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人教版高中地理必修第一册
第二节　土壤
教学目标
序号 内容目标 核心素养目标
1 观察土壤标本,学生能够判断不同颜色和质地的土壤并说明判断依据。 地理实践力
2 运用图文资料,结合观察活动和实例说明土壤的主要形成因素,并据此解释家乡的土壤现象。 综合思维
3 结合实例,了解土壤的功能和养护途径及重要性。 人地协调观
教学重难点
重点:土壤的主要形成因素。
难点:土壤的主要形成因素和土壤在地理环境中的地位。
教学方法
教法:使用土壤样本、图片、视频等直观教学方法,结合土壤采集地的气候、植被、地形等地理背景,辅助实验来探究土壤的成因。
学法:通过绘制土壤剖面图,加深对土壤构造的理解和记忆;通过构建思维导图的方式来总结各成土因素之间的相互联系,突破重难点。
课时安排
2课时
教学准备
准备不同颜色的土壤标本和砂土、壤土、黏土三种质地的土壤标本供学生观察。准备土壤观察实验使用的器材,多媒体教学设备。
第1课时
【导入新课】图片和土壤视频导入。
(设计意图:以图片形式介绍中华文明的发源地与黄土分布区相重合,世界上的古文明分布在大河流域,同时也分布在疏松易耕种的土壤上。让学生对土壤在人类文明发展中的作用有直观的印象,体会土壤在文明发展史中的重要性,埋下关注土壤与人类关系的伏笔,渗透人地协调观。同时引导学生思考家乡的土壤是什么样的,自然关注到本节主要内容。)
【出示目标】教师解读学习目标,帮助学生理顺本节要学习的主要内容、学习方法和需要达到的程度。
一、观察土壤
【学生活动】引导学生阅读教材,对土壤有了基本的认识后,结合自己的研学体验等判断下列说法是否正确,并阐述理由。
1.土壤与土地是一回事。 (×)
2.组成土壤的物质都是固体。 (×)
3.黏土的保水性要高于砂土和壤土。 (√)
4.所有的土壤剖面都有有机层的分布。 (×)
5.生物是岩石风化产物形成土壤的关键因素。 (×)
(设计意图:这部分内容都可以从教材中找到答案,但学生往往会忽略对土壤剖面和各土层特点图的研读,通过以上问题的设计可以引导学生深入学习土壤概念和土壤剖面。)
【教师讲解】土壤是指陆地表层具有一定肥力,能够生长植物的疏松表层。
注意提取概念的核心词:土壤是疏松表层,修饰词是在陆地表层、具有一定肥力、能够生长植物,因此我们可以判断地表疏松的积雪不能算作土壤,加深对概念的理解。
【学生观察】教师提供家乡土壤标本,学生观察、手指研磨之后说出土壤的颜色、质地、水分状况,并简单地说出土壤的特点。
【教师点拨】土壤是由矿物质、有机质、水分和空气四种物质组成的,理想土壤的组成比例如下表。
土壤的组成 状态 体积比例 肥力特征
作用 肥力
矿物质 固态 45% 是土壤中矿物养分的主要来源 土壤肥力的高低取决于土壤中水、肥、气、热四个因素之间的协调程度以及能否满足植物生长过程中的各种需求
有机质 固态 5% 有机质的含量是土壤肥力高低的重要标志
水分 液态 20%~30% 过多会造成土壤温度下降,土壤缺氧
空气 气态 20%~30% 过多会造成养分、水分不足,植物枯萎
如果把土壤矿物质称为“土壤骨骼”,土壤有机质就被称为“土壤的肌肉”,土壤中的水分就相当于人的“血液”,土壤中的空气就相当于人的“呼吸”,就像人一样,只有各部分协调配合,土壤才能健康。
土壤水分、养分、空气和温度,称为土壤肥力四大因素。土壤温度对作物生长和土壤中微生物活动以及各种养分的转化、土壤水分蒸发和运动都有很大影响,水分和空气是此消彼长的关系。为改良较为贫瘠的红壤,多采用加入沙子、增施有机肥的方式来增加红壤中的空气和有机质含量,提高红壤肥力。
【师生活动】4人一个小组,通过分组实验,观察土壤标本和家乡的土壤样本,并详细记录实验观察结果,最后得出自己的结论。
