土壤的功能范文篇1

关键词：退化喀斯特植被；恢复序列；BIOLOG－ECO测试法；土壤微生物群落；孔颜色平均变化值

中图分类号：Q938．1＋5；S154．37文献标识码：A文章编号：0439－8114（2011）12－2416-03

ChangesofSoilMicrobialCommunity’sAWCDduringtheRestorationofDegradedKarstVegetationinHuajiangofGuizhou

WEIYuan1，3，ZHANGJin－chi2，YUYuan－chun2，YULi－fei3

（1．SchoolofResourcesandEnvironmentalManagement，GuizhouCollegeofFinanceandEconomics，Guiyang550004，China；

2．CollegeofForestandEnvironment，NanjingForestryUniversity，Nanjing210037，China；

3．CollegeofForestry，GuizhouUniversity，Guiyang550025，China）

Abstract：Theaveragewellcolordevelopment（AWCD）ofsoilmicroorganismcommunityinrhizosphere，non－rhizosphere，differentmicrohabitatsanddifferentsoillayersduringtherestorationofdegradedkarstvegetationwasstudiedusingtheBIOLOG－ECOtestmethods．AWCDofnon－rhizospheresoilweresignificantlylowerthanthatofrhizospheresoilinfourrecoverystages．whichindicatedthatthenumberofmicrobialindividualandpopulationinrhizospheresoilofdegradedkarstforestduringrestorationwasmore．Themetabolicfunctionofsoilmicroorganismcommunitytookonverticalchangecharacteristic．AWCDofAlayersoilweresignificantlyhigherthanBlayersoilinfourrecoverystages，whichmeantthattheabilityofsoilmicroorganismsusingsinglecarbonsubstratedecreasedwiththeincreasingofsoildepth．AWCDofsoilmicroorganismsinrhizosphere，non－rhizosphere，differentmicrohabitatsanddifferentsoillayersincreasedwiththeprolongingofincubationtime．Theabilityofsoilmicroorganismsusingsinglecarbonsubstratewasweakatthebeginning，thenstrong，weakatlast，andwasthestrongestduring48hto144hofincubationtime．Moreover，thechangeofAWCDofsoilmicroorganismsindifferentvegetationrestorationstagewasasfollows，arborealcommunitystage＞shrubbycommunitystage＞herbaceouscommunitystage＞barelandstage，indicatingthatthenumberofsoilmicrobialspeciesandindividualsincreasedgraduallywiththevegetationrestoration．Theincreaseofsoilmicrobialspeciesandindividualscouldpromotematerialcyclingandenergyflowofsoil，improvesoilquality，andwashelpfulfortherestorationandreconstructionofdegradedkarstvegetation．

Keywords：degradedkarstvegetation；restorationsequence；BIOLOG－ECOtestmethods；soilmicrobialcommunity；averagewellcolordevelopment（AWCD）

土壤是植物生长的主要环境因子之一，退化喀斯特植物群落的演替过程也是植物与土壤相互影响和作用的过程。退化喀斯特植物群落动态变化的最根本反映是演替。植物群落动态变化过程物种的出现与消亡是由于群落内部的生物机制与外部环境相互作用而产生，在这个动态过程中群落内部的相互作用机制在制约物种的消亡中扮演了比较重要的角色［1，2］。Xu等［3］研究了火山森林植被与温度对土壤微生物活性的影响，蔡艳等［4］对茶园土壤微生物区系和酶活性进行了研究，Zhang等［5］研究了典型喀斯特动态系统的环境敏感性，任京辰等［6］进行了土壤的养分库量、微生物活性与功能及土壤酶活性等化学分析，指出在分析喀斯特土壤和生态系统退化过程的本质以及评价生态恢复的效应时，不仅应将微生物生物量碳和总养分库指标作为喀斯特退化土壤恢复的指标，更应将微生物区系的质量和功能指标纳入关键评价内容。

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土壤微生物群落代谢功能信息对于明确不同环境中微生物群落的作用具有重要意义。随着退化喀斯特植被的恢复，土壤微生物群落的数量和多样性都会受到影响，从而间接地影响到土壤中的各种生物化学转化过程，最终影响土壤肥力和土壤生态系统的平衡。采用BIOLOG－ECO微平板碳源底物利用为基础的定量分析，为描述微生物群落功能多样性提供了一种简单、快速的方法［7－9］。以BIOLOG－ECO微平板微生物分析系统为主要手段，研究了贵州喀斯特高原生态综合治理示范区不同恢复阶段土壤微生物群落AWCD的变化，以期为研究退化群落恢复机理，构建恢复技术体系提供科学依据。

1材料与方法

1．1研究区概况

研究区概况参见文献［10］。研究区内退化植被恢复过程分为裸地阶段（Ⅰ）、草本群落阶段（Ⅱ）、灌木群落阶段（Ⅲ）和乔木群落阶段（Ⅳ）4个阶段。各阶段主要组成物种参见文献［10］。

1．2供试材料

1．2．1供试土样供试土壤样品采自贵州的花江退化喀斯特植被不同恢复阶段（裸地阶段、草本群落阶段、灌木群落阶段、乔木群落阶段）的不同生境（土面、石槽、石沟、石缝、石洞、石面）、不同层次（A层和B层）及根际、非根际的土壤。土壤采集方法及供试土壤的基本情况参见文献［10］。

1．2．2仪器设备BIOLOG－ECO微平板购自美国BIOLOG公司（BIOLOGInc.，Hayward，CA，USA），酶标仪为美国宝特公司生产的ELX808型动力学定量绘图酶标仪。

1．3BIOLOG-ECO微平板分析

土壤微生物群落功能多样性采用BIOLOG-ECO测试法［11－13］。微生物底物利用模式用含有31种不同底物和一个空白（水）的BIOLOG－ECO微平板。具体操作参见文献［10］。

土壤微生物群落BIOLOG-ECO代谢剖面的表达采用每孔颜色平均变化率（Averagewellcolordevelopment，AWCD），AWCD的计算公式为：

AWCD＝Σ（C－R）／n

其中，C为每一个微孔的光密度值，R为

BIOLOG-ECO微平板空白微孔的光密度值，n为

BIOLOG－ECO微平板碳源底物的种类，n＝31。

1．4数据处理

应用Excel2003和SPSS12．0对BIOLOG－

ECO微平板培养测试的数据进行统计分析。

2结果与分析

BIOLOG－ECO微平板AWCD是反映土壤微生物群落功能多样性的一个重要指标［14］。从理论上分析，土壤微生物个体数量多且种群丰富，AWCD可达到较大值；若土壤微生物个体数量少而种群丰富，则开始时AWCD较小，但随着培养时间延长，微平板中丰富的碳源底物使微生物不断繁殖，所以AWCD逐渐增加；若种群丰富度差（即种类少），而某些种类的微生物数量多，则培养开始时AWCD增加较快，但较早达到最大恒定值，因为当能被利用的碳源底物消耗尽以后，AWCD就不再增加。因此，土壤中不同的微生物群落结构会产生不同的碳源底物利用模式。

2．1根际和非根际土壤AWCD的变化

在土壤中，由于根际是一个特殊生态环境，因此在根际的土壤微生物比非根际的土壤微生物在数量和类型上都要多，它们在根系上的繁殖和分布受根系生长发育的影响而表现出较为明显的根际效应。因此根际土壤微生物群落成为研究的热点。

土壤AWCD的根际和非根际变化如图1。从图1可见，根际、非根际土壤AWCD的变化均随植被恢复而增加，且表现出R＞S的特点，与非根际土壤相比，植被恢复过程中根际土壤微生物个体数量多且种群丰富。这主要是因为根际分泌物多，为土壤微生物提供了丰富的碳源和能源，促进了土壤微生物的活动与繁殖。3个恢复阶段根际、非根际土壤AWCD均随培养时间的延长而提高，可以看出在36h之内AWCD很小，表明在36h之内碳源底物基本上未被土壤微生物利用，在48h以后，AWCD急剧升高，说明此时碳源底物开始被微生物大幅度地利用，根际土壤微生物利用碳源底物的能力较非根际强，此后的96h内碳源底物的利用都呈较快增长的态势，144hAWCD基本达到最大恒定值（R＞S），土壤微生物利用碳源底物的能力基本稳定。

2．2AWCD的垂直变化

植被恢复过程中AWCD的垂直变化如图2。图2中反映了BIOLOG－ECO微平板中A、B层土壤样品AWCD随培养时间变化的情况。从图2中可以看出，4个恢复阶段AWCD在土壤剖面上均表现出垂直分布特征，即A层AWCD高，随着土层深度的增加，B层土壤逐渐降低，不同土层深度土壤AWCD不同，表现为A＞B层的特点，变化趋势基本一致，分析表明与B层土壤相比，A层土壤微生物个体数量多且种群丰富，利用单一碳源底物的能力强。植被恢复过程中土壤AWCD均随着土层的加深而急剧减小，这主要是由于土壤表层积累了较多的枯枝落叶和腐殖质，有机质含量高（A层土壤有机质是B层的1．404倍），有较充分的营养源以利于土壤微生物的生长，且土壤容重变小，空隙度变大，水热条件和通气状况好，有利于土壤微生物活动，使微生物生长更旺盛；随着土层的加深，有机质及水气条件变差，从而使得微生物数量大大减少，利用碳源底物的能力减弱，AWCD也随之减小。土壤垂直剖面的AWCD均呈现出随植被的恢复而增大的变化特点，这与土壤微生物的数量变化相一致［9，15］。4个恢复阶段土壤垂直剖面的AWCD均随培养时间的延长而增大，微生物利用单一碳源底物的能力表现出“弱―强―弱”的变化趋势，说明土壤微生物在培养时间48～144h之间利用单一碳源底物的能力最强。

2．3AWCD的生境变化

AWCD是反映土壤微生物活性，即利用单一碳源底物能力的一个重要指标［16］。退化喀斯特地区高度异质性的生境中微生物的数量不同，其利用单一碳源底物的能力也不同。图3分析了退化喀斯特植被恢复过程中6种小生境内土壤微生物利用单一碳源底物的能力。

由图3可见，4个恢复阶段6种小生境内AWCD均随培养时间的延长而增大，说明微生物活性随培养时间的延长而增强。植被恢复过程中不同生境土壤微生物利用单一碳源的能力的大小顺序裸地阶段为石槽＞石沟＞土面＞石缝＞石洞＞石面，草本群落阶段为石沟＞石槽＞石缝＞土面＞石面＞石洞，灌木群落阶段和乔木群落阶段为石沟＞土面＞石槽＞石面＞石缝＞石洞。随着植被恢复，不同生境土壤微生物利用单一碳源底物的能力总体上表现为石沟生境最强，因为石沟内小气候受两侧石面和土面的影响，具有排水、土壤物质交换较通畅、抗涝抗旱能力强的特点，微生物数量多且种群丰富。植被恢复早期，石面生境AWCD最小，而后期却比石洞、石缝两个生境的大，这是因为石面表面没有成片土壤，表面多不平，凹陷处可积累枯枝落叶，无土壤或瘠薄，石面是最严酷的一种小生境，但随着植被的演替，其表面只长有苔藓、地衣及蕨类等，萌发力强的植物种子发芽后根系沿表面穿窜进入裂隙石缝，形成“根抱石”、“根贴石”景观，土壤微生物数量和种群逐渐增多，有利于退化喀斯特植被的恢复。

3结论与讨论

研究通过BIOLOG－ECO微平板测试植被恢复过程中土壤微生物群落AWCD的变化，较好地区分了微生物群落功能多样性和差异，分析结果表明，不同生境、不同层次、根际及非根际的土壤微生物群落有一定的变化。

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1）从根际、非根际的变化来看，4个恢复阶段非根际土壤微生物AWCD均明显低于根际土壤，表现出R＞S的特点，说明与非根际土壤相比，植被恢复过程中根际土壤微生物个体数量多且种群丰富。根系分泌物较多使根际土壤微生物C、N源在数量和结构等方面发生改变［17］，从而可能会引起土壤微生物数量发生变化，这有待于进一步研究。

2）在土壤剖面上，微生物群落功能多样性具有垂直的变化规律，4个恢复阶段A层土壤微生物AWCD明显高于B层土壤，表明随着土层的加深土壤微生物活性下降，能利用有效碳源底物的微生物数量减少、微生物对单一碳源底物的利用能力降低，最终导致土壤微生物群落代谢功能发生变化，这还需要从土壤微生物群落结构加以进一步解释。从不同生境变化来看，随着植被恢复，不同生境土壤微生物利用单一碳源底物的能力总体上表现为石沟生境最强，因为石沟内小气候受两侧石面和土面的影响，具有排水、土壤物质交换通畅、抗涝抗旱能力强的特点，微生物数量较多且种群丰富，有利于退化喀斯特植被的恢复。当然这一点还有待更多的试验数据验证。

