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土壤學基本概念范文第1篇

[關鍵詞]現代教學理念 土壤學 教學方法

人們常說“民以食為天，食以土為本”，可見土壤作為農業生產的最基本生產資料，在農業生產中具有極其重要的地位。土壤學課程作為高等農業院校農業資源與環境、農學、生態學、植保、園藝、林學、草業、土地管理、環境科學等專業的專業基礎課，課程內容豐富，涉及面廣，理論性和實踐性都很強。因此，學好土壤學對各專業學生科學素質和實踐能力的培養起著關鍵作用。

伴隨著我國社會、經濟的快速發展，對人才的要求也越來越高，特別是在信息時代，傳統的教學理念所培養的學術型人才已經無法滿足社會的需求，這就要求高等院校培養更多的應用型人才。因此，如何在土壤學的課堂教學過程中將傳統的教學理念轉變成現代的教學理念，改革和創新教學方法，提高學生學習和應用的能力，提高教學質量，培養更多高素質、高質量的人才顯得尤為重要。

一、現代教學理念

教學理念是人們對教學和學習活動內在規律認識的集中體現，同時也是人們對教學活動的看法和持有的基本態度和觀念，是人們從事教學活動的信念。明確的表達教學理念，對教學活動有著極其重要的指導意義。

現代教學理念主要是針對于傳統教學理念提出的，它更注重以學生為中心，教師在教學過程中起輔助和引導的作用，學生擁有主動權。教師主要工作是設定情境，讓學生產生興趣，發現問題，并在教師引導下，探索研究問題，找出解決方法并進行驗證的一系列過程。

現代教學理念集中體現在重新確立課堂教學的價值觀、教學觀、過程觀和評價觀。

1.價值觀

在現代教學理念中課堂教學中既要注重書本中基礎專業知識的傳授，又要注重與課本知識相關信息的擴展。使學生在學習知識的同時，還要受到精神層面的熏陶，豐富他們的文化底蘊。同時以培養能力為核心，以知識為載體，滲透科學的思維和分析方法。充分體現課堂教學的知識與文化價值和課堂教學的能力與方法價值。

課堂教學也是學生道德養成和人格健全的過程。職業要求教師“為人師表”，肩負教書育人的雙重責任。這是課堂教學的人格價值取向和教師職業特定的職責要求。一個優秀教師的成長，必須把自己的生命融入到教學過程，通過良好的教學行為體現自己的生命價值。只有教師的教育行為與學生成長需求達到高度一致，才能取得最好的教學效果。也就是在教學過程中要注重課堂教學的道德與人格價值和課堂教學的生命與發展價值。

2.教學觀

教學過程的本質是交流與互動。沒有師生的交流的教學就等于沒有發生教學。交流與互動是課堂教學的基本形式。在現代教學理念的教學觀中教師是學習的組織者、合作者和引導者，而不是學生的主宰和領導。教師的職責是在學習過程中引導學生發現問題并積極地發散性的思考問題，在探索問題的答案的過程中學習新知識，提高學習能力。與傳統的讓學生理解知識、形成系統的認知有所不同的是，在整個教學過程中它的重點都放在學生能力的提高與發展上。

3.過程觀

教育的特殊性在于其過程的特殊性，在教育活動中過程即目的、過程即結果。教學過程中，學生的參與和活動構成過程要素，倡導在過程中學習，在過程中成長，在過程中發展的學習觀念。學生是學習的主體，是發展中的人，是成長中的生命。教師不僅要關注學生的知識和技能，思想和方法，更要關注學生的情感、態度價值觀的形成。在教學活動中關注學生成長的全過程，在過程中形成能力，在過程中掌握方法，在過程中得到發展。

4.評價觀

按照新的教學理念，對課堂教學的評價標準必然要發生一定的改變，可以概括為六度，即：學生思維的自由度：自主、開放、活躍、創新；學生課堂的參與度：主動、體驗、表現、感悟；知識技能的整合度：實際、理解、操作、訓練；師生清關的親和度：交流、互動、親切、和諧；學習目標的清晰度：應用、分析、綜合、評價；學生能力的延展度：再現、升華、遷移、構建。

二、土壤學教學方法改革

現階段的高校教學正處于大眾化階段，高校若想使培養的學生能夠在最短的時間內適應、融入社會，就需要從教學過程中的教學內容、方法、手段等方面進行改革、創新，突破傳統教學理念在現代社會教學過程的瓶頸，倡導現代教學理念。為了將現代教學理念融入土壤學課程的教學過程，根據各章節教學內容的特點主要進行了以下幾種教學方法的改革。

（一）案例教學法

案例教學法是在教學過程中，根據教學內容引入典型實例，可實現課本知識相關信息的聯系和擴展，并具有很強的釋疑作用。但案例不能隨便選擇，要精選、要體現教學的目的和內容。通過案例使學生更好地理解理論知識，并能將所學的理論知識與實踐聯系起來。例如在講到土壤類型的垂直地帶性分布時，以我國的喜馬拉雅山系南坡土壤類型垂直分布的差異作為教學案例。通過這個案例讓同學們理解土壤類型隨地勢的增高而呈現演替分布的規律性。同時更深入的理解隨海拔的升高，溫度的變化，降雨量的變化，及溫度和水分的變化對植被類型的影響，進而在這些因素的綜合作用下如何影響土壤的形成。從而使同學們更加充分認識到五大成土因素對土壤形成的影響。

在我們的教學中不僅包括針對理論知識的教學案例，還包括與某些教學內容相關的教書育人案例。在講到土壤肥力的概念時加入我國土壤學家、中國科學院院士侯光炯的故事。侯院士在調查了中國許多農業土壤后發現四川盆地紫色土水土流失嚴重，腐殖質很少，團粒結構更少，但仍具有一定的肥力，因而覺得威廉斯有關土壤肥力中團粒結構是土壤肥力基礎的論斷有一定的局限性。于是為了揭開土壤肥力的實質，他深入到農村，根據大量測定數據，提出土壤肥力是土壤水熱肥氣的周期性時變化和植物生理作用周期性時變化諧調的程度。通過該案例教育學生學習土壤時要多腦筋，多提問題，以促進對知識內涵的深入理解和掌握，同時也教育學生對知識要有探索精神。

