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土壤基本特点

土壤基本特点

土壤基本特点范文第1篇

关键词:地理信息系统;地统计学;多学科融合

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)18-0083-03

随着计算机、网络和通信技术在科学交流中的广泛应用,不同学科间的纵横交叉与相互渗透已成为现代科学发展的趋势。学科之间关系的动态发展往往通过知识流动的形式来维系,正是这些动态变化的知识流动促进了学科发展,加强了学科联系,同时也传导着学科变化。另外这些新兴技术越来越完善的理论体系化与应用广泛性逐渐影响着一些传统的专业学科,实现多学科融合,多学科相互促进共同发展正成为目前学科发展的主要趋势之一[1]。这一发展结合了传统专业雄厚的知识背景与新兴专业的科学技术优势,实现传统学科与新兴技术共同发展与进步的双赢局面。而《土壤地理学》课程正是其中受到影响的学科之一。《土壤地理学》是研究土壤与地理环境相互关系的学科,是土壤学和自然地理学之间的边缘学科,它是以土壤与地理环境之间的特殊矛盾为对象,研究土壤的形成、分类、分布规律、土壤资源的评价与开发利用以及土壤资源保护的科学[2]。随着现代空间信息技术的高速发展与扩张,特别是近年来空间数据的急剧增长,不论是自然地理数据或者社会经济数据都以井喷式的速度涌现出来,能够合理利用现代空间信息技术和空间数据可以会为《土壤地理学》课程的学习和研究提供便利。

一、传统土壤地理学概况

1.土壤地理学自身特点。土壤地理学是土壤学中最早出现的一个分支学科,它主要研究土壤形成分类、调查制图、分布规律、土壤资源的评价和开发利用以及土壤资源的保护等,是综合性大学、高等师范院校地理专业和高等农业院校农业资源与环境专业的基础课程之一。土壤地理学是土壤学与自然地理学之间的边缘科学,它以土壤与环境之间的这一特殊矛盾为研究对象,研究土壤的发生、发展、分异和分布规律,为调控、改造和利用土壤资源提供科学依据,具有较强的区域性和综合性[3]。为此土壤地理学自身的特性要求学生不仅掌握基础的土壤学知识,还应该具有一定的空间探索性与属性信息的空间化,而对于土壤属性信息的空间化是传统土壤学所不具备的知识,为此需要学生在掌握好传统土壤信息的基础上应该更好地理解与应用地理信息系统的知识以及地统计学的知识,从而使学生摆脱纯粹性学习和接收知识的阶段,进入自我学习与探索的过程,为学生以后从事科学与科研工作奠定基础。因此,从土壤地理学自身的特性以及学科发展的趋势和教学的目标来说,立足于传统土壤学基础上,实现多学科融合,从更全面合理的角度来教授土壤地理学课程是势在必行的,并且反过来可以让学生更好地掌握土壤信息的空间化以及土壤发生、发展、分布的规律性。

2.土壤地理学多学科融合的必要性。土壤学作为一个传统的基础学科有其深厚的学术背景知识,土壤地理学作为一个跨学科的专业需要在保留原有的土壤学的基础之上尽可能地发挥多学科的优势,使其为科研与学术研究而服务。土壤地理学作为土壤学与自然地理学的边缘学科有其自身的优势所在,为尽可能地发挥其优势并培养全能型的人才,需要学校进行合理的课程设置,并制定合适的、具有应用性的课程目标,从而为社会提供适应性强的人才,为科研院所提供多学科背景知识的学生。目前随着地理信息技术的迅速发展以及其应用的广泛性,运用GIS技术来进行数据管理与图形可视化显示,以及运用地统计学知识进行空间分析与统计分析是土壤地理学自身学科发展的需求,同时也是满足社会和科研院所人才需求的重要选择。由此可见,多学科融合在土壤地理学中起到重要的作用,是其自身发展与人才培养的必经之路。

二、多学科融合对土壤地理学发展的优势

1.GIS技术在土壤地理学中的地位。地理信息系统简称GIS,是20世纪60年代中期开始发展起来的新技术,主要是指在计算机软硬件支持下,把地理数据以一定的格式输入、编辑、存储、更新、显示、制图、综合分析和应用的技术系统。地理信息系统具有强大的处理空间数据的能力,如图形数字化、地理数据的空间分析、地形数据的三维模拟、虚拟场景、地图输出等。地理信息系统这一技术自问世以来,便得到了迅速的发展和广泛的应用,近几年该技术已经突破地学的范畴,在管理学、交通运输、医学、军事等领域具有广阔的应用前景[4]。GIS技术的发展和日益成熟的理论体系为研究性教学提供了技术支持,它的数据管理、图形显示、空间分析等知识可以很好地应用到土壤地理学的教学和研究中,实现土壤图等专题地图的制作与空间显示,从而可以更好地辅助学生对于土壤学知识的理解和认识,从空间角度上理解土壤自然地理特性,同时可以进一步结合不同地理位置的自然条件(气候、植被、地形和母质)来理解土壤属性的空间差异性,进而结合土壤属性的空间异质性和变异性来理解土壤属性空间分布的特性。

2.地统计知识在土壤地理学中的应用。地统计学是以具有空间分布特点的区域化变量理论为基础,研究自然现象的空间变异与空间结构的一门学科。它是针对像矿产、资源、生物群落、地貌等有着特定的地域分布特征而发展的统计学。地统计学的主要理论是法统计学家G.Matheron创立的,经过不断完善和改进,目前已成为具有坚实理论基础和实用价值的数学工具[5]。地统计学的应用范围十分广泛,不仅可以研究空间分布数据的结构性和随机性、空间相关性和依赖性、空间格局与变异,还可以对空间数据进行最优无偏内插,以及模拟空间数据的离散性及波动性。地统计学由分析空间变异与结构的变异函数及其参数和空间局部估计的Kriging(克里格)插值法两个主要部分组成,目前已在地球物理、地质、生态、土壤等领域应用。土壤地理学作为一门结合自然地理学的学科,而且由于土壤空间属性的存在,结合地统计学的知识对其进行一定的空间探索、模拟与预测具有重要的意义,可以根据已知的变量进行未知变量的预测和模拟,可以在一定程度上减少人力和物力,并能对土壤属性空间分布规律的研究有一定的帮助。为此将地统计知识应用到土壤地理学的教学中可以帮助学生具有更多的科研与创新精神,在一定程度上从单纯的学习知识上升到自我探索与研究的阶段,具有不可忽视的意义。