3）植被恢复过程中不同生境、不同层次、根际及非根际的土壤微生物AWCD均随培养时间的延长而增大，微生物利用单一碳源底物的能力表现出“弱―强―弱”的变化趋势，说明土壤微生物在培养时间48～144h时利用单一碳源底物的能力最强；同时，AWCD均表现为乔木群落阶段＞灌木群落阶段＞草本群落阶段＞裸地阶段，这说明随着植被的恢复，土壤微生物种群及个体数逐渐增多且均匀，这与张红等［18］的研究结果一致。随着时间的推移，土壤表层的枯枝落叶逐渐腐解，给土壤提供了较厚的有机质层，有效增加了土壤的肥力，促进了植被的恢复。

参考文献：

［1］周印东，吴金水，赵世伟，等．子午岭植被演替过程中土壤剖面有机质与持水性能变化［J］．西北植物学报，2003，23（6）：895－900．

［2］桑卫国．用动态模型研究森林群落中物种间的竞争［J］．生态学报，2001，21（1）：1802－1807．

［3］XUXK，INUBUSHIK，SAKAMOTOK．Effectofvegetationsandtemperatureonmicrobialbiomasscarbonandmetabolicquotientsoftemperatevolcanicforestsoils［J］．Geoderma，2006，136：310－319．

［4］蔡艳，易江婷，宋威，等．蒙顶山茶园土壤微生物区系和酶活性研究［J］．湖北农业科学，2009，48（2）：317－320．

［5］ZHANGC，YUANDX，CAOJH．AnalysisoftheenvironmentalsensitivitiesofatypicaldynamicepikarstsystemattheNonglamonitoringsite，Guangxi，China［J］．EnvironGeol，2005，47：615－619．

［6］任京辰，张平究．岩溶土壤的生态地球化学特征及其指示意义［J］．地球科学进展，2006，21（5）：504－512．

［7］PRESTONM，BODDYL，RANDERSONPF．Analysisofmicrobialcommunityfunctionaldiversityusingsole－carbon－sourceutilizationprofilesacritique［J］．FEMMicrobEco1，2002，42：1－14．

［8］JOHNSENK，JACOBSENCS，TORSVIKV，etal．Pesticideeffectsonbacterialdiversityinagriculturalsoils――areview［J］．BiolFertilSoils，2001，33：443－453．

［9］CHOIK，DOBBSFC．Comparisonoftwokindsofbiologymicro－plates（GNandECO）intheirabilitytodistinguishamongaquaticmicrobialcommunities［J］．MicrobMethods，1999，36：203－213．

［10］魏媛，张金池，俞元春，等．退化喀斯特植被恢复对土壤微生物数量及群落功能多样性的影响［J］．土壤，2010，42（2）：230－235．

［11］GARLANDJL，MILLSAL．Classificationandcharacterizationofheterotrophicmicrobialcommunitiesofonthebasisofpatternsofcommunity－levelsole－carbon－sourceutilization［J］．AppliEnvironMicrobial，1991，57：2351－2359．

［12］ZAKJC，WILLINGMR，MOORHEADDL，etal．Functionaldiversityofmicrobialcommunities：aquantitativeapproach［J］．SoilBiolBiochem，1994，26：1101－1108．

［13］GUCKERTJB，CARRCJ，JOHNSONTD，etal．CommunityanalysisbyBiolog：curveintegrationforstatisticalanalysisofactivatedsludgemicrobialhabitats［J］．JournalofMicrobiologicalMathematics，1996，27：183－197．

［14］杨永华，姚健，华晓梅．农药污染对土壤微生物群落功能多样性的影响［J］．微生物学杂志，2000，20（2）：56－63．

［15］魏媛，喻理飞，张金池，等．贵州高原退化喀斯特植被恢复过程中土壤微生物数量的变化特征［J］．浙江林学院学报，2009，26（6），842－848．

［16］ZABINSKICA，GANNONJE．Effectsofrecreationalimpactsonsoilmicrobialcommunities［J］．EnvironMan，1997，21（2）：233－238．

［17］XUED，YAOHY，GEDY，etal．Sailmicrobialcommunitystructureindiverselandusesystems：AcomparativestudyusingBiolog，DGGE，andPLFAanalyses［J］．Pedosphere，2008，18（5）：653－663．

［18］张红，吕家珑，赵世伟．子午岭林区植被演替下的土壤微生物响应［J］．西北林学院学报，2010，25（2）：104－107．

土壤的功能范文篇2

关键词：PLC；节水灌溉；土壤湿度；空气温度；太阳能

1灌溉系统工作原理

本文以松下公司FP1系列的PLC为核心，选用C40C型可编程控制器来开发了此套灌溉控制系统，此控制系统能手动设置对各轮灌区定时灌溉，也可以通过土壤湿度传感器，空气温度传感器，雨量传感器与控制器形成全自动闭环控制系统，在一定条件下自动灌溉。

系统具体的工作原理如下：

（1）土壤湿度对灌溉设施启停的控制。土壤水分同时受到土壤孔隙毛管引力和土粒分子引力的作用，土壤引力愈大，土壤含水量就越低；土壤吸力越小，土壤孔隙中的水分越多，则土壤含水量越高。由于土质不同，其含水量也就不同，而且土壤湿度传感器对土壤湿度的检测具有滞后效应，所以，在灌溉区域设，系统设立了多个土壤湿度传感器。当70%以上的湿度传感器达到系统的设定值时，系统对土壤湿度取平均值，用于判决渗灌设施的启停；不足70%的湿度传感器达到系统的设定值时，系统用单个土壤湿度传感器的湿度值来判决局部区域灌溉设施的启停。

（2）在高温期间，为了能显著提高植物的光合速率和水分利用率，应该避免高温和干旱逆境因子交叉的发生。在32°～42°的高温下，会导致光合作用的急剧下降以及植物降温效果的下降。因此，温度系统的门限值设定为32°。系统在灌溉区域应均匀设立几个温度传感器，在70%以上的温度传感器达到系统的门限值时，系统自动启动灌溉设施；70%以下的温度传感器的值达到系统的整定值时，系统对单个温度传感器的湿度值来判定，当湿度值达到温度系统的门限值时，启动局部区域的灌溉设施，反之，则不启动局部区域灌溉设施。

2控制系统的各部分功能

本文选用C40C可编程序控制器作为灌溉系统的核心控件，它具有24点（X0～X23）输入，16点（Y0～Y15）输出，带有RS232口及日历/时钟功能，供电电源为24V太阳能电池板，同时可以控制4路A/D、4路D/A。系统可以方便地扩展输入输出口，系统中除温度，湿度传感器为模拟信号外，其它输入输出信号均为开关量。

根据灌溉控制系统的要求，系统由这几部分组成：PLC控制器C40C，直流24V太阳能电池板电源，数据采集器件（包括土壤湿度传感器、空气温度传感器，雨量传感器），各类按钮和执行输出器件（包括电磁阀，带动水泵的电机，报警装置为报警指示闪烁灯或报警电铃）。某个指示灯亮表明当前系统处于某个对应的工作状态。系统中电机采用太阳能启动，启动时继电器接通，2s后继电器断开，继电器接通，即完成太阳能启动。

手动灌溉模式是指人为的对当前灌溉系统进行控制，具有手动设定各电磁阀的开启时间和开启顺序的功能，当某个电磁阀闭合时，其对应的指示灯亮，断开时，指示灯灭。当雨量传感器有信号，即下雨时，将停止灌溉，同时雨量报警器报警。

自动灌溉模式是指系统控制器收集土壤湿度传感器得到的土壤湿度信号，并与设定的适于作物生长的土壤湿度进行比较，然后决定是否灌溉，自动控制电机与电磁阀的启停。在本系统中，选用2000YZ型土壤负压传感器来测量土壤湿度。它的测量范围为0～-85kPa，一般说来，当土壤吸力大于-70kPa值，土壤就需要补水，否则会影响植物的正常生长，所以它基本上能满足植物的需水范围。2000YZ型土壤负压传感器的输出为0～50mv，测量深度为200～2000mm，使用环境为0～500℃，总精度为±2%。在该系统中，把湿度传感器得到的土壤湿度信号放入PLC的数据寄存器DT0中，把所设定的土壤湿度上限值放入DT4，下限值放入DT2中，同时可以通过相应的指示灯来判断当前土壤是否缺水。在植物开花期土壤最佳含水量用土壤负压表示为-50kPa到-60kPa，即当土壤负压小于-60kPa时，灌溉系统自动打开灌水阀门对植物进行灌溉。

3灌溉系统的优点

本系统有显著的优点：首先，实现了太阳能的高效利用，因而使用方便、安全节能；其次，温度、湿度两个因素控制灌溉系统的启停，比单一的干湿或温度等单因素控制灌溉系统更为合理；再次，能够充分利用屋顶的太阳能资源优势，与屋顶花园结合使用可实现资源的优化配置，同时也大大降低了灌溉系统后期的维护成本，实现屋顶花园的现代化、科学化管理。

4结语

本文以C40C可编程序控制器为核心来构建屋顶花园灌溉控制系统，系统具有手动设定功能，能根据实际情况来设定对某一区域的灌水时间；系统还具有自动灌溉功能，能根据土壤湿度传感器和温度传感器得到的土壤湿度信号和温度信号与土壤的最佳湿度值和空气的温度门限值对比，自动进行灌溉系统的启停；系统采用太阳能启动电机，采用太阳能驱动温湿控制，有效的利用的太阳能资源，节省大量电能。

参考文献

1守前飞.浅淡城市屋顶花园绿化[J].安徽农学通报，2007（17）

土壤的功能范文篇3

原因之一在于土壤生态系统的破坏，农田投入多产出少，效益差。如果不从根本上修复受损的土壤，就不可能从根本上为农民减负解困。

那么，农村该怎么办?农民该怎么办?

微生物植物动物微生物，构成了生态系统的良性循环

科学研究表明，土壤是一个活体，这个活体靠数以亿计的微生物活动支撑着。按照生态系统的概念，微生物植物动物微生物是一个相生相克的循环过程，这个过程周而复始的平衡运动，构成了生态系统的良性循环。在正常的状态下，生态系统中的动物、植物、微生物的活动是均衡的，它们的相互作用维持着生态系统的良性循环。一旦一个环节被破坏了，这种均衡状态就被打破，就要受到惩罚。

微生物系统在土壤中的作用就如同人类的消化系统，人类摄取的食物要通过肠胃的消化系统转化成可吸收的营养成分，供应人体生长发育的需要。土壤中的有机质和氮、磷、钾等大量元素、中微量元素要靠微生物的活动转化为植物生长必需的营养元素，满足作物生长的需要。由此可见，土壤微生物区系的破坏如同人类的消化功能受损一样，不能正常地吸收消化养分。

当我们了解了上述原理后，就会知道修复受损的土壤对农作物增产具有多么重要的作用。因此，我们必须向广大的农民朋友传授科学的方法，只有这样才是对农民的真正负责。

过量施用化肥和农药破坏了生态系统的平衡

化肥出现以后，由于化肥具有养分高、肥效快、体积小、运输和施用方便等优点，所以生产中容易出现偏施、单施化肥而忽视其他肥料的现象。然而，由于化肥养分浓度高、养分单一，使用不当，会对土壤和作物产生不良影响。首先是造成土壤各类养分比例失调；其次是农田生态环境遭到破坏；三是土壤理化性状恶化；四是土壤微生物区系遭到破坏；五是农产品品质下降。

测土配方施肥＋全面修复土壤，恢复土壤原生态是标本兼治的措施

可喜的是，我国已经在全国推广测土配方技术，测土配方施肥技术就是通过对土壤的测试，及时掌握土壤肥力状况，按不同庄稼的需肥特征和农业生产要求，实行有机肥与化肥、氮肥与磷钾肥和中微量元素等肥料，适量配比平衡施用，是提高肥料养分利用率，促进农业生产高产、优质和高效的一种科学施肥方法。然而，由于我国土壤生态系统破坏严重，测土配方仅仅解决了平衡施肥的问题，在此基础上还必须修复受损的土壤，如同中医治病的“治本”一样，彻底恢复土壤的消化吸收功能。

斐特牌生态调理有机肥就是一种全面修复土壤，恢复土壤消化吸收功能的创新科技产品。斐特牌土壤调理剂、生态调理有机肥以有交换吸附特性的矿物质和富含钙镁硅的原料为主体，加入活性物质复配制成，具有三大特点：首先，本品一反传统的向土壤中添加微生物的做法，因为土壤中的微生物数以亿计并不缺乏，缺乏的是适宜微生物的生存环境，缺了这种环境，添加多少生物菌也会被破坏掉。本品通过离子置换化学反应改变微生物生存环境，再通过添加微生物生长因子，激活土壤有益菌落，使根系周围土壤微生物数量显著增加，土壤氨化细菌、好气性固氮菌、纤维分解菌等有益微生物成倍增加，使之成为土壤中的优势菌群，不仅可以减少植物病害发生，而且还改善了根际营养环境，使作物生长旺盛。其次，它改变了传统的单纯向土壤溶液中加入化学元素的降盐改启模式，结合离子置换理论，使土壤中的盐碱含量大大降低，土壤孔隙度增加，土壤理化性状发生根本性的改善。最后，它含有大量碳酸钙、可溶性镁，还含有丰富的钾、硅、锌等矿质元素，可以给作物补充钙、镁、钾、硅、锌等必需的营养元素，满足了作物对微量元素的需求，有效防止了作物缺素症的发生。

土壤的功能范文1篇4

关键词：生物炭；土壤团聚体；结合态碳库

中图分类号：S141.6文献标识号：A文章编号：1001-4942（2016）09-0157-05

AbstractBiocharisanaromatizedrefractorysolidproductfrombioorganicmaterialsbythermalcrackinginhypoxiaenvironment.Itisakindofblackcharwithandmostlypowderparticles.Biocharcannotonlyactasactivesoilconditionerstoenhancesoiladsorptionproperties，butalsopromotethesoilcarbonstoragefunction.Thephysicalandchemicalpropertiesofbiocharweresummerizedinthispaper，andalsotheresearchprogressesofitsinfluencesonsoilaggregateandcombinedstateofcarbonsinks.

