土壤学基本概念

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土壤学基本概念范文第1篇

[关键词]现代教学理念 土壤学 教学方法

人们常说“民以食为天，食以土为本”，可见土壤作为农业生产的最基本生产资料，在农业生产中具有极其重要的地位。土壤学课程作为高等农业院校农业资源与环境、农学、生态学、植保、园艺、林学、草业、土地管理、环境科学等专业的专业基础课，课程内容丰富，涉及面广，理论性和实践性都很强。因此，学好土壤学对各专业学生科学素质和实践能力的培养起着关键作用。

伴随着我国社会、经济的快速发展，对人才的要求也越来越高，特别是在信息时代，传统的教学理念所培养的学术型人才已经无法满足社会的需求，这就要求高等院校培养更多的应用型人才。因此，如何在土壤学的课堂教学过程中将传统的教学理念转变成现代的教学理念，改革和创新教学方法，提高学生学习和应用的能力，提高教学质量，培养更多高素质、高质量的人才显得尤为重要。

一、现代教学理念

教学理念是人们对教学和学习活动内在规律认识的集中体现，同时也是人们对教学活动的看法和持有的基本态度和观念，是人们从事教学活动的信念。明确的表达教学理念，对教学活动有着极其重要的指导意义。

现代教学理念主要是针对于传统教学理念提出的，它更注重以学生为中心，教师在教学过程中起辅助和引导的作用，学生拥有主动权。教师主要工作是设定情境，让学生产生兴趣，发现问题，并在教师引导下，探索研究问题，找出解决方法并进行验证的一系列过程。

现代教学理念集中体现在重新确立课堂教学的价值观、教学观、过程观和评价观。

1.价值观

在现代教学理念中课堂教学中既要注重书本中基础专业知识的传授，又要注重与课本知识相关信息的扩展。使学生在学习知识的同时，还要受到精神层面的熏陶，丰富他们的文化底蕴。同时以培养能力为核心，以知识为载体，渗透科学的思维和分析方法。充分体现课堂教学的知识与文化价值和课堂教学的能力与方法价值。

课堂教学也是学生道德养成和人格健全的过程。职业要求教师“为人师表”，肩负教书育人的双重责任。这是课堂教学的人格价值取向和教师职业特定的职责要求。一个优秀教师的成长，必须把自己的生命融入到教学过程，通过良好的教学行为体现自己的生命价值。只有教师的教育行为与学生成长需求达到高度一致，才能取得最好的教学效果。也就是在教学过程中要注重课堂教学的道德与人格价值和课堂教学的生命与发展价值。

2.教学观

教学过程的本质是交流与互动。没有师生的交流的教学就等于没有发生教学。交流与互动是课堂教学的基本形式。在现代教学理念的教学观中教师是学习的组织者、合作者和引导者，而不是学生的主宰和领导。教师的职责是在学习过程中引导学生发现问题并积极地发散性的思考问题，在探索问题的答案的过程中学习新知识，提高学习能力。与传统的让学生理解知识、形成系统的认知有所不同的是，在整个教学过程中它的重点都放在学生能力的提高与发展上。

3.过程观

教育的特殊性在于其过程的特殊性，在教育活动中过程即目的、过程即结果。教学过程中，学生的参与和活动构成过程要素，倡导在过程中学习，在过程中成长，在过程中发展的学习观念。学生是学习的主体，是发展中的人，是成长中的生命。教师不仅要关注学生的知识和技能，思想和方法，更要关注学生的情感、态度价值观的形成。在教学活动中关注学生成长的全过程，在过程中形成能力，在过程中掌握方法，在过程中得到发展。

4.评价观

按照新的教学理念，对课堂教学的评价标准必然要发生一定的改变，可以概括为六度，即：学生思维的自由度：自主、开放、活跃、创新；学生课堂的参与度：主动、体验、表现、感悟；知识技能的整合度：实际、理解、操作、训练；师生清关的亲和度：交流、互动、亲切、和谐；学习目标的清晰度：应用、分析、综合、评价；学生能力的延展度：再现、升华、迁移、构建。

二、土壤学教学方法改革

现阶段的高校教学正处于大众化阶段，高校若想使培养的学生能够在最短的时间内适应、融入社会，就需要从教学过程中的教学内容、方法、手段等方面进行改革、创新，突破传统教学理念在现代社会教学过程的瓶颈，倡导现代教学理念。为了将现代教学理念融入土壤学课程的教学过程，根据各章节教学内容的特点主要进行了以下几种教学方法的改革。

（一）案例教学法

案例教学法是在教学过程中，根据教学内容引入典型实例，可实现课本知识相关信息的联系和扩展，并具有很强的释疑作用。但案例不能随便选择，要精选、要体现教学的目的和内容。通过案例使学生更好地理解理论知识，并能将所学的理论知识与实践联系起来。例如在讲到土壤类型的垂直地带性分布时，以我国的喜马拉雅山系南坡土壤类型垂直分布的差异作为教学案例。通过这个案例让同学们理解土壤类型随地势的增高而呈现演替分布的规律性。同时更深入的理解随海拔的升高，温度的变化，降雨量的变化，及温度和水分的变化对植被类型的影响，进而在这些因素的综合作用下如何影响土壤的形成。从而使同学们更加充分认识到五大成土因素对土壤形成的影响。

在我们的教学中不仅包括针对理论知识的教学案例，还包括与某些教学内容相关的教书育人案例。在讲到土壤肥力的概念时加入我国土壤学家、中国科学院院士侯光炯的故事。侯院士在调查了中国许多农业土壤后发现四川盆地紫色土水土流失严重，腐殖质很少，团粒结构更少，但仍具有一定的肥力，因而觉得威廉斯有关土壤肥力中团粒结构是土壤肥力基础的论断有一定的局限性。于是为了揭开土壤肥力的实质，他深入到农村，根据大量测定数据，提出土壤肥力是土壤水热肥气的周期性时变化和植物生理作用周期性时变化谐调的程度。通过该案例教育学生学习土壤时要多脑筋，多提问题，以促进对知识内涵的深入理解和掌握，同时也教育学生对知识要有探索精神。

