土壤保湿的方法篇（1）

1材料与方法

1.1实验区概况乌伊岭部级自然保护区位于黑龙江省东北部伊春市，地理坐标为48°33′～48°50′N，129°00′～129°30′E，总面积约为438.24km2。保护区湿地类型按植被划分，可分为森林沼泽、灌丛沼泽、草丛沼泽、浮毯沼泽，各类湿地主要分布于沟谷、河漫滩、河流及湖泊边缘。保护区属温带大陆性季风气候，平均海拔350‐400m，温度垂直变化明显，高度每加一百米，气温降低1.67℃；最低气温出现在1月份，平均气温‐24.6℃，极端最低气温可达‐47.9℃；最高气温出现在7月份，平均气温19.1℃。保护区10月中旬开始封冻，结冰期为6个月，最深冻层为2.78m。森林沼泽湿地采样点土壤0‐10cm，10‐20cm，20‐40cm，40‐60cm含水量分别为84%、77%、75%、61%，灌丛沼泽湿地分别为72%、28%、30%和29%。森林沼泽湿地采样点土壤0‐10cm，10‐20cm，20‐40cm，40‐60cmpH值分别为5.9、6.1、5.8和6.1，灌丛沼泽湿地分别为5.9、6.3、6.3和5.8。区内地带性土壤为暗棕壤，非地带性土壤有草甸土，沼泽土，泥炭土等。各类土壤的分布主要受地形的控制，一般以河流和河谷洼地为起点，向两侧随海拔升高呈现规律性的带状分布。

1.2研究方法采样时间与方法根据乌伊岭湿地管理局提供的历年气象及土壤数据选定冻融前期的2010年10月10日及融化期结束的2011年5月15日，在保护区的森林沼泽湿地，地理坐标为N48°35′15"～E129°24′0.7",灌丛沼泽湿地，地理坐标为N48°35′57"～E129°24′20"进行采样。在两种类型的湿地上分别布设间距为10m×10m的单元3块，在每个样点上开长1.5m，宽0.8m，深1.2m的剖面，采集枯枝落叶层及湿地0‐10cm，10‐20cm，20‐40cm，40‐60cm土壤样品，每层样品采集1kg左右，每个单元内采3个重复样，装入密闭无菌存储袋。同时采取深层土壤下的湿地水样品，按照每个样地取混合水样的原则，每个样品设3个重复。土样迅速带回实验室采用四分法把土壤分成两份，一份自然风干后，研磨过0.25mm的筛，用于分析土壤TN、TP及TOC；另一部分鲜土放于4℃下冷藏用于分析其它土壤指标。湿地水样品送至哈尔滨市环境监测中心站进行分析。湿地土壤有机质测定采用重铬酸钾为氧化剂的容量分析法，湿地土壤腐殖质酸采用0.1mol/L焦磷酸钠和0.1mol/L氢氧化钠混合溶液提取土壤腐殖酸的方法，用重铬酸钾氧化‐外加热法测定。土壤TN采用硫酸钾‐硫酸铜为加速剂的消煮法测定，土壤TP采用氢氧化钠熔融法。数据采用方差分析（ANOVA）进行统计分析，所用工具软件为Excel2007。

2结果与分析

2.1冻融过程湿地水元素的变化特征冻融过程对湿地水中元素的变化特征有显著的影响。冻融后，森林沼泽湿地水pH值下降了14%；高锰酸盐指数增加了23.5%；氨氮增加了20.2%；总磷增加了38%；总氮增加了29.4%；硫酸盐指数下降了4.7%；硝酸盐增加了44.9%。冻融后森林沼泽湿地水指标变化规律见图1。冻融循环后，灌丛沼泽湿地水pH值下降了13%；高锰酸盐指数增加了19.9%；氨氮增加了27.6%；总磷增加了38.4%；总氮增加了34%；硫酸盐指数下降了4.8%；硝酸盐增加了84.4%。冻融过程对灌丛沼泽湿地的水体指标影响见图2。

2.2冻融过程湿地土壤元素的变化特征

2.2.1冻融过程对湿地土壤TN的影响冻融循环对不同类型的湿地中不同深度的土壤中TN的影响也不同，其中森林沼泽类型湿地由于有机质含量高，土壤养分较灌丛沼泽湿地丰富，TN含量在不同的土壤层之间均呈现下降趋势，0‐10cm，20‐40cm，40‐60cm土壤TN分别下降了11.3%、7.1%和14.7%；而10‐20cm土壤TN增加了22.4%；灌丛沼泽湿地的土壤TN分别下降了16.7%、7.2%、3.5%和2.9%。土壤养分最高的枯枝落叶层中TN的含量下降了11.02%，具体见图3。方差分析结果（表1）表明，冻融对湿地土壤中TN含量具有显著的影响，而湿地类型的差异对TN含量的影响不显著。

2.2.2冻融过程对湿地土壤TP的影响冻融循环对不同类型湿地土壤养分中TP的影响十分显著，森林沼泽湿地土壤中TP的含量呈现下降趋势，各取样土层分别下降了11.1%、21.5%、21.3%和26.4%；枯枝落叶层中TP下降了11.5%；灌丛沼泽湿地土壤各采样土层中TP含量先增加后降低，分别增加了8.6%、12.2%和降低了8.4%和6.6%，具体见图4。方差分析结果（表2）表明，冻融对湿地土壤中TP含量具有显著的影响，而湿地类型的差异对TP含量的影响不显著。

2.2.3冻融过程对湿地土壤有机质的影响两种类型湿地土壤中有机质含量在冻融作用后均呈现上升趋势，其中森林沼泽湿地各采样土层有机质含量分别增加了19.1%、17.8%、11.2%和2.9%；枯枝落叶层有机质增加了25.23%；灌丛沼泽湿地的有机质含量分别增加了13.8%、11.6%、8%和48.9%，具体见图5。方差分析结果（表3）表明，冻融及湿地类型的差异对湿地土壤有机质的含量均有显著影响。

2.2.4冻融过程对湿地土壤腐殖质酸的影响冻融作用对不同类型湿地土壤腐殖质酸的影响均呈现增加趋势，其中枯枝落叶层腐殖质酸增幅最高，增加了53.3%；森林沼泽湿地不同深度采样点土壤中腐殖质酸分别增加了35.3%、22.5%、28.2%和44.9；灌丛沼泽湿地不同采样深度的土壤中腐殖质酸含量分别增加了39.6%、22.4%、25%和82.6，具体见图6。方差分析结果（表4）表明，冻融作用和湿地类型的差异对湿地土壤中腐殖质酸具有一定影响。

3讨论

3.1冻融对湿地水环境元素的影响冻融作用对乌伊岭森林沼泽、灌丛沼泽湿地水中元素的变化有显著的影响。冻融期湿地上覆冰融化后向湿地水体中释放出各种元素，同时水和湿地土壤之间也存在着氮、磷元素的分配平衡，湿地土壤中的各种元素能够通过扩散、吸附等作用释放到湿地水中。湿地水中总氮、总磷的浓度与湿地及水中微生物的活性密切相连，冻融期湿地水的元素浓度变化是这个过程的综合体现。冻融后，森林沼泽湿地水中高锰酸盐指数增加了23.5%，灌丛沼泽湿地水中高锰酸盐指数增加了19.9%。由于冻融作用导致土壤团聚体的破坏以及导致土壤有机物质和矿质态氮的增加[10]，进而导致湿地水中的高锰酸盐含量的增加。冻融作用下，森林沼泽湿地和灌丛沼泽湿地水中氨氮含量分别增加了20.2%和27.6%，由于融化期土壤氨氮值比冻结期大，但是因土壤的温度和含水量及微生物的活动的影响，会出现冻结期土壤的氨氮值比融化后大[19]进而增加湿地水体中总氮的含量，同时冻融促进了土壤有机质的分解，增加了湿地土壤中矿质氮的含量进而导致了湿地水体中氨氮的浓度的增加。森林沼泽、灌丛沼泽湿地水中总磷、总氮含量在冻融后，分别增加了38%、29.4%和38.4%、34%，冻融作用影响了微生物的活性，在融化期死亡的动植物残体被微生物分解转化，土壤中的氮、磷元素被释放到水体中，导致其在水中的含量增加。这与已有的研究结果[20]相一致。森林沼泽、灌丛沼泽湿地水中硝酸盐在冻融后增加了44.9%和84.4%，硝酸盐主要来源是固氮菌固氮形成，冻融作用促进了植物对氮肥的吸收[8,11]，进而增加了湿地水中硝酸盐的含量。森林沼泽湿地与灌丛沼泽湿地的水体中硫酸盐的含量均有所下降，但下降幅度不大。采样点土壤有机质的含量较高，而土壤有机质中含有丰富的硫元素，由于森林沼泽湿地优势植物为针叶林的松树，而灌丛沼泽湿地优势植物为油桦和沼柳等植物。不同植物对硫元素具有不同的生物富集程度，进而影响着水中硫酸盐的含量。

土壤保湿的方法篇（2）

①节水、节能：与畦灌法相比较，由于沟灌法通过灌水沟灌溉田间，灌溉时田间灌溉水流推进速度较快，且仅湿润局部土壤，所以，在节水的同时也达到了节能。

②灌水后不会破坏作物根部附近的土壤结构，可以保持根部土壤疏松，通气良好。

③不会形成严重的土壤表面板结，能减少深层渗漏，防止地下水位升高和土壤养分流失。

④沟灌能减少植株之间的土壤蒸发损失，有利于土壤保墒和减少保护地内空气相对湿度；开灌水沟时还可对作物起培土作用。

保护地沟灌法适用于灌溉宽行距作物，如黄瓜、西瓜、西葫芦、番茄、豆类、草毒和果树等作物，窄行距作物一般不适合用沟灌。沟灌法比较适宜的土壤是中等透水性的土壤。

适宜于垄沟灌的地面坡度一般在0.005～0.02之间。地面坡度不宜过大，否则，水流流速快，容易使土壤湿润不均匀，达不到预定的灌水定额或灌水效果。这时可将灌水沟的入沟流量或其他技术要素结合，使灌水既能保证灌水均匀，又能达到设计灌水定额。

2．保护地灌水沟技术要素的确定

土壤保湿的方法篇（3）

中图分类号S152.8文献标识码A文章编号 1007-5739（2011）11-0274-03

HeatandMassTransitiveRelationofDifferentTypes ofAgriculturalLandInterface

KONG Qiu-chanCHEN LanBAI HaiYI Mei-guiLIANG Yu-xiang *

（School of Chemical Engineering，Sichuan University，Chengdu Sichuan 610064）

AbstractAt the close period of time，investigating and field sampling analysis were made in different farmland areas，which obtain the field data of interface configurations and the relations of heat and mass transfer.Mass conservation theorem was used to research air humidity，soil NPK content of perigee，and the interactions between them.Air humidity gradient data showed that excessive is the main reason of causing soil degradation.The nitrogen and phosphorus content correlated with the increasing of humidity，temperature gradient positively，and potassium content has negative correlation，but the temperature of the earth′s surface temperature is higher， nitrogen content declined.

