來的負面效應(yīng)。所以，在土壤消解容量允許的范圍內(nèi)，就近、簡便處理有機廢棄物是有效保護生態(tài)環(huán)境的重要手段，遠距離運輸、異地處理、過度加工，只會加重環(huán)境負擔。

《科學中國人》：很多人都認為目前環(huán)境污染與化肥的使用有很大關(guān)系，您對這個問題是如何看的？

白由路：目前，為了提高作物產(chǎn)量，滿足高產(chǎn)作物對養(yǎng)分的需求，大量的礦物質(zhì)N、P、K肥料施用到土壤，其中一部分施入的肥料被作物吸收利用，一部分留存到土壤，一部分損失到環(huán)境中，損失到水體中的主要是硝態(tài)氮、銨態(tài)氮和磷，而損失到大氣中的主要是氨氣和氮氧化物。前一段時間，大家關(guān)注的是化肥對水體的污染，即水體的富營養(yǎng)化問題。其中三個概念需要厘清，即農(nóng)業(yè)面源污染、農(nóng)村面源污染和農(nóng)田面源污染。我個人認為：農(nóng)業(yè)面源污染包括農(nóng)村面源污染和農(nóng)田面源污染兩部分，這兩部分的來源和治理是大不同的，農(nóng)村的面源污染主要來自于農(nóng)村污水的排放和養(yǎng)殖業(yè)，這兩種污染都可通過工程措施加以解決，而農(nóng)田面源污染主要來自于農(nóng)田施用的化肥和有機肥，且量大面廣，單純的工程措施難以奏效，必須通過技術(shù)進步才能加以決解，所以，把農(nóng)業(yè)面源污染的元兇歸于化肥的施用是不科學的，同時也不利于農(nóng)業(yè)面源污染的治理。我們曾對太湖面源污染的養(yǎng)分來源進行過詳盡的分析，其中每年從農(nóng)田進入太湖湖區(qū)水體的氮素數(shù)量不足0.94萬噸，占總氮排放的10%左右，從農(nóng)田中直接排出的磷不足83噸，約占總排磷量的1.5%。由此可見，農(nóng)田對排放對水體富營養(yǎng)化的作用遠小于其它方面。

近年來，由于大氣霧霾的影響，人們開始注意到農(nóng)田氨排放對大氣質(zhì)量的影響，其中影響大氣透明度較大的二次顆粒物是硫酸銨和硝酸銨，組成該物質(zhì)的銨主要來源于農(nóng)業(yè)排放。由于可見，施肥，無論是化肥還是有機肥對環(huán)境都會造成一定的負面影響，科學施肥會減少肥料對環(huán)境的影響，但消除影響是不可能的，這里需要一個合理的影響范圍。把施肥對環(huán)境的影響控制在一定的范圍內(nèi)。籠統(tǒng)的農(nóng)業(yè)面源污染不利于農(nóng)業(yè)面源污染的治理。

《科學中國人》：目前很多人都認為大量使用了化肥，造成了土壤肥力的下降，甚至有人說大量施用化肥后，會使土地寸草不生，您認為是這樣嗎？

白由路：根據(jù)傳統(tǒng)土壤學的解釋，土壤肥力是土壤能提供植物生長所需的水、肥、氣、熱的能力。長期以來，土壤肥力只能定性的解釋，很難定量地表達。我個人認為：傳統(tǒng)土壤肥力的概念比較偏重于土壤的自然肥力及各肥力因素之間的協(xié)調(diào)。但是，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)條件下，人為干預土壤肥力因素的力度在不斷增強，使土壤向作物高產(chǎn)、高效方向發(fā)展的技術(shù)與手段層出不窮，如土壤養(yǎng)分的持續(xù)供應(yīng)方面，有眾多類型速緩結(jié)合的肥料及施肥技術(shù)，可解決所謂“不良”土壤的營養(yǎng)持續(xù)供應(yīng)問題、土壤養(yǎng)分的持續(xù)供應(yīng)問題。所以，對保肥性不良的土壤，在現(xiàn)代條件下可能更適宜控制養(yǎng)分的釋放，更容易獲得與作物營養(yǎng)同步的土壤養(yǎng)分供應(yīng)曲線。土壤水分亦是如此，目前的滴灌技術(shù)，可維持土壤水分的持續(xù)供應(yīng)，對土壤的保水性要求則越來越低。但是，目前大量施肥，特別是保護地蔬菜的大量施肥所造成的鹽害屬于不科學施肥的情況，不能與施肥降低了土壤肥力相提并論。目前，許多學者通過所謂的長期定位試驗，得出施用化肥降低土壤肥力，甚至出現(xiàn)寸草不生的情況，都是個別處理不科學施肥、養(yǎng)分不平衡造成的，且與大田的情況相差甚大，不足以指導農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與土壤培肥。試想，如果長期施用化肥造成了糧食的減產(chǎn)、土壤肥力下降，我國大部分農(nóng)田本世紀代以來，都大量施用了化肥，而我國糧食產(chǎn)量卻出現(xiàn)了“十連增”，作物產(chǎn)量不減反增，能想象土壤肥力在不斷下降？所以，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)條件下，傳統(tǒng)土壤學的概念也在發(fā)生著變化，如果說傳統(tǒng)土壤學的概念是“地球陸地表面能生長綠色植物的疏松表層”，則現(xiàn)代土壤學應(yīng)定義為“星球表面能支撐綠色植物生長的疏松表層”。這意味著將來在月球甚至火星表面也能種植綠色植物。傳統(tǒng)土壤學強調(diào)的是“能生長綠色植物”，現(xiàn)代土壤學強調(diào)“能支撐綠色植物生長”。實際上，目前的基質(zhì)栽培所用的“土壤”就是現(xiàn)代意義上的土壤概念。所以，長期施用化肥對土壤肥力的影響不能用傳統(tǒng)土壤學或傳統(tǒng)土壤肥力的概念去評價，用現(xiàn)代技術(shù)管理土壤、用傳統(tǒng)土壤肥力的概念評價土壤，這不利于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