KeywordsBiochar；Soilaggregate；Combinedstateofcarbonsinks

近一个世纪以来全球气温不断攀升，人们普遍认为大气中CO2、CH4等温室气体的增加是造成全球气温上升的主要原因[1]。生物炭的农田施用为如何遏制或减少温室气体的排放量提供了新的解决思路，被科研界视为是增加土壤碳储量的主要措施[2]。土壤碳（C）库作为土壤有机质（SOM）库的重要组分，在陆地碳循环中起重要作用[3]。土壤主要通过物理保护、化学保护以及生物化学保护三个方面完成其对有机质库的保护[4，5]。因此，由土壤团聚体物理保护引起的生物与有机碳的空间隔离是构成土壤碳稳定化的重要机制之一[6]。

土壤团聚体是土壤结构的物质基础[7]，它的形成与土壤颗粒有机质（particulateorganicmatter，POM）是密不可分的，土壤团聚体为POM的存在提供场所，后者则是前者存在的胶结物质[8]。因此，土壤团聚体中有机碳能够指示土壤中总有机碳的变化[9]。当生物炭进入土壤环境以后，是增加土壤碳的储存还是促进土壤碳的释放，是提高还是降低团聚体的稳定性，这些问题尚存有争议[10，11]。有研究显示，施用生物炭在短期内能实现固碳减排目标，并且在连续两年内具有稳定的持续性[12，13]。也有人对此持否定态度，认为生物炭施用提高了有机质的分解速率，从而降低了土壤碳的储存[14]。

1生物炭的发展及其理化性质

巴西亚马逊河流域出现的一种TerraPreta土壤，该土壤含碳量异常丰富、呈现黑色，也被人称之为黑土。1879年，赫伯特・史密斯进一步揭示了黑土提高甘蔗和烟草等农作物产量的原因是黑土中含有丰富的生物炭[15]，从而激发了科研工作者对生物炭研究的兴趣。研究表明，普通土壤的生产力远低于附有生物炭土壤的生产力。生物炭能稳定留存在土壤中[16-19]，对农田温室气体排放、土壤酸碱环境、农药及化学品残留等农业有机污染等不良环境具有改良、修复和缓解作用[20-22]。这一发现又激发起了人们研究利用生物炭增加农田土壤碳截留、应对全球变暖新对策的热情。因而，生物炭也有了“黑色黄金”的美称。

生物炭是指生物有机材料（生物质）在低氧或缺氧环境中经热裂解后的芳香化难溶的固体产物[23]，大多为多孔粉状颗粒，2007年在澳大利亚第一届国际生物炭会议上取得统一命名，主要施用于农林业土壤[24]。常见的生物炭有秸秆炭、木炭、花生壳炭等。

生物炭的组成元素主要为碳、氢、氧等，其中碳含量高达60%以上，其次是钾、钙、钠、镁、磷、硅等[25]；主要物质组成为烷烃和芳香烃化合物[26]，并具有生物化学稳定性和热稳定性[27]。生物炭的结构和比表面积等理化性质除了受原料、技术工艺的影响，还与热解环境等有关系。有学者通过对生物质热解进行研究显示，随着温度的升高，比表面积及孔径增大，表面积增大以及生物炭的芳构化程度加深[28]，导致生物炭具有较强的吸附能力。因此，生物炭不仅可以充当土壤活性调理剂，能增加土壤吸附性能，保水、保肥，促进作物生长，同时还可以促进土壤的贮碳功能[29]。虽然生物炭不是惰性物质，但是它具有较强的抗分解能力，当其进入土壤系统后，生物炭可以留存数千年以上[30]，这是生物炭具有“碳封存”功能、充分还田改土并具有可持续和累积发挥作用的基础[31]。随着生物炭进入土壤后保存时间的延长，O和H含量有逐渐增加的趋势，但是黑炭的C含量逐渐下降，而丢失的C正是进入了土壤中[12]。因此，在一定时限范围内，生物炭应该可以作为一个潜在的稳定的土壤有机碳库，真正实现碳封存。

2施用生物炭对土壤团聚体及其结合碳库的影响土壤团聚体是单个土粒和有机无机物质胶结等因素的作用下形成具有近似球形较疏松多孔的小土团，直径在0.25～10mm之间，具有较高的稳定性[32]。土壤团聚体形状和大小各异，是形成土壤良好结构的物质基础，具有高度复杂的空间分布与组成，通常被人们划分为大团聚体（>0.25mm）和微团聚体（

作为土壤结构的基本单位，土壤团聚体对SOM的物理保护作用可作为土壤C稳定化的重要组成部分[4]，具体途径可分为三种：（Ⅰ）在微生物、微生物酶和底物间存在空间间隔，影响其发生反应的速率；（Ⅱ）影响食物链的分布，控制食物网的相互作用；（Ⅲ）改变微生物活性并影响其周转速率[36]。通过团聚体的物理保护作用还可以降低土壤微生物对其自身分解的风险，从而保持团聚体的稳定[37]。研究表明：生物炭可与土壤颗粒形成团聚体和有机-无机复合体，生物炭有利于团聚体的形成和稳定[38，39]，同时生物炭也在团聚体的物理保护作用下得到长期固持。施用生物炭虽然会降低耕层土壤容重，但增加了耕层土壤阳离子交换量、土壤碳氮的含量等[40，41]；有学者研究生物炭对土壤抗破碎性及团聚体稳定性的影响，显示生物炭不能像其他有机物料一样提高土壤团聚体的稳定性[42]。另外，人们在生物炭对土壤团聚体碳库的影响研究上存在分歧。Brodowski等[10]对施用生物炭的土壤团聚体进行研究，认为黑炭比其他土壤有机碳组分更容易嵌入土壤微团聚体中从而保护土壤有机质不被分解，从而有利于团聚体的稳定，并发现

3施用生物炭对不同有机碳组分的影响

作为土壤有机质库的重要组成部分，土壤有机碳的固持对改善土壤质量以及缓解全球温室效应具有重要意义。适当的生产管理措施可以提高农田土壤固持大气中CO2的潜力，有研究表明，长期采用合理的农业管理措施，如秸秆还田不但可以提高土壤有机碳的输入量，还能降低土壤有机质的矿化分解，是增加土壤碳储量的有效方式。土壤有机碳根据其在土壤结构的分布和功能可以分为不同的碳库[44]：游离态的轻组有机质（lightfraction，LF）、闭蓄态颗粒有机质（intra-aggregatePOM，iPOM）、矿质结合态重组有机质（heavyfraction，HF）。

生物炭可以产生碳负性（carbonnegative），即植物残体制成生物炭施用土壤后，残体重新释放到大气的碳量仅是原有截获量的一部分，将碳长时间的截留于土壤[19]。生物炭作为土壤惰性碳库的重要组成部分，在土壤碳循环中有着重要地位[45]。生物炭施用到土壤是否存在一种激发效应（primingeffect），即活性碳源进入土壤系统后会促进还是抑制原有有机质的分解。目前相关报道意见不一。研究显示，施用生物炭会降低土壤总有机碳、颗粒有机碳的含量[46]，同时施用生物炭也会促使土壤微生物活性[47]，显著提高土壤微生物量碳水平[40]。另有研究表明，生物炭富含的有机碳能提高土壤有机质含量水平[48]。

马莉等[49]通过盆栽试验表明，生物炭的激发效应与其本身的制作过程有关，但是它们都对有机碳的矿化起了促进作用，并因此而提高了土壤生产力。研究显示，施用生物质炭可显著增加土壤有机碳的氧化稳定性，但长期或高量施用生物质炭可能会增加土壤有机质的矿化率[12，50]。陈红霞等[51]对连续3年施用生物炭的华北平原农田土壤进行研究，结果显示，施用生物炭显著增加了0～7cm和7.5～15cm土层的POM-C浓度。由于土壤表层团聚体中游离的轻组物质含量一般高于次表层，并且游离态轻组颗粒转化时间短，一般只有几周到几十年，所以被认为是土壤中易分解的C库。轻组土壤含碳量较高，大约是土壤有机C总量的15%～32%[4]，导致轻组碳比全碳更能反映由于土地利用变化导致有机质损失的敏感程度，所以也经常被视为是反映土壤有机碳库和土壤质量变化的敏感指标[41]。

4展望

近年来，国内外关于生物炭研究迅猛发展，基本性质及生物与非生物氧化方面已经开展了一些研究并取得了初步成果[52-54]，但仍有许多问题有待我们进一步思考和研究。（1）基于田间的长期定位试验，开展生物炭对大田土壤理化性质及作物产量的影响研究较少，生物炭在土壤碳循环过程的长期效应及其在温室气体排放领域发挥的作用，还需要在大尺度、宽范围、多领域的稳定的、可靠的试验数据来论证，进而综合分析、评估生物炭在固碳减排潜力、效益等发挥的作用及其前景。（2）生物质炭输入土壤后其形态变化、稳定机理仍有待更多的、长期的试验研究来验证，生物炭对土壤碳库影响的研究一般在肥力比较高的土壤中进行，并且多为室内培养或短期小区试验[40]，对土壤不同有机碳组分规律的影响研究不够深入。因此，长期连续施用生物炭对于农田土壤及环境变化影响的研究将是未来的重要方向。

参考文献：

[1]黄耀.中国的温室气体排放、减排措施与对策[J].第四纪研究，2006（5）：722.

[2]LiangBQ，LehmannJ，SolomonD.Stabilityofbiomass-derivedblackcarboninsoils[J].GeochimicaetCosmochimicaActa，2008，72（24）：6069-6078.

[3]杜章留.太行山前平原集约种植区保护性耕作下土壤质量与碳氮固持机制研究[D].北京：中国农业大学，2009.

[4]ChristensenBT.Physicalfractionationofsoilandstructuralandfunctionalcomplexityinorganicmatterturnover[J].Eur.J.SoilSci.，2001，52：345-353.

[5]SixJ，ConantRT，PaulEA，etal.Stabilizationmechanismsofsoilorganicmatter：implicationsforC-saturationofsoils[J].PlantandSoil，2002，241：155-176.

[6]刘满强，胡锋，陈小云.土壤有机碳稳定机制研究进展[J].生态学报，2007，27（6）：2642-2649.

[7]文倩，关欣.土壤团聚体形成的研究进展[J].干旱区研究，2004，21（4）：434-438.

[8]刘中良，宇万太.土壤团聚体中有机碳研究进展[J].中国生态农业学报，2011，19（2）：447-455.

[9]姜学兵，李运生，欧阳竹，等.免耕对土壤团聚体特征以及有机碳储量的影响[J].中国生态农业学报，2012，20（3）：270-278.

[10]BrodowskiS，AmelungW，HaumaierL，etal.MorphologicalandchemicalpropertiesofblackcarboninphysicalsoilfractionsasrevealedbyscanningelectronmicroscopyandenergydispersiveX-rayspectroscopy[J].Geoderma，2005，128：116-129.

[11]黄超，刘丽君，章明奎.生物质炭对红壤性质和黑麦草生长的影响[J].浙江大学学报（农业生命科学版），2011，37（4）：439-445.