实验器材:容器(烧杯)、土壤标本、土壤样本、纸巾、水、酒精灯。
实验目的:观察家乡的土壤,明确土壤的颜色、质地和组成物质。
实验步骤:①将少许土壤标本倒在纸上,并标好对应名称;
②小组合作,实验观察,确定家乡土壤的颜色、质地,验证土壤的组成物质;
③形成自己的结论;
④收拾好土壤标本和实验器材。
实验现象及结论:
1.观察标本,家乡的土壤是什么颜色
2.观察土壤的粒径,并用手指研磨,手感如何 你判断家乡的土壤是什么质地
3.用一块纸巾包住一小把土壤,用手攥紧,土壤的体积发生了什么变化 纸巾湿了吗 为什么会出现这种现象 你的结论是什么
4.将土壤放到漏斗瓶内,倒入适量水(没过土壤),观察土壤的渗水状况。这种现象说明了土壤有什么作用
5.如果我们在烧杯中加热土壤,土壤颜色会发生什么变化
实验完成后,请各小组代表介绍观察到的实验现象和结论,得出家乡的土壤是棕壤,质地是壤土,土壤中含有水分,空气和有机质的结论,教师点评并反馈纠正。
【教师提问】请同学们进一步思考,你还可以设计什么样的实验来验证土壤的质地和组成物质。
实验意图:地理实践力包括考察、实验和调查等形式。本实验不仅通过分组操作锻炼学生的动手能力,体验观察记录、研究分析的科研过程,还进一步要求学生能够设计实验,训练科学严谨的科研过程,提高科学品质和地理实践力。
【教师播放】播放云南昆明的高中生录制的校园红壤的视频,让学生对比棕壤和红壤外观、性状的不同,拓宽了视野。
【出示图片】出示森林土壤剖面图和耕作土壤剖面图两幅图片。
【小组讨论】1.说出森林土壤剖面图和耕作土壤剖面图的分层特点。
2.简单说出两者的差异和成因。
【教师点拨】通过土壤示意图和真实土壤剖面的展示,讲解森林土壤剖面和耕作土壤剖面及各土层的特点。区分母岩层和母质层,展示紫色土土壤剖面图片,介绍成土母质是岩石的风化产物,是土壤发育的物质基础,决定了土壤矿物质的成分和养分状况,影响土壤的质地。
这部分讲解既是对剖面图的深入研读,解决学生预习中出现的知识疏漏,也为下一步探究棕壤颜色的影响因素打下基础。
【图片展示】向学生展示农具——犁以及犁的使用方法,帮助学生理解“犁底层”的特点。
【学生练习】展示多个土壤剖面,让学生分辨自然土层和耕作土层,进一步掌握土壤剖面。
教师总结土壤的观察,一般从土壤颜色、土壤质地、土壤剖面构造等方面进行。
【承转】各地由于所处的环境不同和人类活动影响不同,形成形形色色的不同土壤类型。下面我们就来探究一下土壤是怎样形成的。
二、土壤的主要形成因素
【合作探究】各小组探究以下三个问题,小组代表将研究成果展示到黑板上。将疑难问题写到疑问区,自由解答,建议创新形式,图文结合,15分钟左右完成。
探究一:棕壤也称“棕色森林土”,是暖温带落叶阔叶林和针阔叶混交林下形成的土壤,棕壤地区气候条件的特点是夏季高温多雨,冬季寒冷干燥,年平均气温为5~14 ℃,年降水量为500~1 000毫米,棕壤主要分布在山东半岛和辽东半岛,所处地形主要为低山丘陵,成土母质多为花岗岩、片麻岩及砂页岩的风化产物。在森林植被下发育良好的棕壤剖面,一般地表有2~10厘米厚的枯枝落叶层,其下为灰棕色腐殖质层,厚10~20厘米,有机质含量较高,土壤肥力较高。
你认为棕壤的颜色主要是受什么因素影响的
探究二:黑土是在丰茂的草甸植物下发育的土壤,腐殖质厚度可达70厘米,有机质含量极为丰富,是世界上最肥沃的土壤,中国东北地区是世界主要的黑土分布区之一。亚马孙平原的热带雨林地区的土壤为砖红壤,有机质含量非常低,腐殖质层非常薄。
东北平原、山东半岛、亚马孙平原在历史上都曾被大量植被覆盖,为什么有机质含量会差这么多呢 请尝试从生物和气候的角度解释。
探究三:像地理学家一样思考