（二）问题教学法

问题教学法以问题作为教学的主线，以问题引入，以问题归结，又以新的问题引入新的学习。因此应用问题教学法的关键是如何抓住教学内容的重点和难点设立问题，充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用，从而获得比单向传授更好的教学效果。

在教学实践中，我们针对土壤学的不同教学内容，采用了不同的提出问题方式。例如在讲授绪论时，为了在第一课就能激起学生学习土壤学的兴趣，并能理解土壤学对于人类可持续发展的重要性。在讲授具体内容之前提问，请大家根据自己对于土壤的理解回答“如果没有土壤，世界将会怎么样？”，“如果没有土壤，明天将会怎么样？”。问题的实质就是让同学们总结出土壤的重要作用，然后老师再根据学生的回答进行总结，并引出所要讲授的内容。

有些问题是在各章节讲授过程中提出的。例如在讲授土壤水分这一章时，首先给同学们讲授的是数量法土壤水分的分类，讲完后提出问题“土壤A是砂质土壤，质量含水量是10%；土壤B是粘质土壤，质量含水量是15%，那么将两种土壤放在一起，土壤水分是由土壤A流向土壤B，还是由土壤B流向土壤A？”回答由土壤A流向土壤B的同学常常认为水分应由砂质土流向粘质土，而回答由土壤B流向土壤A的同学则认为水分应从含水量高的土壤流向含水量低的土壤。每一种回答都有自己的理由，但又相互矛盾，因此不能确定土壤水分的流向。这时老师指出为了能够解决这个问题，提出土壤水分的另一种分类方法-能量法。这样既能引出新的教学内容，又能激起学生的好奇心，为什么它能够解决问题。

在每一章节的最后提出问题，不仅是对于整个章节内容的总结，也是对各章节内容的扩展。例如在讲完土壤水分、空气和热量这一章后，提出问题“如何调节土壤的水、气、热”。这个问题的回答，同学们不仅要知道土壤性质对于水、气、热的影响，同时也要清楚三者之间的关系，进一步加深了对于所学土壤学知识的理解。因此提出问题的方式是多种多样的，应根据讲授的具体内容而变化。

（三）研讨式教学法

研讨式教学法是在教学过程中，学生在教师的指导下，围绕某一中心问题，交流意见、互相启发，弄懂问题的一种教学方法。研讨式教学法可以活跃课堂气氛，培养和锻炼学生的探究能力、应变能力和思辨能力。例如在讲完土壤和土壤肥力的基本概念后，提出讨论问题“土壤和土地的区别和联系？；土壤肥力和土壤生产力的区别和联系？”。土地和土壤生产力都是在各种媒体上常见的词汇，但对于它们的含义又不能说得很准确，所以要求同学们通过查阅资料后，讨论它们的区别和联系，从而加深对于所学知识的理解。

土壤学是面向不同专业开设的课程，在讲授的过程中需要根据各专业的特点调整教学内容，也会针对不同专业提出不同的问题进行研讨。例如：对于林学专业的学生提出“土壤类型的差别对于树木品种的影响？反过来植被类型对于土壤性质又会有哪些影响？对于山的阳坡和阴坡的树种和生长状况为什么会有差异？”。对于环境专业的学生提出“为什么土壤对环境污染物具有净化能力？”等。在研讨的过程中为学生提供问题和讨论问题的机会，讨论并解决其他教学形式无法解决的问题，也充分体现了现代教学理念中的价值观、教学观和过程观。

以上三种是在土壤学教学过程中为体现现代教学理念主要采用的教学方法，从某种意义上说，它们都可归属于参与式教学。目的都是鼓励学生主动参与教学活动、促进学生主动学习。注重发挥教学对象学习的主动性和积极性，激发学生学习的兴趣，学生通过参与教学过程从而更好地掌握教学的内容。但是应该指出的是，任何一种教学方法都有其优缺点和特定的适用条件。这就要求我们针对不同学生的背景和具体的教学内容灵活采取不同的教学方法。教学实践证明：多种教学方法的融合，才能取得理想的教学效果。此外，要使课堂教学具有吸引力，作为教师，我们需要不断地学习、自我完善和总结，要讲究教学科学性和艺术性。

总而言之，高校在培养符合现代社会需求的人才时应提倡现代教学理念，改革教学方法，转变教师与学生在“教”与“学”两个方面的观念，让师生共同参与到高校教学方法改革中，共同成长，共同进步。

[参考文献]

[1]许淑慧.高校教学方法改革探析.广西社会科学，2012，（7）：186-188.

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[3]晓晶，吴海燕.案例教学法与创新人才培养[J].黑龙江高教研究，2008（3）：130-132.

[4]周金其，李水英，吴长春.参与式教学的理论与实践[J].高等教育研究，2000（3）：74-76.

土壤学基本概念范文第2篇

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2017）10-0001-02

“土地资源学”是土壤学与土壤调查及土壤地理学的桥梁，“土地资源学”必须以土壤学、气象学、植物学等基础课程为基础，同时又是土壤调查、土壤地理学的基础，在农业资源与环境专业中扮演着重要的角色。近几年来，随着土地资源学的不断发展，课程内容和深度的不断扩充，如何在有限的理论课堂教学课时内，最大限度达到专业人才的培养要求，需要根据“土地资源学”课程的教学内容不断改革教学方法和考试方法。当前，传统的单一的闭卷考试形式在“土地资源学”课程中应用得较多，试卷试题内容上更强调主要知识点的掌握，但是却很难考核学生对知识的综合运用程度。为了能适应当前人才培养的需要，进一步提高农业资源与环境学生的综合能力和创新能力，笔者以“土地资源学”课程为例，分析探索农业资源与环境的专业课程采用开卷考试优缺点、开卷考试应注意的问题以及解决的措施，旨在为课程教学改革提供理论依据。

一、开卷考核方式的优缺点

（一）开卷考试的优点

1.改变原有教学理念，促进教学内容侧重点的改变。以往闭卷考试时，考试的内容多数情况下都局限在课本之中，同时为了让学生更容易梳理课程的知识要点，课堂上一部分时间放在知识点的总结归纳上。但是开卷考试考核方式对原有的理念提出了要求，课堂上力求师生之间互动，讲授的内容更注重知识的内在关联及前后融合，强调学生对知识的理解、综合运用，重心转移到培养学生创新能力和实践能力上。对于授课教师来说需要加大工作量，增加实践案例的分析内容，学生进行讨论，这要求教师突破指定教材，搜集资料，把最新的相关科研内容融入到教学课堂中，如此学生的学习兴趣得到提高。