土壤的功能范文1篇5

关键词：再生水;微生物;多样性;理化性质

中图分类号：Q93文献标识码：A

引言

中国是一个水资源严重不足的国家，污水的再生回用是维系城市良好水环境的重要举措，并直接关系到城市水资源的可持续利用和社会经济的可持续发展。再生水应用于城市绿地灌溉，既可以拓宽再生水回用的范围，降低经济成本，也可以缓解城市缺水带来的水危机。土壤微生物是生态系统物质循环和能量流动的积极参与者，其活动还能直接影响土壤的物理和化学性质，它们的群落结构和组成决定了生态功能的特性和强弱，其丰富性与均匀性的稳定也是实现生态功能的重要因素。

一、材料与方法

1、土壤样品的采集

供试土壤采自北京市某再生水厂区内曝气池区、出水口区、进水口区3处再生水草坪灌区及其对照自来水草坪灌区，2灌区土壤性质属砂壤土。再生水灌区灌溉时间约2年，再生水水源系本处理厂二级处理水，再经深度处理后，通过淋灌等方式进行草坪灌溉，灌溉水质见表1。在2011年5月，在2灌区按照三点混合取样法，分别取草坪草根际(距根面2mm)土壤样品，采集后迅速保鲜带回后将土壤样品分为2份:一份样品去掉石砾、根系和动植物残体后，混匀，供土壤微生物分离使用;另一份样品风干、粉碎后，装入保鲜袋待测土壤理化指标。曝气池处、出水口处、进水口处土样依次命名为RW-B、RW-C、RW-J，自来水灌区土样命名为DW。

2、样品测定及方法

土壤含水量(θ)采用烘干法测定，具体操作是:用量程0．1g的天秤称得土样的质量，记录土样的湿质量mt，在(105±2)℃烘箱内将土样烘12h至恒重，记录土样的干质量ms;采用开氏法测定土壤全氮含量(TN);采用钼锑抗比色法测定全磷含量(TP);采用NaOH熔融火焰光度法测定土壤全钾(TK);采用碱解扩散法测定碱解氮含量(AN);采用0．5mol・L－1NaHCO3浸提钼锑抗比色法测定土壤速效磷(AP);采用1mol・L－1NH4Ac浸提30min火焰光度法测定土壤速效钾(AK);采用电导法测定土壤pH(水土比为2．51);采用重铬酸钾容量法-氧化外加热法测定土壤有机质(OM)和碳氮比(C/N)。

土壤细菌的分离采用稀释平板法，分离培养基为LB富集培养基。通过接种环挑取法，将在LB培养基上生长出的不同形态和颜色的细菌菌落转入到牛肉膏蛋白胨培养基上进行纯化培养，于30℃恒温培养箱中培养2～3d后，在光学显微镜下进行菌体大小、形状、G+/G－、芽孢和荚膜的有无等形态观察，通过穿刺实验观察菌株的运动性，并进行了氧化酶试验、淀粉水解试验、柠檬酸盐试验、甲基红试验、苯丙氨酸试验、伏普试验、吲哚试验、纤维素试验、接触酶试验、牛奶石蕊试验及糖发酵试验等生理生化实验，依据实验现象参照《伯杰氏手册》进行菌种鉴定[1]。

二、再生水灌溉对土壤理化性质和可培养微生物群落的影响分析

1、再生水灌溉对不同空间异质性土壤理化性质的影响

再生水灌溉地区0～20cm土层土壤理化指标的平均值如表1，进水口处土壤含水量最高，为0.82，曝气池处土壤含水量最低，为0．54，研究区土壤含水量依次为RW-J＞DW＞RW-C＞RW-B;不同地点土壤pH差异显著，表现为RW-B＞DW＞RW-C＞RW-J;土壤OM、TN、TK含量表现出相同的规律为RW-J＞DW＞RW-B＞RW-C，其中TN值在RW-B和RW-C差异不显著;TP含量表现为DW＞RW-J＞RW-B＞RW-C，C/N值DW最高，其次为RW-J，RW-B和RW-J差异不显著;AN平均含量进水口处最高，为105g・kg－1，曝气池处最低，为28g・kg－1;AP值进水口处最高为307．92mg・kg－1，出水口处最低为75.16mg・kg－1，含量依次为RW-J＞RW-B＞DW＞RW-C;AK值表现规律为DW＞RW-J＞RW-C，RW-B和RW-C差异不显著。

表1不同空间异质性土壤理化性质比较

2、土壤微生物群落结构聚类分析

由图1可以看出，4个土样之间的种群相似系数为0．509～0．603，表明土壤样品之间存在着差异性。在相似系数为0．509时，供试的4个土样可明显的分为2组，其中，组1包括RW-B、RW-J以及RW-C土样;组2为DW土样。这说明再生水灌溉的土壤之间的亲缘关系最近，而与自来水灌溉的土壤种群差异性较大、同源性较低，不同水源灌溉的样品之间存在明显的种群差异。当相似系数为0．548时，4个土样被划分为3组。组1有2个土样，分别采自RW-B和RW-J;组2有1个土样，采自RW-C;组3有1个土样，来源于DW。从聚类分析结果看，RW-B和RW-J土样具有最为相似的细菌群落构成[2]。

图1土壤细菌群落结构树形聚类分析

3、再生水灌溉地区土壤微生物群落与理化性质之间的典型对应分析

对再生水灌区土壤微生物群落与pH、含水量、有机质、全氮、全磷、全钾、C/N、碱解氮、速效磷、速效钾10个理化指标进行典型对应分析(CCA)。通过蒙特卡洛检验(MonteCarloPermutationTest)，排除贡献小的因子，发现有机质、全氮、全磷3个指标对再生水灌溉地区土壤微生物群落结构影响显著(图2)。

图2微生物群落与土壤理化性质的典范对应分析

典范对应分析表明，AX1和AX2的特征值为0．464和0．430，共解释了细菌属种数据累计方差值的89．4%，由此表明，AX1和AX2能够真实反映理化指标对细菌种属分布的影响程度，并且AX1较AX2与理化指标的相关性更好。从箭头的连线长度可以看出，理化指标对细菌种属分布的相关性大小为OM＞TP＞TN，从箭头与AX1的夹角可以看出，理化指标与细菌种属相关性的大小为TP＞OM＞TN，与AX1为负相关。物种之间的线段距离长短代表了物种间的亲疏关系。动胶菌属和埃希氏菌属分布差异较小，固氮菌属和葡萄球菌属分布差异较小，芽孢杆菌属、不动杆菌属和假单胞菌属分布差异较小，梭菌属、莫拉氏菌属和明串珠菌属分布差异较小，土壤杆菌属和奈瑟氏球菌属分布差异较小，黄单胞菌属、纤维单胞菌属、默氏利斯特氏菌和缠绕棒杆菌分布差异较小。其中，OM值对土壤杆菌属和奈瑟氏球菌属的影响较大，TP含量对黄单胞菌属、纤维单胞菌属、默氏利斯特氏菌和缠绕棒杆菌影响较大[3]。

结束语

综上所述，土壤环境决定了微生物群落结构特征，在再生水处理技术和应用中，寻找再生水影响土壤环境的关键因素是改良再生水处理技术及管理策略的关键。本研究表明，土壤OM、TN、TP是影响再生水灌溉地区的主要因子，土壤微生物的群落结构随着理化指标的变化表现出一定的空间差异，进水口处和自来水灌区土壤OM值较高，增加了土壤杆菌属和奈瑟氏球菌属的优势度，自来水灌区TP含量最高，对黄单胞菌属、纤维单胞菌属、默氏利斯特氏菌和缠绕棒杆菌的影响较大。再生水灌溉土壤的其他研究也显示，土壤有机质、全氮、全磷对土壤的影响较大。它们是评价土壤质量的重要指标，不但可以反映土壤肥力状况，还能反映土壤环境质量状况，可以用来评价土壤的生产、环境和健康功能。

参考文献：

[1]杨主泉.再生水灌溉对旅游区土壤理化性质时空变化影响特征分析[J].广东农业科学,2013（06）:64-69.

土壤的功能范文篇6

1果园行间生草

可以改善果园小气候，果园生草在春天能够提高地温，促使根系较清耕园进入生长期提早15～30天；在炎热的夏季降低地表温度，保证果树根系旺盛生长，在秋季延长根系生长时间。行间生草可减少行间土壤水分蒸发和吸收，调节降雨中地表水的供应平衡，生长旺盛时刈割覆盖树盘保墒，并可防止水土流失，保墒蓄水，改善土壤物理性状，促进土壤团粒结构的形成，激活土壤固定营养元素的有效性，维持果园的生态环境。

（1）种植白三叶、红绿小豆等豆科作物，很多豆科作物有根瘤菌，能固定空气中的氮素，豆科作物生长中的氮素有1/3来自土壤，2/3来自根瘤菌的生物固氮，花期割倒或翻压，培肥土壤。

（2）种油菜，油菜以秋播为主，油菜根系深，可以把土壤的深层养分提到地表。春季开花前将其割倒覆在树盘下，留在土中的根茎，雨季可以蓄水在根茎内，腐烂后可以增加土壤养分。

2果园秸秆覆盖

通过树盘覆盖，土壤地表可冬季保暖，炎夏降温，延长根系活动时间，减少水分蒸发，抑制杂草丛生，增加土壤养分。覆盖时间一般在5月上旬以后，地温回升时实施。覆盖物有粉碎的玉米秆、小麦秆，油菜荚、各种杂草锯末等。第1年每亩用秸秆800～1000千克，以后每年用秸秆500～700千克，覆盖厚度一般15～25厘米，秸秆覆盖在果树树盘范围内，覆盖后撒少量土压实。连续覆盖3年后，土壤疏松，有机质含量明显提高，树势健壮，病害少。

3增施有机肥

（1）农家肥。包括人粪尿、畜禽粪尿、厩肥等，发酵腐熟后（已没有臭味）再施入果园。在腐熟过程中，经过高温发酵杀死各种病原物，在微生物作用下逐步分解为简单的化合物，才易被果树吸收利用。

（2）沼气肥。是通过沼气池厌氧发酵后的肥料液，含有多种水溶性的氨基酸肥。营养成分相对富集，是一种速效的水肥，用于果树叶面施肥，收效快、利用率高。24小时内，叶片可吸收喷量的80%，能及时补充果树生长关键时期对养分的需求。叶片生长期喷施能增强光合作用能力，有利于花芽的形成与分化，花期喷施可保证花期所需营养，提高坐果率，促进果实生长，施入土壤也是很好的有机肥。

4施用商品有机肥

（1）腐殖酸有机肥。以畜禽粪和城市污泥及生活垃圾、农副产品加工下脚料为主要原料，经过加入发酵微生物进行发酵脱水和无害化处理。它含有大量的维生素、多元酚、黑腐酸、黄腐酸、棕腐酸，还有细分子的有机酸、丁酸、甲酸、乙酸、氨基酸等多种酸和糖类及衍生物，这些物质除提供养分功能外，还可改良土壤的生理活性。

（2）生物菌肥。生物有机肥料中含有特殊功能的菌种是活的生命体，随着产品保存时间延长，特殊功能菌种的有效活菌数会不断减少。它可以补充土壤微生物的种群数量，加速土壤有机质的分解，腐殖质合成，养分转化和推动土壤结构的发展和形成，调节果树生长期的养分转化。

（3）有机无机复混肥料，它是由有机肥与化肥按一定的比例混合而成，是介于有机肥和无机肥之间的一种新型肥料，具备有机肥和无机肥的双重特点，具有适宜的供肥强度又能维持较长时间，能克服无机肥供肥大起大落农家肥供肥强度不足，肥效慢的特点。通过调节有机无机比例使供肥过程与作物生长的各阶段的需求相适应

5果园养蚯蚓

土壤的功能范文篇7

关键词：水土保持水土流失水土保持功能

《水土保持法》及其《实施条例》中没有出现“水土保持功能”的术语，但是在水土保持法律文件中，水利部《关于水土保持设施解释问题的批复》第一次采用了“水土保持功能”的术语，表明了“水土保持功能”正式从一个学理概念转变和提升为一个专门的法律概念。该批复规定，水土保持设施是指具有防治水土流失功能的一切设施的总称。《实施条例》第21条第2款中所称的‘补偿’，是指对损毁或侵占水土保持设施所造成的水土保持功能的丧失或降低所必须给予的补偿。正确理解和适用“水土保持功能”这个专门的法律概念，对于开展水土保持执法具有重要的实践意义。