Key wordsagricultural land；interface；heat and mass transition；humidity gradient；NPK content of soil

近年来，土壤退化的机理及其影响因子的研究工作主要在以下方面取得了重要进展[1-6]。土壤退化是一个复杂的过程，就现在的研究状况而言，国内外对于土壤退化的研究存在以下局限：一是偏重于对特定区域或特定土壤类型的某些土壤性质的变化或退化的研究，不同退化类型在时间序列上的变化研究很少。二是研究主要集中在单个因子或少数几个因子上，缺乏这些因素相互之间及其与生态系统之间关系的研究。三是土壤与土地退化过程、机理及影响因素研究工作不足，可根据退化形式的不同研究其发生的过程以及影响因子相互直接的关系。四是在土壤退化评价方法论及评价指标体系方面的研究工作大多处于探索阶段。五是缺乏对土壤养分长期定位及其动态变化与人为干扰下不同利用类型的关系研究，尤其缺乏土壤退化过程中土壤热质平衡关系变化的研究。

土壤是一个复杂的物理化学生态系统，其状态受外界影响较明显。若将土壤视为单独的控制体[7]（空间任意坐标位置处具有一定几何形状与大小的开放体系），就可用化工传递的三传定理研究土壤中水、肥、气、热及生物质等特性。土壤通过控制面与外界环境进行质量、动量和能量传递。将所分析的土壤样品视为控制体，土壤中的传递与化学反应过程都必须服从质量守恒定律[7]：若控制体内的流体包含若干组分，对其中任意组分进行质量衡算，都会有：输出控制体的质量流量－输入控制体的质量流量＋控制体的质量生成速率＝控制体内质量的积累速率。土壤和环境的质量传递主要涉及到水分和营养元素的传递，即土壤中的水分、有机质、氮、磷、钾等的传递规律都要符合质量守恒定律。

本文研究不同地区地气界面形态、介质情况，通过对不同类型土壤的对比分析，研究水、肥、热之间相互影响及多因子对土壤质地的综合作用。本文的创新性在于将土壤视为一个传质单元，通过控制体内质量传递的理论来分析评价土壤退化的因素及其本质，并通过退化土壤的水分传递和土壤养分传递分析得出典型土壤的退化特征。

1材料与方法

1.1样品采集

以检验土壤中全氮、全磷、全钾含量为土壤成分指标，以测量当地空气相对饱和湿度为土壤中水分的动态平衡指标。研究土壤基本理化性质，必须按土壤发生层次采样。土地土壤表层至向下30 cm是土壤的主耕作层，研究地区的植物根系主要分布于土壤该层，枯落物对土壤的影响也主要限于土壤区域，该土壤对外界因素影响最敏感，故选取表层、10 cm、20 cm、30 cm土样分析。选取典型样地调查，每个样带相距10～20 m，每次在同一样地随机调查5个点。人工使用铁锹分别在土壤的土样表层、10 cm、20 cm、30 cm土层取样，分别袋装，样品带回实验室完成有机质、全氮、全磷、全钾成分和粒度的测定。取样同时测量取样处空气近地点、0.5 m、1.0 m、1.5 m的湿度，并测定当地海拔与经纬度。

1.2样品处理

从典型地区采回的土样需要及时风干后才能用于分析。样品风干后，应拣出土壤中的枯枝落叶、植物根、残茬、虫体以及土壤中的铁锰结核、石灰结核或石子等。进行物理化学分析前，需将风干的土壤样品磨细过18号筛，进行土壤分析时需进一步研磨。测定全磷、全氮和有机质含量需全部样品通过60号筛（孔径0.25 mm）。测定全钾时，应将全部样品通过100号筛（孔径0.149 mm）的土壤样品，作为其分析用。研磨过筛后的土壤样品混匀后，装入广口瓶中。

1.3分析方法

土壤全氮含量的测定选用半微量开氏法；土壤全磷含量的测定选用硫酸―高氯酸消煮法；土壤全钾的测定选用NaOH熔融火焰光度计法。

2结果与分析

2.1地空湿度与水分传递关系

从图1可以看出，除云登县农田外（拟合曲线为y＝0.082 x＋23.54），其他各处农田土壤表层的水汽湿度均大于大气中水汽湿度，以古浪翻耕农田（y＝－0.046 x＋28.81）和金双农麦田（y＝－0.035 x＋28.81）、拉干西久之间农田（y＝－0.020 x＋17.59）、民勤薛佰农田（y＝－0.019 x＋16.77）的湿度梯度较大，金双农裸田（y＝－0.007 x＋18.39）湿度梯度较小。

土壤水分蒸发是土壤水分整个运动过程中的一种特殊形式的阶段[8-11]。土壤水分蒸发是地气能量交换的主要过程之一，它既是地表能量平衡的组成部分，又是水分平衡的组成部分。土壤蒸发强度和水分蒸发通量主要受地空湿度梯度影响。湿度梯度越大，水蒸气从土壤表面传输到大气中就越容易[12-13]。通过了解测试点的湿度梯度，就可了解当地土壤水分的输入和输出的方向和蒸发量多少之间的关系，同时与质量守恒定律等式中输出控制体的质量流量和输入控制的质量流量之间密切相关。

由于样品皆取于甘肃省的干旱少雨地区，年降雨少，而地气界面中湿度梯度大，蒸发能力强。此外，土壤中水分还有入渗、径流等输出方式。由于土壤中微生物分解有机物产生的水量和土壤中水分的入渗、蒸发、径流量相比是微乎其微的，因此土壤中系统本身水的生成量可忽略不计。对照土壤中水分的质量守恒定律可知，由于土壤水分输出量较大，必须要有大量的水分输入，才能保证土壤中水分的积累量满足维持土壤自身稳定平衡需要。

在农耕季节，为满足农作物的生长需求，土壤水分输入较大。地气界面由于植物的覆盖，土壤蒸发阻力增加，减缓了土壤水分的输出。而在农闲季节，水分输入大大降低，土壤水分积累量减少。特别是收割后的土壤，水分传输能力增加，土壤中水分平衡破坏，继而土壤的稳定平衡被打破，土壤必然退化。

在以上测试点，实地考察图片见图2。从图2a、图2b可以看出，云登县农田和金双农裸田（翻耕农田）的土壤团粒结构较好，无沙化现象；从图2c、图2d可以看出，民勤薛佰农田和拉干西久之间农田地表无植物覆盖，土壤中块状结构减少明显，已有轻微沙化现象；图2e的金双农麦田地表虽有农作物生长，但土壤明显沙化；图2f为古浪翻耕农田，已不能观察土壤表层情况，无沙化现象。

综上所述，采样地区土壤情况通过照片观测，与地空湿度梯度反映的情况相吻合。地空湿度梯度较大，土壤蒸发剧烈，土壤控制体内的水分积累量就越小，土壤水分不能维持自身稳定平衡，土壤退化越剧烈。

2.2土壤中氮、磷、钾含量分析

如果农田土壤蒸发强烈，土壤的水热稳定平衡破坏所引起土壤的退化必然会在土壤质地、土壤团粒结构、土壤中营养物质含量多少等性质上表现出来[13-16]。土壤中氮、磷、钾的传递规律同样可以用质量守恒定律判定。试验中所测氮、磷、钾结果都为土壤控制体中的积累量，由于试验分析样品中的全氮、全磷、全钾量，不涉及控制体内的生成量，因此质量积累量等于质量输入与输出之差。

土壤中的氮磷钾的含量随着土壤质地的变化而改变，通过氮磷钾的积累量变化趋势，可推测土壤退化状况。从图3可以看出，古浪翻耕农田（全氮0.045%～0.070%、全磷0.041%～0.087%）、云登县农田（全氮0.043%～0.051%、全磷0.025%～0.042%）、金双农裸田（全氮0.028%～0.056%、全磷0.019%～0.039%）、拉干西久之间农田（全氮0.041%～0.061%、全磷0.023%～0.031%）的氮、磷含量较高，钾含量较低，可知这几个测试点处土壤质地较好，养分含量较高，土壤保水和保肥的性能较强。而金昌对照农田氮磷的含量较少，钾含量高（2.9%～5.1%），这会影响团粒结构的形成，促进土壤中水分的流失。以上所测数据与实地土地状况吻合性较好，说明使用质量守恒定律分析土壤中水分和养分的传递关系的方法是可行的。同时也与当地地空湿度情况吻合较好，由此说明空气湿度梯度对土壤中的氮磷钾含量有密切的相关性，土壤中的氮、磷含量随湿度梯度的增加有正相关性，钾含量有负相关性。

此外，民勤薛佰农田中除氮元素含量外，磷钾的含量与上述结论是吻合，可能是由于测试点处的温度较高（>30 ℃）加快了氮元素的分解，因此在地下30 cm温度较低时（0.027%），氮的含量又略有上升（0.034%）。

综上所述，当湿度梯度较小时，土壤蒸发量较小，土壤中湿度较高。由于氮、磷元素的稳定性与土壤湿度成正比，钾元素的稳定性与土壤湿度成反比，因此随着土壤中湿度的增加，钾元素更易分解，氮磷元素更易积累。氮磷的增加可促进土壤团粒结构的形成，改善土壤质地，增强土壤保水蓄水的能力，可使土壤墒值维持在一个较高水平，维持土壤的热质传递平衡。

3结论与讨论

本文将土壤视为控制体，创新性地提出使用质量守恒定律研究土壤中水分和养分的传递关系，避免了传统方法只能对指定区域或指定土壤类型的某些土壤性质的变化或退化的研究，同时质量守恒定律的分析方法也避免了外界条件不稳定对试验结果的影响。此次野外考察对热量传递的数据收集不够全面，此方法对土壤中水溶性氮、磷、钾的数据分析较复杂，还需进一步深入研究。