2.开卷考试是开放式的考试，教师要在传统闭卷考试教学方式基础上，理解掌握基本概念和基本原理，然后引导听课的学生用多元思维、创造性思维更好地灵活解题。试题设计的难度不用很大，着重考查学生对课程内容的理解程度、掌握情况，以及解决实际问题的情况。

3.开放式的考试可以考查学生解题思路，从而锻炼学生提出问题、分析问题、解决问题的思维逻辑能力。

4.开卷考试还能促进学生养成查阅文献、查阅参考材料的好习惯，提高学生学习的主动性，消除学生的考试心理负担[1-2]。

（二）开卷考试的缺点

实行开卷考试，学生的惰性会增加。首先是学生的出勤率会降低，主要是因为学生的重视程度会降低，在课程开课的第一节课时，需要告知学生课程考试方式，学生知道考试方式后，认为开卷考试只要有书、有材料就没问题，只要考试时把教材带着，带着参考材料从头到尾抄教材、抄材料就没问题了，内心放松，所以想去就去，不想去就不去，连带课后就不认真看书，不认真复习，考试时答的对不对不重要，抄的数量更主要，这样就会导致学生惰性增加，这与考试改革进行开卷考试的初衷相背，因此，开卷考试的考核方式受到部分人的质疑[3-5]。

二、土地资源学开卷考试的实践

笔者在多次进行调研的基础上，以黑龙江大学农业资源与环境专业的专业课“土地资源学”课程为例，对开卷考试的考试考核方式进行实践探索。

1.试卷成绩分析。试卷分析显示，“土地资源学”课程满分为100分，开卷考试最高分为91分，闭卷考试最高分为95分；开卷考试最低分为62分，闭卷考试最低分为54分；开卷考试平均分为74分，闭卷考试平均分为76分；开卷考试及格率为100%，闭卷考试的及格率为86.7%，开卷考试成绩略低于闭卷考试成绩。

2.考试试题分析。在对“土地资源学”课程成绩分析的基础之上，对比分析了“土地资源学”课程的试题内容的难易程度。从表2可以看出，“土地资源学”课程开卷考试难度为0.36，“土地资源学”课程闭卷考试试卷难度为0.32，数据分析结果显示，“土地资源学”课程不论是开卷考试还是闭卷考试，考试方式可靠性都很好，可以通过这两种考试方式考查学生对“土地资源学”课程掌握的实际程度，且开卷考试和闭卷考试难易程度基本相同。

3.考试方式反馈。开卷考试方式应用于专业课还处于实践与探索阶段，为了能更好地了解、把握开卷考试应用在专业课上的效果，笔者同时进行了“土地资源学”课程开卷考试的考试方式和闭卷考试的考核方式的问卷调查。在“土地资源学”课程考试结束后，分别给进行开卷考试的班级和进行闭卷考试的班级发调查问卷，主要针对“土地资源学”课程的考试方式，考试的难易程度进行调查，20分钟后交回。问卷下发60份，收回60份。“土地资源学”课程考试方式的调查分析数据显示，赞成开卷考试的占总数的85%，不赞成开卷考试的占15%，见表2。“土地资源学”课程试题内容的难易程度调查分析数据显示，认为开卷考试试题比较难的人数占总人数的73%，认为开卷考试试题难度中等的占总人数的18%，认为开卷考试试题比较简单的占总人数的9%，整体来看，大多数的学生赞成开卷考试。

三、结论

（一）掌握课程主要内容是应对开卷考试的前提

开卷考试到底需要不需要背课程的知识点。很多学生非常喜欢开卷考试的这种考核方式，认为开卷考试非常轻松，不用花时间去背任何内容了，感觉很轻松。本次“土地资源学”课程考试和以往其他学者的实践都证实，这种想法要不得，即使采用开卷考试的考核方式，课程重点内容还是需要记下来，并理清思路。主要原因是，课程主干的内容记下来了，课程的脉络就清晰了，在做客观基础的选择题和填空题时，就会节省很多的时间，反之，不清楚课程的主要脉络，就会来回翻书等，花大量的时间。不仅如此，课程主干知识梳理清楚，适当记忆，才能在具体分析试卷试题时，特别是解决实际案例试题时，能分析问题，然后充分利用材料、整理材料、分析材料、整合材料，才能将课程考试的考题答好。所以，开卷考试还是应该将课程的主要内容都背下来[6-9]。

（二）理清思路是应对开卷考试的关键

很多学生认为开卷考试的考核方式，只要把书和其他复习材料带全就可以，所以平时上课时不用花大力气去学习，只要考试时抄抄书等材料就好，甚至有的学生不认真审题，而是在材料中找和试题内容接近的知识去抄，不思考而直接整段整段地去抄，没有形成完整的条理清晰的思路。所以试题答案散乱、不完整，有的还偏离了题目的要求，这样答，其准确性明显下降，最终考试成绩和预期成绩之间差距较大[10]。

（三）应对开卷考试的答题策略

教学方法的改革成效主要体现在方式方法改革的效果上。考试方式改革的效果主要体现在学生答题效果上。因此解决开卷考试存在的问题，提出合理的措施显得尤为重要。教会学生答题的方法更为迫切。当前，开卷考试试题内容形式多样化、试题内容灵活性强，即使这样，答题还是有一定的规律、一定的方法可以遵循。

1.理解题意。学生要想答好开卷考试的试卷，第一步还是要对试题仔细分析，读懂试题的含义，理解问题的中心意义，只有做好了审题这一关，才能为下一步正确答题打下基础。试题没有分析清楚就作答，非常容易把题答错。

2.立足教材。开卷考试不论试题内容怎样灵活，仍然是以书本为主，在答题时，要以试题问题为目标，将所学的知识连起来，找到试题问题与教材知识相关的内容，理清试题的思路，最后有目的地分析问题、解决问题。实践证明，这是解题的最佳途径。

