地球殼多厚? 何為凍土？ 凍土，指在零攝氏度以下，含有冰的各種岩石和土壤土壤裡面或多或少的都含有水分，但溫度降到零度或零度以下，土壤裡的水分就會凝結成冰将土壤凍結，這樣就産生了凍土凍土按照冰凍時間的長短可以分為短時凍土、季節凍土和永久凍土短時凍土指冰凍時間數小時至半月的凍土，季節凍土指半月至數月，永久凍土指持續兩年或兩年以上的凍結土地球上凍土的面積約占陸地面積的50%，其中永久凍土約占25%，今天小編就來聊一聊關于地球殼多厚?接下來我們就一起去研究一下吧!

地球殼多厚

何為凍土？

凍土，指在零攝氏度以下，含有冰的各種岩石和土壤。土壤裡面或多或少的都含有水分，但溫度降到零度或零度以下，土壤裡的水分就會凝結成冰将土壤凍結，這樣就産生了凍土。凍土按照冰凍時間的長短可以分為短時凍土、季節凍土和永久凍土。短時凍土指冰凍時間數小時至半月的凍土，季節凍土指半月至數月，永久凍土指持續兩年或兩年以上的凍結土。地球上凍土的面積約占陸地面積的50%，其中永久凍土約占25%。

我國凍土的分布

我國永久凍土面積約有214.8萬平方公裡，占國土面積22.4％，我國永久凍土分為高緯度和高海拔多年凍土。高緯度多年凍土主要集中分布在大小興安嶺，面積為38～39萬平方公裡。高海拔多年凍土分布在青藏高原、阿爾泰山、天山、祁連山、橫斷山、喜馬拉雅山，以及東部某些山地，如長白山、黃崗梁山、五台山、太白山等。季節凍土在我國長江以北各省區都有分布，其面積約占中國領土的54％。

中國凍土類型分布圖

我國凍土深幾許？

俗話說：“冰凍三尺，非一日之寒。”那麼我國凍土深度究竟可以達到多少呢？根據氣象站的觀測資料，我國凍土最深的地方在大興安嶺北部、新疆和青藏高原，例如，内蒙古的二連浩特和新疆的烏恰都在300cm以上，位于新疆天山腹地的和靜縣巴音布魯克曾記錄到439cm的深度，是我國凍土記錄中的冠軍。至于其他地域，根據觀測站的資料，最大凍土深度分别為杭州5cm，上海至武漢一線8-10cm，合肥11cm，濟南—西安45cm，北京85cm，蘭州—銀川103cm，呼和浩特、沈陽120cm以上；哈爾濱200cm，長春150cm，丹東、大連90cm。

凍土與氣候變化

凍土與氣候變化密切相關。凍土在它的水分和熱量交換過程中，不僅控制着地表狀态的變化，而且影響着植被的發育程度，同時二者之間還存在着強烈的相互作用，地表條件一旦被破壞，幹擾了凍土與地表植被生長間的平衡關系，生态環境将會退化，從而出現荒漠化，甚至沙漠化現象。另外，氣候暖化使凍土融化，加快土壤有機碳的微生物分解，導緻溫室氣體二氧化碳和甲烷的釋放。這一反饋效應會加快氣候變化。當然，事物都有兩面性，氣候變化與凍土消融絕不僅僅隻存在這樣的負效應。

西伯利亞——荒野變沼澤？

遙遠沉靜的西伯利亞正在遭受凍土消融所帶來的災難。西伯利亞這世界上最後的一片大荒野，冰封多年的永久凍土開始融化，嚴重地威脅着當地牧民。凍土融化導緻荒野逐漸變得如沼澤一般，水分流失嚴重，畜牧飲水漸成問題，牧民遷徙受到阻礙，修築于凍土地區的鐵路中斷。同時，凍土層的融化還導緻原本被凍結在土層中的數十億噸二氧化碳和甲烷等溫室氣體被釋放出來，進一步加劇了氣候變暖的趨勢，這可能在當地引發災難性的後果。