《科學中國人》：現(xiàn)在很多肥料廠家反映政府對肥料的監(jiān)管過嚴，這是怎樣一回事，您能談一下嗎？

白由路：肥料是商品，又是特殊的商品，主要表現(xiàn)為質(zhì)量隱性、效果滯后、損失難補等方面，即使肥料的專家也不能通過肉眼過判斷肥料質(zhì)量的好壞，假冒偽劣產(chǎn)品所帶來的危害又難以彌補，所以政府對它的質(zhì)量監(jiān)管是應(yīng)該的。在全世界范圍內(nèi)，肥料質(zhì)量的監(jiān)管可分為兩種模式，即政府監(jiān)管和市場監(jiān)管兩種，我國采用的是前者，目前我國農(nóng)村經(jīng)濟和農(nóng)民科學素質(zhì)條件下，它對穩(wěn)定肥料質(zhì)量、防止坑農(nóng)害農(nóng)現(xiàn)象起到了不可替代的作用。

但是，隨著肥料產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，新的肥料品種層出不窮，這給單純的政府監(jiān)管帶來了極大的困難，過去肥料品種單一，氮肥只有碳酸氫銨、尿素和硫酸銨等，例如，在尿素的監(jiān)管上，只分出一級品、二級品、三級品即可?，F(xiàn)在的復（混）合肥料，養(yǎng)分含量和比例十分靈活，加之肥料中養(yǎng)分的形態(tài)和助劑，會出現(xiàn)千變?nèi)f化的肥料，如果政府對肥料中的養(yǎng)分含量、養(yǎng)分比例、養(yǎng)分形態(tài)、肥料助劑等均進行監(jiān)管，則會付出巨大的成本，同時也會給肥料生產(chǎn)企業(yè)帶來很大的麻煩，難怪有些企業(yè)說，一個肥料生產(chǎn)企業(yè)僅肥料登記證就有400多個。由此也會引起我們的思考。對我國的肥料質(zhì)量如何監(jiān)管？我個人認為：根據(jù)目前肥料發(fā)展的現(xiàn)狀和我國市場經(jīng)濟的發(fā)展，對我國肥料可采用政府監(jiān)管與市場監(jiān)管相結(jié)合的模式，肥料的養(yǎng)分含量由政府監(jiān)管，肥料的效果由市場監(jiān)管。具體是，在肥料生產(chǎn)過程中，肥料中的養(yǎng)分含量必須按目前國際通用的標識方法，進行登記管理，但肥料中養(yǎng)分的形態(tài)、肥料生產(chǎn)過程中為了提高效果使用的助劑可以用市場監(jiān)管，這一方面能有效避免不良廠商的造假，另一方面也激勵了肥料企業(yè)的創(chuàng)新和品牌意識。試想，如果同為15-15-15的肥料，一個品牌效果好，一個品牌效果差，農(nóng)民會選擇誰？然而，肥料效果的好壞不僅僅決定于養(yǎng)分的總量與比例，肥料中養(yǎng)分的形態(tài)與肥料助劑也起到十分重要的作用，如果考慮到肥料形態(tài)和助劑會對環(huán)境造成影響，可由政府列出負面清單，由政府監(jiān)督。

《科學中國人》：目前市場上有很多新型肥料，您如何看待肥料發(fā)展中的技術(shù)創(chuàng)新問題？

白由路：近10年來，由于我國肥料生產(chǎn)基本上能滿足國內(nèi)的需求，肥料市場由過去的賣方轉(zhuǎn)為了買方市場，所以，很多肥料生產(chǎn)廠家都在積極地進行肥料的創(chuàng)新，這本是肥料發(fā)展的原動力，應(yīng)該加以鼓勵。也正是由于這樣，我國的新型肥為層出不窮。但是，肥料的創(chuàng)新需要服從科學的原則。肥料的使用對象是植物，肥料應(yīng)以滿足植物營養(yǎng)需求、提高植物對養(yǎng)分的吸收性能、減少肥料損失、易于施用等方面入手。眾所周知，就化學肥料生產(chǎn)而言，肥料生產(chǎn)有四大要素，即肥料中的養(yǎng)分含量、養(yǎng)分比例、養(yǎng)分形態(tài)和肥料助劑。前三者都是被理論所證明的，只要合理，肥效就好。但肥料助劑是一類復雜的物質(zhì)，有些助劑是改變肥料物理性狀的物質(zhì)，如防結(jié)塊劑等，有些是肥料增效的，如脲酶抑制劑、硝化抑制劑等，還有一些是通過調(diào)節(jié)植物代謝而間接提高肥效的。

我國目前肥料種類很多，名稱五花八門，如合理肥料中養(yǎng)分比例的稱為“配方肥”、肥料中養(yǎng)分有硝態(tài)氮的稱為“硝基復合肥”、肥料中添加了脲酶抑制劑、硝化抑制劑等稱為“穩(wěn)定性肥料”、肥料中添加了腐殖酸的稱為“腐殖酸肥料”、添加了海藻酸的稱為“海藻酸肥料”，更有“松土肥料”、“抗旱肥料”等等。是“創(chuàng)新”？是“炒作”？只有自己清楚，我從事了30多年的肥料科技工作，有些我也說不清楚。所以，這里需要指出的是，肥料的技術(shù)創(chuàng)新是需要的，但是，以“賣點”代替創(chuàng)新的發(fā)展模式會把我國肥料的技術(shù)創(chuàng)新引向歧途。