3.多学科融合在土壤地理学教程中的优势。土壤地理学因其区域性、综合性的特点,为研究性学习提供了广阔发展空间。在土壤地理学的教学中可以先从理论到实践,然后从实践再到探索,再从探索回归理论。首先分析区域文献资料并通过野外观察对成土环境、土壤剖面及其诊断特性、土壤利用进行研究,运用地理比较法和相关分析法,把握区域土壤地理分异规律,绘制区域土壤图,采集土壤标本、分析样品。在此过程中若引用GIS技术与地统计技术则主要表现为以下几个优势:首先利用GIS技术可以管理土壤空间属性数据,并且可以根据自然地理数据资料生成不同的专题地图,以此来辅助对区域土壤地理分异规律的研究。其次,借助于GIS软件可以有助于学生根据实地调查资料绘制区域土壤图,以此来形成土壤属性分布空间上的概念,从而加深对于土壤地理分布规律的理解和应用。第三,借助于地统计知识可以使学生独立思考土壤属性空间分布规律的原因,并结合已知观测点来预测未知区域的土壤属性,同时可以进一步分析土壤属性空间分布具有变异性和异质性的原因。通过以上的分析可以得出,若基于多学科融合的知识进行土壤地理学的教授课程可以使学生能够更加直观形象地理解土壤地理分布规律,并且增强其动手能力和思考能力,从而为社会输送适应性强的人才,为科研单位培养具有创新性和多学科知识背景的学生。

三、土壤地理学研究性教学理论方法

1.传统土壤地理学教学理论方法。传统土壤地理教学方式比较单一,以教师的讲述为主,简单地辅以地图挂图和多媒体资料介绍,不能有效帮助学生建立土壤地理空间概念和深入理解土壤的发生、发展、分异和分布规律,学习往往流于机械性记忆,很大程度上影响了土壤地理的教学质量与效果。有鉴于此,应用研究性学习理论方法,进行土壤地理教学改革研究具有积极的现实意义

2.基于GIS的应用性土壤地理学教学方法探讨。GIS技术主要的优势是可以呈现土壤属性资源的空间特征,借助于深厚的土壤学背景与一定的自然地理资源可以帮助学生方便地制作出不同的土壤属性专题地图,实现土壤属性的空间图形化。为此在此教学过程中主要注重学生的软件操作与地理信息知识的学习过程。目前在GIS行业中可以应用的软件较多,主要为ArcMAP,MAPGIS,SurperMAP等,鉴于目前应用较多和可操作性强的特点,建议在课程中选择ESRI公司的ArcGIS软件,课程的主要目的是使学生学会基本的地理信息技术,掌握基本的空间数据的编辑与专题地形图的制作。因此可以以某一个案例作为研究对象,选取一个区域进行土壤自然特征属性的调研,并通过所拥有的土壤背景知识以及自然地理资料进行区域土壤类型的诊断,然后画出粗略的土地利用现状图以及土壤类型图,然后通过GIS软件转绘,通过进行坐标的校正以及文件的编辑,制作专题地图,从而实现土壤属性专题地图的掌握。这一案例的实现不仅可以帮助学生了解GIS软件的基本操作以及在土壤地理学方面的应用,同时可以使学生掌握多背景知识,通过探索GIS软件的其他功能来辅助土壤地理学课程的学习。

3.基于地统计学的科研性土壤地理学教学方法探讨。地统计学的主要用途是研究对象空间相关结构(或空间变异结构)的探测以及变量值的估计和模拟。由于土壤属性具有较强的空间依赖性和变异性,会受到自然地理位置以及周围景观特征的影响而产生不同的特征。为此在进行土壤地理学的土壤属性的研究时可以根据已知观测点的数据资料来完成未知点的预测和模拟以及土壤属性之间关系的探索。运用地统计学进行空间分析包括以下几个步骤,即数据探索性分析,空间连续性的量化模型,未知点属性值的估计,对未知点局部及空间整体不确定性的预测。学生在掌握了基本的地理信息技术之后,可以实现基本的地统计知识的探索以及简单模型的构建,通过地统计模型的模拟与预测实现简单的土壤属性专题地图的制作。这一学习过程的掌握不仅可以帮助学生对土壤属性整体空间特征的把握,而且还可以更好地实现根据自己的需求完成土壤属性的预测和模拟,从而也可以培养学生的自我探索与学习过程。

4.多学科融合对土壤地理学教学的影响。教学的重点是使学生能够在掌握基础知识的同时,能够做到举一反三,培养良好的发散性思维,并且能够做到学以致用,使自己学习到的知识应用到以后的科研或者工作中,这样才能实现教育的价值。而本文关于土壤地理学的教学探讨在基于基础的土壤知识不变的前提下,结合最新最先进的GIS技术在土壤地理学中的应用,让学生接触到更多关于新兴技术在自身专业中的应用,同时结合地统计学知识在土壤地理学中的应用,发挥学生独立学习、思考与创新的精神,真正做到学以致用。本课程的改革具有以下几个特性:

(1)以学生为主,重视学生的独立性。实现多学科融合之后的土壤地理学,不再是单纯的灌输式教学模式,而是集动手、思考与创新于一体的新兴教学模式,这样可以尽可能地发挥每个学生的最大特点,让他们选择自己喜欢的方向进行探索,同时该课程也不仅仅局限于一方面,而是创造多元化的学习环境与提供多种教学平台,使学生能够根据自己的特点与喜好选择自己的研究方向,如果动手能力操作性强可以注重在GIS软件方向的发展,如果对于科研知识感兴趣,可以在地统计学基础的前提下进一步进行探索与研究。

(2)多种模式相结合,激发学生的学习兴趣,培养学生的创新意识。课程改变了以前只是老师单纯教授的模式,重新融合了多种案例在课程中,既可以从野外土壤属性调查中学习怎样在实践中进行课程的学习,也可以通过课堂上软件的操作实现通过GIS软件来制作专题地图,还可以通过多种案例来发挥学生独立思考、创新的意识。在此种模式下让学生所学的知识不单纯是为了应付课程考试或者是专业知识的学习,而是尽可能地扩大了知识的应用面,让学生通过多元化的思考与学习,可以在掌握基础知识的同时,更多地选择自己以后要从事的方向以及发展规划。

四、结束语

经过多学科融合之后的土壤地理学不再是传统的、一味灌输的教学模式,结合了野外实习调查、室内软件操作以及案例分析等特征,帮助学生从多方面来掌握土壤地理学的基础知识。优化了土壤地理教学过程,提高了学生对土壤地理信息的收集、处理能力,帮助学生学会分析土壤地理信息,应用信息解决土壤地理问题,提高其地理信息素养,同时加强学生对土壤地理中空间概念的感知,加深了学生对土壤的发生、发展、分异和分布规律的认识,培养学生的空间想象力等地理核心能力,值得在土壤地理教学领域推广。同时将目前国内外应用较为广泛的地理信息技术以及地统计学的知识运用到土壤地理学的课堂中,充分发挥学生动手能力、思考能力,培养多元化、创新型的人才,为社会和科研单位输送更多合适的人才。

参考文献:

[1]丁子涵,王芹,蒋卫荣.从引文分析看档案学与图书馆学、情报学的学科融合[J].档案学通讯,2012,(2):25-29.