土壤学基本概念范文第3篇

水资源缺乏已成为当今人类社会共同关注的问题.1988年,世界环境与发展委员会的文件指出:“水资源正在取代石油成为在全世界引起危机的主要问题”[46].面对世界性的水资源紧缺,能用于农业灌溉的用水将来不会显著增加,而且随着人口剧增和工业的发展,将来缺口最大的将会是农业用水[35].因此,如何用好有限的水资源,减少农业生产中水的需求量已成为一个国际性的研究目标.我国人均水资源2200m3,不足世界平均水平的1/4.农业是我国水资源利用的主体,农业用水总量占国民经济用水总量的70%以上,而且农业用水浪费严重,灌溉水利用率只有40%~60%,水分生产效率不到1kg•m-3,搞好农业高效用水对缓解我国水资源危机的意义更为重要[30].目前,不仅先进的农业高效用水技术和设备层出不穷,而且由于多学科的交叉渗透和综合集成,农业高效用水理论研究也有了很大进展.本文就国内外农业高效用水理论研究作一综述.

2农业高效用水的概念和内涵

农业高效用水,在国内人们习惯用“节水农业”这一提法[13].关于节水农业的定义,国内大致有两种观点.第一种观点认为节水农业只指灌溉农业,不包括旱作农业.粟宗嵩[23]、席承藩[47]等指出,节水型农业是灌溉农业的一种新形式,实质上就是节水灌溉.第二种观点认为,节水农业是提高用水有效性的农业,节水农业需解决的中心问题是提高自然降水和灌溉水的利用效率和效益,包括节水灌溉农业和旱作农业,节水灌溉仅是节水农业的一部分[14,33,49].节水包含在用水之中,发展旱地农业,需要研究如何提高降水利用的有效性,可见第一种提法是对节水农业的狭义定义,对旱地农业未给予足够的重视,而事实上随着水资源危机的加剧,旱地农业将成为缺水地区未来农业发展的一种积极对策.

显然,第二种观点对节水农业给予广义的定义,提倡既要大力发展节水灌溉农业,也要重视旱地农业,实现节水农业全面发展.节水农业的中心问题是提高降水和灌溉水的利用效率,用水有效性无疑成为判断节水措施效果与潜力的指标,包括水分利用率和水分利用效率[24].水分利用率主要是农田水利学研究的主要内容,包括渠道水利用率、渠系水利用率、田间水利用率和灌溉水利用率[16].水分利用效率是衡量作物产量与用水量关系的一种指标,是农学、生理学、气象学等学科的研究重点.作物产量分为光合产物、生物学产量和经济产量3个不同的层次,对应于产量的3个不同层次,水分利用效率也分为单叶、群体和产量3个水平[29,39].对作物用水而言,水分利用效率又可分为3种,一种是作物总的耗水量,即蒸散量,这是人们普遍所指的水分利用效率;二是灌溉水量,得到的是灌溉水利用效率,它对确定最佳灌溉定额是必不可少的;三是天然降雨,得到的是天然降水利用效率,它是旱地农业研究中的重要指标[31].农田用水从水源(降水和灌溉水)到形成作物产量需要经过3个环节.第一个环节是灌溉水从水源到田间的输水环节,存在提高输水率的问题;第二个环节是灌溉水在田间通过各种方式灌溉到作物根系层形成土壤水,存在提高灌溉水利用率的问题;第三个环节是土壤水为蒸发蒸腾所消耗,存在提高水分利用效率的问题.第一、二个环节与作物生理过程不直接相关,靠水资源合理利用、节水工程和管理来提高水的利用率.

第三个环节中,作物蒸腾直接参与作物的光合作用等生理过程,土壤蒸发不参与作物的生理活动,但是蒸发与蒸腾是并存的两个过程,二者之间存在密切的联系,需通过农业和生物措施提高水的利用效率.这两部分共同构成农业高效用水系统[53].综合对农业高效用水内涵的界定,着重强调了如下几点:农业高效用水的核心是提高水分利用率和利用效率;农业高效用水既包括灌溉农业,也包括旱地农业;农业高效用水涉及到自然科学、经济科学乃至社会科学的范畴,以多学科交叉的、综合的理论为基础,是一个复杂的系统工程,农业节水措施也是建立在农业节水综合理论体系上的综合技术体系,包括水资源的合理开发利用、工程节水措施、农业节水措施和管理节水措施.

3农业高效用水的水文学研究

这方面的研究主要集中在农田蒸发、蒸散(农田蒸发与植物蒸腾之和)以及作物水分生产函数研究等方面.农田蒸发、蒸散可通过测定和计算方法来确定.测定方法主要有水量平衡法、蒸渗仪(Lysimeter)法、土壤水分通量法和涡度相关法等.水量平衡法适用范围广,在非均匀下垫面和任何天气条件下都可以应用,目前此法仍被广泛采用[8].过去由于受到测湿仪器的限制,一般只能测定1周以上的农田蒸散量.随着张力计、中子仪、γ射线仪和电阻式土壤湿度仪的相继问世,使逐日测定土壤水分成为可能,水量平衡法估算短期农田蒸散的精度大大提高.对于其他各分量,多数研究也不再是进行简单的近似,而是在田间试验小区附近修建径流场、渗漏池及地下水利用量等测定装置,从而使测定数据具有较好的代表性.

自从1937年美国俄亥俄州的肖克顿安装蒸渗仪以后,该方法发展很快.联合国粮农组织曾就Lysime-ter的类型、安装、使用及维护等进行过专门介绍[11].蒸渗仪可实现农田蒸发、蒸散的精确测量,常用作其它方法校正用.但设计复杂,价格昂贵,器内植株的代表性对蒸发测定有影响,器内水分调节有困难,因此国内拥有的单位还不多.我国自20世纪80年代以来,先后在山东禹城、河南商丘、徐州汉王、保定冉庄等地安装了大型蒸渗仪[34].土壤水分通量法是采用中子仪或负压计实测土壤水势,利用“零通量面(ZFP)法”推算某一时段的农田蒸散量[20,26].该方法使用简单,是计算蒸散的一个新途径,但当地下水位很高,零通量面不存在时不能使用.当降雨频繁,零通量面不稳定时,也难以使用.涡度相关法是用特制的涡动通量仪,通过各种属性的湍流脉动值,直接测定出蒸发[38].涡度相关法具有完备的物理学基础,但由于其传感器制作要求严密而且造价昂贵,目前多用于研究工作,还未能作为一种常规观测仪器.