（二）問題教學法

問題教學法以問題作為教學的主線，以問題引入，以問題歸結，又以新的問題引入新的學習。因此應用問題教學法的關鍵是如何抓住教學內容的重點和難點設立問題，充分發揮教師的主導作用和學生的主體作用，從而獲得比單向傳授更好的教學效果。

在教學實踐中，我們針對土壤學的不同教學內容，采用了不同的提出問題方式。例如在講授緒論時，為了在第一課就能激起學生學習土壤學的興趣，并能理解土壤學對于人類可持續發展的重要性。在講授具體內容之前提問，請大家根據自己對于土壤的理解回答“如果沒有土壤，世界將會怎么樣？”，“如果沒有土壤，明天將會怎么樣？”。問題的實質就是讓同學們總結出土壤的重要作用，然后老師再根據學生的回答進行總結，并引出所要講授的內容。

有些問題是在各章節講授過程中提出的。例如在講授土壤水分這一章時，首先給同學們講授的是數量法土壤水分的分類，講完后提出問題“土壤A是砂質土壤，質量含水量是10%；土壤B是粘質土壤，質量含水量是15%，那么將兩種土壤放在一起，土壤水分是由土壤A流向土壤B，還是由土壤B流向土壤A？”回答由土壤A流向土壤B的同學常常認為水分應由砂質土流向粘質土，而回答由土壤B流向土壤A的同學則認為水分應從含水量高的土壤流向含水量低的土壤。每一種回答都有自己的理由，但又相互矛盾，因此不能確定土壤水分的流向。這時老師指出為了能夠解決這個問題，提出土壤水分的另一種分類方法-能量法。這樣既能引出新的教學內容，又能激起學生的好奇心，為什么它能夠解決問題。

在每一章節的最后提出問題，不僅是對于整個章節內容的總結，也是對各章節內容的擴展。例如在講完土壤水分、空氣和熱量這一章后，提出問題“如何調節土壤的水、氣、熱”。這個問題的回答，同學們不僅要知道土壤性質對于水、氣、熱的影響，同時也要清楚三者之間的關系，進一步加深了對于所學土壤學知識的理解。因此提出問題的方式是多種多樣的，應根據講授的具體內容而變化。

（三）研討式教學法

研討式教學法是在教學過程中，學生在教師的指導下，圍繞某一中心問題，交流意見、互相啟發，弄懂問題的一種教學方法。研討式教學法可以活躍課堂氣氛，培養和鍛煉學生的探究能力、應變能力和思辨能力。例如在講完土壤和土壤肥力的基本概念后，提出討論問題“土壤和土地的區別和聯系？；土壤肥力和土壤生產力的區別和聯系？”。土地和土壤生產力都是在各種媒體上常見的詞匯，但對于它們的含義又不能說得很準確，所以要求同學們通過查閱資料后，討論它們的區別和聯系，從而加深對于所學知識的理解。

土壤學是面向不同專業開設的課程，在講授的過程中需要根據各專業的特點調整教學內容，也會針對不同專業提出不同的問題進行研討。例如：對于林學專業的學生提出“土壤類型的差別對于樹木品種的影響？反過來植被類型對于土壤性質又會有哪些影響？對于山的陽坡和陰坡的樹種和生長狀況為什么會有差異？”。對于環境專業的學生提出“為什么土壤對環境污染物具有凈化能力？”等。在研討的過程中為學生提供問題和討論問題的機會，討論并解決其他教學形式無法解決的問題，也充分體現了現代教學理念中的價值觀、教學觀和過程觀。

以上三種是在土壤學教學過程中為體現現代教學理念主要采用的教學方法，從某種意義上說，它們都可歸屬于參與式教學。目的都是鼓勵學生主動參與教學活動、促進學生主動學習。注重發揮教學對象學習的主動性和積極性，激發學生學習的興趣，學生通過參與教學過程從而更好地掌握教學的內容。但是應該指出的是，任何一種教學方法都有其優缺點和特定的適用條件。這就要求我們針對不同學生的背景和具體的教學內容靈活采取不同的教學方法。教學實踐證明：多種教學方法的融合，才能取得理想的教學效果。此外，要使課堂教學具有吸引力，作為教師，我們需要不斷地學習、自我完善和總結，要講究教學科學性和藝術性。

總而言之，高校在培養符合現代社會需求的人才時應提倡現代教學理念，改革教學方法，轉變教師與學生在“教”與“學”兩個方面的觀念，讓師生共同參與到高校教學方法改革中，共同成長，共同進步。

[參考文獻]

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土壤學基本概念范文第2篇

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2017）10-0001-02

“土地資源學”是土壤學與土壤調查及土壤地理學的橋梁，“土地資源學”必須以土壤學、氣象學、植物學等基礎課程為基礎，同時又是土壤調查、土壤地理學的基礎，在農業資源與環境專業中扮演著重要的角色。近幾年來，隨著土地資源學的不斷發展，課程內容和深度的不斷擴充，如何在有限的理論課堂教學課時內，最大限度達到專業人才的培養要求，需要根據“土地資源學”課程的教學內容不斷改革教學方法和考試方法。當前，傳統的單一的閉卷考試形式在“土地資源學”課程中應用得較多，試卷試題內容上更強調主要知識點的掌握，但是卻很難考核學生對知識的綜合運用程度。為了能適應當前人才培養的需要，進一步提高農業資源與環境學生的綜合能力和創新能力，筆者以“土地資源學”課程為例，分析探索農業資源與環境的專業課程采用開卷考試優缺點、開卷考試應注意的問題以及解決的措施，旨在為課程教學改革提供理論依據。

一、開卷考核方式的優缺點

（一）開卷考試的優點

1.改變原有教學理念，促進教學內容側重點的改變。以往閉卷考試時，考試的內容多數情況下都局限在課本之中，同時為了讓學生更容易梳理課程的知識要點，課堂上一部分時間放在知識點的總結歸納上。但是開卷考試考核方式對原有的理念提出了要求，課堂上力求師生之間互動，講授的內容更注重知識的內在關聯及前后融合，強調學生對知識的理解、綜合運用，重心轉移到培養學生創新能力和實踐能力上。對于授課教師來說需要加大工作量，增加實踐案例的分析內容，學生進行討論，這要求教師突破指定教材，搜集資料，把最新的相關科研內容融入到教學課堂中，如此學生的學習興趣得到提高。