[2]张芳.《土壤地理学》教学中的拓展与探索[J].科教纵横,2012,(6):209.

[3]张甘霖,史学正,龚子同.中国土壤地理学发展的回顾与展望[J].土壤学报.2008,45(5):792-801.

[4]边馥苓.GIS地理信息系统原理与方法[M].北京:测绘出版社,1996.

土壤基本特点范文第2篇

关键词:营养元素;有效量;分布特征;研究

中图分类号:S633.4;S154.3 文献标志码:A 文章编号:1673-291X(2014)26-0061-02

成武大蒜以其品质好、产量高而饮誉国内外。大蒜种植区位于成武县东北部的大田集、桃花寺、张楼、白浮图等几个乡镇。区内出露土壤主要是潮土,次为盐化潮土,呈零星分布,按其质地分主要为轻壤土,次为砂壤土、中壤土,地貌类型为缓平坡地。为进一步促进该区大蒜种植业的发展,必须对大蒜种植区土壤中营养元素现状及其分布特征进行调查。

一、调查材料与方法

(一)材料

调查材料为土壤,对其中的N、P、K、Cu、Zn、B、Mo、Mn的全量和有效量进行调查分析。

1.方法

(1)定点

按1点/4km2的采样密度在1:50 000地形图上预布采样点,共254个点位,并用2mm直径的圆圈表示。野外以1:50 000的预布点地形图为工作手图,结合地形地物目估定点,定点误差小于150m。

(2)采样

采样物质为土壤,不采人工迁移堆积物质。浅层、有效态土壤样品,比较均匀的分布在主要土壤亚类中。深层土壤样品重合在浅层土壤样品的点位上,以利于对比和相关分析。浅层和有效态土壤样品的采样深度为0―30cm,深层土壤样品的采样深度大于80cm。采样重量大于1.5kg。重复取样30个点位,占254个点位的11.8%。

(3)样品初加工

初加工流程按1:20万区域化探规范执行。

野外取回的土壤样品在室内风干,干燥后样品用木槌适当敲打,然后过2 0目的尼龙筛,将小于20目筛孔部分装入纸袋中,其重量浅层、深层样品150g,有效态样品400g。

(4)分析方法

a.全量元素的分析方法

N:凯氏法

P:分光光度法

K:火焰光度法

Cu、Zn、B、Mo、Mn:发射光谱法

b.元素有效量的分析方法

N:碱解、滴定法

P:NaHCO3提取、等离子体光谱法

K:乙酸铵提取、火焰光度法

Cu:DTPA提取、火焰原子吸收法

Zn:DTPA提取、火焰原子吸收法

B:沸水提取、等离子体光谱法

Mo:草酸一草酸氨提取,等离子体光谱法

Mn:NH4OAC提取,火焰原子吸收法

二、结果与分析

按浅、深层土壤两大类、全量与有效量两个系列,对大蒜种植区土壤营养元素含量进行统计,结果见表1。

(一)全量元素的土壤值特征

1.表层土壤值特征

(1)与世界土壤值比较

由表1可以看出,N、P、K、Cu的土壤值与世界土壤值基本相当,Zn、B的土壤值高于世界土壤值,其中Zn是世界土壤值的1.3倍,B是世界土壤值的5倍。Mo、Mn的土壤值低于世界土壤值,仅是世界土壤值的36%和78%。

(2)与省内土壤值的比较

K、Cu.Zn、B与省内土壤值基本相当,其中Cu、Zn、B微高,N、P、Mn高于省内土壤值,其中N明显偏高。Mo明显低于省内土壤值,仅是省内土壤值的62%。

由比较可看出,Mo的储备量严重不足,不但低于世界土壤值,而且也低于省内土壤值,可能会引起表层土壤中局部缺Mo和严重缺Mo,应注意增施Mo肥,以满足农作物生长的需要。

(二)深层土壤值特征

因深层土壤赋存于表层土壤0.8m以下,一般受地表环境影响较小,故其土壤值基本反映了原始成土母质的真实含量,因此,用其土壤值与浅层土壤值比较,可比较真实的反映元素含量的变化差异及人为活动的影响程度。

由表1可知,K、Cu、Zn、B、Mo、Mn的土壤值与表层土壤值相当或基本相当,说明人为活动基本上未引起以上元素含量的变化。N、P的土壤值低于表层土壤值,说明以上元素的含量在表层土壤中有一定积累,究起原因,认为N、P是由于人为过量施肥引起。

(三)土壤质量现状

1.土壤中的氮

大蒜种植区表层土壤中全氮含量847.7×10-6,相当全国4级水平(750×10-6~1000×10-6),有效态含量平均值48.1×10-6,高于土壤临界(20×10-6),大部地区均为丰富区,因此大蒜种植区内土壤中不缺氮,供氮水平较高。

2.土壤中的磷

大蒜种植区土壤全磷含量853.3×10-6,相当于全国2级标准(810×10-6~1000×10-6);有效态含量介于1.0~71.5×10-6之间,平均值27.8×10-6,大于土壤临界值(5×10-6)。全区均在丰富区以上,并出现大面积的很丰富区,因此全区土壤中基本不缺磷,供磷水平较高。

3.土壤中的钾

大蒜种植区表层土壤中全钾含量l.90×10-2,相当全国3级;有效态含量范围103.810-2~240.7×10-2,平均值145.6×10-2,高于土壤临界值(80×10-2),全区不缺钾,供钾水平在适量级以上。

4.土壤中的铜

大蒜种植区表层土壤全铜含量25.64×10-6,与全国土壤值(22×10-6)和世界土壤值(20×10-6)相当;有效铜含量在0.35×10-6~1.14×10-6之间,平均值0.73×10-6,均高于土壤临界值(0.2×10-6),全区土壤中不缺铜,供铜水平属适量级。