1、解释水土保持功能必先解释水土保持

1.1水土保持在学理上首先指一种自然状态或自然规律

在学理上，水土保持首先是指岩石土壤圈、水圈和生物圈相互作用和保持生态平衡下的水和土相互依存、自我更新的一种健康和谐的正向演替的状态和规律。从岩石到成土母质，从成土母质到土壤，都是在光、水、生物的作用下的一种健康和谐的正向演替的状态，最终土壤厚度不断增加，土壤肥力不断提高，给植物提供源源不断的养份。大气水、地下水、土壤水、地表水之间保持循环和相互补充，最终通过土壤水源源不断地给植物提供生态用水和养份。1957年颁布的《水土保持暂行纲要》有“…禁止滥伐林木，破坏水土保持”的表述，1982年颁布的《水土保持工作条例》也有“严禁滥伐林木破坏水土保持”的表述。这里的“水土保持”都指一种林木被覆下的水土资源不断自我维护和提高的自然状态或自然规律。

1.2水土保持在学理上还指人们一种有目标的思想、行为或技术

在学理上，水土保持还指人们在正确认识水土保持规律的前提下对人为活动进行调控，以纠正人为活动对水土保持状态所造成偏差和紊乱。这里的水土保持指人们这种有目标的水土保持思想、行为和技术。1981年国务院学科委员会明确，水土保持学科范围是“研究水土流失发生的原因和规律，水土保持的基本理论，据以组织综合措施，防治水土流失，维护和提高水土资源和土地生产力，从而有利于发展生产，合理利用水土资源，改善环境条件和自然面貌的一门综合性为其特点的应用技术科学。”1992年《中国大百科全书·水利卷》提出，水土保持学是一门水土流失规律和水土保持综合措施，防治水土流失，保护、改良和合理利用山丘区和风沙区水土资源，维护和提高土地生产力，以利于充分发挥水土资源的生态效益、经济效益和社会效益综合性技术应用科学。1996年关君蔚主编的《水土保持原理》提出，水土保持指防治水土流失，保护、改良和合理利用（山区、丘陵区和风沙区）水土资源，维护和提高土地生产力，以利于充分发挥水土资源的经济效益和社会效益，建立良好生态环境综合性技术科学。有意识地通过人力力所能及的手段，改变一部分环境因子，促使外力的破坏力减少，土体的抵抗力增强，终将使外力的破坏力小于或者等于土体的抵抗力，就控制了水土流失，也消除了水土流失对生产和生活上的危害，进而可以保护改善和合理利用水土资源，维护和提高土地生产力，建立良好生态环境，达到有益人民生活和生产的目的。这是水土保持最基本的原理。

1.3水土保持在法理上只能指人们与水土保持有联系的行为

在法理上，水土保持只能指人们与水土保持有联系的行为，包括消极行为和积极行为。但是不能包括与水土保持有关的思想、理论或者观点。因为法律是一种调整人们社会行为的规范，它的调整对象是人们的行为。因此，水土保持工作中，人们的水土保持思想观念问题是水土保持法律规范本身无法解决。《水土保持法》第二条规定，“本法所称水土保持，是指对自然因素和人为活动造成水土流失所采取的预防和治理措施。”

水土保持法律关系的客体一般只有水土保持设施（即物）和人们与水土保持有联系的行为（即行为）。根据环境与资源保护法原理，环境与资源保护法律关系中作为权利义务对象的物，必须是人们可以影响和控制的、具有环境功能的自然物。在水土保持法律关系中这种物就是水土保持设施，如森林、草地、荒山等。而这些行为则如林业采伐、整地造林、抚育幼林、垦复油茶、油桐等经济林木、开发建设项目的生产建设等。

2、解释水土保持功能必先解释水土流失

水土流失的概念在学理上有多种表述，但是在法律文件中没有法律概念上的表述。水土流失学理概念表述典型的有水土流失过程论、水土流失结果论等，以不同的学理概念表述为基础来理解法律概念上的水土流失，会造成《水土保持法》的适用上的不同法律效果。

2.1水土流失过程论

水土流失过程论，这里列出两种典型。1981年科学出版社《简明水利水电词典》提出，水土流失指“地表土壤及母质、岩石受到水力、风力、重力和冻融等外力的作用，使之受到各种破坏和移动、堆积过程以及水本身的损失现象。这是广义的水土流失。狭义的水土流失是特指水力侵蚀现象。”土壤侵蚀指“土壤在各种自然因素和人为因素的影响下发生破坏和搬运的现象。…土壤侵蚀有时仅指受水流作用，这与水土流失相似。”1990年王汉存编的《水土保持原理》提出，“土壤侵蚀就是在外界自然力量和人类不合理的经营活动影响下，土壤、母质、风化物、甚至基岩被剥蚀破坏、搬运和沉积的全过程。我国通称的水土流失，严格地讲应属土壤侵蚀中的水力侵蚀，而且除指土壤、母质的流失外，尚包括水的损失。不过习惯上，人们常将‘水土流失’与‘土壤侵蚀’两词等同起来使用。”

水土流失过程论虽为学理解释，但是通俗易懂。在水土保持科学知识宣传普及中采用，能产生较好的效果。特别在南方丘陵山区的人们在生产生活实践中对水土流失（水力侵蚀）有类似的感性认识，对此更好理解。根据水土流失过程论的定义，判断是否为水土流失的标准有三条：一是水土流失的对象是土壤、母质、风化物、基岩和水；二是水土流失的原因是外界自然力量和人类不合理的经营活动；三是水土流失的过程是破坏、搬运和沉积三个环节。但是水土流失过程论的定义有两点缺陷：一是对“水的损失”没有阐述清楚，是指土壤水的损失，还是地表水的损失，或者是地下水的损失？怎样理解水的损失？一般的业外人士都认为降雨转化为地表径流、地下渗流和地表蒸发，最终汇入江河湖海，水循环怎么会有损失呢？二是单纯强调具有破坏、搬运和沉积三环节的全过程，只是从现象上进行定义，没有从本质上进行定义。既容易导致概念的泛化，又对于认定特殊形式水土流失现象有一定障碍。如有的同志主张，旧城改造中旧砖房被折除过程，不负责的环卫工人在打扫垃圾时向城市排水管口倒垃圾，都是造成水土流失，这是典型的概念泛化。如有一块四周高的荒地，地面较平整，拟

房地产开发，开发商提出他们进行基础开挖，土壤也不存在位移，不存在破坏、搬运和沉积三环节的全过程，因而不存在水土流失。作为水土保持执法人员如果也严格按此定义还真不好驳倒。这就需要水土流失结果论的定义了。

2.2水土流失结果论

1996年关君蔚主编的《水土保持原理》提出，水土流失是在陆地表面由外营力引起的水土资源和土地生产力的损失和破坏。土壤侵蚀是陆地表面，水力、风、冻融和重力等外力作用下，土壤、土壤母质和其他地面组成物质被破坏、剥蚀、转运和沉积的全过程。

显然，水土流失结果论，比起水土流失过程论，更宏观、简洁，也更接近水土流失的本质。根据水土流失因果论的定义，判断是否为水土流失有三条标准：一是水土流失发生的场所是陆地表面，除了海洋外的地球表面都有可能发生水土流失；二是水土流失产生的原因必须是外营力，最主要的外营力是水力、风力、重力和人为活动；三是水土流失产生的结果是水土资源和土地生产力的损失和破坏。

但是水土流失结果论也有其不足：一是更抽象，对于业外人士不好理解，需要作进一步的阐述。要解释外营力这个地学术语，要解释水土资源和土地生产力的损失和破坏。比如水的损失主要指降雨落到地表后，由于蒸发和蒸腾、地面径流和土体内渗流、向深层渗漏，从而造成对生产和生活不利的现象。二是容易导致水土流失概念的外延的无限扩张。单纯从“水土资源和土地生产力的损失和破坏”字面上理解，任何环境污染现象似乎属于水土流失的范畴，比如土壤污染、水污染，都导致水土资源和土地生产力的损失和破坏，都离不开水和人为活动的外力作用。

2.3水土流失的法律概念

虽然在法律文件中没有水土流失法律概念上的表述，但是可以从《水土保持法》总则部分，特别是第一条和第二条看出，《水土保持法》采用的学理基础是水土流失结果论的概念。进一步分析《水土保持法》总则部分，可以得出水土流失的法律概念有以下两个构成要件：

（1）水土流失的后果，或是水土资源的破坏和损失，或是加重水、旱、风沙灾害，或是恶化生态环境，或是影响生产，四者居其一则可满足。《水土保持法》第一条规定了立法宗旨，即为预防和治理水土流失，保护和合理利用水土资源、减轻水、旱、风沙灾害，改善生态环境，发展生产，制定本法。法律所要保护的，自然就是需要预防的水土流失所可能造成后果；（2）水土流失的原因既可以是单纯的自然因素，又可以是单纯的人为因素，还可以自然因素和人为因素的共同作用。水土流失是否有人为因素参与在所不问。

3、如何在水土保持执法中适用水土保持功能的法律概念

3.1水土保持功能的定义

根据《现代汉语词典》，功能有两种含义，一是事物或方法所发挥的有利的作用；另一种是效能。而效能指事物所蕴藏的有利的作用。因此，功能是指事物所发挥或蕴藏的有利的作用。那么，什么是水土保持功能呢？笔者认为，水土保持功能指陆地表面的各种类生态系统所发挥或蕴藏的有利于维护和提高水土资源和土地生产力的作用。为避免了循环论证，这个定义没有用“水土保持设施”，而准确地采用了陆地表面的各种类生态系统。因为生态系统是一个适用任何范围或任一等级的一个很广泛的概念，它可以具体指一个池塘、一块农田、一片森林，也可以指最大的生态系统生物圈。这里土地生产力是一个衡量和判断水土保持功能是否降低的重要指标，不能用政治经济学上的生产力概念来理解，只能采用生态学上的生态系统的生产力的基本原理来理解。

3.2森林、植被的水源涵养作用是水土保持功能的重要表现形式

森林和植被水源涵养作用指森林和植被覆被地面，截持降水，调节和吸收地面径流，固持和改良土壤，保护和滞蓄下渗水分，抑制蒸发，提高水分有效蒸腾，均匀积雪，改变雪和土壤的冻融性质，并能促进降水增加等有利人们生产和生活的效能，其本质是森林对水资源的有益影响，这种有益影响不仅局限于森林所在地区，而且对邻近地区，特别是江河下游地区影响更为突出。因此，在江河的水源区必须充分发挥森林水源涵养作用，做到“蓄水于山”和“蓄水于林”。因此，滥伐森林，毁坏植被、陡坡开荒等行为，从影响水源涵养作用意义上说，就是降低水土保持功能。

3.3生物生产力是表征水土保持功能的重要指标之一

生物生产力是一个生态系统中最基本的数量特征。生态系统内能量流的起点是绿色植物光合作用对光能的固定。世界上生物和人类生活的全部活动皆取决于植物光合作用中所获取的能量。植物在单位面积和单位时间（通常一年）内积累光能合成的总量称总生产力，通常用有机物质干重g/m2/年表示。通常情况下，按总生产力从大到小进行排序是森林、农田、疏林和灌丛、草原、荒漠。在其他环境因子如光照、水分、温度等条件相同情况下，植物数量和分布越少，总生产力越低，也就是水土地生产力越低，说明水土保持功能降低。这也就从理论上论证了人为生产活动挖掘、破坏地表和倾倒土（石、渣）占压地表，破坏植被，从而降低水土保持功能的命题。试问原来的植被都被占压和毁坏，何来光合作用和光能利用率，何来生物生产力？

3.4土壤水是是反映水土保持功能的重要指标之一

水分是土壤的一个重要组成部分。它不仅影响土壤的物理性质，制约着土壤中养分的溶解、转移和微生物的活动，是构成土壤肥力的一个重要的因素，而且本身更是一切作（植）物赖以生存的基本条件。土壤中的水分或者被吸附在土粒表面，或者处在孔隙中，并且和外界的水一样，也以固态、液态、气态三种形态存在。土壤水分从形态上，大致分为化学结合水、吸湿水和自由水三类：（1）化学结合水：要在600℃～700℃温度下才能脱离土粒。（2）吸湿水：是土粒表面分子力所吸附的单分子水层。（3）自由水：可以在土壤颗粒的孔隙中移动。自由水又可分为：膜状水，毛管悬着水，毛管支持水，重力水。从生产意义讲，化学结合水和吸湿水在土壤中不能自由移动，故不能被植物利用；膜状水仅能作极缓慢的移动，且含量很少，远不能满足植物的需要；毛管悬着水和毛管支持水是供植物吸收利用的最有效的水分，重力水因只能暂时存在，不能持续为植物利用，而且过多时，常又会造成土壤通气不畅，影响植物生长。

土壤的功能范文

引言：森林土壤学是研究土壤特性及其管理的应用基础学科。林业要发展，林地生产力要提高，很重要一点就是以森林土壤学为指导，根据土壤特性与林木生长关系，在生产中采用适宜的技术。现就造林、森林经营及林区上应用土http://壤的实践作一简述。