2.開卷考試是開放式的考試，教師要在傳統閉卷考試教學方式基礎上，理解掌握基本概念和基本原理，然后引導聽課的學生用多元思維、創造性思維更好地靈活解題。試題設計的難度不用很大，著重考查學生對課程內容的理解程度、掌握情況，以及解決實際問題的情況。

3.開放式的考試可以考查學生解題思路，從而鍛煉學生提出問題、分析問題、解決問題的思維邏輯能力。

4.開卷考試還能促進學生養成查閱文獻、查閱參考材料的好習慣，提高學生學習的主動性，消除學生的考試心理負擔[1-2]。

（二）開卷考試的缺點

實行開卷考試，學生的惰性會增加。首先是學生的出勤率會降低，主要是因為學生的重視程度會降低，在課程開課的第一節課時，需要告知學生課程考試方式，學生知道考試方式后，認為開卷考試只要有書、有材料就沒問題，只要考試時把教材帶著，帶著參考材料從頭到尾抄教材、抄材料就沒問題了，內心放松，所以想去就去，不想去就不去，連帶課后就不認真看書，不認真復習，考試時答的對不對不重要，抄的數量更主要，這樣就會導致學生惰性增加，這與考試改革進行開卷考試的初衷相背，因此，開卷考試的考核方式受到部分人的質疑[3-5]。

二、土地資源學開卷考試的實踐

筆者在多次進行調研的基礎上，以黑龍江大學農業資源與環境專業的專業課“土地資源學”課程為例，對開卷考試的考試考核方式進行實踐探索。

1.試卷成績分析。試卷分析顯示，“土地資源學”課程滿分為100分，開卷考試最高分為91分，閉卷考試最高分為95分；開卷考試最低分為62分，閉卷考試最低分為54分；開卷考試平均分為74分，閉卷考試平均分為76分；開卷考試及格率為100%，閉卷考試的及格率為86.7%，開卷考試成績略低于閉卷考試成績。

2.考試試題分析。在對“土地資源學”課程成績分析的基礎之上，對比分析了“土地資源學”課程的試題內容的難易程度。從表2可以看出，“土地資源學”課程開卷考試難度為0.36，“土地資源學”課程閉卷考試試卷難度為0.32，數據分析結果顯示，“土地資源學”課程不論是開卷考試還是閉卷考試，考試方式可靠性都很好，可以通過這兩種考試方式考查學生對“土地資源學”課程掌握的實際程度，且開卷考試和閉卷考試難易程度基本相同。

3.考試方式反饋。開卷考試方式應用于專業課還處于實踐與探索階段，為了能更好地了解、把握開卷考試應用在專業課上的效果，筆者同時進行了“土地資源學”課程開卷考試的考試方式和閉卷考試的考核方式的問卷調查。在“土地資源學”課程考試結束后，分別給進行開卷考試的班級和進行閉卷考試的班級發調查問卷，主要針對“土地資源學”課程的考試方式，考試的難易程度進行調查，20分鐘后交回。問卷下發60份，收回60份。“土地資源學”課程考試方式的調查分析數據顯示，贊成開卷考試的占總數的85%，不贊成開卷考試的占15%，見表2。“土地資源學”課程試題內容的難易程度調查分析數據顯示，認為開卷考試試題比較難的人數占總人數的73%，認為開卷考試試題難度中等的占總人數的18%，認為開卷考試試題比較簡單的占總人數的9%，整體來看，大多數的學生贊成開卷考試。

三、結論

（一）掌握課程主要內容是應對開卷考試的前提

開卷考試到底需要不需要背課程的知識點。很多學生非常喜歡開卷考試的這種考核方式，認為開卷考試非常輕松，不用花時間去背任何內容了，感覺很輕松。本次“土地資源學”課程考試和以往其他學者的實踐都證實，這種想法要不得，即使采用開卷考試的考核方式，課程重點內容還是需要記下來，并理清思路。主要原因是，課程主干的內容記下來了，課程的脈絡就清晰了，在做客觀基礎的選擇題和填空題時，就會節省很多的時間，反之，不清楚課程的主要脈絡，就會來回翻書等，花大量的時間。不僅如此，課程主干知識梳理清楚，適當記憶，才能在具體分析試卷試題時，特別是解決實際案例試題時，能分析問題，然后充分利用材料、整理材料、分析材料、整合材料，才能將課程考試的考題答好。所以，開卷考試還是應該將課程的主要內容都背下來[6-9]。

（二）理清思路是應對開卷考試的關鍵

很多學生認為開卷考試的考核方式，只要把書和其他復習材料帶全就可以，所以平時上課時不用花大力氣去學習，只要考試時抄抄書等材料就好，甚至有的學生不認真審題，而是在材料中找和試題內容接近的知識去抄，不思考而直接整段整段地去抄，沒有形成完整的條理清晰的思路。所以試題答案散亂、不完整，有的還偏離了題目的要求，這樣答，其準確性明顯下降，最終考試成績和預期成績之間差距較大[10]。

（三）應對開卷考試的答題策略

教學方法的改革成效主要體現在方式方法改革的效果上。考試方式改革的效果主要體現在學生答題效果上。因此解決開卷考試存在的問題，提出合理的措施顯得尤為重要。教會學生答題的方法更為迫切。當前，開卷考試試題內容形式多樣化、試題內容靈活性強，即使這樣，答題還是有一定的規律、一定的方法可以遵循。

1.理解題意。學生要想答好開卷考試的試卷，第一步還是要對試題仔細分析，讀懂試題的含義，理解問題的中心意義，只有做好了審題這一關，才能為下一步正確答題打下基礎。試題沒有分析清楚就作答，非常容易把題答錯。

2.立足教材。開卷考試不論試題內容怎樣靈活，仍然是以書本為主，在答題時，要以試題問題為目標，將所學的知識連起來，找到試題問題與教材知識相關的內容，理清試題的思路，最后有目的地分析問題、解決問題。實踐證明，這是解題的最佳途徑。

土壤學基本概念范文第3篇

水資源缺乏已成為當今人類社會共同關注的問題.1988年,世界環境與發展委員會的文件指出:“水資源正在取代石油成為在全世界引起危機的主要問題”[46].面對世界性的水資源緊缺,能用于農業灌溉的用水將來不會顯著增加,而且隨著人口劇增和工業的發展,將來缺口最大的將會是農業用水[35].因此,如何用好有限的水資源,減少農業生產中水的需求量已成為一個國際性的研究目標.我國人均水資源2200m3,不足世界平均水平的1/4.農業是我國水資源利用的主體,農業用水總量占國民經濟用水總量的70%以上,而且農業用水浪費嚴重,灌溉水利用率只有40%~60%,水分生產效率不到1kg•m-3,搞好農業高效用水對緩解我國水資源危機的意義更為重要[30].目前,不僅先進的農業高效用水技術和設備層出不窮,而且由于多學科的交叉滲透和綜合集成,農業高效用水理論研究也有了很大進展.本文就國內外農業高效用水理論研究作一綜述.