5.土壤中的锌

大蒜种植区表层土壤中全锌含量在38.5×10-6~81.5×10-6之间,平均值63.38×10-6,高于世界土壤值(50×10-6),而低于国内土壤值(100×10-6);有效态含量在0.33×10-6~1.1×10-6之间变化,平均值0.66×10-6,与土壤临界值(0.5×10-6)基本相当。

6.土壤中的硼

大蒜种植区表层土壤中全硼含量在19.0×10-6~67.0×10-6之间,平均值50.2×10-6,明显高于世界土壤值(10×10-6),但低于国内土壤值(64×10-6)。有效态含量在0.41×10-6~0.65×10-6之间,与世界值(0.5×10-6)基本相当。

7.土壤中的钼

大蒜种植区表层土壤中全钼含量在0.5×10-6~1.05×10-6之间,平均值0.71×10-6,明显低于世界土壤值(2.0×10-6)和国内土壤值(1.7×10-6);有效态含量介于0.09×10-6~0.21×10-6之间,平均值0.14×10-6,与土壤临界值(0.15×10-6)基本相当。

8.土壤中的锰

大蒜种植区表层土壤中全锰含量在342×10-6~980×10-6之间,平均值640.8×10-6,明显低于世界土壤值(850×10-6)和国内土壤值(710×10-6);有效态含量介于9.6×10-6~21.3×10-6之间,平均值15.54×10-6,远低于土壤临界值(100×10-6),区内严重缺锰。

三、结论与建议

(一)结论

大蒜种植区土壤中N、P、K营养水平较高,土壤质量较好,Cu、Zn、B营养水平一般,区内土壤中极缺Mo、Mn。

(二)建议

1.针对本区土壤中营养元素分布特点,应合理调配施用N、P、K肥料,特别应注重增施Cu、Zn、B、Mo、Mn微量元素肥料。尤其是Mo和Mn为农作物所必需的微量营养元素,因土壤中储备量严重不足,可能形成表层土壤中的局部缺乏区和严重缺乏区,应注意增施相关肥料。

2.土壤有机质是各种作物所需养分的源泉,它能直接或间接地供给作物生长所需的氮、磷、钾、钙、镁、硫及各种微量元素。土壤中有机质的含量与大蒜产量密切相关,建议应进一步分析土壤有机质,以了解全区土壤中有机质的含量状况,并应在区内推广各种有机肥的施用。

3.农业生产上农药的用量越来越大,在以后的土壤地球化学调查工作中,应增加分析农药残留量(有机磷、有机氯),以了解大量施用农药对环境所造成的危害。

4.元素有效量由速效态、缓效态和水溶态3部分组成,根据国外及国内有关资料证实,在1年内,以上3部分在不同时间段中,均处在动态平衡过程中。为紧密结合农作物管理和施肥,建议在以后的土壤地球化学调查工作中,利用土壤剖面,加强动态平衡的研究工作。

参考文献:

[1] 山东省土壤肥料工作站.山东土壤[M].北京:中国农业出版社,1994.

[2] 阎传胜.菏泽地区土壤[M].北京:高等教育出版社,1989.

土壤基本特点范文第3篇

关键词:土力学 粘土 固化剂 掺入比 无侧限抗压强度 应力 应变

1.2 固化剂种类和应用

1.2.1 固化剂种类

首先要了解的是:1、什么是化学加固法?2、什么是固化剂?化学加固法(Chemical Stabilization)是指利用水泥浆液、粘土浆液、或其它化学浆液,通过灌注压入、高压喷射或机械搅拌,使浆液与土颗粒胶结起来,以改善地基土的物理和力学性质的地基处理方法。而固化剂(Solidified Agent)是指化学加固法中所利用的浆液本身或在浆液中所起作用的外加剂。现在据我了解固化剂可分为两大类:1、固态固化剂;2、液态固化剂。固态如AS系列、DLL型土壤固化剂等,液态如EN-1型土壤固化剂等。

土壤固化剂是一种性能优良的复合材料,由多种无机和有机材料配制而成,它与土壤混合后通过一系列物理化学反应,可产生胶结土粒、填充孔隙等作用,将松散土体变成致密的胶凝材料,大大改善土体的强度、耐久性等工程性质。由于土壤固化剂具有水泥所不具备的一些特点,美国称之为20世纪的伟大发明之一,日本称之为21世纪的新材料。

但是更为专业的分法,将固化剂分为三类:1、电离子类土壤固化剂。这是一种高浓缩的水溶液,溶解于水后形成一离子交换中介物,洒入土壤中,通过电离子交换,改变水分子和土壤颗粒的电离子特性,破坏土壤毛细管结构。在外力作用下,孔隙间游离水分子被排掉后,土壤由亲水性变为斥水性,土壤颗粒被压实,具有很强的内聚力,达到固化土壤之目的。2、生物酶类固化剂。此类固化剂系为有机物质经发酵而生成的蛋白质多酶基产品,为液体状。按一定比例配制成水溶液洒入泥土中,通过生物酶素的催化作用,经过外力压实,使土壤粒子之间的黏合性得以充分发挥,形成牢固的不渗透结构。3、水化类固化剂。由水泥、生石灰、粉煤灰加入激发剂后经工艺加工而成,固体粉末状。按一定掺量和土壤拌和均匀后,经过碾压,固化剂与土壤中的水分发生水化反应,生成针状结晶物质和各种水化物,与土壤颗粒发生水硬性反应,实现土壤固化之目的。

1.2.2 固化剂应用

20世纪60年代以来,固化剂被作为一种新型的工程材料,在国外被广泛加以研究。因用它处理过的土体,具有较高的强度及较小的渗透性,实现了对各种土质的加固。同时也由于它比水泥具有更好的经济效益,所以被广泛应用于实际工程当中。

国外固化剂技术的工程应用已经相当普遍,在日本、美国、加拿大、澳大利亚、南非和欧洲都有很成熟的固化剂研究应用机构和公司。我国八十年代开始引进这项技术,目前已有近50家机构和公司在进行开发应用。尽管土壤固化剂的应用还处于起步阶段,利用固化剂材料的工程建设项目还很少,但已有的工程实践证明,土壤固化剂可大量应用于水利、交通、环境、港口、机场等基础设施的建设。其最大特点是可以就地取材进行施工,能节省大量的水泥、砂石料费用。

1.2.2.1固化剂加固地基

固化剂可用于以下地基处理工程中:

(1)软弱地基改良;

(2)临时地基加固改良;

(3)防止打桩机颠覆地基改良;

(4)护墙护坡基础地基改良;

(5)涵洞地基改良;

(6)防止路堤滑动;