农田蒸发、蒸散的计算方法主要应用了能量平衡法、空气动力学法、经验公式法和综合法.能量平衡法是根据潜热对显热的比率(即波文比)来推算蒸发,理论依据严格,且不包括任何经验参数,但需要进行辐射平衡、土壤热通量和梯度观测,比其它方法烦琐,在风浪区小以及存在平流热时,误差也较大[2,48].空气动力学法是以近地边界层相似理论为基础的.它通过测量不同高度的风速和比湿,并假定水汽交换系数等于动量交换系数,便可计算出农田蒸散.但近地面风速廓线的形状取决于大气稳定度,因此传输系数相等假设这一事实很少成立.在应用该方法时,如果不能确保测定严格准确,误差将会很大,尤其是在不稳定层结下偏差更大.目前该方法只是在研究工作中使用,大面积应用还比较困难[4].水面蒸发量法、积温法、Blaney-Criddie法、Thornthwaite法等经验公式在计算蒸发方面也得到应用[41].这些经验公式方法简单,资料易得,计算大范围、长时段的蒸散具有一定精度,但其物理意义不够严密,公式适用的区域性较强,应用的局限性较大.Penman把能量平衡方程和空气动力学结合,基于在英国洛桑试验站20多年的试验研究,并引用干燥力的概念提出了农田蒸散计算公式[28].Penman公式具有良好的物理基础,又只用气象站资料,精度较高,因而在农田蒸散计算中得到广泛应用[44,51].

但Penman公式是基于英国的气候条件得出的,应用到其它地区时,必须进行有关系数的订正.在Penman等人研究的基础上,Monteith通过引入冠层阻力的概念导出了Penman-Monteith公式.根据分布在世界各地的11个蒸渗仪实测资料,Penman-Monteith公式计算的参考作物蒸散量优于Penman公式及其修正的Penman公式[1].1990年联合国粮农组织在意大利召开的蒸散量计算专题研讨会上,推荐用Penman-Monteith公式计算参考作物蒸散量[37].水量(灌水量、耗水量)投入与作物产量之间的定量关系称为水分生产函数.大量试验表明,作物产量与灌水量的关系不如与耗水量的关系密切,因此,作物水分生产函数一般是指产量与耗水量之间的关系,可分为全生育期水分生产函数和生育阶段水分生产函数[22].在水分为限制因素、产量水平较低时,产量与耗水量呈线性关系;在充分供水条件下,产量与耗水量呈抛物线或指数关系[25].生育阶段水分生产函数主要有以Jensen为代表的乘法模型和以Blank、Stewart为代表的加法模型[22].由于作物在某个生育阶段缺水时,不仅对该阶段产生影响,而且还会影响到以后各阶段,最终导致产量的降低.因此乘法模型在物理意义上要比加法模型优越.陈亚新[6]就这两种模型的外观有效性、建模假设、敏感指标的确认、两种模型间敏感指标的对应关系以及在应用中常遇到的主要问题做过专门论述.

4农业高效用水的土壤学基础研究

作物耗水的来源是降水、地表水和地下水,而真正为作物利用的只有土壤水.在降水、地表水、地下水、土壤水和植物水的相互转化中,土壤水是“五水”转化的纽带.近年来,我国重点进行了土壤适宜含水量和土壤干旱下限指标等方面的研究.我国西北地区黄土的水分物理学研究表明[15],其水分特征曲线在接近田间持水量处,水分有效性下降很快,而在田间持水量40%~80%范围内,土壤水分为作物利用的有效性下降非常缓慢.在此范围以内的土壤水分对作物吸收影响几乎同等有效(其能态指标接近).这类土壤从田间持水量的70%降低到50%时,其叶水势并不明显下降.而当叶片渗透势和含水量降低到40%以下时,才与70%供水植株的叶片表现有明显差异.

这表明在西北干旱和半干旱的黄土地区,土壤水分的有效性与植物根系吸水率相关,保持低含水量水平,不会使作物遭受明显干旱而大幅度减产.华北地区的研究表明[5],光合作用对土壤水分有一临界反应,当土壤水分低于田间持水量的65%~69%时,随着土壤水分的提高光合速率增大,若超出此临界值,光合速率将随土壤含水量的增加而降低;而蒸腾与土壤水分一直呈线性相关,因此以光合作用的临界湿度作为节水灌溉的田间土壤水分控制标准,不仅可控制蒸散量,而且还有利于作物生长和高产,显著提高作物水分生产效率.这些研究的适宜土壤水分指标显著区别于过去的70%田间持水量或以上的结论,为低定额的农业供水提供了土壤水分物理学的重要依据.

5农业高效用水的生理生态基础研究

在水分与作物产量的关系上,过去一直认为,任何时期、任何程度的水分亏缺都将造成作物减产.但近年研究表明,作物在适度水分亏缺的逆境下,对于有限缺水具有一定的适应性和低抗效应[42].早期适度水分亏缺不一定使产量显著降低,在某些作物上有利于增产,并使作物水分利用效率显著提高[45].禾谷类作物上的试验表明,苗期-拔节前,轻度-中度干旱后复水在生理生长和产量上可产生良好效果,对谷子而言,同化产物增长超过一直充足供水处理(包括光合速率、叶绿素含量、叶面积),同时,光合增加显著超过了蒸腾增加,显著提高了水分利用效率;对盆栽高粱而言,拔节前处于轻度至中等程度水分亏缺随后复水的处理,与一直处于充足供水的对照相比,产量提高了15.5%,水分利用效率提高了25.8%,且复水后保持了较高的水势和较低的渗透势,其光合和气孔导度也超过对照;对春小麦而言,田间试验拔节前浇水600m3•hm-2,为充足供水量的25%,产量则达到了充分供水的75%,水分利用效率达到最大值的95%,对土壤储水的利用率也提高了62%.上述结果说明,一定生育阶段一定程度的水分亏缺可使禾谷类作物在节约大量用水的同时获得较高产量[32].