2農業高效用水的概念和內涵

農業高效用水,在國內人們習慣用“節水農業”這一提法[13].關于節水農業的定義,國內大致有兩種觀點.第一種觀點認為節水農業只指灌溉農業,不包括旱作農業.粟宗嵩[23]、席承藩[47]等指出,節水型農業是灌溉農業的一種新形式,實質上就是節水灌溉.第二種觀點認為,節水農業是提高用水有效性的農業,節水農業需解決的中心問題是提高自然降水和灌溉水的利用效率和效益,包括節水灌溉農業和旱作農業,節水灌溉僅是節水農業的一部分[14,33,49].節水包含在用水之中,發展旱地農業,需要研究如何提高降水利用的有效性,可見第一種提法是對節水農業的狹義定義,對旱地農業未給予足夠的重視,而事實上隨著水資源危機的加劇,旱地農業將成為缺水地區未來農業發展的一種積極對策.

顯然,第二種觀點對節水農業給予廣義的定義,提倡既要大力發展節水灌溉農業,也要重視旱地農業,實現節水農業全面發展.節水農業的中心問題是提高降水和灌溉水的利用效率,用水有效性無疑成為判斷節水措施效果與潛力的指標,包括水分利用率和水分利用效率[24].水分利用率主要是農田水利學研究的主要內容,包括渠道水利用率、渠系水利用率、田間水利用率和灌溉水利用率[16].水分利用效率是衡量作物產量與用水量關系的一種指標,是農學、生理學、氣象學等學科的研究重點.作物產量分為光合產物、生物學產量和經濟產量3個不同的層次,對應于產量的3個不同層次,水分利用效率也分為單葉、群體和產量3個水平[29,39].對作物用水而言,水分利用效率又可分為3種,一種是作物總的耗水量,即蒸散量,這是人們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,它對確定最佳灌溉定額是必不可少的;三是天然降雨,得到的是天然降水利用效率,它是旱地農業研究中的重要指標[31].農田用水從水源(降水和灌溉水)到形成作物產量需要經過3個環節.第一個環節是灌溉水從水源到田間的輸水環節,存在提高輸水率的問題;第二個環節是灌溉水在田間通過各種方式灌溉到作物根系層形成土壤水,存在提高灌溉水利用率的問題;第三個環節是土壤水為蒸發蒸騰所消耗,存在提高水分利用效率的問題.第一、二個環節與作物生理過程不直接相關,靠水資源合理利用、節水工程和管理來提高水的利用率.

第三個環節中,作物蒸騰直接參與作物的光合作用等生理過程,土壤蒸發不參與作物的生理活動,但是蒸發與蒸騰是并存的兩個過程,二者之間存在密切的聯系,需通過農業和生物措施提高水的利用效率.這兩部分共同構成農業高效用水系統[53].綜合對農業高效用水內涵的界定,著重強調了如下幾點:農業高效用水的核心是提高水分利用率和利用效率;農業高效用水既包括灌溉農業,也包括旱地農業;農業高效用水涉及到自然科學、經濟科學乃至社會科學的范疇,以多學科交叉的、綜合的理論為基礎,是一個復雜的系統工程,農業節水措施也是建立在農業節水綜合理論體系上的綜合技術體系,包括水資源的合理開發利用、工程節水措施、農業節水措施和管理節水措施.

3農業高效用水的水文學研究

這方面的研究主要集中在農田蒸發、蒸散(農田蒸發與植物蒸騰之和)以及作物水分生產函數研究等方面.農田蒸發、蒸散可通過測定和計算方法來確定.測定方法主要有水量平衡法、蒸滲儀(Lysimeter)法、土壤水分通量法和渦度相關法等.水量平衡法適用范圍廣,在非均勻下墊面和任何天氣條件下都可以應用,目前此法仍被廣泛采用[8].過去由于受到測濕儀器的限制,一般只能測定1周以上的農田蒸散量.隨著張力計、中子儀、γ射線儀和電阻式土壤濕度儀的相繼問世,使逐日測定土壤水分成為可能,水量平衡法估算短期農田蒸散的精度大大提高.對于其他各分量,多數研究也不再是進行簡單的近似,而是在田間試驗小區附近修建徑流場、滲漏池及地下水利用量等測定裝置,從而使測定數據具有較好的代表性.

自從1937年美國俄亥俄州的肖克頓安裝蒸滲儀以后,該方法發展很快.聯合國糧農組織曾就Lysime-ter的類型、安裝、使用及維護等進行過專門介紹[11].蒸滲儀可實現農田蒸發、蒸散的精確測量,常用作其它方法校正用.但設計復雜,價格昂貴,器內植株的代表性對蒸發測定有影響,器內水分調節有困難,因此國內擁有的單位還不多.我國自20世紀80年代以來,先后在山東禹城、河南商丘、徐州漢王、保定冉莊等地安裝了大型蒸滲儀[34].土壤水分通量法是采用中子儀或負壓計實測土壤水勢,利用“零通量面(ZFP)法”推算某一時段的農田蒸散量[20,26].該方法使用簡單,是計算蒸散的一個新途徑,但當地下水位很高,零通量面不存在時不能使用.當降雨頻繁,零通量面不穩定時,也難以使用.渦度相關法是用特制的渦動通量儀,通過各種屬性的湍流脈動值,直接測定出蒸發[38].渦度相關法具有完備的物理學基礎,但由于其傳感器制作要求嚴密而且造價昂貴,目前多用于研究工作,還未能作為一種常規觀測儀器.