(7)建筑物基础地基改良;

(8)连续墙地基改良;

(9)防止冻胀;

(10)挖掘土坡、污泥处理等;

特别近年来,固化剂在土木工程中得到了广泛的应用。其主要在以下几方面:

(1)公路建设

高等级公路路基、乡镇公路、简易公路、施工工地的临时路,加一定比例新型土壤固化剂处理后,可以得到高质量的半刚性路面基层材料,具有稳定性好、强度高、收缩率小的分布荷载能力加大的优点。这可以减少高等级公路沥青面层厚度,即可大大减少沥青面层底面所受的拉应力或拉应变,使沥青面层不易产生弯拉疲劳破坏,又可大幅度减小土基顶面所受的压应力或压应变,有利于整个路面结构工作在弹性阶段,对保持路面的使用性能和延长路面的使用寿命都有重要意义。山于半刚性路面具有很多的优点和明显的技术经济效益,国内外高等级公路越来越多地采用半刚性路面。同时,高等级公路建设过程中,经常遇到软弱地基,对控制沉降有着重大的影响。

(2)铁路建设

铁路路基加一定比例的新型土体固化剂处理后,即可满足工程要求,与不加新型土体固化剂相比,抗压、抗干湿循环、抗冲刷、抗泥化能力提高,缩短工期,降低成本,质量可靠。

(3)建筑软基

用固化剂处理软土地基可代替开挖回填工程,且能达到设计强度。

(4)引排水工程

引水排水工程使用固化剂后,起到防渗作用,且糙率比土渠大大降低,提高输水能力,可增加浇灌能力,提高产量。当地土体掺加一定比例固化剂后还可直接制成U型渠块或板型材,替代混凝土预制板,降低成本,且满足工程要求。

(5)边坡提堰

在河流冲刷严重地区,用固化剂处理岸坡,可有效避免河床淤泥抬高带来的隐患。固化剂固化土体后可达到一定的抗压强度和防渗性能,可用来修筑堤坝或其中的防渗部分。

(6)淤泥处理

围海工程、清理淤泥工程遇到大量的淤泥,若是采用挖除、回填的方法,成本大,用新型土体固化剂处理淤泥,有很大的优势,直接可以拌和压实,不用开挖。

(7)蓄水工程

在干旱、半干旱缺水地区,修建水塘、水池、水窖、旱井等,发展就地集蓄雨水工程,可用土体固化剂过的土体填实或预制成型材衬砌,可替代水泥内衬,降低成本,防渗性能达到要求。

1.3 固化剂的基本特点

固化剂的基本特点有四方面:

1、对土壤颗粒粒径有广泛的适用性。在固化剂和土壤颗粒表面活化,在水化反应过程中,固化剂本身比表面积增加几百倍,因此即使是细颗粒的土壤也可得到固化,这克服了水泥的缺点。

2、可调性。对不同的土壤成分及施工要求,所用的固化剂可根据需要进行配制,即不同种类的土壤可以用不同成分的固化剂来加固。另外,由于初凝时间对水泥稳定土混合料的强度有明显的影响,因此固化土的初凝时间可以通过调节固化剂中的调凝成分来进行调整。

3、固结土体的收缩量很小。由于固化剂的的内力抵消了部分收缩力,所以固结土相当收缩量小,充分提高了固结土的抗渗、抗冻、抗裂性能,减少了土体的变形,形成了特有的快干效果、早期强度效果、膨胀压缩效果、长期稳定效果及作业效果。快干效果是由于和土壤颗粒结构成分中水的发热反应使土壤中含水量降低,粘土颗粒凝结团粒化改善了土壤的稠度,也增大了密实效果;早期强度效果是由于发热反应为主的自硬性成分有效地发挥作用,可以确保早期强度,即使在低湿状态下也能发挥较之原有固化剂优良的效果;膨胀压实效果是由于快干、早期强度的效果和膨胀吸水作用、自硬作用同时进行,增大改良土壤密度和满意的压实的效果和活性混合材料的反应充分而耐久,可得到长期稳定性。

4、经济上的优越性。采用土壤固化剂做固化材料,可比传统固化方法降低造价10—20%。

1.4 固化剂加固机理及特点

1.4.1 固化剂加固机理分析

固化剂改良土体作用有四方面的机理:

1、体经过固化剂处理后,在成型压力作用下颗粒紧密接触,在土壤颗粒附近,固化剂水化生成水化硅酸钙、沸石、方纳石及硅酸等物质,使粘土颗粒表面形成凝结硬化壳。固化剂的激活组分以不同的方式渗入颗粒内部,与粘土矿物发生物理化学作用,形成水铝酸盐、水硅酸盐等胶凝物质,使粘土颗粒表面产生不可逆凝结硬化,固化后的粘土具有水稳定性和强度稳定性。

2、极性水分子和OH离子进入粘土内部空穴,使土体分散,比表面积增加。这些被分散的粘土颗粒表面一般带有负电荷,其动电电位增大,固化剂的某种成分可代换土体中凝聚能力低的离子,降低电位,促使粘土颗粒凝聚,同时电解质浓度增加,胶粒双电层减薄,也有利于颗粒凝聚。

3、疏松土体的联结主要是靠矿物与胶结物界面上的化学力实现的,层状硅酸盐自身建立空间网状结构;固化剂的主要水化产物以及其与粘土矿物反应的生成物,均属上述胶结物之一,能牢固的胶结分散的土壤颗粒,增强和加固这种网状结构,使之成为一个具有较高强度的整体。

4、固化剂对土壤颗粒粒径有广泛的适用范围,在固化剂中的激活成分能使固化剂颗粒和土壤颗粒表面活化,在水化反应过程中,使固化剂本身比表面积增加几百倍,因此固化剂能固化粘土等细颗粒土,与水泥相比具有优势。

1.4.2 固化剂加固地基特征

使用固化剂对地基进行加固,有以下特征:

(1)快干效果

由于固化剂的水化以及土颗粒间水发热反应,使土体中的含水量降低,同时粘土颗粒凝结团粒化,改善土体的稠度,也增大了密实效果。

(2)早期强度高

由于以发热反应为主的自硬性成分有效的发挥作用,可确保早期强度,即使在低温状态下也有较好的效果。

(3)膨胀、压实效果

由于快干,早强的效果及膨胀吸水作用、自硬作用同时进行,从而改变了土的密实度。

(4)长期稳定效果

由于早强、快干及膨胀效果和活性材料的反应充分而耐久,可得到长期稳定性。

(5)作业效果

由于快干、膨胀的效果,与原有水泥系列固化剂相比,可以与高粘性土充分搅拌均匀,得到满意的效果,同时可固化工业废弃物,有机质淤泥,防止有害物质析出。

(6)固化剂与水泥、石灰的区别

水泥固化土主要发生砂石的胶结固化,加固软土效果差,对高含水量土体,容易收缩而产生裂缝。用石灰加固软弱土壤,能产生排水效果及一定的改良作用,但土强度提高不大。而性能优良的固化剂能提高土体的强度,达到水泥、石灰不能达到的效果。