土壤湿度能够影响田间气候、土壤通气性和养分分解，是维持土壤平衡的重要条件之一。地空湿度梯度较大，土壤水分输出能力增强，造成土壤中水分流失。土壤中水分的流失是土壤退化的关键因素之一。

土壤的干湿变化对土壤中养分状态有重要的影响。土壤湿度较高，会促进团粒结构的形成，对土壤养分保持有促进作用。当土壤含水量较高时，钾元素稳定性降低，氮磷含量较高，土壤质地得到改善。反之，钾元素含量过高，又会对氮磷的含量起到逆效应。但地表温度较高（>30 ℃）时，由于氮元素本身的性质，会加速地面附近氮元素的分解，使土壤中氮元素的量较少，随着深度的增加，温度有所降低，氮含量又略有上升。

墒的不平衡导致土壤热质传递过程稳定平衡的破坏。随着土壤有机质和养分元素积累量减小、流失加速，土壤的质地改变，土壤团粒结构破坏，又会影响土壤的保水保肥保温能力，土壤退化将进入恶性循环。

在治理退化土壤时，补水不是唯一的有效措施，保水也是关键措施。在农闲季节应保持土壤的水分平衡，避免水分流失引起土壤退化；应施加氮肥和磷肥，改善土壤质地，增强水分蒸发的阻力；还应种植抗旱植物避免土地的，降低湿度和温度梯度，降低蒸发强度。

利用农业投入品和物理耕作方法的改变，改善农耕地近地液―固界面热质传递关系，是维持农耕地良性循环的重要内容。

4参考文献

[1] 杨卿，郎南军，苏志豪，等.土壤退化研究综述[J].林业调查规划，2009，34（1）：20-24.

[2] 格日乐，姚云峰.土地退化防治综述[J].内蒙古林学院学报，1998（2）：47-52.

[3] 常凤来.滇西山地典型区土壤化学退化过程与机理研究[D].昆明：西南林学院，2005.

[4] 宫阿都，何毓蓉.土壤退化的进展及展望[J].科技前沿与学术评论，2000，23（2）：18-20.

（下转第278页）

（上接第276页）

[5] 王涛，朱震达.我国沙漠化研究的若干问题―沙漠化的概念及其内

涵[J].中国沙漠，2003，23（3）：209-214.

[6] 方文村，简传彬.热传导系数之温度相关性对土壤温度的效应[J].农业工程学报，2009，55（3）：30-41.

[7] BIRD R B，STEWART W E，LIGHTFOOT E N.Transport Phenomena[M].New York：John Wiley & Sons，1960.

[8] LEE T C.Applied mathematics in hydrogeology[M].Lewis Publishers，1999：198-200.

[9] ACS F.A comparative analysis of transpiration and bare soil evaporation[J].Boundary-Layer Meteorology，2003，109（2）：139-162.

[10] GLENN E P，HUETE A R，NAGLER P L，et al.Integrating remote sen-sing and ground methods to estimate evapotranspiration[J].Critical Reviews in Plant Sciences，2007，26（3）：139-168.

[11] ROMANO E，GIUDICI M.On the use of meteorological data to assess the evaporation from a bare soil[J].Journal of Hydrology，2009，372（1/4）：30-40.

[12] 曾群柱，谢应钦.青藏高原陆面可能蒸发量和干湿状况的研究[J].冰川冻土，1986，8（2）：131-141.

[13] 王政友.土壤水分蒸发的影响因素分析[J].山西水利，2003（2）：26-29.

[14] 朱祖祥，俞震稼，周鸣铮.土壤学[M].北京：高等教育出版社，1956.

土壤保湿的方法篇（4）

关键词:

三江平原;湿地;生态系统;物质循环;能量流动;生态保护

1概述

湿地是水陆相互作用强烈的生态系统，主要包括天然或人工的沼泽地、泥炭地及水域地带。作为一种水陆过渡带的重要生态系统，以其特殊的组成和结构发挥着涵养水源、削峰滞洪、调节气候、净化污染物、保持水土、存储碳库、为物种提供栖息地等重要的资源环境等保护作用。三江平原是我国东北地区三大平原之一，是国家商品粮重要产地，由黑龙江、松花江、乌苏里江以及兴凯湖冲积湖积形成的低平原，土地总面积约1088万hm2。蕴藏着丰富的生物资源，形成了我国独特的平原区沼泽湿地生态系统，是我国物种多样性丰富的沼泽湿地之一［1］。建国初期，为了解决人民温饱问题，在三江平原进行了大面积垦荒，湿地发生退化，并引发了一系列环境问题。到20世纪末，三江平原面临着近78%的天然沼泽地退化或丧失，生态功能下降［2］;生物群落生存受到人类活动的强烈干扰［3］。研究三江平原湿地生态系统保护，加强三江平原生态保护措施，对湿地资源进行可持续利用，实现湿地的生态文明建设有着重要的意义。

2三江平原沼泽湿地形成的地理条件

沼泽湿地的形成与平坦地貌特别是与负地形有密切关系，三江平原新构造运动以下沉为主，海拔高度一般在40～60m，地势低平，坡降很小为1/5000～1/10000，构成主体地貌类型是一级堆积阶地和高低河漫滩，其上广泛分布各种形状的低洼地，为三江平原沼泽湿地的发育和形成提供了良好的地貌条件。三江平原属温带湿润半湿润季风气候，区内降水量年内分配不均，多集中于夏、秋两季，秋季气温下降，大量水分来不及排除，被冻结在地表或土壤层中，水分以固体状况保存下来，致使翌年春季解冻，导致地表积水或过湿，加之冻结期长，冻层厚，地面物质组成以第四纪黏土亚黏土为主，土质黏重，渗透能力微弱，同时地面植物根系盘结深厚达30～80cm，阻滞了地表迳流的排泄，使地表过度潮湿或积水，为沼泽湿地形成提供了充足的水分条件。

3三江平原湿地生态保护研究

湿地生态系统将陆地生态系统与水域生态系统中的物质循环、能量流动以及信息传递互相联系起来的，是地球表层生态系统的重要环节〗。湿地生态系统包括生命系统(植物、动物和微生物等生命有机体)和非生命系统(水体、土壤、无机元素及有机元素)。合理地化生物多样性以及建立非生命生态系统保护评价指标是目前湿地生态系统多样性保护中的热点和关键点。

3.1生命系统保护研究

生物多样性保护是湿地生态系统提供的一项重要的生态服务功能［5］，大多以物种生存为对象，而后强调保护生态系统的途径［6］，包括与生命系统能量流动相关的保护问题、与生命系统养分循环相关的保护问题、保护生物多样性途径等。不同领域的学者对此展开了一系列的研究，从经济学的角度，魏强等［5］通过静态和动态层面定量表达生物量多样性保护价值，从而提高人类和社会的生态系统保护意识。从景观学的角度，施建敏等［7］利用残存湿地斑块特征讨论对物种多样性的影响，发现生物破碎化与物种多样性有直接的影响。从生态学的角度，根据生物多样性能够指导评价生态脆弱性。刘振乾等［8］依据生态特征和发展演化规律选择评价指标，并利用综合指数法评价湿地生态脆弱性。对生物多样性保护主要集中在生物多样性的丰富程度及生命系统与生态之间的关系。生物多样性研究侧重于动、植物丰富程度。加强湿地生态与动植物之间关系的研究是当前的趋势，主要是利用一些经验公式或者模型对动植物多样性进行保护。以植物与生境的关系为切入点，运用GAP分析方法，分析湿地植物多样性保护现状;采用Levins公式对三江平原沼泽湿地植物群落的优势种群生态位宽度和生态位重叠值进行了划分［9］。在动植物研究中常用的方法是调查研究，定点调查不同群落类型的β多样性，揭示沼泽地植被演替机制［10］。也有针对三江平原环型湿地土壤—植被—动物水平结构与垂直结构功能研究［11］。浮游植物群落结构和多样性是反映水环境状况的重要指标［12］。同时，土壤动物是湿地生态系统的重要组成部分，其过渡性决定了其土壤动物类群组成的多样性。浮游生物、土壤动物及微生物的群落构成也是生命系统保护的一大研究热点。如:计算多种生态指标对抚远地区水域浮游植物物种丰富度和多样性进行评价［13］;对常见藻类、苔藓类的组成及土壤微生物的分布状况进行了调查研究［14］。利用调查数据探究典型湿地土壤动物个体密度季节性分布［15］。

3.2非生命系统保护研究

非生命系统在湿地生态系统中提供物种的基本生存养分，控制物质循环，能量流动过程，对于生物群落的分布的垂直性和水平性结构有着重要的作用［16］。在湿地生态保护中，水循环与土壤碳循环在非生命系统保护中起到了重要的作用。湿地水体是重要的淡水资源库，保护湿地水体对于人类的生存发展具有重要意义，同时有利于维护湿地水资源生态状况。目前主要是对水体提取及保护方法的研究。如:根据多目标蚁群算法的原理，计算湿地内水文调节量［17］;采用遗传算法对SVM模型参数进行优化选择，对三江平原洪河自然保护区湿地进行分类［18］。除了水体提取及保护方法外，还在水含量的改变、水质变化进行研究。常用的方式是通过建立生态试验站采集湿地水、排水沟水、降水、保护区河流水样进行测试，分析水样中化学性质［19］;利用系统动力学原理和方法对沼泽地蓄水量进行动态仿真，以预测三江平原湿地蓄水量的动态变化［20］;或者是以静态补水与动态补水的定量方法，对湿地最小生态需水量进行估算［21］〗。综上所述，研究有效动态监测水体水量变化和水质变化方法对于湿地水资源保护具有一定的意义。三江平原湿地类型丰富，但围垦严重造成了土壤退化和碳库损失。目前主要基于土壤学，土壤类型法、生态系统类型法、空间分析等方法对不同土壤类型的碳储量进行空间变化分析，并对土壤有机碳密度的空间分布特征进行定量化的分析。如:依据三江平原不同类型和不同开垦年限的湿地土壤有机碳含量、土壤容重、土层厚度和面积的测量结果估算土壤碳储量［22］;运用遥感和GIS技术，对1980—2010年三江平原土壤有机碳密度及其控制因子进行分析［23］。然而对于湿地生态系统碳源、碳汇特征及其影响因素研究较少，包括营养调控［24］、水文条件变化［25］、及碳汇功能［26］等。湿地碳蓄积量反映了其生态服务价值及土地资源固碳能力，在以后的研究中应加强碳蓄积影响因子的定量化分析。