農田蒸發、蒸散的計算方法主要應用了能量平衡法、空氣動力學法、經驗公式法和綜合法.能量平衡法是根據潛熱對顯熱的比率(即波文比)來推算蒸發,理論依據嚴格,且不包括任何經驗參數,但需要進行輻射平衡、土壤熱通量和梯度觀測,比其它方法煩瑣,在風浪區小以及存在平流熱時,誤差也較大[2,48].空氣動力學法是以近地邊界層相似理論為基礎的.它通過測量不同高度的風速和比濕,并假定水汽交換系數等于動量交換系數,便可計算出農田蒸散.但近地面風速廓線的形狀取決于大氣穩定度,因此傳輸系數相等假設這一事實很少成立.在應用該方法時,如果不能確保測定嚴格準確,誤差將會很大,尤其是在不穩定層結下偏差更大.目前該方法只是在研究工作中使用,大面積應用還比較困難[4].水面蒸發量法、積溫法、Blaney-Criddie法、Thornthwaite法等經驗公式在計算蒸發方面也得到應用[41].這些經驗公式方法簡單,資料易得,計算大范圍、長時段的蒸散具有一定精度,但其物理意義不夠嚴密,公式適用的區域性較強,應用的局限性較大.Penman把能量平衡方程和空氣動力學結合,基于在英國洛桑試驗站20多年的試驗研究,并引用干燥力的概念提出了農田蒸散計算公式[28].Penman公式具有良好的物理基礎,又只用氣象站資料,精度較高,因而在農田蒸散計算中得到廣泛應用[44,51].

但Penman公式是基于英國的氣候條件得出的,應用到其它地區時,必須進行有關系數的訂正.在Penman等人研究的基礎上,Monteith通過引入冠層阻力的概念導出了Penman-Monteith公式.根據分布在世界各地的11個蒸滲儀實測資料,Penman-Monteith公式計算的參考作物蒸散量優于Penman公式及其修正的Penman公式[1].1990年聯合國糧農組織在意大利召開的蒸散量計算專題研討會上,推薦用Penman-Monteith公式計算參考作物蒸散量[37].水量(灌水量、耗水量)投入與作物產量之間的定量關系稱為水分生產函數.大量試驗表明,作物產量與灌水量的關系不如與耗水量的關系密切,因此,作物水分生產函數一般是指產量與耗水量之間的關系,可分為全生育期水分生產函數和生育階段水分生產函數[22].在水分為限制因素、產量水平較低時,產量與耗水量呈線性關系;在充分供水條件下,產量與耗水量呈拋物線或指數關系[25].生育階段水分生產函數主要有以Jensen為代表的乘法模型和以Blank、Stewart為代表的加法模型[22].由于作物在某個生育階段缺水時,不僅對該階段產生影響,而且還會影響到以后各階段,最終導致產量的降低.因此乘法模型在物理意義上要比加法模型優越.陳亞新[6]就這兩種模型的外觀有效性、建模假設、敏感指標的確認、兩種模型間敏感指標的對應關系以及在應用中常遇到的主要問題做過專門論述.

4農業高效用水的土壤學基礎研究

作物耗水的來源是降水、地表水和地下水,而真正為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轉化中,土壤水是“五水”轉化的紐帶.近年來,我國重點進行了土壤適宜含水量和土壤干旱下限指標等方面的研究.我國西北地區黃土的水分物理學研究表明[15],其水分特征曲線在接近田間持水量處,水分有效性下降很快,而在田間持水量40%~80%范圍內,土壤水分為作物利用的有效性下降非常緩慢.在此范圍以內的土壤水分對作物吸收影響幾乎同等有效(其能態指標接近).這類土壤從田間持水量的70%降低到50%時,其葉水勢并不明顯下降.而當葉片滲透勢和含水量降低到40%以下時,才與70%供水植株的葉片表現有明顯差異.

這表明在西北干旱和半干旱的黃土地區,土壤水分的有效性與植物根系吸水率相關,保持低含水量水平,不會使作物遭受明顯干旱而大幅度減產.華北地區的研究表明[5],光合作用對土壤水分有一臨界反應,當土壤水分低于田間持水量的65%~69%時,隨著土壤水分的提高光合速率增大,若超出此臨界值,光合速率將隨土壤含水量的增加而降低;而蒸騰與土壤水分一直呈線性相關,因此以光合作用的臨界濕度作為節水灌溉的田間土壤水分控制標準,不僅可控制蒸散量,而且還有利于作物生長和高產,顯著提高作物水分生產效率.這些研究的適宜土壤水分指標顯著區別于過去的70%田間持水量或以上的結論,為低定額的農業供水提供了土壤水分物理學的重要依據.

5農業高效用水的生理生態基礎研究

在水分與作物產量的關系上,過去一直認為,任何時期、任何程度的水分虧缺都將造成作物減產.但近年研究表明,作物在適度水分虧缺的逆境下,對于有限缺水具有一定的適應性和低抗效應[42].早期適度水分虧缺不一定使產量顯著降低,在某些作物上有利于增產,并使作物水分利用效率顯著提高[45].禾谷類作物上的試驗表明,苗期-拔節前,輕度-中度干旱后復水在生理生長和產量上可產生良好效果,對谷子而言,同化產物增長超過一直充足供水處理(包括光合速率、葉綠素含量、葉面積),同時,光合增加顯著超過了蒸騰增加,顯著提高了水分利用效率;對盆栽高粱而言,拔節前處于輕度至中等程度水分虧缺隨后復水的處理,與一直處于充足供水的對照相比,產量提高了15.5%,水分利用效率提高了25.8%,且復水后保持了較高的水勢和較低的滲透勢,其光合和氣孔導度也超過對照;對春小麥而言,田間試驗拔節前澆水600m3•hm-2,為充足供水量的25%,產量則達到了充分供水的75%,水分利用效率達到最大值的95%,對土壤儲水的利用率也提高了62%.上述結果說明,一定生育階段一定程度的水分虧缺可使禾谷類作物在節約大量用水的同時獲得較高產量[32].