(7)低廉的价格及良好的经济效益

由于固化剂的价格极低廉,且运输较为方便,而在施工中,因其早期强度大,可缩短工期,连续施工,基本不需养护,且不污染环境,所以能节约工程费用的10%~30%。

1.4.3 固化剂加固地基的特点

对软弱地基添加固化材料并均匀混合搅拌,进行密实处理,可以达到使地基加固的目的,已形成地基化学改良施工法,其特点有:

(1)固化剂适用于各种土质条件的表层、深层土体的改良加固;

(2)固化强度可以调整,以满足不同工程的要求;

(3)早期达到的固化强度效果等具备了以前其他方法所不具备的优点和特征;

(4)在土体固化方面有独特功能和优势,其耐久性与水泥相同;

土壤基本特点范文第4篇

关键词:WET;土壤电导率;全盐量;盐渍土;银北地区;分布特征

中图分类号:S156文献标识码:A文章编号:16721683(2013)03005705

土壤是人类赖以生存以及一切社会生产活动的基本条件[1],近年来,土壤盐渍化问题已成为当今全球最为严重的生态环境和社会经济问题之一,正严重威胁着人类的生存与发展[2]。宁夏中北部的黄河灌区,由于长期不合理的灌溉方式,致使地下水位居高不下,土壤盐渍化问题尤为严重,已经成为影响宁夏农业生产的重要问题之一,急需治理改良[3]。自20世纪60年代以来,有关部门在银川平原做了大量的勘察研究工作,分析研究了土壤化学和地下水、地表水的水化学问题以及土壤化学问题,在关于水化学之间相互作用关系,以及土壤盐渍化的成因、发展和演化过程、影响因素与改良利用措施等方面取得了许多成果[46]。从第二次土壤普查开始,多数地区采用了电导法测定土壤的水溶盐含量。随着测试仪器的不断更新完善,土壤电导率的测试更加简便快捷,温度、电极常数的校正直接在仪器上完成,但是在宁夏地区缺乏水溶盐含量与其电导率之间相关性的研究,常采用经验公式来换算,导致结果存在较大误差[7]。

本研究在宁夏首次应用了WET土壤水分温度电导率速测仪(以下简称WET)测试了银川平原北部地区(简称银北地区)土壤的电导率等参数,对土壤盐渍化进行了评价,通过与以往研究成果的对比分析,探讨基于WET的土壤盐渍化研究方法的可靠性和准确性。

1区域概况

银北地区位于银川平原北部,地处黄河中上游,介于东经105°57′40″-106°52′52″,北纬38°26′60″-39°14′09″之间[8]。区内地势西高东低,地形地貌按成因、形态划分为堆积剥蚀地形、风积地形和堆积地形三种[4]。银北地区地处西北内陆,属典型的大陆性气候。多年平均气温9.69 ℃,年平均降雨量187 mm,年蒸发量1 774.25 mm。研究区为新生代形成的断陷盆地,含水层类型主要为松散岩类孔隙水。地下水的补给来源主要包括:引黄渠系渗漏、灌溉入渗补给、大气降水补给、侧向径流补给及洪水散失补给,其中引黄渠系渗漏及灌溉入渗补给是地下水最主要的补给源,其补给量占到了地下水总补给量的80%以上。地下水径流整体上为自西南向东北。地下水在径流过程中,一部分以蒸发和人工开采的形式排泄,一部分则以侧向径流形式流向排水沟和黄河,其中蒸发排泄量占总排泄量的76%以上。

银北地区属银川平原北部引黄自流灌区,区内具有两千多年的农业灌溉和生产历史,农业灌溉主要依靠黄河水,现有唐徕渠和惠农渠两大干渠从黄河引水灌溉[9]。年复一年地大量引用黄河水,其所携带的相当数量的可溶盐在灌区累积,使土壤含盐量逐渐增高[10]。同时由于降水稀少,蒸发量大,灌区部分地区地下水位居高不下,引发盐分向上层土壤迁移,最终在土壤表层聚集,又加剧了土壤盐渍化的程度,严重影响和制约了区内生态环境、农业和经济的可持续发展[11]。

2研究方法与数据采集

2.1WET土壤水分温度电导率速测仪的工作原理

土壤电导率这一参数包含着丰富的信息,它能够反映土壤品质和物理性质,也是反映土壤电化学性质和肥力特性的基础参数。WET土壤水分温度电导率速测仪由英国deltat公司生产,主要由探测设备(WET传感器)和读取设备(HH2)两部分组成(见图1),在土壤学及园艺学等领域WET被广泛应用。

WET传感器可直接测量介电常数E(ε)(permittivity),土壤整体的电导率或导电性ECb(bulk electrical conductivity)和温度(temperature)。其中土壤整体的电导率或导电性,是孔隙水电导率、土壤颗粒电导率、土壤水分和土壤成分总体作用的结果。通过对这些数据的测量,结合土壤校正表可以推导出其它参数,如土壤体积含水率(volumetric soil moisture)和土壤孔隙水电导率ECp(pore water conductivity)等,其中土壤孔隙水电导率与土壤孔隙水中不同离子的浓度和温度有关。

该仪器的工作原理是将WET探头插入土壤,由WET探头中间的一个探针向土壤发送20 Hz的电磁波,由于土壤中的水分、电导率和各种化合物改变了WET发出的电磁波,WET探针再将改变的信号传送至HH2,通过校正HH2获得并读取各种数据(土壤水分、电导率、温度)。测量出的土壤水分含量的精确性取决于土壤的标定类型与所测土壤的类型及差异性。土壤孔隙电导率的精确性取决于土壤类型、盐分、水分含量以及探针插入程度。