4三江平原湿地生态恢复的技术与方法

《全国湿地保护工程规划(2002—2030年)》建设布局指出东北湿地建设重点在三江平原，松嫩平原等农业开发区域。通过湿地保护与恢复及生态农业等方面的示范工程，提供东北地区湿地生态系统恢复和合理利用模式。目前，三江平原有近40处各级湿地类型自然保护区，对三江平原湿地生境起到了一定的保护和恢复作用。湿地恢复是指通过生态技术或生态工程对退化或者消失的湿地进行修复或者重建，重现被破坏前的结构和功能，发挥其应有的作用［27］。湿地的生态恢复可概括为:湿地生境恢复、湿地生物恢复和湿地生态系统结构与功能恢复［28］。

4.1湿地生境恢复技术

湿地生境恢复主要包括湿地基质恢复、湿地水状况恢复、湿地植被恢复和湿地土壤恢复等。湿地生境恢复的关键在于地表水的拦截和利用。三江平原湿地恢复应充分利用好过境地表水和雨水，同时考虑到农业商品粮基地的可持续发展，利用已有或新建水利工程引蓄水，在提高粮食产能、改善农业生产条件的同时，为湿地补水;对于已经产生生境破碎化地区建立重点保护机制，利用现有水利设施，通过蓄水、引水灌溉等方式保水;研究湿地生态需水量，建立生境水资源阈值保护措施;从源头减少农田面源污染问题，建立退耕还湿机制。

4.2湿地生物恢复技术

湿地生物恢复技术主要是保护物种多样性、遗传多样性的技术，生物群落演替控制与恢复技术，以及群落优化配置和重组技术等。随着科技的发展，出现了如DNA物种保护技术、基因重组技术等分子生物技术。不过这些技术还不成熟，有待进一步发展。遵从生物群落演替规律，对于湿地内植被的恢复和发展有指导性作用。对于破碎地带生物干扰强烈，可以针对性的进行生物群落优化和重建。

4.3生态系统结构与功能恢复技术

生态系统结构与功能恢复技术主要包括生态系统总体设计技术、生态系统构建与集成技术等。对于不同类型的湿地生态系统，有着不同的生态系统结构与功能恢复技术，这是湿地生态系统恢复研究中的重难点。

5结语

三江平原湿地是多种濒危动植物尤其是鸟类的重要栖息地，也和我们人类与其他生物的生存息息相关的。研究三江平原湿地生态系统物质循环、能量流动过程，针对退化地区应用生命系统及非生命系统与生态之间规律，提出合理的生态恢复技术与方法。三江平原沼泽湿地的形成是千万年来自然界各种因素综合作用的产物，是生态系统平衡中不可缺少的重要因素，保护好这块沼泽湿地及物种资源，也就是保护了我们人类自身。

作者：韩晓君 单位：黑龙江省水利水电勘测设计研究院

参考文献:

［1］李崇皓，易富科，等.黑龙江省三江平原沼泽的合理利用与保护—对开发三江平原的意见.黄锡畴主编《中国沼泽研究》北京科学出版社1988452－462.

［2］包洪福，李一葳.三江平原湿地的生态保护与修复［J］.环境科学与管理，2010，35(5):157－159.

［3］郭雷，马克明，张易.三江平原建三江地区30年湿地景观退化评价［J］.生态学报，2009，29(6):3126－3135.［5］魏强，佟连军，杨丽花，等.三江平原湿地生态系统生物多样性保护价值［J］.生态学报，2015，35(4):935－943.

［6］马克平.保护生物学，保护生态学与生物多样性科学［J］.生物多样性，2016，24(2):125－126.

［7］施建敏，马克明，赵景柱，等.三江平原残存湿地斑块特征及其对物种多样性的影响［J］.2010，30(24):6683－6690.

［8］刘振乾，刘红玉，吕宪国.三江平原湿地生态脆弱性研究［J］.应用生态学报，2001，12(2):241－244.

［9］徐治国，何岩，闫百兴，等.三江平原典型沼泽湿地植物种群的生态位［J］.应用生态学报，2007，18(4):783－787.

［10］许坤.三江平原沼泽湿地植被演替系列β多样性及土壤种子库研究［D］;长春:东北师范大学，2005.23－34.

［11］杨青，刘吉平，吕宪国，等.三江平原典型环型湿地土壤—植被—动物系统的结构及功能研究［J］.生态学杂志，2004，23(4):72－77.

［13］国超旋，刘妍，范亚文，等.2012年夏季三江平原湿地抚远地区浮游植物群落结构及多样性［J］.湖泊科学，2014，26(5):759－766.

［14］张友民，刘兴土，肖洪兴，等.三江平原芦苇湿地植物多样性的初步研究［J］.吉林农业大学学报，2003，25(1):58－61.

［15］武海涛，吕宪国，姜明，等.三江平原典型湿地土壤动物群落结构及季节变化［J］.湿地科学，2008，6(4):459－465.

［17］董张玉.基于GIS/RS与多目标蚁群算法的三江平原沼泽湿地空间格局优化［D］;长春:中国科学院研究生院(东北地理与农业生态研究所)，2014.54－60.

［18］臧淑英，张策，张丽娟，等.遗传算法优化的支持向量机湿地遥感分类［J］.地理科学，2012，32(4):434－441.

［19］张芸，吕宪国，杨青.三江平原典型湿地水化学性质研究［J］.水土保持学报，2005，19(1):184－187.

［20］刘振乾，王建武.基于水生态因子的沼泽安全阈值研究———以三江平原沼泽为例［J］.应用生态学报，2002，13(12):1610－1614.

［21］杨柳，马克明，白雪，等.洪河部级自然保护区最小生态需水量与补水分析［J］.生态学报，2008，28(9):4501－4507.

［22］刘子刚，张坤民.黑龙江省三江平原湿地土壤碳储量变化［J］.清华大学学报:自然科学版，2005，45(6):788－791.

［23］苗正红.1980－2010年三江平原土壤有机碳储量动态变化［D］;长春:中国科学院研究生院(东北地理与农业生态研究所)，2013.81－95.

［24］张洪伟.营养调控和淹水深度对湿地土壤碳库变化的影响［D］;哈尔滨:东北农业大学，2012.53－56.

［25］侯翠翠.水文条件变化对三江平原沼泽湿地土壤碳蓄积的影响［D］;长春:中国科学院研究生院(东北地理与农业生态研究所)，2012.106－109.

土壤保湿的方法篇（5）

黄土高原位于黄河中上游地区，东起太行山西麓，西至贺兰山、乌鞘岭和日月山，南达秦岭，北止于阴山，总面积62．68万km2。黄土高原的西部和东部分属于东部干旱半干旱区和华北气候区，是温和半湿润气候区向温和半干旱、温和干旱气候区的过渡带，这里既是气候变化敏感区，又是生态环境脆弱带，是干旱多发地区，也是水土流失十分严重的地区。黄土高原土壤疏松，质地均一，其有效含水率多在12％～15％，持水能力较高，持水空隙可达25％～30％。同时黄土高原土壤疏松多孔，毛细孔隙发达，具有极强的蒸发性能，水分易散失，保水能力差。土层厚度一般为50～140m，地下水埋藏较深，无上行补给的可能，降水成为除灌溉之外土壤水分的唯一补给来源。

2　数据资料与研究方法

2．1　数据资料

研究使用的土壤湿度反演资料来源于维也纳工业大学摄影测量与遥感学院，表层土壤水分反演数据（SSM）是利用TU－Wien［Institute　of　Photogrammetry　and　Remote　Sensing（IPF），Vienna　University　ofTechnology（TU－Wien）］变化检测的方法得到的。这种方法是利用传感器信号记录的σo（40）来表示的，极度干旱和极度湿润状态分别用σodry（40，t）和σowet（40）表示，t表示时间。其中，σowet（40）几乎不依赖于植被覆盖状态，而σodry（40，t）自冬天到夏天随着植被生长而增加。研究发现，在无雨或少雨的干旱时期或者春寒期，σo（40）和σodry（40，t）相近，在这2种情况下，土壤含水量很低，并且介电性能相似，在雨季，σo（40）接近于σowet（40）。假定σo（40）和土壤湿度之间存在线性关系，可以估算表层土壤的相对含水率ms（见式（1））。使用该方法的前提是地表没有处于冻结状态或者积雪覆盖，ms也仅仅是微波传感器C波段可以探测得到的表层0．5～5cm的相对土壤含水量。剖面土壤水分反演数据（SWI）是基于土壤水分入渗方程得到的（见式（2）），该方程已经被证明能够准确描述土壤湿度的变化趋势［4－5］。ms是某一时刻ti根据散射计信号计算出来的表层土壤湿度，T 是以天为单位的土壤和气候特征常数。当T＝20d时，对于0～100cm 土层得出的结果最好。只有在满足最基本条件，即至少1个观测设备在［t－T，t］时间间隔和至少3个设备在［t－5T，t］时间间隔观测时，才能够计算出SWI。在将SWI转换为体积含水率θSWI时，必须要使用到 WL（凋萎湿度）、FC（田间持水率）和TWC（总含水率），并通过式（3）计算得到，更为详细的反演算法参考文献［3－6］。（ ）WL （3）实测土壤湿度资料由国家气象局提供，为1992—2000年间各个农业气象站每月8、18、28日的10、20、50cm 的土壤湿度实测值。月降雨数据同样来源于气象数据共享中心，该数据经过初步质量控制。黄土高原地区土地利用图（1∶10万）、DEM（30m 分辨率）、土壤图（1∶100万）等资料均来自国家自然科学基金委西部数据中心（http：／／westdc．westgis．ac．cn）。需要说明的是，因为ERS散射计数据在2000—2007年间缺测较为严重，加之实测土壤湿度数据在冬季缺测情况也较为严重，所以仅对数据较为完整的1992—2000年间每年5—10月的反演数据进行分析。