凍土地貌不失為自然造化冷豔獨特的一枝，然而氣候變化正在威脅着凍土的存在。尊重自然，保護自然，我們才不至于終有一日眼睜睜看着它們靜靜消亡。

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用近紅外光譜技術給草坪——土壤系統做“體檢”

發表于2016年2月2日由地球的皮膚

近紅外光是指波長在 780 ~ 2526 nm 範圍内的電磁波,是人們認識最早的非可見光區域。現代近紅外光譜(NIRS)是90年代以來發展最快、最引人注目的光譜分析技術,是光譜測量技術與化學計量學學科的有機結合,被譽為分析的巨人。量測信号的數字化和分析過程的綠色化又使該技術具有典型的時代特征。不同物質在近紅外區域都有豐富的吸收光譜,每種成分都有特定的吸收特征,這是NIRS定量分析物質組成成分的基礎。近紅外技術就是依據化學成分對近紅外區光譜的吸收特性的不同而對組織中的化合物進行的定量測定。利用NIRS分析物質的組成成分具有以下幾個優點:(1)通常隻需要烘幹和研磨成粉,樣品制備簡單,無需使用任何化學試劑及對樣品進行各種長期的物理性預處理,簡便、成本低；(2)掃描分析一個樣品通常在3min 内完成,分析速度快,分析效率高；(3)測量範圍廣,可以測定各種類型的樣品,除了可檢測一般液體、固體樣品外,還可以用NIRS 檢測粉末樣品、纖維樣品、糊狀樣品、乳類和肉類樣品。(4)測定中對物質不會有結構性的破壞,可對樣品進行多次分析。

現代近紅外光譜技術的應用除傳統的農副産品的分析外已擴展到衆多的其他領域,主要有石油化工和基本有機化工、高分子化工、制藥與臨床醫學、生物化工、環境科學、紡織工業和食品工業等領域。下面主要詳細介紹下近紅外光譜技術在草坪-土壤管理中的應用。

近紅外光譜技術也是近年來在草坪管理中興起的一種新的分析方法 , 可以快速、便捷、無損傷地同時檢測草坪 -土壤系統中多種要素。使用該技術可以及時獲取草坪草生長及環境狀态數據,有效提高草坪管理決策管理水平。目前存在的問題是,利用近紅外光譜技術建模需要的有關球場的各種基礎化學分析數據還有待于積累。

1、NIRS在施肥管理中的應用

草坪-土壤系統中的營養水平直接影響到草坪的很多坪用性狀, 從而間接地影響施肥、修剪、灌溉等輔助管理措施。現在施肥的通常做法是草坪主管基于對草坪顔色、長勢的主觀判斷結合環境條件、季節變化來制定的。因為常規的分析方法耗時太長, 等分析結果出來時草坪-土壤中營養狀态已經發生改變, 所得數據不再适用。應用NIRS 技術能彌補以上不足, 可迅速、有效地檢測出草坪和土壤中營養水平是否存在潛在的過量或不足從而确定适宜的施肥時間和施肥量。

(1)草坪草營養含量的測定

采用 NIRS 技術和凱氏定氮兩種方法測定百慕大草坪草的氮含量, 發現兩種方法測得的氮含量存在顯著相關性；在1993 年采用同樣兩種方法測定匍匐翦股穎和多年生黑麥草在整個生長季節内草屑的含氮量也呈現明顯的線性相關。同時, 采用 NIRS 技術确定的施肥時間與基于季節性施肥或感官質量判斷确定的施肥時間相比,可在減少施肥量的基礎上保持相同的草坪質量。以上這些研究結果表明 NIRS 技術是一種相對可靠的分析方法,可幫助草坪管理者快速準确地掌握草坪草的氮含量。植物樣品中的無機離子以一定形式與具有近紅外吸收的有機基團結合, 因而也可以借助 NIRS 技術測定其含量。對K,Ca,M g,Fe,Zn,Mn和Cu礦質元素采用 NIRS 技術預測結果與采用傳統的試驗方法所得結果呈正相關, 但使用NIRS 确定這些礦質營養元素含量的精确度并不夠高。