在土壤体系中,土壤黏粒带有负电荷,并且吸附一定数量的电性相反的离子,所以可把土壤看成一种多孔聚合的电解质。当土壤体系处于外加电场的作用中时,也会像电解质溶液一样发生导电现象,土壤体系的导电性能主要取决于土壤中带电质点的数量,同时也受到土壤含水量的影响,而带电质点的数量直接取决于土壤的全盐量[12]。研究表明,盐对土壤电导率的影响比土壤含水率对土壤电导率的影响显著得多。对于农业土壤中最为常见的壤土,当土壤含水率在15%~30%之间变化时,土壤电导率的变化最为显著且近似呈线性关系;当土壤含水率超过30%以后,它的影响明显减小,这是因为土壤含水率已接近饱和限度的缘故[7]。作为影响电导率的两个最主要因素,相比之下,土壤盐分的影响远大于土壤含水率的影响,因此,在忽略土壤含水率影响因素的前提下,通过测量土壤电导率来估计土壤盐分的做法是有现实指导意义的。

2.2野外调查与样品采集

本文选取银北地区的惠农、平罗和贺兰为典型区域进行调查,时间为2010年7月23日-2010年7月27日。

采样前对研究区进行实地调研,参考土壤类型、土地利用类型、农作物种类、行政区划等要素,布设采样点与土壤测试点。最后将所有测试点和采样点在图件上标识出来,作为野外采样的工作底图。依据土壤采样方法,结合野外采样工作底图,用GPS定位,将采样点位坐标输入到GPS中,在各采样单元采样时,以1 km为半径,进行测试或采样,测试点和采样点尽量分布均匀。

本次研究采用WET对银北地区的惠农、平罗和贺兰分别取测试点147、151、193个进行野外土壤含水率和电导率测试,测试点分布见图2。取42组土样,进行土壤全盐量分析。取120个水样点,进行水质分析,且同时进行了水位测量,取样点分布见图3。

3结果与分析

3.1基于WET的银北地区盐渍土空间分布测试结果对研究区所取土样进行室内实验分析后得出其全盐量值,及其对应野外测试点利用WET的测试结果如表1所示。通过对数据的整理与分析发现,当土壤含水率在15%~40%之间时,可以忽略土壤含水率影响因素,且土壤pH值与土壤温度的高低对土壤电导率并没有明显的影响。将42组土样全盐量数据与对应土壤电导率值进行线性拟合(图4),可以看出电导率与全盐量线性关系较好,线性方程为y=3621x+1069.774,相关系数达0.8448。根据电导率与全盐量的对应关系,将研究区其他测试点电导率转化为全盐量,以便进行分析。

图4土壤电导率与全盐量的关系曲线

Fig.4Relationship between ECP and salinity

从图4中可以看出,随着土壤全盐量的增加,土壤电导率值是缓慢增加的,即在含水率基本相同的情况下,电导率值大的土壤全盐量高。

我国盐碱土面积分布大、分布广,种类十分复杂,分级标准也因地区不同存在差异[5],根据我国及有关区域盐碱土分级标准中宁夏引黄灌区土壤盐渍化分级标准(见表2),利用上述线性关系得到测试点的全盐量值,应用Surfer软件采用克里格插值绘制银北地区(惠农、平罗及贺兰)的土壤全盐量等值线图。

化土1盐土全盐量(%)11.0值精度,沿项目区做出一条人工边界来绘制银北地区的土壤全盐量分布图(图5)。由图5可以看出,银北地区中只有少部分地区属于非盐渍土,其余均为盐渍土,其中盐渍化严重的地区主要出现在惠农地区以及平罗北部地区。惠农地区的147个土壤测试点中,全盐量最大2.4%,一半土壤全盐量大于0.6%,惠农区中部地区盐渍化较严重,属于重盐渍土,其余区域均属于轻盐渍化区;平罗县的151个土壤测试点中,全盐量最大高达2.9%,其中黄渠桥和灵沙区部分区域土壤全盐量大于0.6%,属于重盐渍土,平罗其余地区大部分属于轻盐渍化区,少部分属于非盐渍化区;贺兰县北部也属于重盐渍化区,但不及惠农和平罗严重,193个土壤测试点中,全盐量最大1.7%,其中除了北部的常信地区盐渍化严重外,西部地区大部分处于非盐渍化区,东部大部分属于轻盐渍化区。

3.2银北地区盐渍土空间特征

针对银北地区土壤盐渍化问题已经进行了较多的研究,

2003年-2005年,《银川平原地下水资源合理配置调查评价》项目中,通过水文地质调查,查清了地下水系统的补给、径流和排泄的条件及其变化特征,系统分析了地下水循环系统的关联性及整体的统一性、区域性特征和规律,通过遥感解译、取样分析等手段,对银川平原沙漠化、盐渍化进行了历史的对比和分析研究[13]。2004年,吴学华,钱会等[14]在银川平原采取了88个土样进行可溶盐含量分析,绘制了银北地区表层土壤可溶盐含量分区图(图6)。根据所采水样测试数据,绘制了银北地区潜水溶解性总固体(以下简称TDS)分区图(图7);同时,绘制了土壤盐渍化遥感解译结果图(图8),表示出了不同程度土壤盐渍化的分布区域。

4.1技术适用性分析

应用WET测试了银北地区土壤的电导率,并采取了53个土样进行全盐量分析,在将电导率与含盐量进行线性拟合后,把测试点的电导率全部转化为全盐量,据此对研究区的盐渍化分布情况进行了分析。研究表明,银北地区中只有少部分地区土壤属于非盐渍土,其余均为盐渍土,其中盐渍化严重的地区主要出现在惠农地区以及平罗北部地区。惠农区中部盐渍化最严重,平罗的黄渠桥和灵沙均属于重盐渍化区,贺兰北部盐渍化不及惠农区严重,但也属于重盐渍化区。

基于水文地质条件的土壤盐渍化研究表明地下水浅埋深和高矿化地区土壤盐渍化严重,在银北地区表现为惠农区的中北部区域、贺兰县北部以及平罗南部地下水位埋深浅、矿化度高,盐渍化土壤集中分布在这三个地区。

对比可知,基于WET的土壤盐渍化分布规律的研究与基于水文地质条件的研究结果大体一致。而且与以往研究相吻合,均显示出盐渍化区域主要分布于惠农区中部、平罗县和贺兰县的北部。因此,在土壤含水率、土壤pH值等相关参数变化不大的情况下,基于WET的土壤盐渍化研究在技术上是准确可靠的。

4.2基于WET研究土壤盐渍化的优缺点及应用前景分析通过利用WET测量土壤电导率来表示土壤盐分状态的方法,对土壤盐渍化进行研究不仅在技术上具有适用性,而且具有其它方法不可比拟的优越性,但也存在一定的局限性。