2．2　研究方法

土壤湿度反演数据验证分为点和面2个尺度，点尺度上主要是利用1992—2000年间同时段的实测农田土壤湿度、遥感反演和降雨数据，通过相关分析、线性斜率、距平分析等方法分析各个因素的时间变化趋势［3－6］，重点关注上述几种数据的变化趋势是否一致，相关关系是否显著以及相互间的响应和滞后关系。面尺度上，因为目前得到的实测资料站点数量较为有限，空间分布主要位于农田区域，对于黄土高原地区下垫面的复杂多变代表性不足，而且由于实测资料在空间分布上有欠合理、分布不均，故没有使用GIS插值手段，主要是通过将降雨和反演数据插值后，从时间变化趋势和空间分布特征二个方面进行验证。如果反演结果和降雨（黄土高原地区除灌溉以外土壤水分唯一来源）变化趋势较为一致，则证明反演结果能够相对准确地反映该地区实际土壤水分状况的变化。空间分布方面，主要是通过将降雨和反演数据插值成1km 的栅格后，采取分层设色以及提取等值线等方法，对比其空间分布特征是否一致。需要说明的是，在面尺度的验证中用到的实测值、SWI或SSM 和降雨资料都是使用面均而不是用单一站点的数据，这种方法可以明显地降低单一站点观测的不确定性。此外，由于上述所有数据都是长时间观测，所以计算出了每种数据的距平值，这些距平值可以表示出相对于多年平均值的偏离程度，较大的距平值则代表异常干旱或湿润。另外，由于黄土高原地区夏季降水较为集中，为了更好地分析反演结果和降水的关系，专门对每年夏季（6－8月）反演结果和降水之间的关系进行分析。

3　结果与分析

3．1　不同土地利用条件下土壤湿度反演数据验证

从表1可以看出，在土地利用图的6个一级地类和24个二级地类中不论是表层5cm 的SSM 还是较深层（0～100cm）的SWI都和降雨呈正相关（P＜0．01），SWI和SSM 的相关性都也达到0．01以上，具体表现出以下二 个 特 点。①降 雨 和 SSM 的 相 关 性 要 明 显 好 于 和SWI 的 相 关 性。这 一 点 是 可 以 想 象 的。TU－Wien算法反演获得的表层5cm 的SSM 是基于后向散射信号直接得到的，而0～100cm 的SWI是在SSM 的基础上由土壤水分入渗方程推算得到的，其与降水的相关性显然要低于SSM。②在不同的土地利用类型中，土壤湿度对于降水响应的敏感程度存在明显差异。造成这一现象的原因主要是反演算法本身和土地利用方式的不同所致。从表1还可以看出，降水和土壤湿度指数相关系数比较高的土地利用类型主要是林地、草地、裸岩石砾地和其他地类，相关关系相对较弱的为水田、永久性冰川地和戈壁。TU－Wien的反演是基于散射计数据进行的，散射计类似于雷达独特的侧向观测能力，使得它可以在一定程度上减弱林地或草地植被冠层的干扰，因此，反演结果可以相对准确地反映该地区土壤水分的变化。裸岩石砾地和其他地类的反演结果也较好，但是因为其在黄土高原区域所占面积较小（均未超过1％），不是主要土地利用类型，故不做重点分析。水田、永久性冰川冻土地区反演结果较差，前者是由于在作物生长季节长期有水存在，土壤对于降水的响应不敏感，而后者是由于冰川冻土地区常年有积雪或冰粒覆盖，散射计信号难以穿透，造成反演结果不准确。水田和永久性冰川冻土区占黄土高原面积都比较小，均未超过1％，对反演结果整体的准确性影响不大。

3．2　不同土壤质地条件下土壤湿度反演数据验证

从表2可以看出，在9种不同的土壤质地中，降水和SSM 和SWI 的相关系数普遍都大于0．643和0．411（P＜0．01）。降水和SSM 相关系数较高的是粉质粘土、砂质粘壤土和砂质壤土，相对较低的是粘土和粉质壤土；降水和SWI相关关系与SSM 类似，较好的是砂质粘壤土和砂质壤土，较差的也是粉质壤土和粘土，不同的是粉质粘土SWI与降水的相关性不如砂质粘壤土和砂质壤土，这可能是由于土壤图相对陈旧造成的。研究所使用的土壤图数据来源于第二次土壤普查成果，第二次土壤普查正式开始于1979年，以省为单位，除部分边远地区外大多数省份于1990年完成省级汇总与验收工作。到目前为止，20年过去了，黄土高原地区农业耕作措施的改进，灌溉施肥技术的提高以及部分省区陆续开展的大规模植被恢复和生态环境建设工程，都使得土壤质地等信息发生了明显变化，土壤图中的一部分数据由于更新不及时，已经不能够准确反映土壤质地的实际情况，这可能导致分析结果的差异。另外，表2中SWI和SSM 的相关性明显低于表1中SWI与SSM 的相关性，由此再次证明，不同土壤类型以及同一土壤的不同层次间土壤湿度反演结果的显著差异。但从总体上看，9种不同土壤质地中的大部分土壤，SSM 和SWI 与降水的相关系数都分别超过了0．735和0．505（P＜0．01），可见，反演数据能够相对准确地反映该地区的土壤湿度变化，但是不同土壤质地间差异较为明显。

3．3　不同地形条件下土壤湿度反演数据验证

地形条件历来是土壤水分研究中重要的考虑因素，它影响土壤水分的空间分异特征，结合从 DEM 数据提取得到的坡度图，按照退耕还林坡度分级标准将坡度分为4类，分别为0°～6°、6°～15°、15°～25°和25°～69°，重点探讨不同地形（坡度）条件下反演的效果。在不同坡度范围内反演数据和降水呈正相关（P＜0．01），无明显差别，SSM 和SWI 与降水的相关系数分别大于0．775和0．480（P＜0．01），SWI和SSM 的相关系数也都超过了0．867（P＜0．01）。

3．4　SWI或SSM、实测土壤湿度和降雨量时空变化分析

土壤保湿的方法篇（6）

沙地果园瘠薄、水肥条件差，水分蒸发量较大，地表土壤温度变化幅度较大，是果树增加产量、提高品质的主要限制因素。有效降低沙地果园土壤水分蒸发、稳定地温，对于发展节水型沙地果园具有重要意义。针对这一问题，笔者在唐山市南部滦南县沙地果园采取树盘覆盖保水保墒技术措施，进行了不同树盘覆盖的试验研究，以期找出适宜沙地果园的树盘覆盖技术措施。

1 材料与方法

1.1 试验园情况

试验设在唐山市滦南县滦南国营林场矮化密植枣园中。滦南县属暖温带半湿润季风性气候，年平均气温10.6℃，常年降水量658 毫米，年均日照2 853 小时，无霜期186天。土壤pH 值7.2，土壤为沙土。供试材料为5 年生月光枣，株行距1米×3 米。

1.2 试验设计

2012 年春，在试验园选取地势基本一致，管理情况相同的枣行，分别进行树盘秸秆覆盖、黑膜覆盖、清耕和免耕（对照）4 个处理，每处理50 株树，重复3 次。

（1）秸秆覆盖。在树冠下覆盖10~20 厘米的切碎的玉米秸秆；（2）覆盖黑膜。沿树行方向起高垄，之后用黑地膜覆盖；（3）清耕。及时中耕除草；（4）免耕（对照）。树盘免耕。

1.3 试验测定及方法

1.3.1 温度、湿度测定分别在4月25 日、5 月25 日、7 月15 日测量10 厘米深土壤温度、10 厘米深土壤相对湿度和30 厘米深土壤温度，探讨覆盖物对不同土层土壤温湿度的影响。

1.3.2 生长结果情况调查6 月25 日测量二次枝和枣吊长度以及单枣吊花量，探讨不同覆盖处理对枣树生长结果的影响。

2 结果与分析

2.1 沙地枣园不同覆盖处理对土壤温湿度的影响

不同覆盖处理下不同土层深度温湿度调查结果见表1。

4 月25 日覆盖黑膜的10 厘米深表层土壤温度显著高于其他处理，以秸秆覆盖温度最低；10 厘米深土壤相对湿度清耕法显著低于其他三个处理，其他三个处理间差异不显著；30 厘米深土壤温度覆盖黑膜显著高于其他处理，其他三个处理间差异不显著。

5 月25 日秸秆覆盖10 厘米深表层土壤温度显著低于其他处理，其他三个处理间差异不显著；10 厘米深土壤相对湿度秸秆覆盖、覆盖黑膜显著高于其他两个处理，彼此之间差异不显著；30 厘米深土壤温度秸秆覆盖显著低于其他处理，其他三个处理间差异不显著。

7 月15 日10 厘米深表层土壤温度，各处理之间差异不显著；10厘米深土壤相对湿度秸秆覆盖、覆盖黑膜的显著高于其他两个处理，彼此之间差异不显著；30 厘米深土壤温度对照显著低于其他处理，其他三个处理间差异不显著。

2.2 覆盖物对枣树生长结果的影响

试验表明，树盘秸秆覆盖和黑膜覆盖均有枣吊长度增加的趋势（表2），清耕法二次枝长度大，秸秆覆盖的耕作方式枣吊的花量少，但不明显。说明耕作方式与枣结果和产量关系不明显。

土壤保湿的方法篇（7）

中图分类号： S275.6文献标识码： A 文章编号： 1009-8631（2011）07-0116-01

灵芝，又名红芝，赤芝，灵芝草。具有治疗慢性支气管炎、支气管哮喘、白细胞减少症、冠心病、心律失常、急性病毒性肝炎、抗神经衰弱、糖尿病等功效[1，2]，同时具有抗肿瘤、保肝解毒、抗衰老、抗神经衰弱、抗过敏及美容等作用[3-6]。全世界有120多个种类，我国就有87个。我国栽培灵芝至少有400多年的历史。由于灵芝栽培技术含量高，难度大，而且受营养、温度、水分、空气、光照及酸碱度等条件的限制，不适宜在干旱地区特别是沙漠土壤中栽种[7-8]。

由笔者主持的榆林农业学校自选课题，灵芝在我国西北地区沙漠土壤当中栽培试验研究，从2005年开始到2008年结束，经过4年的艰苦工作，灵芝这种被专家预言在沙漠土壤中不能成活的稀有物种，终于在榆林农业学校的沙漠土壤中得以存活且喜获成功。该项目不仅获得了榆林市科学技术三等奖，还取得了大量的基础数据，为沙漠土壤的新型利用又开辟了一条途径，也为地处沙漠区域的农民进行农业集约化生产，调整农业产业结构带来了曙光。

1大棚灵芝喷灌系统

1.1试验地情况。该项目所选用的试验地位置坐落于榆林农业学校的实习果园，果园土壤类型为沙土，采用大棚仿生栽培法对灵芝的栽培成长进行研究。大棚采用三面向阳，一面靠厚土墙的传统大棚结构型式。喷管系统为固定管道式喷管系统，由干管、支管、毛管和喷头四部分组成。灌溉水源为榆林农业学校生活用水。