(2)土壤營養成分分析

傳統的土壤成分含量檢測以化學方法為主, 存在檢測速度慢, 實時性差, 有污染等缺點。NIRS 用于土壤檢測可以對土壤水分、養分、質地等進行實時和大批量分析, 獲取球場土壤信息量大, 覆蓋面寬, 而且不會對草坪造成人為破壞;其次是時效性強, 分析速度快, 可實現實時分析。另外操作簡單、 成本低、 多組分可同時測定通過一次全光譜掃描,即可獲得樣品中各種化學成分的光譜信息。因此, NIRS 技術在草坪土壤檢測方面潛力是巨大的。NIRS 法在評價土壤品質方面有很大的潛力。用 NIRS 測定土壤中全氮和堿解氮技術已經比較成熟, 對其他成分測定的效果還有待于進一步的實驗證明。

2.NIRS在草坪灌溉管理中的應用

灌溉是草坪每天養護中必不可少的一項管理措施, 特别是幹旱地區果嶺的管理。合理灌溉的基礎是及時獲取草坪草和土壤中的水分含量和對天氣變化的了解。NIRS分析方法是一種快速、簡便及無破壞性的測量土壤水分的方法, 有很多研究者利用此方法分析土壤參數, 可以實時提供草坪-土壤中的水分信息, 确定适宜的灌溉量和灌溉時間。采用基于 NIRS 技術的多光譜圖象進行系統分析, 獲得草坪草含水量與草坪反光特性之間的相關性,然後通過測量草坪在可見光和紅外線區域内的不同光波下的反光特性, 來預測草坪短期的水分脅迫。利用N IRS 測定土壤水分的其他研究也證明 NIRS與實驗室化學分析法之間相關性高、誤差小, 可以直接用于土壤水分的實時預測, 是測量土壤水分的一個可靠的分析方法, 可幫助草坪管理者實時有效地把握灌溉時間和灌溉量。

3.NIRS在草坪外觀質量評價中的應用

草坪質量評定應用得最廣泛的是草坪外觀質量評價。目前為止國内外草坪學者對草坪外觀質量評價通常采用目測法, 普遍使用的評分系統是美國草坪草評價體系(NTEP)的九分制。目測法簡單易行, 但誤差較大, 需要有經驗豐富的人員參與評價, 這樣的草坪外觀質量評價給人概念模糊而不确定, 在以後的草坪管理中缺乏可靠的客觀依據;而化學分析測量法雖然可将各種性狀指标定量化, 從而增加評價結果的準确性, 但常規的化學分析方法一般從取樣到結果分析出來所要耗費的時間很長,檢測成本又高,同時可能要破壞球場結構及景觀，因而在草坪質量評價中應用受限。而運用 NIRS 技術可以從多方面對草坪的顔色、密度、均一性和蓋度等外觀評價指标進行測定,從而對草坪外觀質量進行一個量化指标評價。截止到目前,NIRS在草坪顔色測定方面的應用還不是很廣泛 ,但由于光譜技術簡單、客觀,相信不久的将來一定會在草坪外觀質量評價方面得到很好應用 。

4.NIRS在草坪有害生物防治中的應用

及時準确地預測和判定草坪病蟲害的發生是有害生物防治的先決條件 , 因而在草坪管理中是非常重要的。目前球場的總監或草坪主管多在病症出現之後采用主觀經驗判斷,這樣的被動防治的後果是大量施用殺菌劑或殺蟲劑,效果不确定而且污染環境,造成球會草坪養護資金的巨大浪費。采用 NIRS可以及時有效地判定有害生物發生的情況,有針對性地采取防治措施,減少了日常盲目的噴藥所帶來的環境負效應。如：可以利用 NIRS 技術研究草坪冠層反射與冷季型草坪褐斑病和币斑病之間的關系，可以利用 NIRS 技術通過對匍匐翦股穎草坪草屑含氮量和其币斑病的發病程度的初步相關分析發現, 随着草坪草屑含氮量的升高,币斑病的發病程度減輕。還可以用 NIRS 技術評估高羊茅真菌感染水平等等。可見NIRS 技術在有害生物防治方面有着其他預測防治方法無可比拟的時效性,相信不久的将來在草坪土壤的管理中将發揮更大的作用。