一、森林土壤的作用

森林土壤是发展林业生产的物质基础，林木生物积累所需的水分、养分、光、热和空气除部分来自大气外，水分、养分和一部分氧气都要依赖森林土壤的补给，并依靠它的基础支撑，使林木挺立于大地进行多种生命活动[1]。肥力是森林土壤的重要特性，它是决定森林生产力的主要因素，是土壤物理、化学和生物性质的综合反映。土壤肥力的高低取决于其中养分、水分、空气和温度，即水、肥、气、热四者的协调状况。因此，森林土壤肥力水平既受到成土条件的制约，也可以通过人为管理措施加以调控。森林土壤作为一种自然资源，不但是现有森林植物及其他物种的繁衍基地，而且还使之有再生的功能。林木及森林中的多种资源，在采集利用后，及时采取更新恢复措施，并保持良好的地力，就能够继续保证森林植物的后续生长，实现森林土壤的可持续利用。

二、与林木生长密切相关的森林土壤属性

1、土壤质地

质地是由大小不同的土粒以各种比例组合而成。根据各种土粒级百分比，土壤质地划分为砂土、砂壤土、壤土和黏土。质地在化验室用比重计法或吸管法测定，在野外用手感法也能确定。森林土壤质地影响土壤有效水含量、养分含量和土壤保水保肥性能和通气性、透水性及温度变化，因而质地与林木生长关系密切。

2、土层厚度

土层厚度是指可供林木根系生长活动的土体厚度。它关系到土壤中水分、空气的容积及林木所需养分贮量，也影响根系伸展及林木抗风倒性能。土层厚度在山区尤为重要，由于山地森林土壤中石质多、土层薄，因此土层厚度是宜林地选择的主要因素。在调查研究中土层厚度划分以a层、b层厚度总和为准，30cm以下为薄土层，31—60cm为中土层，60cm以上为厚土层。山地土壤厚度与地形部位及母质类型有关，一般坡下部堆积母质上形成的土壤厚度较大，山脊山顶或坡上部残积母质上形成的土壤土层较浅薄，由于具有这种分布规律，在造林地选择或立地类型图绘制中可以地形部位作为土层厚度的参考依据，并辅以实测为佐证。

3、腐殖层厚度

土壤腐殖质是有机质经过微生物深刻作用后形成具有多功能团的、含氮的、酸性的高分子有机化合物，即胡敏酸、富里酸。通常用胡敏酸与富里酸比值（ha/fa）评价腐殖质质量。通常草甸上ha/fa比值大于1.0。阔叶林土壤ha/fa比值为0.5—1.0；针叶林土壤ha/fa比值小于0.5。腐殖质在森林土壤肥力上具有多功能，它是林木营养物质的主要源泉，土壤中大部分氮、磷、钾等养分存贮在腐殖质中，通过逐渐释放而为森林植物吸收利用，成为稳定的长效肥源。由于腐殖质的多功能性，在森林土壤调查中人们都非常重视腐殖质的调查研究，通常以腐殖质含量和厚薄来确定土壤的利用途径。腐殖质质龄一般用腐殖质层（a层）及其亚层的厚度、颜色衡量，颜色愈暗，厚度愈大，则腐殖质质量愈高。a层厚度在10cm以下。灰褐色土壤为少腐殖质；a层厚10—20cm，暗灰褐色土壤为中腐殖质；a层厚度在20cm以上，黑褐色土壤为多腐殖质。不同地区、不同森林土壤类型的腐殖质含量有很大差别，腐殖质在森林土壤培肥中具有重要作用。

4、土壤水分

土壤水分状况（土壤湿度）影响到物理、化学和生物过程，对林木生长有显著制约作用。水分在土壤中受到各种作用力的影响，分为重力水、毛管水、吸湿水和膜状水。重力水受重力作用影响极易渗漏或流失，甚少为林木利用。吸湿水和膜状水受土壤颗粒的强烈吸附，也难于为林木吸收。毛管水可长时间在土壤孔隙中滞留，能为根系充分吸收，是林木利用的主要水分类型。

5、土壤养分

土壤养分是构成林木生物量的基本物质，在林木生命活动中不可缺少的营养元素有20种左右。碳、氢、氧等元素自于空气和水中，其他养分元素都依靠土壤补给。氮、磷、钾、钙、镁、铁等在林木器官中含量多，土壤中含量也较丰富，通称为常量元素。硫、锰、铜、锌、硼等在林木及上壤中含量均少，通称为微量元素。林木各种器官含氮量为0.1%—0.3%，缺氮量时其根、茎、叶生长均受到抑制。人工林常见缺少氮、磷而生长受挫，因此林地施肥成为速生丰产林培育的必要技术措施。

6、土壤酸碱性

土壤酸碱性由土壤溶液中氢离子与氢氧根离子二者相对数量决定的。一般用氢离子浓度来反映土壤酸碱性，并用ph值表示。当ph值=7时为中性，ph值<7时为酸性，ph值>7时为碱性。土壤水溶液ph值一般为4—9，但因土壤类型不同而异。山地土壤类型多为酸性，平原土壤为中性或碱性，森林土壤除少数类型外多为酸性。土壤ph值还可通过微生物影响有机物的分解和固氮作用的强度。此外，土壤酸碱度还会影响土壤营养元素的化学形态、溶解度及土壤保持养分的性能。

三、森林土壤在林业发展中的应用

1、在造林中的应用

在绿化造林和速生丰产林培育中，从树种和造林地选择（适地适树）、造林前整地方式、幼林抚育乃至成林后的施肥灌水，都需根据土壤的特性采取相应措施。立地类型是造林设计中落实技术措施的基本单元，无论山区或是平原都根据土壤某些属性如土层厚度、腐殖质层厚度、土壤质地等择其要者作为立地类型划分的主要因子。在造林中树种选择是关键环节，本着适地适树的原则，选择生态特性与土壤条件相适应的树种，以获取最大效益。江南地区杉木是主要造林树种，但它在肥沃湿润的土壤上才会有达到高产。北方平原造林树种有杨树、刺槐，但它们生态特性各异。杨树好水肥，并能充分发挥其速生优势；刺槐抗逆性强。因此，在水肥条件好的土壤上栽植杨树更为合适。造林前整地可以改善土壤透水性与通气性，易于幼树根系扩展，有利于成活与生长，是一项重要的造林措施，但各地要因地制宜。营造速生丰产林养分耗用多，林地又多贫瘠，应根据土壤养分含量及树木生长需求，适时施用化肥。

2、在森林经营中的应用

土壤的功能范文篇9

关键词：土地利用方式；杂草群落结构；生物多样性；土壤养分；山东丘陵

中图分类号：S451文献标识号：A文章编号：1001-4942（2017）05-0091-06

EffectsofDifferentLandUsePatternsonCommunityStructureand

DynamicsofWeedsinHillyRegionsofShandongProvince

ZhaoBin1，SiJisheng2，LiShengdong2，WangFahong2，WangZongshuai2

（1.CollegeofAgronomyandPlantProtection，QingdaoAgriculturalUniversity，Qingdao266109，China；

2.CropResearchInstitute，ShandongAcademyofAgriculturalSciences，Jinan250100，China）

AbstractInordertoclarifytheeffectsofdifferentlandusepatternsonfarmlandecosysteminhillyregions，theexperimentwascarriedoutinspringof2015inLinquCounty，ShandongProvince.Twotraditionallandusepatterns（wheatandmilletfields）andthreenovellandusepatterns（vegetablefields，peachorchardsandabandonedlands）wereselectedasexperimentalobjects.Thesoilnutrients，weedcommunitystructureandbiodiversitywereinvestigatedandanalyzedunderthefivelandusepatterns.Theresultsindicatedthatthevegetablefieldsandpeachorchardshadobviouslyhighersoilorganiccarbon（SOC），totalnitrogen（TN）andtotalphosphoruscontentscomparedwiththeabandonedlands，wheatfieldsandmilletfields.Thesoilavailablephosphorus（AP）andelectricconductance（EC）ofvegetablefieldsweresignificantlyhighercomparedwiththeotherlandusepatterns.Thesimilaritycoefficientofweedcommunitiesunderthe5landusepatternswas0.05～0.46.Thespeciesrichness（SR）ofabandonedlandswasthehighest（9.83），whilethatofvegetablefieldswasthelowest（3.33）.TheDAfunctionalgroupreignedsupremeinwheatfields，andtheMAfunctionalgroupreignedsupremeinabandonedlands.Themilletfieldsandpeachorchardshadrelativelyevendistributionofweedfunctionalgroups，andtheformerwasdominatedbytheMAandDPfunctionalgroupswhilethelatterwasdominatedbytheMAandDPfunctionalgroups.Theabandonedlandsandmilletfieldshadhigherplantdiversitywiththediversityindexesas1.74and1.73respectively，andthediversityindexofpeachfields，wheatfieldsandvegetablefieldsdecreasedinturn.

KeywordsLandusepattern；Weedcommunitystructure；Biodiversity；Soilnutrients；HillyregionsofShandongProvince

土地利用方式的改变可以影响农田生态系统中土壤养分状况、杂草群落的结构和组成[1-3]。张心昱等[4]研究表明，菜地和果园等高投入地块土壤养分水平较高，撂荒地次之，玉米地、大豆地等低投入地块土壤养分总体含量偏低。谷艳芳等[5]比较了撂荒地、葡萄园、玉米地、大豆地、小麦地及弃耕地等6类不同土地利用方式对黄河冲积平原中杂草群落结构的影响，发现仅葡萄园等果园地块杂草群落结构较为合理。山东省丘陵面积广阔，区域内光、热资源丰富，农业生产方式多样，土地生产潜力大。近20年来，为了获得更高的经济收益，大量农民外出务工和传统农业用地转换为高投入的菜地、果园和撂荒地，这种现象在山东省丘陵地区比较突出。有鉴于此，笔者选择潍坊市临朐县五井镇（36°24′N，118°29′E）为研究对象，对山东省丘陵地区的农田、果园、菜地以及撂荒地的土壤养分状况、杂草群落结构和组成进行初步研究，以期为该区域农田生态系统合理利用和保护提供一定理论依据。

1材料与方法

1.1调查与取样

临朐县五井镇为典型丘陵山区，农耕历史悠久，耕作制度为一年两熟，主要粮食作物为小麦、玉米和谷子，果园和菜地分布广泛。气候为温带季风型大陆性气候，四季分明，雨热同期，干湿季明显，年平均降雨量700mm左右，年平均气温12.4℃，年平均日照2578.6h，无霜期191d。于2015年春季（4月份），选择有代表性的农用土地类型，在样地内均匀分布调查点。土地类型包括小麦地、谷子地、有10～20年种植史的桃园和菜地、撂荒地进行调查取样，每种土地利用方式调查15块样地。样方采用5点取样法，桃园取样面积为1.5×1.5=2.25m2，其它取样面积均为1×1=1m2，记录样方内杂草种类以及各种杂草在样地的田间密度。同时向土地经营者调查耕作和除草方法（表1）。

1.2土壤养分测定

土壤有效磷（AP）采用0.5mol/LNaHCO3浸提-钼锑抗比色法测定；pH用电位法测定；总盐（EC）用电导率仪测定[6]。土壤总有机碳（SOC）采用高温外热重铬酸钾氧化-容量法测定；全氮（TN）采用浓硫酸消煮-半微量凯氏法测定；全磷（TP）采用HClO4-H2SO4消煮-钼锑抗比色法测定[6]。

1.3杂草种群数量特征处理方法

杂草按Puricelli功能群分类方法分为单子叶短期生植物功能群（monocolyledonousandannual&biennial，MA）、双子叶短期生植物功能群（dicotyledonousandannual&biennial，DA）、单子叶多年生植物功能群（monocolyledonousperennial，MP）和双子叶多年生植物功能群（dicotyledonousandperennial，DP）4种功能类群。用Benger-Parker多度（Pi）、Shannon均匀度指数（J）和Shannon-Wiener多样性指数（H′）、Simpson优势集中度（C）、Sorensen群落相似系数（V）、物种丰富度（S）[7，8]表示杂草种群数量特征。计算公式为：

（1）Pi=ni/N，ni为每个类群的个体数，N为总个体数；

（2）H′=-∑PilnPi；

（3）J=（-∑PilnPi）/lnS，S为各样地杂草群落中的物种数；

（4）C=∑Pi2。

1.4数据处理

运用MicrosoftExcel和SPSS统计软件对原始数据进行处理，均值进行t检验和方差分析。运用SigmaPlot12.0软件绘图。

2结果与分析

2.1不同土地利用方式下土壤养分状况

土壤有机质（碳）含量的高低和土壤养分状况的好坏直接相关，不同土地利用方式对丘陵地区土壤养分情况的影响存在显著差异（表2）。桃园和菜地中SOC含量较高，其次为撂荒地和小麦地，谷子地最低。在低投入的谷子地中SOC/TN最高，其次是小麦地和撂荒地，而高投入的桃园和菜地最低，说明谷子地土壤更有利于SOC的积累。