19世纪末,俄国科学家道库恰耶夫在进行大量调查研究的基础上,对土壤成因进行了科学解释,建立了土壤形成因素学说。该学说认为,土壤的形成取决于母质、气候、生物、地形、时间五大成土因素的综合作用。
你认为道库恰耶夫没有考虑哪一个因素 结合自己所学知识,举例说明该因素对土壤形成的影响。
【小组展示】各小组展示探究结果。
【教师指导】
生物:播放一颗种子在土壤中萌发、根系生长的视频,展示温带土壤横切面生物的多样性图片,帮助学生明确生物是影响土壤发育的最基本也是最活跃的因素。生物残体为土壤提供有机质,有机质在微生物作用下转化为腐殖质。植物吸收营养元素储存在生物体内,随生物残体的分解释放到土壤表层,使营养元素在土壤表层富集。
气候:湿热地区的土壤形成速度比干冷地区快得多。湿热地区土壤化学风化作用和淋溶作用强,土壤黏粒比重高。冷湿环境有利于土壤有机质积累,干旱、高温地区土壤有机质积累少。
探究问题解答:热带雨林枯枝落叶多,但是微生物分解速度快,生物循环旺盛,加之高温多雨,淋溶作用强,养分几乎全部储存在植物体内,土壤中有机质含量少,土壤贫瘠。温带草原植物残体数量虽不及热带雨林,但是微生物分解速度缓慢,加上气候较干旱,淋溶流失作用微弱,养分得以在土壤中保留下来,土壤反而肥力较高。
【教师点拨】土壤有机质的含量高低取决于两大方面:来源和流失。有机质的来源:植(动)物残体;有机质的流失:微生物分解作用、淋溶作用、植物吸收。
气候对土壤发育和性状的影响:直接影响土壤水热状况,间接影响表现在对微生物活动强弱、岩石风化过程(暖湿气候风化作用强、风化产物多,冷干气候风化作用弱、风化产物少)、动植物残体的多少。
地貌→影响气温降水→影响植被分布;地貌→影响地表径流→影响成土母质分布。地貌因素影响了各因素的空间分布,各因素之间的相关性也体现了地理要素的综合思维。
时间:图片展示土壤发育的原始、幼年、壮年、老年阶段,让学生明确土壤发育时间越长,土壤层越厚,土层分化越明显。
人类活动:道库恰耶夫的土壤形成因素学说缺少了人类活动这一因素。教材一开始提到的亚马孙河流域与自然土壤迥异的黑色土壤就是人工改良形成的。古巴比伦、古埃及、古楼兰文明的消亡时间与土壤的消亡时间是接近的,土壤孕育了文明,但土壤一旦消失,文明将不复存在。我们学习土壤,研究土壤的性质和形成,目的是更好地利用和养护土壤。
(设计意图:这部分既是对导入的回应,也为下一课时做好铺垫,同时渗透时空综合思维和人地协调的观念。)
本节课我们通过观察家乡土壤样本,了解了土壤的颜色和质地特征,通过读森林土壤剖面和耕作土壤剖面图片,了解了土壤的剖面结构,通过分析母质、生物、气候、地貌、时间等因素对土壤形成的作用,学会综合分析方法。本节课的知识网络图如下:
本节课立足核心素养,顺利完成教学目标,重点问题的突破分了三大部分:识土、辨土、探土。分别突破不同的知识点,在难度上存在层层递进关系,对难点的突破联系了生活实际,注重规律的总结,课上充分利用思维导图,帮助学生构建出完整的知识体系。受条件所限,分组实验的设计不够严谨,如土壤的渗水试验可用量杯量取水,数值更准确。
第二节　土壤
一、观察土壤
1.颜色
2.质地
3.剖面构造:森林土壤和耕作土壤
二、土壤的主要形成因素
1.成土母质　2.生物　3.气候　4.地貌　5.时间
第2课时
【承转】上节课我们学习了土壤的概念、观察土壤的方法和土壤的主要形成要素等,认识了家乡土壤的特点,并对土壤肥力有了初步的认识。土壤是农业的基础,也是我们人类生存必不可少的条件。本节课我们将对土壤的功能和重要性、土壤的养护和改造以及土壤与地方病的关系做进一步探究。
三、土壤的功能和养护
【答疑解惑】预习清障,引出新知
回答预习问题:
(1)图中呈现出了哪些圈层 土壤层上下各有哪些圈层
(2)土壤中的矿物质、有机质、水和空气分别来自哪一圈层