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反硝化真菌的自白

發表于2016年2月2日由地球的皮膚

大家好，我們是反硝化真菌，顧名思義就是可以進行反硝化作用的真菌，例如青黴菌屬、子囊菌屬及鐮胞菌屬等。那麼大家肯定好奇：什麼是反硝化作用呢？其實，反硝化作用也稱脫氮作用，就是通過微生物反應将硝酸鹽或者亞硝酸鹽異化還原為N2O（氧化亞氮）或者N2（氮氣）的過程。細菌進行反硝化作用通常是在厭氧的條件下進行，而我們真菌進行反硝化作用可以在微厭氧或者有氧條件下進行。目前，土壤N2O排放逐年增加，人們都說我們是造成全球氣候變暖，溫室氣體排放增加的罪魁禍首之一，我們感到很委屈，要為自己辯解。

大家都知道，在土壤中的微生物不僅有細菌，還有真菌、古生菌等，而我們作為真菌，一種真核生物，與細菌相比确實有複雜的結構，例如細胞核、細胞壁及線粒體等，獨特的生理結構造就我們能适應更為惡劣的環境條件進行繁殖生長，但是我們缺乏能進行光合作用的葉綠色，因此我們不能進行光合作用，隻能通過異養的方式進行生存，正是這種生存模式導緻人們對我們産生了嚴重的誤會。

長期以來，人類一直認為隻有細菌才能進行反硝化作用，然而在1972年，人類首次發現擔子菌門和子囊菌門中也存在反硝化活性，還發現一些以前被認為嚴格好氧的尖孢鐮刀菌等多種真菌也能進行反硝化作用。但是我們進行反硝化作用需要少量的O2供應，有氧呼吸産生ATP和反硝化過程同時在線粒體内進行，而相比細菌的反硝化作用，我們的獨特之處就在于P450（細胞色素P450，一氧化氮還原酶）：利用NADH（還原性輔酶I）或NADPH（還原性輔酶II）作為直接電子供體将NO（一氧化氮）還原為N2O，在厭氧呼吸中，該過程主要發生在線粒體内，并且其還原NO的速率是細菌的5倍。正是這樣，人類認為我們是土壤中增加N2O排放的重要原因之一。其實我們之所以反硝化作用的終産物是N2O是因為我們體内缺乏氧化亞氮還原酶（Nos），不能将N2O還原為N2，因此反硝化作用的最終産物為N2O，但并不是說我們自身不能産生N2，而是通過自身的協同作用即共同脫氮作用産生N2，即由胺或者亞胺氮源中的氮元素與亞硝态氮中的氮元素結合産生N2。

其實，影響我們進行反硝化作用的因素有很多：

1.通氣和水分狀況

反硝化作用是在缺氧或厭氧的環境中進行的，因而受到土壤水分和通氣狀況的制約。在旱地土壤中存在的局部或暫時性的微域環境是引起反硝化作用的條件。施用有機肥增加好氧微生物的呼吸作用從而消耗了土壤中的氧，可造成土壤局部或暫時的缺氧環境最終可促進反硝化作用。此外，灌水、降雨及土壤本身的組成成分都會影響土壤的水分狀況和通氣狀況，從而影響反硝化作用。

2.溫度

反硝化作用可以在較寬的溫度範圍内進行。-4~65℃反硝化作用都可以進行，發生明顯的反硝化作用溫度需在5℃以上，最佳溫度為30~60℃。作物生長期間溫度在10~30℃時，溫度對反硝化影響很小。降水對反硝化作用也有重要影響。當降水導緻的土壤含水量＜20％時，反硝化速率較低；當含水量＞20％時，反硝化速率較高；而當含水量超過 30％時，反硝化速率最高。