已有資料表明,水分虧缺對與產量形成相關的各個生理過程的影響程度和順序不同.葉片伸長對缺水最敏感,物質運輸則最為遲鈍,不很嚴重的干旱反而對物質運輸有促進作用.在輕度干旱條件下,葉片生長受抑制,而光合則未受影響,復水后反而略有升高;適度干旱情況下,小麥籽粒對花期光合產物的利用率高于正常供水處理.在從輕度到嚴重的缺水過程中,缺水對禾谷類作物不同生理功能影響的先后順序為細胞擴張>氣孔運動>蒸騰運動>光合作用>物質運輸[33].不同作物和品種對水分虧缺的反應不同,這集中表現在其水分利用效率的差異上.一般認為,水分利用效率是品種抗旱增長的典型性狀,是可遺傳的,可以通過引種或選育具有高水分利用率的抗旱或耐旱品種達到節水的目的[27,43].研究證明,作物種間WUE(水分利用效率)存在很大差異,通常可達到2~5倍.作物品種間WUE雖然不如作物種間差異大,但也很顯著.小麥不同品種的WUE可相差40%.由于CO2同化方式的差異,C4作物的WUE比C3作物高出2~3倍,現在正嘗試用分子生物技術來轉變C3作物的碳代謝途徑,盡管這種遺傳工程難度很大,但C3~C4中間作物品種的存在已證明了實現它的可能性[40].選育水分利用率高的品種,需要一種有效的篩選指標,目前開始發展的13C豐度理論,為抗旱豐產育種提供了新思路和新方法[9,10,12].

6農業高效用水的灌溉理論研究

19世紀初,農業是以“豐水高產型”的充分灌溉為特征的,它的特點是適時適量地滿足作物的需水要求,追求的是單位面積的高產而較少考慮水的效益.20世紀70年代初,充分灌溉理論發展到了最高峰,但也逐漸暴露出用水量大、效益低等缺陷[17].近年來,一種和“豐水高產型”的充分灌溉理論相對應,以有限虧缺效應為指導的非充分灌溉理論在農業灌溉的具體實踐中初步產生,并逐漸受到人們的重視.非充分灌溉是指灌溉水源有限,不能充分滿足作物需水量的條件下,如何把有限的水最優分配至不同作物及作物的各個階段,追求的不是單位面積的產量最高,而是整個地區的總體增產[7].非充分灌溉最早出現于美國中部和南部干旱大平原,而后推廣到美國西部干旱和半干旱地區.加利福尼亞中央河谷灌區,從1969~1977年對6種作物進行了為期9年的充分灌溉與非充分灌溉的對比實驗.1981年由Marshall和Brian提出了非充分灌溉條件下可靠的產量模式與灌溉水的最優化管理問題.

80年代中期,我國開始進行專門試驗探索非充分灌溉問題,分別在春小麥、玉米和水稻上開展了非充分灌溉試驗研究[21].非充分灌溉以按作物的灌溉制度和需水關鍵期進行灌溉為技術特征,目前發展已比較完善,技術體系也比較成熟,得到了大面積的推廣應用.調虧灌溉是澳大利亞持續灌溉農業研究所Tatura中心于20世紀70年代中期提出的一種新的灌溉理論[36].它主要是根據作物的生理生化作用受到遺傳特性或生長激素影響的特征,在作物生長發育的某一階段施加一定程度的有益虧水度,調節其光合產物向不同組織器官分配的傾斜,從而提高所需收獲的產量而舍棄營養器官的生長量和有機物質的總量,達到節水增產的目的.其關鍵在于從作物的生理角度出發,根據其需水特征進行主動的調虧處理.調虧灌溉開辟了一條最佳調控水-土-植物-環境的有效途徑,不失為一種更科學、更有效的新的灌水策略.國際上調虧灌溉的研究多在果樹上進行[3,50].大田作物的研究國內剛剛起步[18,52].

調虧灌溉以按作物一定時期一定程度的虧水灌溉為技術特征,目前發展還不完善,不同作物的最佳調虧階段、調虧程度(水分虧缺的下限與歷時)以及與調虧灌溉技術相配套的作物栽培技術體系還有待于進一步研究.基于節水灌溉技術原理與作物感知缺水的根源信號理論而提出的控制性分根交替灌溉理論[19],其基本概念與傳統灌水方式有著明顯的不同.它追求的不是田間作物根系層的充分和均勻濕潤,而強調從根系生長空間上,改變其土壤濕潤方式,人為控制或保持根區土壤在某個區域干燥,交替使作物根系始終有一部分生長在干燥或較干燥的土壤區域中,限制該部分根系吸水,讓其產生水分脅迫信號傳遞至葉氣孔,形成最優氣孔開度,而使一部分生長在濕潤區的根系正常吸水,減少作物奢侈的蒸騰耗水和棵間全部濕潤時的無效蒸發,達到以不犧牲作物的光合產物積累而大量節水的目的.人工氣候室內進行的玉米分根交替供水試驗表明,在光合產物不減少的前提下,比全面積均勻供水方式節水34.0%~36.85%.由此設計的玉米控制性分根交替隔溝灌溉技術在甘肅民勤縣的應用表明,在保持高產水平下,比常規地面灌水技術節水33.3%[16].這種灌水新思路的提出,對改進傳統灌水方式,實現節水理論與技術的突破具有重要的理論和現實意義.控制性分根交替灌溉以作物根系的交替灌溉為技術特征,需要進一步深入研究的問題包括最佳田間灌水技術方案、開發適于分根控制替灌溉的新興灌水器以及與之配套的作物栽培技術體系等.

7展望

綜觀已取得的成果及存在的問題,未來農業高效用水理論將在以下幾方面深入開展研究:

(1)界面研究.與節水有關的蒸發、蒸騰、下滲、根系吸水等發生在土壤-大氣、作物-大氣、土壤-地下水、土壤-根系等界面上,加強界面上水熱通量規律及其與環境生態條件關系的研究,并尋找調控界面過程水熱通量的有效措施,將成為未來農業高效用水研究的熱點之一.

(2)土壤水動力學研究.土壤水是“五水”轉化的紐帶,對作物供水狀況的一切調控措施最終的作用區域是根系層的土壤水.土壤水動力學理論是實施土壤水分調控的基礎.廣泛開展不同土壤不同的水分能態對于不同作物在不同生育期的可利用性和對作物光合作用、蒸騰作用的影響,研究不同灌溉技術的水分、熱量、養分在土壤中的運移規律,是合理調控土壤水熱狀況,加強土壤水肥管理,實現農業高效用水的關鍵.