1.2试验设计方法。该系统是预先将供水干管埋设在冻土层以下40厘米的土壤地中，支管从大棚内两侧升起，与地面平行分成两组布设在大棚两侧的支架上，在大棚的另一端分别堵口。毛管从支管的下侧引出伸至距地面180cm处，雾化喷头安在毛管下端距地面约150cm处。棚内灵芝培养袋株距30cm，行距30cm，大棚占地面积宽260cm，长560cm，每个雾化喷头能喷洒的范围为直径140cm的全圆喷灌。

2微喷管技术在灵芝新品种引进及栽培试验研究中的应用

2.1传统栽培方法的不足。灵芝在生长的过程中最为关键的技术是控制好温度和湿度[7，8]。传统的栽培技术遇到的无法突破的瓶颈难题是灵芝生长的温度满足要求了，空气相对湿度低不能满足灵芝的生长要求;灌水后空气相对湿度增高可满足生长要求而气温则会太低不能满足要求。这种矛盾在很长时间内难以解决[7，8]。尤其在北方昼夜温差大，空气湿度小的大气候环境条件下很难控制。

2.2微喷管技术。微喷管技术在榆林灵芝新品种引进及栽培试验研究中的应用很好的解决了上述矛盾。白天榆林地区的气温升幅较大，棚内温度更高。当棚内温度超过灵芝子实体成长的上限温度28度时，打开喷灌控制阀门，在水压足够的情况下，所有雾化喷头就会同时喷出喷洒直径为140cm的平射雾气，在短短的几秒时间内，整个大棚就被浓浓的雾气所包围，形成的雾气浓度并不亚于灵芝野外生存所需的雾气浓度，空气相对湿度可达95%以上，在空气相对湿度增加的同时，棚内温度因为大棚外层覆盖层的短波光辐射作用虽然湿度增加但是温度变化不是很快，这样就会形成仿生大棚内高湿度和高温度的最适宜灵芝生长所需的生理环境。当大棚内的温度降到灵芝子实体成长的下限温度24度时，及时关掉喷灌控制阀门，喷灌系统停止产生雾气，空气相对湿度会逐渐升高，气温也会随之升高。当气温高过上限要求、空气相对湿度较低时，再打开控制阀门，如此重复操作，只要留心观察、及时开关控制阀门便可将温度和湿度很好地控制在灵芝生长所需的范围内。晚上对灵芝的管理基本上是任其自然生长不需要人为的干扰，只要将大棚的几层覆盖物盖好，不让热量外泄就行。因为白天大棚通过大棚外层覆盖物吸收的热量足够灵芝整晚的利用，大棚内由于白天一天的喷雾再加上晚上土壤的返潮棚内的空气相对湿度一般在90%以上，完全能达到灵芝正常生长所需的生理参数。

3喷灌降温保湿措施与传统地面灌溉降温保湿措施的研究对比

3.1传统方法。试验大棚骨架为铸铁结构，外层采用双层覆盖物保温遮荫措施。传统的灵芝栽培遮荫主要的是将砍伐来的树枝架空在灵芝的上面，利用树枝和树叶的湿度来降温保湿的，这种方法不仅无法禁止乱砍乱伐，降温保湿效果差，而且在大规模的生产中无法保证树枝随时需要随时供给。

传统的灵芝栽培土壤的保湿是与通过地面灌溉的方法来进行，而该项目的土壤保湿是通过水的雾化再落到地面上进行液化后保证土壤的湿度，这种水蒸气的液化不仅能使棚内温度不易瞬间降低，而且土壤不易板结硬化，经常保持土壤的松软，有利于土壤当中灵芝子实体的正常生理活动。传统的灌溉后最容易使土壤板结硬化，破坏土壤的松疏结构，不利于灵芝子实体的健康成长。

3.2喷灌降温保湿措施。经过雾化喷灌的大棚内温度、湿度的变化幅度小，比传统的地面灌溉持续的时间长，在很大程度上可节约劳力。尤其在炎热的中午，用雾化喷灌需2-3次，则大棚内的环境基本就达到了灵芝生长所需，而用地面灌溉需则4-5次，而且传统的灌溉浇水地面是保墒了，而空气相对湿度和温度无法得到保证。

4喷灌系统在大棚仿生栽培当中存在的问题和发展方向

该项目虽然较传统的栽培技术有了很大的提高，但是还存在一些弊端，主要表现为：

雾化系统是人为控制，自动化控制性差；雾化的时候大棚外层的覆盖物是处于封闭状态，通风效果差；雾化后的大棚覆盖物暂时不能移开，这段时间灵芝子实体易于形成畸形，有待于后期研究探讨改进。

参考文献：

[1] 赵友琴.灵芝和灵芝玉屏[J].上海中医药杂志，1985（2）：25-27.

[2] 梁祖霞.灵芝―古人心目中的仙草[J].开卷有益.求医问药，1997，（5）：12-13.

[3] 周效平，李庆忠，刘颖.灵芝冲剂药理作用研究[J].中医药学报，1997，（1）：51-53.

[4] 何显忠.灵芝临床应用及药理作[J].时珍国医国药，2000，（6）：11-14.

[5] 汪新政.灵芝是降癌妙[J].中国食用菌，1996，（2）：40.

土壤保湿的方法篇（8）

中图分类号 S156.8 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2017）14-0062-03

Abstract：Soil organic carbon（SOC） and soil readily oxidizable organic carbon （ROC） of three soil layer of five land utilization types， including woodland， cultivated land， orchard land， wetland and mudflat，were measured. The results show that， topsoil （0～20cm）SOC contents of various land use types display aggregate， cultivated land（7.42g/kg）>woodland（4.79g/kg）>orchard land（2.93g/kg）， wetland（2.96g/kg） and mudflat（3.07g/kg），and the latter three land use types have no significant difference. SOC and ROC show extremely significant correlation. ROC is more active response to changes of land use types than SOC. ROC/SOC trends to be stable except topsoil of cultivated land.

Key words：The ancient course of Yellow River；Land use change；Soil oganic carbon；Soil readily oxidizable organic carbon

黄河明清故道系指公元1194―1855年间，黄河向南侵入淮河所形成的一段主河道所流经的地域，位于黄河、淮河、苏北灌溉总渠之间，流经豫、鲁、皖、苏四省22个县（市），全长730km，南北平均宽32.5km，土地总面积约2.4万km2，形成了淮河与黄河流域之间一个自然景观独特的地理单元[1]。该区域土壤成土母质为黄泛冲积物，土壤类型以潮土为主，土种主要为飞沙土。该土种砂性重，结构松散，缺乏毛细孔结构，沙粒阳离子交换量较低，其保水保肥性较差[2，3]，肥力较低。研究表明，砀山县飞沙土中有机质的含量仅为0.4%左右[4]，属于极低的水平。土地利用方式的改变对陆地生态系统碳循环有重要的影响[5]，是造成土壤有机碳（soil organic carbon， SOC）含量水平降低的重要因素。对于SOC含量较低区域土地利用改变导致的土壤碳含量变化研究主要集中在中国西部沙化地区。对于黄河故道区域土地利用方式变化对土壤碳影响的研究还未见报道。土壤易氧化有机碳（soil readily oxidizable organic carbon，ROC）是土壤活性有机碳重要的组分之一，由于其循环速率快，稳定性差，易受到外界因素的影响从而造成碳的释放。在土壤受到人为活动干扰的早期阶段，土壤碳库的变化被认为主要发生在ROC库中，因此常被用作土壤碳库短期变化的表征因素[6]。本研究通过测定安徽省砀山县黄河故道区域不同土地利用方式下土壤ROC含量，以期了解在有机质含量较低的飞沙土中土地利用变化所造成的土壤中有机碳含量的变化情况。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况 黄河故道在安徽省砀山境内长46.6km，区域面积约699.7km2，占砀山县总面积的59%。本研究区域选择位于砀山县西北部官庄坝镇的砀山黄河故道省级自然保护区内。保护区总面积约21.80km2，其中核心区5.86km2，是黄河故道区域内保持得较为完好的湿地之一，2017年初入选安徽省第一批重要湿地名录。该区域年降雨量773mm，年均气温14℃。

1.2 研究方法 在研究区域内选择较为典型的林地、耕地、果园、湿地、滩涂为采样区。采样区内具体情况见表1。样品采集时间为2016年7月底。在每个采样区内随机布设3个10m×10m样方，每个样方内按“5点取样法”，用直径为5cm的不锈钢土钻分别采集0～20cm、20～40cm、40～60cm深度的土壤，同层土壤混合为一个样本，共采集45个土样。土样用自封袋带回实验室自然风干，在此过程中剔除样品中的石子和动植物残体，碾碎后过2mm孔径土壤筛备测。SOC的测定采用外加热重铬酸钾容量法，ROC的y定采用333mmol・L-1高锰酸钾氧化-比色法[7]。

2 结果与分析

2.1 不同土地利用类型SOC含量 不同土地利用类型SOC含量在3个土层深度上的表现见图1。土壤0～20cm表层SOC含量范围在2.93～7.42g/kg，其中林地、耕地、果园以及湿地表层土壤SOC含量均显著高于20cm以下土层（P

2.2 不同土地利用类型土壤ROC含量 不同土地利用类型土壤ROC含量如图2所示，其范围为0.325～3.918 g/kg。除滩涂三层土壤ROC含量无显著差异外，其它土地利用类型表现为0～20cm土壤ROC显著高于20cm以下土壤。这与上述SOC随土层深度变化情况相似。但也存在细微差异，表现为林地与湿地两种土地利用类型中，20～40cm土层与40～60cm之间，ROC含量出现了显著差异（P

对各土地利用类型的3个土层SOC和ROC的平均含量值进行回归，建立二者之间的线性回归方程，见图3。结果显示SOC与ROC之间存在极显著的线性关系（P

为了消除总有机碳含量的差异对ROC含量产生的影响，对ROC与SOC进行比值处理，获得ROC分配比例，其范围为25.38%～53.67%，见图4。统计结果显示，各土地利用类型随土壤深度改变，ROC/SOC值未出显著差异。各土地利用类型在不同土层的横向比较显示，只在0～20cm表层耕地ROC分配比例（53.67%）高于其它土地利用类型。其他土地利用类型间ROC分配比例间均无显著差异。说明砀山黄河故道区域各土地利用方式对ROC分配比例的影响不显著。

3 结论

土地利用方式的改变是造成土壤有机碳含量变化的主要因素。黄河故道区域土壤以飞沙土为主。这一区域湿地景观是主要的环境背景，在受到人为干扰后，湿地转变为不同的土地利用类型后，土壤有机碳发生了变化。本研究显示：（1）该地区湿地转变为林地、耕地、果园和滩涂后，除滩涂外，各土地利用类型土壤SOC在0～20cm的土壤表层出现积聚，其中耕地与林地表层土壤SOC含量提高最为明显，如果考虑到耕地有施肥带来有机质输入的影响，林地在提高土壤有机碳含量的作用较有效；（2）土壤总有机碳SOC含量与易氧化有机碳ROC含量之间存在显著的相关性，说明ROC含量主要还是依赖于SOC含量的高低；（3）林地、耕地20～40cm、40～60cm土层ROC含量与SOC相比出现了显著差异，说明土地利用类型土壤碳变化的分辨上，ROC较SOC具有更高的灵敏度；（4）除耕地表层土壤外，ROC分配比例在各土层间无显著差异，同一土层各土地利用类型间也无显著差异，说明飞沙土为主的砀山黄河故道区域不同土地利用方式和不同的土层ROC分配比例趋于稳定，其值为（32.64±4.97）%。

参考文献

[1]黄以柱. 黄河故道区域土地资源开发利用研究[J].自然杂志， 1995（4）：211-215.