(3)土壤与四大圈层之间有无明确界线 为什么
(4)为什么说四大圈层在土壤中的接触是“紧密”的
【教师点拨】
1.据图得出土壤在地理环境中的位置特点,联系地球圈层结构、土壤物质组成、土壤剖面构造等知识,理解土壤既是四大圈层的“过渡地带”,又是它们的“结合部”。
2.以校园为例,分析土壤对生物生长提供的条件,说明土壤的蓄水、保水功能。大气降水的一部分通过下渗进入土壤储存起来,既减少了地表径流,又能给植物供水。
3.通过水循环、生物循环、大气受热过程等地理过程,深刻理解土壤作为“一个开放的系统,与其所在的环境之间有着活跃的物质与能量交换”,所以土壤功能具有可持续性。
【小结】土壤的功能
1.联系了四大圈层,是联系有机界和无机界的关键环节。
2.为植物生长提供了扎根立足的条件,改变了地理环境。
3.具有重要的蓄水、保水功能。
4.是人类可以利用的珍贵自然资源。
【承转】土壤是人类珍贵的自然资源,对其合理利用和保护是全人类关心的课题。
【课堂探究】北丘洼变迁记
位于山东禹城西北部的北丘洼地区,土壤积盐重,耕层土壤有机质含量低,瘠薄,曾经是黄淮海平原治理的一块“难啃的硬骨头”。自1986年开始,中国科学院地理科学与资源研究所在此建立综合试验站,对盐碱地进行综合治理,实现粮食高产。
材料一　黄淮海平原北起燕山,南至淮河,西起太行山,东至两海。主要由黄河、淮河、海河泥沙冲积而成,平原上有许多起伏和缓的岗地和浅平封闭的洼地。黄淮海平原多属温带季风气候,四季变化明显。年均温和年降水量由南向北递减。平原年均温为8~15℃,年降水量为500~900毫米。冬季寒冷干燥,夏季高温多雨,各地夏季降水可占全年降水量的50%~75%,且多暴雨。春季干旱少雨,蒸发强烈。
材料二　山东禹城北丘洼位置示意图。
材料三　教材第94页图文和视频。
探究下列问题:
(1)据图说出黄淮海平原盐碱地的分布特征。
(2)推断甲地没有形成盐碱地的主导因素。
(3)判断北丘洼盐碱化最严重的季节并说明理由。
(4)分析北丘洼成为黄淮海平原盐碱地治理“硬骨头”的原因。
(5)通过综合治理,北丘洼由“盐碱地”逐步蜕变为“高产田”。结合土壤水盐运动规律,科研所人员是如何助力北丘洼实现变迁的
【小组合作】先阅读材料和观看视频,独立思考,小组交流展示。
【教师点拨】结合视频演示,总结强化土壤水盐运动规律,得出盐碱地的治理核心是治水。由此推导出盐碱地的综合治理措施有水利工程法、物理法、生物法、化学法,多管齐下见奇效。
探究成果展示:
(1)分布广泛;多呈斑块状分布于南、西、北部;滨海地区相对集中、连片分布。
(2)地形。地处丘陵山地,地下水埋藏深,盐分不易在地表富集。
(3)春季。夏季降水多,土壤中的盐分被淋洗;秋季降水减少,土壤开始返盐;冬季气温低,蒸发弱,盐分相对稳定;春季降水少,气温回升快,蒸发旺盛,土壤进一步返盐,加剧土壤盐碱化。
(4)自然原因:北丘洼地势封闭、低洼,地下水埋藏浅;旱涝频繁。
人为原因:大水漫灌,只灌不排的做法,导致地下水水位上升,加剧盐碱化。
(5)“盐随水来,盐随水去,水散盐留”。以治水为中心,完善排灌系统,使用工程和生物等综合配套技术,科学调控土壤中的水盐运动。具体措施有引淡淋盐、井排井灌、覆盖、生物措施等。
水盐运动的时空变化
季节 水盐运动 气候变化及形成原因
春季(旱季) ↓ 夏季(雨季) ↓ 秋季(旱季) ↓ 冬季(旱季) 积盐 蒸发强烈,土壤中的盐分随水沿土壤空隙上升到地表
淋盐 降水量大,土壤表层盐分被雨水淋洗,使土壤表层脱盐
积盐 同春季
盐分稳定 降水少,气温低,蒸发弱,盐分稳定
【思维导图】黄淮海平原盐碱地的治理与开发
【变式训练】红壤“改良记”