已有资料表明,水分亏缺对与产量形成相关的各个生理过程的影响程度和顺序不同.叶片伸长对缺水最敏感,物质运输则最为迟钝,不很严重的干旱反而对物质运输有促进作用.在轻度干旱条件下,叶片生长受抑制,而光合则未受影响,复水后反而略有升高;适度干旱情况下,小麦籽粒对花期光合产物的利用率高于正常供水处理.在从轻度到严重的缺水过程中,缺水对禾谷类作物不同生理功能影响的先后顺序为细胞扩张>气孔运动>蒸腾运动>光合作用>物质运输[33].不同作物和品种对水分亏缺的反应不同,这集中表现在其水分利用效率的差异上.一般认为,水分利用效率是品种抗旱增长的典型性状,是可遗传的,可以通过引种或选育具有高水分利用率的抗旱或耐旱品种达到节水的目的[27,43].研究证明,作物种间WUE(水分利用效率)存在很大差异,通常可达到2~5倍.作物品种间WUE虽然不如作物种间差异大,但也很显著.小麦不同品种的WUE可相差40%.由于CO2同化方式的差异,C4作物的WUE比C3作物高出2~3倍,现在正尝试用分子生物技术来转变C3作物的碳代谢途径,尽管这种遗传工程难度很大,但C3~C4中间作物品种的存在已证明了实现它的可能性[40].选育水分利用率高的品种,需要一种有效的筛选指标,目前开始发展的13C丰度理论,为抗旱丰产育种提供了新思路和新方法[9,10,12].

6农业高效用水的灌溉理论研究

19世纪初,农业是以“丰水高产型”的充分灌溉为特征的,它的特点是适时适量地满足作物的需水要求,追求的是单位面积的高产而较少考虑水的效益.20世纪70年代初,充分灌溉理论发展到了最高峰,但也逐渐暴露出用水量大、效益低等缺陷[17].近年来,一种和“丰水高产型”的充分灌溉理论相对应,以有限亏缺效应为指导的非充分灌溉理论在农业灌溉的具体实践中初步产生,并逐渐受到人们的重视.非充分灌溉是指灌溉水源有限,不能充分满足作物需水量的条件下,如何把有限的水最优分配至不同作物及作物的各个阶段,追求的不是单位面积的产量最高,而是整个地区的总体增产[7].非充分灌溉最早出现于美国中部和南部干旱大平原,而后推广到美国西部干旱和半干旱地区.加利福尼亚中央河谷灌区,从1969~1977年对6种作物进行了为期9年的充分灌溉与非充分灌溉的对比实验.1981年由Marshall和Brian提出了非充分灌溉条件下可靠的产量模式与灌溉水的最优化管理问题.

80年代中期,我国开始进行专门试验探索非充分灌溉问题,分别在春小麦、玉米和水稻上开展了非充分灌溉试验研究[21].非充分灌溉以按作物的灌溉制度和需水关键期进行灌溉为技术特征,目前发展已比较完善,技术体系也比较成熟,得到了大面积的推广应用.调亏灌溉是澳大利亚持续灌溉农业研究所Tatura中心于20世纪70年代中期提出的一种新的灌溉理论[36].它主要是根据作物的生理生化作用受到遗传特性或生长激素影响的特征,在作物生长发育的某一阶段施加一定程度的有益亏水度,调节其光合产物向不同组织器官分配的倾斜,从而提高所需收获的产量而舍弃营养器官的生长量和有机物质的总量,达到节水增产的目的.其关键在于从作物的生理角度出发,根据其需水特征进行主动的调亏处理.调亏灌溉开辟了一条最佳调控水-土-植物-环境的有效途径,不失为一种更科学、更有效的新的灌水策略.国际上调亏灌溉的研究多在果树上进行[3,50].大田作物的研究国内刚刚起步[18,52].

调亏灌溉以按作物一定时期一定程度的亏水灌溉为技术特征,目前发展还不完善,不同作物的最佳调亏阶段、调亏程度(水分亏缺的下限与历时)以及与调亏灌溉技术相配套的作物栽培技术体系还有待于进一步研究.基于节水灌溉技术原理与作物感知缺水的根源信号理论而提出的控制性分根交替灌溉理论[19],其基本概念与传统灌水方式有着明显的不同.它追求的不是田间作物根系层的充分和均匀湿润,而强调从根系生长空间上,改变其土壤湿润方式,人为控制或保持根区土壤在某个区域干燥,交替使作物根系始终有一部分生长在干燥或较干燥的土壤区域中,限制该部分根系吸水,让其产生水分胁迫信号传递至叶气孔,形成最优气孔开度,而使一部分生长在湿润区的根系正常吸水,减少作物奢侈的蒸腾耗水和棵间全部湿润时的无效蒸发,达到以不牺牲作物的光合产物积累而大量节水的目的.人工气候室内进行的玉米分根交替供水试验表明,在光合产物不减少的前提下,比全面积均匀供水方式节水34.0%~36.85%.由此设计的玉米控制性分根交替隔沟灌溉技术在甘肃民勤县的应用表明,在保持高产水平下,比常规地面灌水技术节水33.3%[16].这种灌水新思路的提出,对改进传统灌水方式,实现节水理论与技术的突破具有重要的理论和现实意义.控制性分根交替灌溉以作物根系的交替灌溉为技术特征,需要进一步深入研究的问题包括最佳田间灌水技术方案、开发适于分根控制替灌溉的新兴灌水器以及与之配套的作物栽培技术体系等.

7展望

综观已取得的成果及存在的问题,未来农业高效用水理论将在以下几方面深入开展研究:

(1)界面研究.与节水有关的蒸发、蒸腾、下渗、根系吸水等发生在土壤-大气、作物-大气、土壤-地下水、土壤-根系等界面上,加强界面上水热通量规律及其与环境生态条件关系的研究,并寻找调控界面过程水热通量的有效措施,将成为未来农业高效用水研究的热点之一.

(2)土壤水动力学研究.土壤水是“五水”转化的纽带,对作物供水状况的一切调控措施最终的作用区域是根系层的土壤水.土壤水动力学理论是实施土壤水分调控的基础.广泛开展不同土壤不同的水分能态对于不同作物在不同生育期的可利用性和对作物光合作用、蒸腾作用的影响,研究不同灌溉技术的水分、热量、养分在土壤中的运移规律,是合理调控土壤水热状况,加强土壤水肥管理,实现农业高效用水的关键.