[2]Walpola， B C，Arunakumara， K.Decomposition of Gliricidia leaves：the effect of particle size of leaves and soil texture on carbon mineralization[J]，Tropical Agricultural Research & Extension.2010，13（1）：19-23.

[3]Ismail S M， Ozawa K. Improvement of crop yield， soil moisture distribution and water use efficiency in sandy soils by clay application[J].Applied Clay Science，2007，37（1-2）：81-89.

[4]付金沐，史志刚，孙林华，等.安徽砀山县域土壤有机质现状调查分析[J].安徽农业科学，2009，37（28）：3745-3746，3777.

[5]马晓哲，王铮.土地利用变化对区域碳源汇的影响研究进展[J]. 生态学报，2015，35（17）：5898-5907.

[6]沈宏，曹志洪，胡正义.土壤活性有机碳的表征及其生态效应[J].生态学杂志，1999，18（3）：32-38.

土壤保湿的方法篇（9）

中图分类号：P467

文献标识码：A文章编号：16749944（2017）8000704

1引言

竦刂参锏纳长与湿地土壤的碳积累密切相关，是生态系统碳循环重要的生物因子，决定碳输入的数量、形式及存留时间。植物生物量作为物质循环和能量流动基础对生态系统功能起着关键作用，强烈影响着湿地土壤的碳输入（郭绪虎等，2013）。在受到以温度升高为表征的气候变化作用下，植物生物量必然受到影响，理论上温度升高有利于广域分布种的生长发育，将为土壤提供更多的碳输入，使得土壤有机碳积累水平增加，改善湿地土壤的理化性质，增加保水与养分富集作用，进而为湿地植物的生长发育提供条件。

高原湿地作为全球湿地的重要组成，对气候变化十分敏感，位于横断山脉的纳帕海高原湿地拥有丰富的湿地植物群落（董瑜等，2014），其生物量积累是碳循环过程的重要环节，随着气候变暖，生物量积累增加，但土壤有机碳积累是否也随之增加？本研究利用云南高原立体地形的海拔梯度变化所形成的立体气候特征，以不同海拔梯度形成的温度差异作为影响因子，分析研究纳帕海湿地优势植物生物量增加对土壤有机碳积累的影响。进一步了解和认识高原湿地与气候变化间的关系及其响应过程，为应对气候变化提供理论依据。

2材料与方法

2.1实验设计

以滇西北高原典型湿地纳帕海（海拔3260 m）为研究对象，将适应了纳帕海湿地气候条件的茭草（IaniaCuciflora）、水葱（Scirpus abernaemontani）2种优势植物连同生长基质组成的植物-土壤单元，于2010年移至海拔2437 m的拉市海湿地和海拔1886 m的滇池流域。于植物生长初期，在原生地纳帕海分别挖取植株丛数不低于100 株的茭草、水葱植物群落及其土壤单元（ 其中土壤厚约50 cm） ，各单元整体分别移栽至区域气候条件不同的丽江拉市海湖滨、滇池流域，分别置于长300 cm、宽150 cm、深100 cm 的实验池中，植物淹水深度以其原生环境为基准，每种植物设3个重复，以满足分析采样和统计分析要求。同时，在移出地纳帕海做同样移出实验，以作比较研究的参照。三地气候条件差异明显，从分别设置于三地的Portlog自动气象站多年观测数据（表1）可知，随海拔降低，降水和气温随之增加。

2.2样品与数据采集

于2010年和2016年分别在纳帕海、拉市海与昆明滇池流域三个研究地用原状取土管采集10～30 cm土壤，用塑封袋包装标号后带回，风干后挑出根系，研磨过100目筛，用重铬酸钾外加热法测定有机碳含量（鲍士旦，2000）。分别于2010年和2016年于植物生长末期（9月）设置3个1 m×1 m的样方，在每个调查样方中分别齐地刈割25 cm×25 cm植株，带回实验室放置于65℃的烘箱中，烘干至恒重，用电子天平分别进行称重，估算出植物生物量。

2.3数据处理

采用Excel 2007与SPSS19.0进行数据分析与统计制图。

3结果与分析

3.1茭草与水葱两种植物地上生物量

2010年实验池建立时采集计算三地的茭草与水葱植物生长末期地上生物量分别为（853. 6±58.2）g/m2和（730.7±7.8）g/m2，2016年纳帕海茭草与水葱生物量分别为（984.0±10.9）g/m2和（1122.6±11.9）g/m2；拉市海分别为（1484.6±13.7）g/m2和（1683.1±10.7）g/m2，相比纳帕海茭草生物量增加50.9%，水葱生物量增加49.9%；滇池流域分别为（1786.3±13.3）g/m2和（2000.9±11.5）g/m2，相比拉市海茭草生物量增加20.3%，水葱生物量增加18.8%，呈现出随海拔降低的温度升高，茭草与水葱的植物生物量逐渐增加的趋势（图1）。

3.2土壤有机碳含量变化

2010年试验初始时采集的三地茭草与水葱土壤有机碳含量分别为（67.91±4.58）mg/kg与（55.11±6.31）mg/kg，实验建立6年后（2016年）纳帕海湿地植物茭草的土壤有机碳含量为（60.34±3.91）mg/kg、水葱的土壤有机碳含量为（65.78±4.72）mg/kg，移至丽江拉市海湿地后，随着气候条件的改变，特别是温度的上升，茭草的土壤有机碳含量下降为（36.28±3.49）mg/kg、水葱的土壤有机碳含量下降为（34.66±2.58）mg/kg、；移至滇池流域试验地后，茭草，水葱2种植物的土壤有机碳含量分别为（21.75±1.35）mg/kg、（21.55±2.65）mg/kg。可见2种植物类型下的纳帕海湿地土壤有机碳含量，均随着海拔下降气候条件改变的温度上升，呈现出较为明显的梯度下降（图2）。移至拉市海湿地的2种植物茭草，水葱土壤有机碳含量分别减少39.87%，47.31%；移至滇池流域2种植物的有机碳含量在拉市海减少的基础上分别下降了40.05%，37.82%。

4讨论

随着纳帕海、拉市海与滇池流域的温度升高，三个研究地的茭草与水葱地上生物量依次增加。说明茭草与水葱作为湿地广域分布物种，其对温度胁迫有着良好的适应性，这与董瑜等人对纳帕海湿地优势植物生理生化特性的研究结果一致（董瑜等，2014）。高温促进了两种优势植物的生长发育，使其光合固碳能力提高，初级生产力增加，地上生物量的留存增加，理论上增加了其土壤有机碳的输入量。与理论预期不同的是，纳帕海湿地土壤有机碳积累水平在温度升高时减弱，从2010年试验初始时土壤有机碳含量与移出地6年后的土壤有机碳含量值比较看，虽差别不大，但呈现随着时间推移，土壤有机碳在不断积累的规律。作为纳帕海湿地生态系统重要的碳汇植物，这对高原湿地碳积累及其区域碳平衡有着重要意义，对维持长江上游的湿地水源涵养功能有着重要作用。在温度升高的背景下，茭草与水葱的生物量积累与土壤有机碳积累负相关，不仅直接影响到土壤有机碳的积累水平，而且影响到生态功能的发挥。虽然以温度升高为主要表征的气候变化促进了纳帕海湿地优势植物的生长发育，光和固碳能力得到提升，地上生物量增加，但其土壤有机碳积累水平却逐渐下降。湿地碳汇植物良好的生长发育未能给湿地土壤提供有效的碳输入，降低了土壤有机碳积累水平。另一方面，造成这种结果的原因有可能是温度升高加速了土壤有机碳的分解速率，导致土壤碳输出超过碳输入，在这种情况下，即使植物群落生物量作为碳汇在增加，土壤有机碳分解又变成碳源大量逸出，致使湿地土壤碳循环失衡，进一步增加了湿地温室气体的排放，加剧了地区气候变化（田昆，2008）。

5结论

以上研究与董瑜和郭绪虎等人的研究结果相似，进一步论证了气候变化影响土壤碳积累，温度升高导致湿地生态系统负反馈的研究结论。尽管以温度升高为主要表征的气候变化有利于湿地优势植物群落的生长发育和地上生物量的留存，但随着温度持续增加，是否会出现其他优势植物，纳帕海湿地优势植物的生态位是否会产生变化，其植物群落结构又是否会发生改变？目前受到研究时间尺度的限制无法进行验证。但持续的增温将最终将改变湿地生态系统的碳循环过程，进一步破坏其生态功能，反作用于当地小气候，放大了气候变化的不利影响。而湿地土壤有机碳积累水平的下降，将使高原湿地涵养水源，富集营养等各种功能减弱或遭到破坏，其所带来的负面效应远远超过正面效应。因此，在全球气候变化的大环境下，应加强监测研究，以应对气候变化。

参考文献：

[1]

董瑜， 田昆， 肖德荣， 等. 区域气候变化对纳帕海湖滨植物生理生化特性的影响[J]. 生态学报， 2014， 34（19）.