菜地和桃园土壤中TN和TP含量较高，小麦地和撂荒地居中，谷子地最低。其中菜地TP含量超过1.0g/kg，AP含量显著高于其它土地利用方式，桃园次之，而其它土地利用方式下AP差异不显著。菜地的电导率（EC）也显著高于其它土壤。桃园、菜地等高投入土壤的pH值较高。

MA、DP分别只占有6.1%和12.1%；撂荒地杂草功能群相对多度，MA高达77.3%，占绝对优势，DA、DP和MP各占9.0%、7.7%和2.3%；桃园地杂草功能群以MP和MA为主，分别为39.0%和36.4%，DA和DP只占到17.4%和10.2%；菜地杂草功能群以DA为主，占到60.5%，其次为MP15.8%，DP和MA较少，分别只占到12.2%和9.8%；谷子地s草功能群以MA和DP为主，分别为49.1%和40.0%，DA较低只占7.3%，MP最低，仅3.6%。

2.3不同土地利用方式下杂草多样性

不同土地利用方式下杂草多样性统计结果见图2。撂荒地的物种丰富度（9.83）显著高于其它地块，桃园和谷子地次之，小麦地（3.83）和菜地（3.30）的物种丰富度低。多样性指数H′表现为撂荒地1.74>谷子地1.73>桃园地1.37>小麦地1.26>菜地1.08，其中撂荒地和谷子地两者间差异不显著（P桃园地0.37>小麦地0.31>撂荒地0.25>谷子地0.20，其中菜地和桃园地差异并不显著。

2.4不同土地利用方式下杂草群落的相似系数

由表3可以看出，小麦地-撂荒地与桃园-撂荒地的杂草群落相似系数显著高于其它地块之间的相似系数，分别为0.40和0.46，其中菜地-小麦地、谷子地-小麦地杂草群落相似系数低，分别为0.08和0.05。桃园-菜地和桃园-谷子地杂草群落相似系数差异并不显著。

3讨论

为追求更高的经济效益，该区域农民更热衷于将传统农业用地转变为桃园和菜地。其中，桃园较传统农业用地来说减少了耕作次数，降低了对土壤环境的人为扰动，总体上有利于SOC的积累，是该区域较为理想的农田生态系统。菜地是以大量化肥及有机肥施入为前提，耕作及灌溉过于频繁，虽然其土壤养分含量最高，但极易发生农业非点源污染，所以应改变菜地的水肥管理方式，如大力推广秸秆还田、保护性耕作（少耕、免耕、秸秆覆盖等）[11]，减少化肥的投入，适当增施有机肥，并且灌溉次数应维持在一年1～2次。

不同土地利用方式下农田生态系统杂草群落的结构组成和多样性等是生态因子和人为干扰共同作用的结果。首先，杂草的萌发、生长、种群的构建等均与除草措施、小气候条件（光照、温度、土壤肥力条件等）以及耕作制度相关。经调查发现，该地区近年来多采用化学除草剂除草，导致除草剂敏感型物种受到限制、田间优势种单一、杂草多样性减少，同时增加了非敏感性杂草物种[6]，如猪殃殃、酸模等。土地耕作方式也影响到杂草的群落结构[12]，在区域尺度上，相同地区大体上具有相同的杂草资源。一年生杂草群体主要来自于土壤种子库，耕作活动容易打破土壤种子库的种子休眠，促进杂草种子萌发和幼苗生长，因此农田中一年生杂草与土壤种子库的关系更为密切[13，14]。谷子地的耕作时间是3月份，所以耕作活动很可能打破了土壤种子库的种子休眠，促进一年生杂草群体的萌发和幼苗生长；而小麦地耕作时间是去年的10月份，所以4月份调查杂草群落小麦地一年生杂草群落较少，小麦地和谷子地杂草相似度较低。其次，由于人为干扰，作物具有争夺更多可利用环境资源的优势，但不同作物与杂草的竞争强度和所争夺的资源存在差异，主要表现在以下两个方面：①作物的种植密度大能截获大量的太阳辐射，灌层下弱光照使杂草光合作用受到影响，增加杂草的死亡率，降低杂草的竞争能力；②作物对土壤中氮、磷、钾等土壤养分的利用优势，增加了作物优势度，减少了杂草的物种丰富度和物种多样性[15，16]。撂荒地杂草间自由竞争，一些生长力强、传播广、抗逆性强的杂草如狗尾草、旋复花能占据大量资源，成为撂荒地的优势种群，同时直接或间接地影响撂荒地中其它杂草种类的生存和分布。

4结论

4.1从该地区的土壤理化性质状况来看，其土壤养分情况总体处于中等偏低水平，只有菜地和桃园中土壤TP和AP含量较为合理。这与刘世梁在卧龙湿润高山地区林地土壤养分含量的研究结果一致[9]。肥料的投入量对土壤的化学性质影响较大，菜地和果园中施氮磷肥^多，小麦地施入较少；谷子地施肥水平最低。这与张心昱在北京市延怀盆地研究的施肥水平与土壤中的TN、TP和AP含量水平相一致[10]。在研究区域内的所有农田中，化肥的施用量远远超出有机肥投入量，菜地和桃园施肥量过高，这在一定程度上带来资源浪费和环境污染。

4.2不同土地利用方式下丘陵杂草群落结构中种群的组成差异较大，小麦地和谷子地杂草种群与种植作物和耕作制度有关，撂荒地和桃园地杂草组成与土地利用方式改变的时间长短关系密切。不同土地利用方式下物种的相对多度分布格局不同，优势种差别较大，多度分布不均匀；撂荒地常见杂草种类和偶见杂草种类多、相对分布均匀，这在一定程度上说明其植物群落结构的稳定性较高。

4.3不同土地利用方式影响植物功能群的丰富度和每个功能区多度分布格局，桃园和谷子地人为活动均小于小麦地和菜地，4个功能群分布格局比较均衡。小麦地和菜地杂草功能群多样性偏低，而且小麦地单一杂草功能群麦瓶草占绝对优势，菜地无占绝对优势的杂草功能群。受人为干扰最小的撂荒地杂草功能群分布也不均匀，其中狗尾草和早熟禾两个功能群具有优势。撂荒地杂草多样性指数保持最高，且均匀度指数也最高，优势集中度低；在4月份小麦地由于人为干扰较为严重所以田间杂草种群多样较低，杂草种群优势集中度较高；而4月份尚处于谷子幼苗期，所以人为干扰强度降低，田间多样性都表现为增加。桃园杂草生长环境单一，春季多样性稍高于小麦，略低于谷子地，多样性没有显著的变化。菜地生长环境也较为单一，春季和秋季多样性均低于其它地块，没有显著的季节变化。

各地块的水肥条件、季节差异、轮作制度各种生态因子和人为因素都同样影响到杂草的群落结构及生物多样性，特别是农田生态系统中各个因子如何相互作用、共同影响农田杂草的群落结构组成和多样性需要进一步系统研究。

参考文献：

[1]孔祥斌，张凤荣，齐伟，等.集约化农区土地利用变化对土壤养分的影响――以河北省曲周县为例[J].地理学报，2003，58（3）：333-342.

[2]傅伯杰，郭旭东，陈利顶，等.土地利用变化与土壤养分的变化――以河北省遵化县为例[J].生态学报，2001，21（6）：926-931.

[3]GhersaCM，LeónRJ.SuccessionalchangesinagroecosystemsoftheRollingPampa[J].EcosystemsoftheWorld，1999：487-502.

[4]张心昱，陈利顶，傅伯杰，等.农田生态系统不同土地利用方式与管理措施对土壤质量的影响[J].应用生态学报，2007，18（2）：303-309.

[5]谷艳芳，胡楠，丁圣彦，等.开封地区不同土地利用方式农田杂草群落结构及动态[J].生态学报，2007，27（4）：1359-1367.

[6]鲍士旦.土壤农化分析[M].北京：中国农业出版社，2000.

[7]钱迎倩主编.生物多样性研究的原理与方法[M].北京：中国科学技术出版社，1994.

[8]MahnEG.Structuralchangesofweedcommunitiesandpopulations[J].PlantEcology，1984，58（2）：79-85.

[9]⑹懒海傅伯杰，吕一河，等.坡面土地利用方式与景观位置对土壤质量的影响[J].生态学报，2003，23（3）：414-420.

[10]张心昱，陈利顶，李琪，等.不同农业土地利用类型对北方传统农耕区土壤养分含量及垂直分布的影响[J].农业环境科学学报，2006，25（2）：377-381.

[11]李凤博，牛永志，高文玲，等.耕作方式和秸秆还田对直播稻田土壤理化性质及其产量的影响[J].土壤通报，2008，39（3）：549-552.

[12]高宗军，李美，高兴祥，等.不同耕作方式对冬小麦田杂草群落的影响[J].草业学报，2011，20（1）：15-21.

[13]WeiSH，QiangS，MaB，etal.Effectsofdifferentcroprotationsystemonthecharacteristicsofsoilweedseedbank[J].ChineseJoumalofEcology，2005，21（4）：385-389.

[14]GoldbergDE，MillerTE.Effectsofthedifferentresourceadditionsonspeciesdiversityinanannualplantcommunity[J].Ecology，1990，71（1）：213-225.

土壤的功能范文

【关键词】土壤微生物环境胁迫响应机制

作为生态安全系统的重要组成部分，土壤生态系统在微生物作用下充分发挥自身的生态功能。尤其在环境问题比较突出的背景下，生态系统稳定性很大程度上由微生物胁迫能力进行反映。因此通过通过生态系统稳定性受土壤微生物影响分析、环境胁迫影响以及土壤微生物对环境胁迫响应的关系研究响应机制具有十分重要的意义。

一、土壤生态系统稳定性受土壤微生物影响分析

在分析土壤生态系统稳定性受土壤微生物影响过程中，首先需提及微生物的多样性特征。根据以往学者分析，认为系统中的能量在发生流动或物质进行循环的过程中，微生物发挥着不可替代的作用，能够对生态系统功能进行维持。但从方法学角度，微生物影响机制受其自身多样性特点影响仍有待于明确。对此在长期研究与实践中对其多样性生命层次进行总结，具体氛围群落内生物多样性、群落之间的多样性以及不同区域所表现的多样性特点。而研究中的土壤生态系统稳定性主要指在外界环境干扰下系统能够从结构、功能等各方面保持稳定性且具有一定的恢复能力与抵抗能力。以往在土壤真菌多样性试验过程中可发现系统的稳定程度会随多样性的丰富程度逐渐升高。再如Wittebolle所研究的系统稳定性受反硝化细菌群落的影响，发现微生物均匀程度以及物种的丰富度也会产生重要的作用。

二、土壤生态系统稳定性受环境胁迫的影响分析

（一）环境胁迫中土壤微生物响应分析

对环境胁迫的概念可理解为生物体生存过程中环境所带来的压力，或生态系统在环境影响下的发展受到一定的约束，通常表现为UV-B辐射、盐碱胁迫、干旱胁迫以及冷害胁迫等。从土壤生态系统角度，其环境胁迫主要来源于土壤污染，特别在重金属污染方面，对微生物群落结构与微生物数量等造成严重影响，不利于土壤生态系统功能的发挥。也因如此，许多学者对重金属影响进行一系列分析，如针对氮循环微生物，可将土壤添加其中并培养一段时间，其中土壤在汞浓度梯度方面不同。通过试验发现硝化潜势随汞浓度的提高而逐渐减弱，证明贡胁迫下这种微生物在功能上能够自行恢复。另外，生态系统稳定性的反应也可通过微生物对一次干扰响应与二次干扰响应表现的不同特征进行反映。根据试验可发现一次胁迫与二次胁迫在因子上具有极高的相似程度，能够形成协同耐受性。而二者关系在一定条件下又表现出很大的差异，其原因在于响应上的不同。若对环境胁迫响应的类群消失后，便会出现新的类群，这些类群所表现的特征很容易对胁迫产生耐受性。

（二）以定量描述的方式分析

由前文可知，土壤微生物对其生态系统稳定性能够产生很大的影响，这就要求利用定量的方式对环境扰动与系统稳定性间的关系进行描述。其中生态系统的恢复能力与抵抗能力计算中可利用样品在环境扰动前后所表现的不同进行比较，并利用相应的计算公式如土壤间差异、土壤在扰动下的变化以及综合计算方式等。通过这种定量描述方式，微生物多样性与土壤生态系统稳定性间存在的数量关系能够得到正确的分析与判断。