土壤学基本概念范文第4篇

关键词：教改；遥感；农业院校

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）09-0059-03

遥感是农业高等院校一些专业（如资源环境与城乡规划、土地资源管理、农业资源与环境、环境科学等）的本科生必修的专业核心课程。遥感技术已经广泛应用于社会生产的各个领域，培养遥感应用型的高级技术人才非常重要，但目前农业院校的遥感课程的教学体系、教学内容和教学方式难以适应遥感技术的快速发展，存在不少问题，使培养的人才与社会产生脱节。

一、农业院校遥感教学存在的主要问题

1.遥感课程理论多而杂、抽象化等特点，抑制了学生的学习兴趣。遥感技术具有理论抽象、知识点庞杂的特点，其多学科交叉，基础知识面广而杂，技术性和实践性较强且多应用于大型项目。农业院校的本科生一般是第一次接触，缺乏与课程相关的预备基础知识和背景知识，学习遥感课程太抽象，实际生活中也很难接触到遥感应用方面的项目，这样会导致学生觉得遥感课程“遥不可测”，具有一定的距离感和陌生感。另外，遥感课程在农业类院校中一般属于专业基础性学科，得不到足够的重视，以及学时不多等原因都在一定程度上抑制了学生的学习兴趣。

2.教材内容过于突出前沿科学，忽略了其应用性。现在的农业院校遥感教材已经采用国家农林类普通高等教育“十一五”、21世纪规划教材，虽然教学内容进行了更新，基本上不存在以前的内容过于陈旧的问题，但仍然出现不少问题。主要存在教学内容过于突出其前沿科学以及发展趋势，导致部分教学内容或过于深奥，或与农业类等相关专业的结合性不大，在农业院校等相关领域中几乎应用不到；如“微波遥感原理”深奥难懂，在农业院校相关专业几乎很少用到；又如“高光谱的影像分析”过于深奥，对于遥感课程学时很有限的农业院校本科生关联系不多且过于深奥。现在国民生产的各领域中广泛应用的遥感技术或结合性较强的教学内容，很少有教材提及或提及极少。如近年在灾害监测中广泛应用高分辨率的QUICKBIRD、WORLDVIEW卫星数据WORLDVIEW；又如在农业中应用较多的测定地物光谱仪的设备和我国“北京一号”小卫星在北京近郊农业监测中应用等内容却无体现。脱离生产实践与应用的前沿技术，就像是没有方向的深海之舟，与农业类院校本科生的教学宗旨与教学目标背道而驰。

3.教学手段不够丰富，学生参与不够，缺乏学习热情。农业院校遥感课程虽然普遍使用了多媒体教学技术，但仍是以教师讲授为核心，缺乏形象教学必要的教学手段与辅助教学资料，很少有本科生参与教师的科研项目或大型的工程应用项目。由于时间等种种原因，也很少本科生参加课内外的遥感应用的体验与交流报告，缺乏学习遥感课程的源动力与热情。

4.现有的考试制度抑制了学生的创新。现有的考试制度以考试为主，侧重卷面成绩，试卷考核方式很难考验学生对理论体系的系统性掌握、知识点的内在联系以及实际技能的掌握程度与应用程度。农业院校的遥感实验课程学时设置少，实验个数少，实验成绩占课程成绩的比重不大，一般隶属于遥感课程理论教学的一部分，很少单独开设，实践环节教学得不到足够的重视，且多侧重实验报告成绩，忽视了实践环节学生能力的表现。现有的课程成绩构成缺乏讨论、专题制作、文献检索、学习报告等多手段，在一定程度上抑制了学生参与的积极性和主观能动性，导致学生自主学习的热情不够，缺乏创新的激情。

5.实践学时偏少，缺乏针对农业院校的上机教材。遥感实践课程少，难以培养学生的感性认识，动手能力的提高更是无从谈起。目前，与遥感课程配套上机的教材多是针对高等院校测绘类专业，缺乏与农业院校遥感课程配套的上机实验教材，市场上偶见农业院校专用教程，在内容的设置上与上机实验数据或样例数据方面却与测绘类专业并无多大区别。农业院校类本科生感觉不到遥感实践与专业的相关性或结合性，无法满足农业院校专业学生的实践教学的需求。

二、教学改革的基本内容与途径

1.教学内容的完善与改革。（1）教学内容的设置应重点突出。在农林院校遥感课程学时很有限，而遥感技术体系本身内容非常庞杂，教学内容与学时的设置除了体现理论的系统性，一定要注重各部分内容的内在的逻辑联系，突出主要内容和重要内容，必要时，应进行取舍。使学生对整个教学有一个比较宏观、层次清晰的印象，能够抓住遥感主要的原理和难点内容。农业院校的遥感课程主要内容包括航空像片与遥感相关的基本概念、地物的反射光谱特性、航空摄影测量的基础知识、遥感图像的像点误差、航空摄影测量的内外业、卫星传感器数据、遥感图像的目视判读与调绘、遥感数字图像处理原理与操作技能，以及遥感技术的应用案例，尤其是在农业领域的应用实例。（2）根据应用情况对前沿性内容取舍。现在很多教学改革过于突出课程的前沿性内容，但受到学时的限制，很难与生产实践或专业联系起来，学生感觉很陌生、很抽象，教学效果甚不理想。农林院校的遥感课程学时一般都很有限，在突出课程内容的系统性和重点内容的前提下，对于前沿性的内容，可结合授课专业情况进行灵活调整。若在相应专业领域中很少应用的可略讲或不讲（如微波遥感、高光谱）；若在相应专业领域实践中有应用或应用较多的（如在农业和土壤学科应用较多的便携式地物波谱仪），可侧重于先进的仪器以及在科研或生产实践中的作用与功能。这样学生既不会感到深奥难懂，又会觉得该课程很贴合实际需求，这样就可在有限的学时取得较好的教学效果。（3）实验内容的调整。遥感课程实验内容的设置应与基本理论、基本方法相呼应，突出其主要技能、实践技能，平衡传统方法与现代作业方法，采用的实验器材或软件应与当地生产部门基本保持一致，若有条件应尽量将实验课单独开设。遥感技术在实际作业中，数据源以及产品都是采用遥感数字图像，因此，传统的遥感课程实验内容应根据行业发展情况适当地删除过时的实验，保留主要的遥感实验外，应尽量根据授课对象的就业方向、科研情况以及学时情况选择性地增加设置遥感数字图像处理的实验内容与课时数，如“熟悉ERDAS或ENVI遥感图像处理软件的基本操作”、“遥感数字图像的增强处理”、“遥感数字图像的几何处理”、“遥感数字图像的计算机自动分类”。