土壤學基本概念范文第4篇

關鍵詞：教改；遙感；農業院校

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）09-0059-03

遙感是農業高等院校一些專業（如資源環境與城鄉規劃、土地資源管理、農業資源與環境、環境科學等）的本科生必修的專業核心課程。遙感技術已經廣泛應用于社會生產的各個領域，培養遙感應用型的高級技術人才非常重要，但目前農業院校的遙感課程的教學體系、教學內容和教學方式難以適應遙感技術的快速發展，存在不少問題，使培養的人才與社會產生脫節。

一、農業院校遙感教學存在的主要問題

1.遙感課程理論多而雜、抽象化等特點，抑制了學生的學習興趣。遙感技術具有理論抽象、知識點龐雜的特點，其多學科交叉，基礎知識面廣而雜，技術性和實踐性較強且多應用于大型項目。農業院校的本科生一般是第一次接觸，缺乏與課程相關的預備基礎知識和背景知識，學習遙感課程太抽象，實際生活中也很難接觸到遙感應用方面的項目，這樣會導致學生覺得遙感課程“遙不可測”，具有一定的距離感和陌生感。另外，遙感課程在農業類院校中一般屬于專業基礎性學科，得不到足夠的重視，以及學時不多等原因都在一定程度上抑制了學生的學習興趣。

2.教材內容過于突出前沿科學，忽略了其應用性。現在的農業院校遙感教材已經采用國家農林類普通高等教育“十一五”、21世紀規劃教材，雖然教學內容進行了更新，基本上不存在以前的內容過于陳舊的問題，但仍然出現不少問題。主要存在教學內容過于突出其前沿科學以及發展趨勢，導致部分教學內容或過于深奧，或與農業類等相關專業的結合性不大，在農業院校等相關領域中幾乎應用不到；如“微波遙感原理”深奧難懂，在農業院校相關專業幾乎很少用到；又如“高光譜的影像分析”過于深奧，對于遙感課程學時很有限的農業院校本科生關聯系不多且過于深奧。現在國民生產的各領域中廣泛應用的遙感技術或結合性較強的教學內容，很少有教材提及或提及極少。如近年在災害監測中廣泛應用高分辨率的QUICKBIRD、WORLDVIEW衛星數據WORLDVIEW；又如在農業中應用較多的測定地物光譜儀的設備和我國“北京一號”小衛星在北京近郊農業監測中應用等內容卻無體現。脫離生產實踐與應用的前沿技術，就像是沒有方向的深海之舟，與農業類院校本科生的教學宗旨與教學目標背道而馳。

3.教學手段不夠豐富，學生參與不夠，缺乏學習熱情。農業院校遙感課程雖然普遍使用了多媒體教學技術，但仍是以教師講授為核心，缺乏形象教學必要的教學手段與輔助教學資料，很少有本科生參與教師的科研項目或大型的工程應用項目。由于時間等種種原因，也很少本科生參加課內外的遙感應用的體驗與交流報告，缺乏學習遙感課程的源動力與熱情。

4.現有的考試制度抑制了學生的創新。現有的考試制度以考試為主，側重卷面成績，試卷考核方式很難考驗學生對理論體系的系統性掌握、知識點的內在聯系以及實際技能的掌握程度與應用程度。農業院校的遙感實驗課程學時設置少，實驗個數少，實驗成績占課程成績的比重不大，一般隸屬于遙感課程理論教學的一部分，很少單獨開設，實踐環節教學得不到足夠的重視，且多側重實驗報告成績，忽視了實踐環節學生能力的表現。現有的課程成績構成缺乏討論、專題制作、文獻檢索、學習報告等多手段，在一定程度上抑制了學生參與的積極性和主觀能動性，導致學生自主學習的熱情不夠，缺乏創新的激情。

5.實踐學時偏少，缺乏針對農業院校的上機教材。遙感實踐課程少，難以培養學生的感性認識，動手能力的提高更是無從談起。目前，與遙感課程配套上機的教材多是針對高等院校測繪類專業，缺乏與農業院校遙感課程配套的上機實驗教材，市場上偶見農業院校專用教程，在內容的設置上與上機實驗數據或樣例數據方面卻與測繪類專業并無多大區別。農業院校類本科生感覺不到遙感實踐與專業的相關性或結合性，無法滿足農業院校專業學生的實踐教學的需求。

二、教學改革的基本內容與途徑

1.教學內容的完善與改革。（1）教學內容的設置應重點突出。在農林院校遙感課程學時很有限，而遙感技術體系本身內容非常龐雜，教學內容與學時的設置除了體現理論的系統性，一定要注重各部分內容的內在的邏輯聯系，突出主要內容和重要內容，必要時，應進行取舍。使學生對整個教學有一個比較宏觀、層次清晰的印象，能夠抓住遙感主要的原理和難點內容。農業院校的遙感課程主要內容包括航空像片與遙感相關的基本概念、地物的反射光譜特性、航空攝影測量的基礎知識、遙感圖像的像點誤差、航空攝影測量的內外業、衛星傳感器數據、遙感圖像的目視判讀與調繪、遙感數字圖像處理原理與操作技能，以及遙感技術的應用案例，尤其是在農業領域的應用實例。（2）根據應用情況對前沿性內容取舍。現在很多教學改革過于突出課程的前沿性內容，但受到學時的限制，很難與生產實踐或專業聯系起來，學生感覺很陌生、很抽象，教學效果甚不理想。農林院校的遙感課程學時一般都很有限，在突出課程內容的系統性和重點內容的前提下，對于前沿性的內容，可結合授課專業情況進行靈活調整。若在相應專業領域中很少應用的可略講或不講（如微波遙感、高光譜）；若在相應專業領域實踐中有應用或應用較多的（如在農業和土壤學科應用較多的便攜式地物波譜儀），可側重于先進的儀器以及在科研或生產實踐中的作用與功能。這樣學生既不會感到深奧難懂，又會覺得該課程很貼合實際需求，這樣就可在有限的學時取得較好的教學效果。（3）實驗內容的調整。遙感課程實驗內容的設置應與基本理論、基本方法相呼應，突出其主要技能、實踐技能，平衡傳統方法與現代作業方法，采用的實驗器材或軟件應與當地生產部門基本保持一致，若有條件應盡量將實驗課單獨開設。遙感技術在實際作業中，數據源以及產品都是采用遙感數字圖像，因此，傳統的遙感課程實驗內容應根據行業發展情況適當地刪除過時的實驗，保留主要的遙感實驗外，應盡量根據授課對象的就業方向、科研情況以及學時情況選擇性地增加設置遙感數字圖像處理的實驗內容與課時數，如“熟悉ERDAS或ENVI遙感圖像處理軟件的基本操作”、“遙感數字圖像的增強處理”、“遙感數字圖像的幾何處理”、“遙感數字圖像的計算機自動分類”。