WET可以快速测量土壤的含水率和电导率,并且携带方便,使用便捷,精度高,实时性好,能够完整地获得当时当地的土壤盐分数据,为准确、快速决策创造了条件。在对盐渍化土壤地理分布特征进行区域性评价时,基于WET研究土壤盐渍化,既节省了成本,又大大减少了选用高精度遥感数据时所需处理的数据量,在调查初期宏观把握研究区的盐渍化分布情况时比较实用。但是,在测量过程中受土壤含水率、压实程度等因素的影响,土壤电导率的测试值在一定程度上会产生误差,影响分析结果。因此,使用时为了使测量结果准确无误,测量前必须要仔细阅读说明书;每次与电脑传输数据时,要先关闭HH2读数表;严禁手拿电缆插拔探头,插探头时不要晃动,异地测量或不用时要用清水将探头洗净并风干。如果土壤太硬或有石头要先用其它工具预打孔,以免损坏探针。不推荐使用WET去测量土壤的含水率,在纯水中它的读数也不是100%,因为它的主要目的是用于测量土壤电导率。

总之,WET为土壤电导率的正确实时测量和区域土壤盐渍化分布的研究提供了一种新的技术手段,可以广泛应用于土壤电导率测量中,确定土壤电导率与含盐量之间的定量关系,基于WET研究土壤盐渍化地理分布的方法将会得到普遍推广。

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土壤基本特点范文第5篇

1 我市土壤耕作制度的基本情况

改革开放以来,我市农业机械化水平得到很大提高。全市农机具数量不断增加,功能逐渐全齐,品质也大大提高。目前农用大中型拖拉机、小型拖拉机、配套农具等2万余台。伴随着农业机械品种、数量的迅速增长,全市大豆、玉米播种,水稻插秧,大豆、水稻、玉米收获,深松整地,秸茬还田等机械化作业项目从无到有,从少到多。农业机械化水平普遍提高,机械耕地、播种、收获面积大幅度提高。机耕、播种、中耕、收获机械化程度分别达到90%、85%、91%、40%,综合机械化程度达到75%以上。土壤耕作制度也随着农机化的发展逐渐发生着变化,农机管理部门针对长期使用传统铧式犁产生新的犁底层问题,结合我市的特点,大力推广应用深松耕法,传统耕法被彻底打破。深松耕法具有成本低、效益高、耕层深,既不打乱耕层,又能打破犁底层、蓄水保墒、增温放寒等许多优点,深受农民的欢迎,发展十分迅速。从开始示范试验到目前的大面积推广,深松整地由无到有,面积在逐年扩大,目前可占全年耕整地任务的40%以上。深松联合整地技术已被多数农户认可,以深松耕法为主的土壤耕作制度的建立势在必行。

2 未来发展趋势

土壤耕作制度是在轮耕换茬基础上,以深松整地为核心,与作物种植制度相适应建立的一系列连续、配套、科学的土壤耕作措施的合理组合。为种植制度中每个作物创造较适宜的土壤环境,既满足作物高产的要求,又能低耗高效。如果深松整地上不去,科学的耕作制度就建立不起来,农业的旱涝风险就在所难免,特别是通过大型机械深松作业,彻底改变了土壤耕层构造,有效地调节和控制土壤肥力,用大型农业机械进行深松整地,可以在不打乱土壤耕层的前提下,打破犁底层,加深耕层,扩大“土壤水库”容量,改善耕地的理化性能,增强土壤肥力和蓄水保墒能力。从我市多年的实践看,用大型农业机械进行深松整地,能把耕层由现在的12~15cm加深到25~35cm,表土耕层每加深1cm,每亩可以增加2t蓄水能力,储存3mm降雨,一次降雨40~50ram地表也不会有明水。尤其是在秋季整地,可以接纳秋冬降水,避免春季气候干燥期动土,能有效地解决我市十年九春旱问题。因此,建立土壤耕作制度是在新形势下推动农业标准化建设,提高农业现代化水平,促进农业发展、农民增收的必然要求。全市各级农机部门经过多年实践,探索出了适合我市旱作农业特点的新的土壤耕作制度。这些经验和做法是实行一年深松、一年免耕(原垄种)、一年浅耕(耙、旋、浅翻)作业,实现耕地三年轮耕一遍,作物三年轮作一遍的农艺要求,达到蓄水保墒、增强地力、抗旱抗涝的目的。

3 推进土壤耕作制度措施

3.1 制订合理土壤耕作制的原则

我们要在《黑龙江省土壤耕作模式》的基础上,建立适合本区域特点的土壤耕作制度,制订合理土壤耕作制的原则。

3.1.1 依据种植作物的特性

根据作物特性,前后茬作物间的关系和农耗期水、肥、病虫害、杂草等情况,合理安排耕作措施的程序、时间、深度、使用方法和农具。

3.1.2 根据气候、地形和土壤特点

根据气候、地形和土壤特点,针对性采取适宜的耕作措施,以趋利避害。

3.1.3 采用大机械联合作业

在为作物创造适宜土壤环境的前提下,尽量采用大机械联合作业,以减轻多次作业对土壤结构的破坏,减少能耗,降低成本,提高经济效益。

3.2 因地制宜开展土壤耕作

针对不同年份,不同气候,不同土壤及不同耕作方式应因地制宜实施土壤耕作。对于干旱地域,年降雨量少,气候干燥,旱灾频发,要以抗旱保墒为重点,建立残茬覆盖、免耕播种,中耕深松、药剂灭草,伏秋松耕、整地压实的土壤耕作模式;平坦易旱区,要以蓄水保墒为重点,建立秋耕整地、少耕深松,抢墒播种、中耕灭草,轮耕轮作、深浅免耕结合,秸秆还田、培肥地力的土壤耕作模式;冷凉低湿易涝区,地势低洼,土壤粘重通透性差,旱涝交替发生,要以散墒增温为重点,建立早春耙地散墒增温,平翻深松渗水散墒,全方位深松通透排水,大垄台田增温防涝等。对于盐碱地域,耕层内盐碱度高,土壤瘠薄,要以改良土壤为重点,建立浅翻深松加深耕层,中耕深松盐碱下渗,秸秆还田培肥地力的土壤耕作模式;丘陵漫岗区,坡耕地多,水土流失严重,要以水土保持为重点,建立等高耕作、横坡打垄,间隔深松、带状耕作,垄作区田、沟问筑埂,蓄水聚肥、集土免耕的土壤耕作模式;水田地区,要以节水灌溉为重点,激光平地、扩大规模,原茬泡田、搅浆整地,间隔深松、防淤治涝,翻旋结合、整平耙细的土壤耕作模式。