三、土壤微生物对环境胁迫响应机制分析

（一）从抗性基因与微生物水平转移角度

从前文中重金属对土壤微生物的影响可分析，其恢复能力与抵抗能力的产生主要受四方面因素影响，即：第一，原有敏感性物种逐渐被耐受性物种所取代。第二，重金属中具有抗性特征的基因会发生水平转移。第三，抗性物种很可能受遗传变异的影响而出现。第四，重金属生物有效性的逐渐降低。通过一定的试验研究便可推出土壤微生物群落多样性与其自身结构很容易受抗性基因与微生物的水平转移而影响，这样环境胁迫下的微生物群落在恢复能力以及抵抗能力等方面将逐渐提高。

（二）从功能冗余角度

功能冗余常发生在土壤微生物群落中，其具体指为物种的生态功能在一定条件下可能发生重叠情况，在一类群消失后，生态系统功能会在新类群作用下仍能够保持正常状态。很多情况下，受环境扰动影响，微生物群落结构很可能发生改变，这时功能冗余的作用将充分发挥出来以确保群落的正常功能得以维持。因此有试验研究表明，尽管环境胁迫影响下微生物群落可能无法以较快的速度向其初始状态进行恢复，但生态系统不会受其变化影响。其原因在于新微生物群落与原有微生物群落存在重叠的功能冗余单元，而且群落整体水平不会受群落内部功能单元的不同受到影响，这样对土壤生态系统稳定性不会造成影响。

四、结论

在分析环境胁迫下土壤微生物的响应机制过程中，应注意结合土壤生态系统稳定性受土壤微生物影响、土壤生态系统稳定性受环境胁迫的影响分析，从而确定土壤微生物对环境胁迫响应机制。除文中所分析的响应机制外，也存在其他机制如生物细胞在环境胁迫下发生的变化等。因此实际研究过程中对响应机制的分析应不断完善，确保其能够为土壤污染修复工作提供参考依据。

参考文献：

[1]蔡丽平.崩岗侵蚀区先锋植物类芦对环境胁迫的生理生态学响应机制[D].福建农林大学，2012.

土壤的功能范文篇11

大功率机车配备的农具作业幅较宽，作业效率能提高30％～50％，保证了农时需求。播种作业不误期；收获期能适时收获，缩短了收获时间，提高了粮食品质，减少了田间损失，为高产、稳产奠定了基础。由于大型机械作业幅宽，作业时往复次数减少，减轻了对土壤的压实。而小型机械在田间生产过程中因农具作业幅很窄，每一项作业都对土壤进行一遍覆盖性的压实，破坏了土壤的团粒结构，使土壤严重板结，逐渐形成坚硬的犁底层，土壤物理性能变差，造成减产。

二、大型农业机械动力性能好

大功率机车具有很强的动力性能，可以进行以深松、秸秆还田为主的保护性耕作。通过松翻作业能打破犁底层，达到了旱能保墒、涝能蓄水的效果。小型机械因其动力不足，耕深浅，不能打破犁底层，致使在旱季不能使作物从深层土壤中吸取水分和营养，在雨季雨水受犁底层阻隔不能渗入深层土壤，在土壤表面淤积或形成径流，使植株大面积被雨水淹死。通过田间比较，使用大功率机械作业可以增产15％以上，特别是干旱年景效果明显。使用大型机具实现秸秆还田，能培肥地力，增加土壤有机质含量，降低了土壤容重，土壤物理性能得到明显改善。

三、大型农业机械作业质量好

使用大功率机车作业，能够达到现代化农业生产的高标准要求，并将各种农技措施应用于生产中，按照农艺要求，适时、优质、高效地完成各项生产任务，这为加大科技投入、提高综合抗灾能力、增加有机户收入等提供了有力保证，这是小型农机具永远也无法完成的。

四、大型农业机械节能减排效果好

现在引进的大功率机车性能先进，科技含量高，油料消耗、废弃排放等指标符合国际标准，在垦区标准亩耗油0．6～0．8kg，动力性能发挥好，达到了节油降耗的效果。小型机械则因其动力性能差，油料消耗比大功率机车增加5％一10％左右，那些年久失修的老机械因磨损严重，各种消耗指标也远远超出标准，造成资源严重浪费，而且排污严重，既增加了作业成本又污染了环境，达不到降耗、环保的效果。

土壤的功能范文篇12

关键词：物联网；农业；土壤监控；系统

浙江省供销社课题：“基于物联网的农业用地土壤智能监控系统的研究”（课题编号：13SS10）

中图分类号：F32文献标识码：A

收录日期：2015年10月26日

我国是一个耕地紧缺的人口大国。近年来，随着环境日益恶化和城市化进程，人口增多和可用耕地面积减少成为不可逆转的矛盾。在自然经济条件下的传统农业生产存在管理粗放，生产技术落后，抵御自然灾害能力差，滥施化肥、农药导致土壤环境恶化，生态系统功效低等问题，农业生产方式改革刻不容缓。土壤环境直接影响着农作物的生长状况，而农作物的生长又会反作用于土壤环境，因此对土壤环境进行实时监控、及时调整相关参数，能够有力促进农作物增产增收。土壤监控系统可以根据不同的监控对象和场合，利用多种先进的传感器和信息技术手段采集、存储、分析、利用土壤环境信息，科学决策农业生产。

一、物联网技术应用于我国农业

进入21世纪以来，随着以传感技术为代表的智能识别技术快速发展、移动通信网的扩容和多种智能终端设备的迅速普及，物联网（IOT）技术在现代农业中的应用逐步拓宽。现代农业生产管理涉及土壤信息采集、智能信息处理、农业信息库、专家系统、智能农机设备、市场分析等多个方面，涵盖了生物、信息、机械、经济等多个领域，呈现出多学科交叉的特点。

国外对农业物联网和土壤环境监控的研究较早，以欧美为代表的发达国家，在信息技术和大规模农业生产方面积累颇多，目前他们在农业信息网络建设、农业信息技术开发、农业信息资源利用等方面，利用“5S”技术（GPS、RS、GIS、ES、DSS）、环境监测系统、气象和病虫害监测预警系统等，对农作物生产进行精细化管理和调控，节约了人力资源，优化了种植水平，取得了较大成就。

我国农业存在耕地高度分散、生产规模小、时空变异大、量化和规模化程度差、稳定性和可控程度低等问题，另外由于广大农民知识水平较低，过于复杂的农业信息化设备难以得到推广应用。农业物联网的研究带动了土壤环境监控系统的发展，不仅能给农业生产带来科学管理和高效益，也为农业信息化提供了可靠的硬件基础，其快速发展将为中国农业与世界同步提供发展平台，也将对传统农业产业升级起到巨大的推进作用。

二、土壤监控系统需求分析

土壤环境涉及到害虫分布密度、空气温度、空气湿度、光照强度、风速风向、降雨量、土壤湿度、土壤温度、各项有机质、微量元素和农作物生长形态等多种相关参数。土壤环境对于农作物的生长发育具有重要影响，对土壤环境实施全方位实时监控，及时调整相关参数，可以有力促进农业增产增收。

现有土壤监控网络大多存在网络建设成本高、公共网络接入速率低、操作复杂、网络覆盖范围小、信息难以共享等不足，一定程度上影响到土壤环境监控网络在现代农业生产中的普及推广。基于农业物联网架构的土壤环境监控系统可以达到低成本、低功耗、大区域、多参数、多地点、高接入速率等要求，并实现空气温度、湿度、土壤湿度、光照强度及水环境PH值和农作物生长形态的多参数实时在线监控。

实现土壤环境监控可以在农业生产现场设置多个参数感知节点，准确感知土壤环境信息和作物信息，通过标准化的传感网络汇集到网关。在多地布设土壤环境监控点，即可实现省级乃至全国范围的土壤情况信息共享，也可以将数据存储在服务器，用作农业基础数据库，指导农业生产，有利于防治各类病虫害和气候环境灾害，达到提高农产品产量和品质的目的。

三、土壤监控系统整体设计

（一）系统架构设计。土壤监控系统支持GPRS组网与3G移动通信网、TCP/IP网络的连接，通过GPRS进行无线数据的传输。GPRS是在现有GSM网络上开通的一种新型的数据传输技术，采用分组交换方式，提高了无线信道和核心网络的使用效率。在土地上安置基于无线传感网络的感知节点，利用节点的数据采集模块获取数据参数，即土壤湿度、土壤酸碱度、光照度等。采用异构数据存储土壤数据，提高存储能力和使用效率。采用ARM9微处理器平台的嵌入式协调器网关，内嵌Web服务器，支持远程客户对协调器网关的访问控制。

农业用地土壤智能监控系统将无线传感器网络与因特网、3G网络有机融合，系统架构可分为三层分：感知层、网络构建层和应用层。感知层由若干感知节点组成，搭载多参数传感阵列以获取田间信息，负责土壤监控数据的采集，可以在多点分别设置感知节点，保证数据采集的有效性；网络构建层设备即协调器网关，包含了ZigBee协调器模块、3G模块和以太网模块，主要负责系统的无线数据通讯，可以实时数据传输；应用层的农业环境监控中心由SQL数据库和Web服务器构成，负责数据存储和信息，并可根据实时和存储的数据查看土壤情况、绘制土壤情况波形图，提供智能土壤分析功能，为科学农业管理提供决策依据。

（二）系统工作流程。土壤监控系统的具体工作流程首先由土地中布置的众多感知节点将采集到的土壤状态数据汇聚到协调器网关，协调器网关负责将数据转发给远程农业环境监控中心进行存储。农业环境监控中心服务器可以根据历史数据或曲线形式显示土壤环境变化过程，并根据数据提供智能分析，农户可以通过智能手机、PC或其他智能终端访问查询环境参数，根据土壤环境变化进行合理的农业操作，也可以对感知节点和协调器网关进行控制管理操作。

四、土壤监控系统功能设计

（一）功能设计考虑因素。土壤监控系统应该能够实现多地点、多参数的监测功能。多地点是指感知节点可以被布置到多个需要监测的区域，并能统一协调进行同步数据采集。多参数是指单一节点要能够同时获取多个环境参数，将多种传感器布置在同一节点上，以充分了解农业现场信息。同时要能满足农业专家、农业技术人员、普通农民能随时随地的访问信息，以科学决策、指导、实施农业生产。考虑到我国从业农民主体上文化程度不高，应当尽量降低用户使用“门槛”。从系统在农业田间安装、管理和维护，到农户使用，每个环节都应简单易用，以提高农民使用的积极性。系统设计要尽量低成本、高效率，成本是限制农业土壤监控系统普及推广的重要因素。高效的数据处理能力、工作的稳定性是系统得到广泛应用的前提。

（二）功能模块设计。基于GPRS平台的无线监控系统由监控中心和监控终端两部分组成。监控中心是PC机与数据通信模块的组合，数据通信模块包括控制模块和GPRS无线模块；监控终端是数据通信模块与受控设备的组合。其中，监控中心的PC机及数据通信模块完成控制参数和查询命令的设置与发送以及响应监控终端的请求，监控终端的GSM/GPRS调制解调器接收控制参数和查询命令并传送给受控设备，同时将所接收到的受控设备的应答数据或操作受控设备的操作结果及状态信息回送给监控中心，监控中心的数据中心存储监控终端发来的信息，以备操作维护人员的查询，对监控终端进行及时有效的操作，使监控终端正常运行。

根据对系统结构的分析，可将系统分为以下几个功能模块：（1）节点的数据采集模块：需检测的土壤通过相关传感器，获取数据参数，即土壤湿度、土壤酸碱度、光照度等；（2）基于GPRS的无线传输控制系统：基于GSM/GPRS网络的远程无线监控系统利用其双向传输的特点，可方便地实现对于需要在田地上监测、操作和维护设备的远程控制和信息采集，实现对系统设备实行遥信、遥测和遥控；（3）监控中心模块：服务器端的监控中心可以实时查看、分析从节点上传的土壤监控数据，并对监控数据进行存储。可以根据数据绘制动态数据图形，并提供智能数据分析，为用户农业操作提供参考。农户可以通过PC或智能手机登智能终端设备实时查看土壤监控数据。

五、结论

土壤监控系统的研究应用于农业中，实现了远距离土壤湿度、土壤酸碱度、光照度测量等功能，可以快速对某区域的土壤进行测量，并实时绘出浓度分布曲线以及其随时间改变的规律，从而为灌溉、施肥等农业操作提供数据参考，具有重大的社会意义和经济价值。对于促进我国物联网技术和农业经济快速发展有着深远影响，其市场前景也十分广阔。

主要参考文献：

[1]樊志平，洪添胜.柑橘园土壤墒情远程监控系统设计与实现[J].农业工程学报，2010.26.