我国红壤区主要分布于南方低山丘陵,主要覆盖有亚热带常绿阔叶林以及季雨林农业生态区。年均温在17~22 ℃,年降雨量为1 600~1 900 毫米。其主要特征是缺乏碱金属和碱土金属而富含铁、铝氧化物,呈酸性红色,土性较黏,肥力较低。红壤分布区水热资源丰富,土地利用潜力大。
结合材料,提出红壤的改良措施。
【独立思考完成】
【答案】增施有机肥;秸秆还田;合理使用碱性肥料;种植绿肥;掺沙等。
【思维导图】南方低山丘陵区红壤的特点及改良
【小结】土壤养护
(1)原则
①对不能满足人类需求的土壤进行改良或改造;
②对肥力较高的土壤要注意种养结合,以保证地力永续利用。
(2)措施:改造、改良、保肥
①科学灌溉(推广喷灌、滴灌);
②生物改良(种植绿肥作物、耐盐碱作物);
③科学施肥(少用化肥,增施有机肥,种植绿肥作物);
④合理使用农药(无毒、少残留);
⑤科学耕作(休耕、轮作、换茬、深翻);
⑥使用化学改良剂(酸碱中和、灭菌杀毒剂)。
【承转】先天不足的盐碱地、红壤等需要采取多种措施进行治理改良,提高土地资源利用率。而优良土壤,人们也应精心呵护,种养结合,采取多种方式保护,如休耕、种植绿肥、作物轮作、广施农家肥等,以保持土壤持续提供高效肥力的能力。
【拓展阅读】绿肥作物的新春天
绿肥种植具有提供养分、培肥地力、改善土壤结构、提供饲草、保障粮食安全、改善生态环境以及节能减耗等作用,在我国传统农业中具有重要的发展意义。我国绿肥作物资源丰富,主要有豆科、禾本科、十字花科和菊科等。绿肥应用模式主要包括间作套作、轮作、肥饲兼用型绿肥牧草生产以及果园绿肥种植模式。由于我国的气候类型与农作物的种植模式不同,各种模式的区域分布不同。
列举我国各地“绿肥+”模式。
【承转】土壤对人类生产生活的影响是多方面的,正如“一方水土养一方人”。土壤中蕴含一些化学元素,这与成土母质有关,某些化学元素又是人类所必需的微量元素。但是,人体缺乏或过多摄入某种微量元素都会导致人体病变。
四、地方病与土壤
【学生活动】学生自主阅读教材第95页“地方病与土壤”,了解以下问题。
1.什么是地方病
2.地方病发生地有何突出特点
3.水土中碘缺乏或过量会对人们造成哪些危害 如何预防和治疗
4.你还了解哪些地方病种类
【教师点拨】补充相关资料,辩证看待土壤与人类的关系。
本节课运用案例法,并补充大量的图文视频资料,深入直观地分析总结土壤的功能和养护方式,进而了解地方病与土壤的相关知识。通过本节课的学习,学生能够深刻认识到人类与土壤的辩证关系:土壤对人类生产生活的影响是多方面的,土壤对人类意义重大;人类应科学改良、合理利用土壤,保证土壤的永续利用。鉴于学生对农业等知识认识不足,受课时限制,补充材料尚有一定的局限性,无法兼顾到更多地区的土壤利用情况。
第二节　土壤
三、土壤的功能和养护
1.功能
2.利用与保护
(1)原则
(2)养护措施:改造、改良、保肥
四、地方病与土壤
一、土壤与人类社会发展
土壤是自然地理要素、人类活动和时间综合作用的产物,它不仅是自然地理环境的重要组成部分,还是人类赖以生存、生产和发展所必需的物质基础和条件,是人类劳动的对象和产物,是一种极为重要的自然资源,具有物质生产功能和环境净化功能。随着人类社会的发展,保持土壤的生产物质资料功能和稳定土壤的环境净化功能直接关系到人类自身的生存安全问题。可以说人类面临的社会问题,无论是人口、能源,或是环境、生态,都与土壤及土壤系统密切相关。一般认为,土壤的重要作用有:保持生物的活性、多样性和生产性;调节水体和溶质的流动;过滤、缓冲、降解、固定并解毒无机和有机化合物;储存并使生物圈及地表养分和其他元素进行再循环;支撑社会经济构架并保护人类文明遗产。因此,土壤与人类社会发展的关系集中表现为人类活动对土壤肥力的改造作用和土壤对生态环境的稳定作用两个方面。