2.教學手段與教學方法的改革。（1）從興趣點或生產應用入手展開教學。由于遙感課程理論知識點多而雜，在教學內容的組織上可從學生感興趣的知識點入手，適當引用遙感在測繪、國土、農業等重要部門的一些視頻資料。闡述基本原理與基本方法時注重加強學生思維的引導，主要內容與重點內容可采用精講、細講，生產中不常用的原理與方法采取學生課外自主學習為主，遙感在實踐中應用可采取具體案例分析，這樣既可保證激發學生學習的興趣，在面上對遙感有全面的把握，又可在重點內容上有所深入。除了現代常用的多媒體教授的教學方法，可布置與課程內容相關且很有趣的課外小作業，如可通過讓學生在Google Earth上查找校舍或旅游目的地的方式對衛星遙感數據的認識。（2）制作遙感教學輔助材料。遙感教學輔助材料包括航空圖像與衛星遙感圖像樣片的制作、各類教學視頻的制作、試題庫與習題庫的制作、遙感精品課程在線網址的收集，完善各種網絡教學資源庫的建設等。將生澀難懂且方便用于直觀教學的遙感圖像的分類與遙感圖像的解譯標志等內容制作教學樣片，如可將全色圖像、紅外、彩紅外、多光譜等航空像片與各種常用的衛星遙感數據制作樣片，形象而直觀，易于理解與記憶。對于比較抽象、生活中接觸較少的知識點用于制作1～5分鐘的輔助視頻，如航空拍攝的過程、衛星遙感以及傳感器的工作原理等。將近年來遙感技術應用于現實生活中有影響力的重大事件的新聞視頻片段制作教學視頻資料，如“國土部：用衛星遙感圖片嚴查違法用地”、“我國‘北京一號’、‘小衛星’監測北京近郊農作物長勢”、“汶川地震前后遙感圖像前后對比”等新聞視頻片段。教學輔助材料在有些教學內容方面可發揮很大的教學作用與效果。（3）重視遙感技術應用案例分析。一般農業院校的遙感技術的應用所占學時極少，與專業結合性不夠。一般只是泛泛地提到或者一帶而過，沒有具體的案例或應用視頻，學生缺乏對遙感技術實際應用情況的了解。可根據授課對象與專業方向選擇教學輔助材料，根據授課對象及專業方向播放其相關內容，重點分析應用案例。如面向土管專業授課時可側重土地資源調查與土地執法的案例分析；面向農資專業時，可側重農作物長勢監測與估產、光譜反射率的野外測定與分析等案例分析，面向環境類專業，可側重環境監測與災害監測的案例分析。（4）實現教學手段的多元化，激發學生學習熱情。除了常用的多媒體教學與板書等教授方式外，還可適當采取學生教學的方式，加強與學生互動交流，提高學生自主學習的能力。利用課前與課間的時間或借助網絡平臺，與學生進行充分交流，及時掌握他們的興趣、學習難點以及就業意向等，因材施教。利用國家、省和校級精品課程建設的成果，建立網絡實踐教學平臺，實現網絡互動式教學，設置“課件下載”、“實驗報告上載”、“答疑”、“FTP”等功能。可借助與測量學等課程的重疊交叉知識，進行觸類旁通式的教學。通過小型專題報告的形式，促使學生課外收集文獻資料學習實踐應用性強、與專業結合緊密的內容，擇優以多媒體的形式課堂交流并點評，并作為學生課程考核的一部分，有意識地將教學內容與科研、就業與生產項目管理等結合起來，引導學生自主學習，激發學習的創造性。

3.建立考試制度的改革，提高其學習的積極性。進行課程考試制度的改革，改進考核方法，建立考察學生全面素質的考核體系、建立科學的考察學生綜合知識、綜合素質、綜合能力的實踐考核體系，采取靈活多樣的考試方式。在課程考試構成增加小型專題報告制作、文獻檢索與總結等，理論環節可增加課堂互動環節（如提問、討論等）考核的比重；實踐環節可強化動手實踐與儀器操作的考核，淡化實驗報告等書面成績。通過建立考試制度的改革，促進學生積極學習。

三、教改效果分析

近年來遙感課程改革探索初步取得較為明顯的成效，具體表現在以下幾個方面。

1.學習態度的改變。學生對教學內容的興趣和注意力明顯提高，課堂互動變得更為積極，課外自主學習的激情提高，教學氛圍良好，“教與學”變成了一件較為愉快的教學活動，學生對遙感方向的學術報告與畢業論文選題感興趣的人數明顯增加。

2.學生對遙感教學的評價。每學期都對全部遙感課程進行教學評估，學生無記名網上評教，結果表明總體優良。說明學生對于教學內容與教學形式是認可與肯定的。

3.學生的收獲。國土資源管理、農業資源與環境等專業分別成立了興趣小組，在老師的指導下能夠獨立完成校級創新型實驗項目。學生的動手實踐能力明顯得到鍛煉與提高，有機會參與到多項遙感技術應用的工程項目，特別優秀的學生能在測繪遙感相關的事業單位就業。也有本科生在國內的學術期刊上公開發表遙感領域內的科研論文。

雖然筆者針對農業類院校的遙感課程實踐教學改革進行了探索與實踐，然而，許多問題有待進一步探討，諸如教學平臺的完善、教學形式的改進、產學研實習基地建立、專業實踐素材庫的建立等。面向未來，我們需要更好地根據社會需求，積極進行遙感教學課程改革，為社會培養出更多的遙感應用型的高級人才。

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