2.教学手段与教学方法的改革。（1）从兴趣点或生产应用入手展开教学。由于遥感课程理论知识点多而杂，在教学内容的组织上可从学生感兴趣的知识点入手，适当引用遥感在测绘、国土、农业等重要部门的一些视频资料。阐述基本原理与基本方法时注重加强学生思维的引导，主要内容与重点内容可采用精讲、细讲，生产中不常用的原理与方法采取学生课外自主学习为主，遥感在实践中应用可采取具体案例分析，这样既可保证激发学生学习的兴趣，在面上对遥感有全面的把握，又可在重点内容上有所深入。除了现代常用的多媒体教授的教学方法，可布置与课程内容相关且很有趣的课外小作业，如可通过让学生在Google Earth上查找校舍或旅游目的地的方式对卫星遥感数据的认识。（2）制作遥感教学辅助材料。遥感教学辅助材料包括航空图像与卫星遥感图像样片的制作、各类教学视频的制作、试题库与习题库的制作、遥感精品课程在线网址的收集，完善各种网络教学资源库的建设等。将生涩难懂且方便用于直观教学的遥感图像的分类与遥感图像的解译标志等内容制作教学样片，如可将全色图像、红外、彩红外、多光谱等航空像片与各种常用的卫星遥感数据制作样片，形象而直观，易于理解与记忆。对于比较抽象、生活中接触较少的知识点用于制作1～5分钟的辅助视频，如航空拍摄的过程、卫星遥感以及传感器的工作原理等。将近年来遥感技术应用于现实生活中有影响力的重大事件的新闻视频片段制作教学视频资料，如“国土部：用卫星遥感图片严查违法用地”、“我国‘北京一号’、‘小卫星’监测北京近郊农作物长势”、“汶川地震前后遥感图像前后对比”等新闻视频片段。教学辅助材料在有些教学内容方面可发挥很大的教学作用与效果。（3）重视遥感技术应用案例分析。一般农业院校的遥感技术的应用所占学时极少，与专业结合性不够。一般只是泛泛地提到或者一带而过，没有具体的案例或应用视频，学生缺乏对遥感技术实际应用情况的了解。可根据授课对象与专业方向选择教学辅助材料，根据授课对象及专业方向播放其相关内容，重点分析应用案例。如面向土管专业授课时可侧重土地资源调查与土地执法的案例分析；面向农资专业时，可侧重农作物长势监测与估产、光谱反射率的野外测定与分析等案例分析，面向环境类专业，可侧重环境监测与灾害监测的案例分析。（4）实现教学手段的多元化，激发学生学习热情。除了常用的多媒体教学与板书等教授方式外，还可适当采取学生教学的方式，加强与学生互动交流，提高学生自主学习的能力。利用课前与课间的时间或借助网络平台，与学生进行充分交流，及时掌握他们的兴趣、学习难点以及就业意向等，因材施教。利用国家、省和校级精品课程建设的成果，建立网络实践教学平台，实现网络互动式教学，设置“课件下载”、“实验报告上载”、“答疑”、“FTP”等功能。可借助与测量学等课程的重叠交叉知识，进行触类旁通式的教学。通过小型专题报告的形式，促使学生课外收集文献资料学习实践应用性强、与专业结合紧密的内容，择优以多媒体的形式课堂交流并点评，并作为学生课程考核的一部分，有意识地将教学内容与科研、就业与生产项目管理等结合起来，引导学生自主学习，激发学习的创造性。

3.建立考试制度的改革，提高其学习的积极性。进行课程考试制度的改革，改进考核方法，建立考察学生全面素质的考核体系、建立科学的考察学生综合知识、综合素质、综合能力的实践考核体系，采取灵活多样的考试方式。在课程考试构成增加小型专题报告制作、文献检索与总结等，理论环节可增加课堂互动环节（如提问、讨论等）考核的比重；实践环节可强化动手实践与仪器操作的考核，淡化实验报告等书面成绩。通过建立考试制度的改革，促进学生积极学习。

三、教改效果分析

近年来遥感课程改革探索初步取得较为明显的成效，具体表现在以下几个方面。

1.学习态度的改变。学生对教学内容的兴趣和注意力明显提高，课堂互动变得更为积极，课外自主学习的激情提高，教学氛围良好，“教与学”变成了一件较为愉快的教学活动，学生对遥感方向的学术报告与毕业论文选题感兴趣的人数明显增加。

2.学生对遥感教学的评价。每学期都对全部遥感课程进行教学评估，学生无记名网上评教，结果表明总体优良。说明学生对于教学内容与教学形式是认可与肯定的。

3.学生的收获。国土资源管理、农业资源与环境等专业分别成立了兴趣小组，在老师的指导下能够独立完成校级创新型实验项目。学生的动手实践能力明显得到锻炼与提高，有机会参与到多项遥感技术应用的工程项目，特别优秀的学生能在测绘遥感相关的事业单位就业。也有本科生在国内的学术期刊上公开发表遥感领域内的科研论文。

虽然笔者针对农业类院校的遥感课程实践教学改革进行了探索与实践，然而，许多问题有待进一步探讨，诸如教学平台的完善、教学形式的改进、产学研实习基地建立、专业实践素材库的建立等。面向未来，我们需要更好地根据社会需求，积极进行遥感教学课程改革，为社会培养出更多的遥感应用型的高级人才。

参考文献：

[1]尹占娥.现代遥感导论[M].北京：科学出版社，2008.

[2]邓良基.遥感基础与应用[M].北京：中国农业出版社，2009.

[3]常庆瑞，蒋平安，周勇.遥感技术导论[M].北京：科学出版社，2004.

[4]彭望.遥感概论[M].北京：高等教育出版社，2010.