1.土壤肥力与人类活动。土壤肥力指天然植物或作物在生长过程中,土壤具有能为之延续不断地提供营养物质(水分、养分)和协调环境条件(空气、热量)的能力。土壤肥力是土壤的本质属性。在自然因素综合作用下形成的土壤称为自然土壤,它具有稳定、均匀充足、适合地提供植物生长发育的能力,又称自然肥力。土壤自然肥力的高低决定着天然植物生产量的高低,是土壤生产能力的标志之一。一般来说,当自然土壤被开垦利用之后,土壤受自然因素作用的同时,也承受着人类活动的影响。人类在利用土壤资源用于物质生产的过程中,有意识地改变土壤与地理环境要素之间的物质迁移、能量转化过程和成土方向。人类通过改良、施肥,使自然土壤肥力不断提高。经过人类耕作等措施形成的土壤肥力又称人工肥力。
在一些自然生态环境较为脆弱的地区,土壤资源的开发利用存在一定的风险,过度利用和利用不当,都会引起土壤肥力下降,导致土壤退化,如土壤侵蚀、土壤风蚀沙化、土壤污染、土壤盐碱化等。
2.土壤自净能力与人类活动。土壤自净能力是指土壤对进入土壤中的污染物通过复杂多样的物理、化学及生物过程,使其浓度降低、毒性减轻或者消失的性能,又称土壤的环境容纳量。有的学者称这种性能为土壤的“净化器”功能。按照土壤对污染物质吸纳降解的方式与过程,土壤自净能力可分为物理自净、化学自净、物理化学自净、生物自净等。随着现代工业社会的发展以及环境污染物的类型和数量增多,土壤的这种环境净化功能越来越显著。但土壤的自净能力是有限、有条件的,利用不当将会导致土壤自净能力的衰竭甚至丧失。现代农业高强度地施用化肥和化学农药,已经加重了区域土壤的自净负荷,对区域土壤产生了深刻的影响。如果再叠加大量工业“三废”(废渣、废水和废气)、生活污水与生活垃圾等,土壤自净能力将超过“阈值”,形成日益严重的土壤污染。土壤污染不但直接影响农副产品的品质,威胁人类健康与安全,也降低了土壤维护和改善人类生存环境质量的作用。因此,客观评价区域土壤的自净能力,适度利用土壤的自净功能,寻找修复被污染土壤自净能力的新技术,将成为人类合理利用土壤资源的重要研究与应用领域。
二、禹城市北丘洼试验区是1986年建立的,主要是为治理重盐碱荒地闯出一条新路
1.北丘洼重盐碱荒地水盐运动特点
(1)春秋旱季土壤水分强烈蒸发,耕层土壤呈积盐趋势;夏季降水集中,耕层土壤呈脱盐趋势。(2)土壤盐分在垂直剖面上的分布具有明显的表聚性。观测资料表明,1米土体的盐分主要聚集在40厘米以上的土层,其中表层5厘米内的含盐量占1米内含盐量的40%以上。(3)土壤盐分离子组成与潜水地下水的离子组成基本一致。土壤盐分主要为氯化物、硫酸盐,地下咸水的主要成分为硫酸盐、氯化物等。(4)土壤盐分溶解度高,易迁移。(5)农田土壤盐分在垂直剖面上的分布具有不稳定性。
2.根据北丘洼土壤盐分的分布变化特点,水盐运动调控的目标是:从空间上控制耕层土壤的强表聚过程,降低作物根区(1米土体)的含盐量,从时间上逐渐减轻干旱季节作物播种及出苗期的强季节性积盐,加深脱盐土层深度,为作物种子萌发、出苗生长提供适宜的土壤环境条件。具体考虑以下几个方面。(1)把地表水、土壤水、地下水作为统一体进行综合调节。(2)利用北丘洼排灌系统配套、有充裕的地表淡水资源的条件,采用淡水灌溉淋盐、覆盖抑制蒸发、抽排浅层部分咸水等技术措施,从时间和空间上对水盐运动进行调节,同时采用培肥、林网、良种等技术措施,逐步巩固水盐调节的效果。(3)依据试验区土壤的含盐程度和治理难度,分三种类型:耕层含盐0.6%、治理难度大的重盐渍化荒地,采用浅群井抽咸水技术,抽咸补淡,对盐分进行垂直方向调节,加深耕层和作物根区土壤脱盐深度;耕层含盐0.4%左右的低产田和盐渍化荒地,采用淡水淋洗和覆盖抑盐技术措施,调节旱季耕层土壤的积盐过程和强度,保证春秋季节作物种子萌发和幼苗生长;耕层含盐量0.2%~0.4%的中低产田,采用淡水淋洗、增施有机肥等措施,提高土壤肥力,加深脱盐土层深度。