[2]赖建东， 田昆， 郭雪莲， 等. 纳帕海湿地土壤有机碳和微生物量碳研究[J]. 湿地科学， 2014， 12（1）.

[3]郭绪虎， 肖德荣， 田昆， 等. 滇西北高原纳帕海湿地湖滨带优势植物生物量及其凋落物分解[J]. 生态学报， 2013， 33（5）.

[4]李月梅， 曹广民， 徐仁海. 植物群落生物量和有机碳对高寒草甸土地利用变化的响应[J]. 草业科学， 2007， 24（6）.

[5]胡雷， 王长庭， 阿的鲁骥， 等. 高寒草甸植物根系生物量及有机碳含量与土壤机械组成的关系[J]. 西南民族大学学报，2015， 41（1）.

[6]陆梅， 田昆， 张仕艳， 等. 不同干扰程度下高原湿地纳帕海土壤酶活性与微生物特征研究[J].生态环境学报， 2010， 19（12）.

[7]陶宝先， 宋长春. 氮素形态对泥炭沼泽土壤有机碳矿化的影响[J]. 生态环境学报，2015，24（3）.

[8]田昆， 常凤来， 陆梅， 等. 人为活动对云南纳帕海湿地土壤碳氮变化的影响[J]. 土壤学报， 2004， 41（5）.

[9]肖德荣 ， 田昆 ， 张利权. 滇西北高原纳帕海湿地植物多样性与土壤肥力的关系[J]， 生态学报， 2008， 28（7）.

[10]王平， 盛连喜， 燕红， 等. 植物功能性状与湿地生态系统土壤碳汇功能[J]， 生态学报， 2010， 30（24）.

[11]侯翠翠， 宋长春， 李英成， 等. 不同水分条件沼泽湿地土壤轻组有机碳及微生物活性动态[J]，中国环境科学， 2012，32（1）.

[12]王长庭， 龙瑞军， 刘伟， 等. 高寒草甸不同群落类型土壤碳分布与物种多样性、生物量关系[J]， 资源科学， 2010， 32（10）.

[13]李顺姬， 邱莉萍， 张兴昌. 黄土高原土壤有机碳矿化及其与土壤理化性质的关系[J]. 生态学报， 2010， 30（5）.

[14]李东， 黄耀， 吴琴， 等. 青藏高原高寒草甸生态系统土壤有机碳动态模拟研究[J]. 草业学报， 2010， 19（2）.

[15]解宪丽， 孙波， 周慧珍， 等. 不同植被下中国土壤有机碳的储量与影响因子[J]. 土壤学报， 2004， 41（5）.

[16]朱宏伟， 杨森， 赵旭矗 等. 区域气候变化统计降尺度研究进展[J]. 生态学报， 2011， 31（9）.

[17]辜运富， 郑有坤， Petri Penttinen， 等. 若尔盖高原泥炭沼泽土嗜冷细菌系统发育分析[J]. 湿地科学， 2014， 12（5）.

[18]何太蓉， 杨达源， 杨永兴. 三江平原泥炭沼泽土剖面P 、K养分分布特征及影响因素分析[J].农村生态环境， 2004， 20（1）.

[19]姜明， 吕宪国， 杨青. 湿地土壤及其环境功能评价体系[J]. 湿地科学， 2006， 4（3）.

[20]万忠梅， 郭岳， 郭跃东. 土地利用对湿地土壤活性有机碳的影响研究进展[J]. 生态环境学报， 2011， 20（3）.

[21]祖元刚， 李冉， 王文杰， 等. 我国东北土壤有机碳、无机碳含量与土壤理化性质的相关性[J].生态学报， 2011， 31（18）.

[22]谢迎新， 张淑利， 冯伟， 等. 大气氮素沉降研究进展[J]. 中国生态农业学报，2010，18（4）.

[23]沈芳芳， 袁颖红， 樊后保， 等. 氮沉降对杉木人工林土壤有机碳矿化和土壤酶活性的影响[J].生态学报， 2012， 32（2）.

[24]黄国勤， 赵其国. 红壤生态学[J]. 生态学报， 2014， 34（18）.

[25]王娇月. 冻融作用对大兴安岭多年冻土区泥炭地土壤有机碳的影响研究[D]. 长春：吉林大学， 2014.

[26]杨f勤， 张健， 胡庭兴， 等. 森林土壤生态学[M]. 成都：四川科学技术出版社， 2006.

[27]黄耀， 周广胜， 吴金水， 等. 中国陆地生态系统碳收支模型[M]. 北京：科学出版社，2008.

[28]吕宪国. 湿地生态系统观测方法[M]. 北京：中国环境科学出版社， 2004.

土壤保湿的方法篇（10）

中图分类号：TU284 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）35-0137-01

引言

湿陷性土质在我国分布较广，在多个省份均有分布。由于该种土质具有较高的强度和非常低的压缩性，因此在这种土质之上修建公路则十分容易对其造成破坏。湿陷性土质在遇水之后，其将会发生结构性的破坏，对公路的破坏作用十分明显，严重影响了车辆运行的安全性。因此针对湿陷性土质进行研究，并且掌握该种土质的缺陷，通过提高施工技术的方式以降低土质对公路的破坏，这对于我国公路工程的修建而言具有十分重要的现实意义。

一、湿陷性土质之下的公路路基施工技术

（一）强夯法

强夯法又被称之为固结技术，在公路路基施工当中遭遇湿陷性土质之时，通常使用该种技术进行处理。通过强夯法的使用，能够有效的增加土质的密度和强度，并对湿陷性土质的压缩性特征进行控制。与此同时，该种技术所需要的设备较为简单，施工成本较低，并且成效明显。经过实践证明，将此技术应用于湿陷性土质之上的公路路基施工当中，效果较为显著和理想，因此该种技术也成为了最为常用的路基施工技术之一。

（二）冲击碾压法

湿陷性土质之下的公路路基施工当中，冲击碾压法也是使用范围较广的一种技术。该种方式实际而言就是通过进一步压实路基的方式，从而为公路的修建提供一个良好的基础。在具体的施工当中，如果应用状态良好，通常可以在3m以内的土层当中收获显著的成效。由于冲击碾压法技术的限制，为了获得良好的成效，因此该种技术最为适用于可以折叠到更浅的一个基础之上。在公路路基的施工当中，该技术通过对地基进行反复的鼓捣，从而进一步提升土壤的密度与强度。与此同时，在这整个过程当中，土壤的机械性能、物理性能等都将得到一个较大的改变。而土壤所发生的改变，很大程度的降低了地基变形的可能，甚至将完全消除这种可能。该技术较为适合被应用于湿陷性土质饱和度超过60%的公路路基当中。

（三）隔水层法

在湿陷性土质之下，施工企业在开展公路路基施工之时，通常会通过隔水层法技术，通过该技术来分割路面和土壤。隔水层法多用于路基的挖方段，比如在边坡、排水沟等。该技术的基本原理也较为简单和明确，通过充分的利用防水工布，从而最大限度的降低水对湿陷性土质的影响，避免土质因素而降低公路路基施工质量。隔水层法的使用基础是已经成功完成了开挖施工，然后在之上覆盖一层防水工布。通过这层防水工布，从而隔绝水和土。在具体的施工当中，要求通过增加排水暗沟的方式，在纵横向之上增加排水暗沟，从各个方向降低水和土壤的接触面积，进而最大限度的降低水对土壤的不利影响。通过隔水层法一方面将有效的降低基坑当中出现积水的现象，另一方面在实际的施工当中也将发挥应有的实用性，进一步提升路基施工效率和质量。

（四）土壤压实法

土壤压实法又被称之为灰土挤密法，具体的使用方式是，及时的拔出打入地基的套管，并且对形成的桩孔通过加入各类材料进行填充，所选用的材料包括了石灰石等。同时在完成填充之后，进一步夯实桩孔。通过该种方式，从而在路基当中形成灰土桩。夯实法与土壤压实法具有一定的相似性，但却并非完全相同。前一种属于竖向的加密土层，后一种则是横向加密涂层。在开展公路路基的施工之时，在往涂层打入套管之后，施工周边的土体将在这个作用之下产生水平方向的力，造成较大的作用力与冲击力。而在使用了土壤压实法之后，套管周边的土壤也将获得一定程度的改善，从而降低湿陷性土质对路基施工的破坏作用。

二、施工当中的注意事项

在湿陷性土质之下使用以上几种路基施工技术之时，还需要重视以下几个注意事项：第一，把好施工质量关口。这就要求在具体的施工当中，严格按照设计和施工工序开展工作，杜绝任意更改和变动的现象发生。比如锤重或者落点等参数。工作人员必须严格依据有关的参数进行操作，从而有效的提升公路路基施工质量和效率。第二，在使用冲击碾压法之时，要求要有效的控制该技术的作用范围和深度，进而确保在该技术之下路基施工达到最佳的效果，最大程度的降低湿陷性土质对路基的不利影响。比如在湿陷性土质之下的公路路基施工过程当中，如果出现地表水过多，从而使得地表产生推移之时，该种技术就成为了最佳处理方法。第三，在使用隔水层法之时，尤其需要注意的是合理布置暗沟，发挥暗沟的最大作用，从而降低水对湿陷性土质的破坏作用。在实际的施工当中，在布置暗沟之时应当保证其通畅性较好，减少水和土壤的接触可能，有效的提高隔水作用，将水隔离在外，提高路基施工质量。第四，在使用土壤压实法之时，要求注意回填问题。在回填之时应当控制到回填土的厚度问题，将其控制在有关规定的范围之内，只有这样才能够充分发挥土壤压实法的积极作用。在开展路基施工之时，在施工现场有效的控制桩孔位置和深度。并且在使用填充的石灰土之时，也应当首先进行拌合，确保其适当均匀。与此同时，在使用该技术之时，所有的施工作业的过程都应当严格按照有关规定进行。

结束语

综上所述，在湿陷性土质之下开展公路路基施工，为了有效的降低湿陷性土质对路基工程的破坏性作用，要求立足于湿陷性土质的特征，尽力隔绝土壤和水，从而降低水的破坏性作用。可以选择使用强夯法、隔水层法、土壤压实法等，有效的改变土壤的性质，降低湿陷性土质的不利作用，进一步提升公路路基施工效率和施工质量。

参考文献

[1]邹蔚林. 湿陷性黄土条件下的公路路基施工要点[J]. 黑龙江交通科技，2014，07：73.

[2]王国锋，陈建军. 高速公路路基施工技术研究[J]. 经营管理者，2012，14：387.