三、中国绿肥作物的发展史
绿肥是生态农业的重要组成部分,是进行耕地绿色改良、培肥地力、减少化肥用料、提高农产品品质的关键技术,是我国传统农业的精髓。
中国利用绿肥历史悠久。公元前200年前,为锄草肥田时期。公元2世纪末以前,为养草肥田时期。指在空闲时,任杂草生长,适时犁入土中作肥料。公元3世纪初,开始栽培绿肥作物。当时已种苕子作稻田冬绿肥。公元5世纪以后,绿肥广泛栽培。到唐、宋、元时,绿肥的种类和面积都有较大发展,使用技术广泛传播。至明、清时,绿肥种类已达10多种。20世纪30~40年代又引进毛叶苕子、箭筈豌豆、草木樨和紫穗槐等。现在种植区域已遍及全国。20世纪80年代以来,由于世界性能源危机和环境污染,豆科作物和生物固氮资源的利用又引起高度重视。近年来,豆科猪屎豆属植物猪屎豆、大猪屎豆作为新兴的绿肥作物被用于改善土壤,但其对环境要求较高,主要集中在云南、广西、广东和海南。2019年7月25日,山东省农作物种质资源中心研发的“绿肥综合利用体系”通过专家论证,该体系囊括了新品种培育、深加工、产学研合作全产业链,取得六项发明专利,填补了国内空白。目前,研发团队成功选育鲁菁1号田菁等三个绿肥新品种,以及白花二月兰等五个绿肥新品系。“绿肥作物生产与利用技术”被农业农村部列为重点推广的技术之一,绿肥作物经过深加工后经济效益可提升10倍以上。
绿肥作物是以其新鲜植物体就地翻压或沤堆制肥为主要用途的栽培植物总称。多在稻田、麦田、棉田、果园、茶园等地种植。绿肥作物的种植在我国分布很广,有间种、套种、混种、复种等多种种植方式。绿肥作物现一般采用轮作、休闲或半休闲地种植。按照栽培季节,分为冬季绿肥、春季绿肥、夏季绿肥、秋季绿肥和多年生绿肥作物。
绿肥作物除用以改良土壤以外,也可作为饲草用以根茬肥田,或作为覆盖作物栽培以改善环境,抑制杂草。具体作用如下:①丰富土壤中的营养物质。绿肥作物施入土壤后,直接增加土壤养分。豆科绿肥的生物固氮作用,在氮素平衡中具有重要作用。豆科和十字花科绿肥可提高磷酸盐和某些微量元素的有效性。②改良土壤物理性状,提高土壤保水保肥性能。增强土壤缓冲性,加速脱盐和消除活性铝及游离铁的危害。③增加产量,促进发展。一般每1 000千克绿肥或2 500千克满江红可增加粮食40~100千克。绿肥作物如紫云英、苕子、箭筈豌豆、满江红、沙打旺、草木樨等是牲畜的优良饲料。④提供工、副业原料。如作蜜源植物;编织材料。田菁种子胚乳含半乳甘露聚糖胶,为重要工业原料。⑤保护土壤。净化、美化环境,抑制杂草危害等。
四、解密黑土地
土壤经常被叫作地球的皮肤,跟人有不同的肤色一样,土壤亦然。在北京中山公园的社稷坛里,分布着五色土,青红蓝白黑,五种颜色代表着广阔的中华大地。其中的黑土,有人形容它是“一两土出二两油”,也有人说“黑土地上插根筷子也能发芽”,因此黑土也被叫作“土中之王”,那么,黑土地到底有哪些独特之处呢
地质行业有句话叫“看颜色,识成分”。黑土之所以是黑色,是因为它的成分中含有丰富的暗黑色的腐殖质。腐殖质不仅可以为植物生长提供丰富的氮、磷、硫等营养成分,还使黑土具有一种独特的结构——团粒结构。腐殖质像胶水一样把土壤单颗粒胶结成几毫米的团粒体,被叫作植物根系的小水库和小肥料库,这些特性是黏土、砂土等没有的。所以说,黑土肥力高,性状好,无愧于“土中之王”的美誉。
我们通常一提到黑土地就想到东北地区,那为什么我国的黑土地只分布在东北地区呢 这与东北地区四季分明的气候有最直接的关系。夏日来临,雨热同期,植被生长旺盛,地表有机物积累量非常大,而秋冬时节,温度骤降,有机物来不及分解便被积雪覆盖。第二年温度升高时,微生物将植物残体转化成腐殖质在土壤中积累。日复一日,年复一年,就形成了如今的黑土地。有研究表明,形成1厘米厚的黑土层至少需要200年。
地球自形成以来,只为我们创造了三大黑土带,除了我国的东北平原,黑土地还分布在美国的密西西比平原和乌克兰大平原。这些地区由于土地肥沃,都是所在国家重要的农产品基地。然而人们过度垦殖和掠夺式经营,导致黑土发生了不同程度的退化。乌克兰和美国都曾因毁草开荒爆发过黑风暴事件。
那么,我国东北平原的黑土地身体状况又如何呢 自2003年以来,自然资源部中国地质调查局开始对黑土地进行全面的体检。给黑土地做体检总共分三步:第一步是野外实地测量黑土的厚度以及各项物理性质;第二步是采样化验,目前已经采集了50多万件土壤样品,获取了百万精准数据;第三步是利用卫星遥感、航空高光谱遥感等先进技术对黑土地进行快速监测。
报告显示,东北平原的黑土地整体清洁,基本没有重金属污染,可以为我们生产出安全放心的粮食。不仅如此,地质工程师们还在黑龙江海伦等地区发现了大量天然绿色富硒黑土地,所谓“天眼透视黑土地,龙江遍开富硒花”。不过,东北平原的黑土地也有一点病了!与20世纪80年代的数据相比,东北平原的土壤有机质含量已经下降了约13%,局部地区存在水土流失、土壤板结等问题。如果给黑土地下个诊断书,“营养失衡”再贴切不过,建议通过秸秆还田、轮作休耕等方式逐渐恢复黑土的有机质含量和性状,还黑土地健康。
2018年,习近平总书记视察东北时强调,“中国人的饭碗任何时候都要牢牢地端在自己手上,我们的饭碗应该主要装中国粮”。东北平原的黑土地是我国最大的商品粮基地,每年生产225亿~250亿千克商品粮,是我国粮食安全的“压舱石”。保护黑土地,任重而道远。
五、试题荟萃
1.阅读材料,回答下列问题。
材料一　土壤与其他自然地理要素的关系图。
材料二　理想土壤的成分体积比例图。
(1)根据材料一分析影响土壤形成的因素有哪些。
(2)土壤固体包括矿物质和有机质,试说明其来源。
(3)试分析土壤孔隙中的空气和水分异常对植物的影响。
【答案】(1)成土母质、生物、气候、地貌等。
(2)矿物质来源于成土母质,有机质来源于生物。
(3)空气过多、水分过少会导致植物因缺水而凋萎;空气过少、水分过多,会导致土壤温度降低,土壤缺氧,并且会因涝渍而导致植物死亡。
有机质含量高低是土壤肥力的重要标志,一般土壤有机质含量为5%。图1为我国东部某地土壤剖面图,图2为该土壤有机质分布图。据此回答2~3题。
图1
图2
2.下列关于该地表层土壤的描述,正确的是(　　)
A.地表枯枝落叶多,有机质含量较高
B.人工增施有机肥,有机质含量较高
C.受流水侵蚀作用,有机质含量较低
D.气候干旱植被稀少,有机质含量低
3.针对该土壤的特性,该地宜采用的农业技术是(　　)　　 　　　　　　 　　　　　　 　　
A.免耕直播 B.深耕改土
C.大棚温室 D.砾石压土
【答案】2.C　3.B
【解析】第2题,从图2可以看出该地土壤表层(0厘米附近)有机质含量低于5%说明地表有机质含量较少,枯枝落叶必须经过分解才能形成有机质;如果人工增施有机肥,一般会分布在表层附近;从图中可以看出表层土壤肥力较低,说明受外力作用,肥力流失较多,我国东部地区降水丰富,为流水侵蚀作用;我国东部地区为季风气候,降水较多。第3题,免耕直播即不耕情况下直接在土地上种植,可以减少水土流失(特别是气候较为干旱地区作用显著),我国东部地区降水较多;从图中可以看出土层较深的土壤有机质较丰富,深耕改土可以有效利用土壤肥力;大棚温室改变热量条件,不会影响有机质含量;砾石压土主要改变土壤水热条件,不改变土壤有机质含量。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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