3.土壤基本理化性狀

影響我們發生反硝化作用的土壤理化性質主要有土壤質地、pH、Eh 和 C、N 可利用性等。土壤質地主要是通過影響NO3–的滲漏性和通氣狀況及水分條件來作用于反硝化作用過程。

①　在上下層分别為粗質地和細質地的土柱中，隻有NO3–下移到60cm才發生反硝化作用，而當下移至90cm時，有63％的NO3–經反硝化損失。粘土的反硝化速率要比砂質土高的多。

②　Eh＜300mV 的厭氧條件是反硝化作用進行的必要條件。由于反硝化微生物需要有機物作為電子供體和細胞能源，所以濕地土壤有機物的生物有效性直接影響着反硝化速率。

③　C源為反硝化作用的限制性因子時，加入有效C可增加C和NO3–的可得性，進而可明顯促進反硝化作用的進行。同時，易分解有機物的分解還會消耗土壤中的O2，從而促進了厭氧環境的形成，進而又在一定程度上促進了反硝化作用的進行。

說到這裡，相信大家對我們進行反硝化作用也有一定的理解了吧，我們作為反硝化真菌進行反硝化作用也具有重要意義，那就是把自然界中被固定的氮重新返回大氣中，這是氮循環很重要的一步，同時也可使土壤中因淋溶而流入河流、海洋中的NO3-減少，消除因硝酸積累對生物的毒害作用。

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城市土壤面面觀

發表于2016年2月2日由地球的皮膚

城市化是我國發展正在經曆的一段曆程，目前，我國城市化進程逐步加快，已進入到高速城市化的起飛線上。城市化改變了人們的生活方式，也改變了我們腳下的土地。城市土壤是指由于人為的、非農業作用形成的，并且由于其他污染物的混合、填埋或污染而形成的厚度大于或等于50cm的城區或郊區土壤。城市土壤有着自己獨有的特點，與自然土壤和農業土壤相比，既繼承了原有自然土壤的某些特征，又由于人為幹擾活動的影響，形成了不同于自然土壤和耕作土壤的特殊土壤。今天我們就來看看城市的土壤究竟都有些什麼特點。

1949-2013年中國城市化率變化情況（單位：%）

土壤層次淩亂：城市土壤并不像自然土壤具有完整規律的發生層。腐殖質層被剝離或者被埋藏，其它土層破碎且沒有統一的出現規律，土層深淺變異較大。同時城市土壤剖面中包含不同顔色和厚度的人造層次，層次之間過渡明顯。

土壤物理結構遭到破壞：城市土壤是人類改造過的土壤，緊實度大、通透性差。緊實度大是城市土壤的重要特征。城市中由于人口密度大，人踩車壓，以及各種機械的頻繁使用，土壤堅硬，密度逐漸增大，土壤的孔隙度很低。土壤“上虛下實”有利于土壤的水分人滲，而城市土壤則經常是“上實下虛”。

土壤化學性質惡化：城市土壤pH值偏高。城市土壤向堿性的方向演變，pH值比周圍的自然土壤高。土壤多呈中性到弱堿性，弱堿性土不僅降低了土壤中磷、鐵、錳、硼、銅、鋅等元素的有效性，也抑制了土壤中微生物的活動及對其它養分的分解。高鹽基飽和度和次生鹽漬化。高鹽基飽和度是大多數城市土壤的典型特征。城市土壤交換性鹽基組成以交換性Ca2 、Mg2 為主。此外，城市土壤還經常面臨次生鹽漬化的問題。目前許多城市用污水灌溉園林綠地，而城市污水中含鹽量較高，長期使用會引起土壤鹽漬化。

土壤肥力下降：城市建設過程中，會對土壤進行翻動，将富含有機質的表層土壤，而且由于城市的枯枝落葉被及時清理，土壤礦質元素無法歸還于缺乏，也導緻了肥力下降。同時，城市地面硬化造成城市土壤與外界水分、氣體的交換受到阻礙，使土壤的通透性下降，大大減少了水分的積蓄，造成土壤中有機制分解減慢，加劇土壤的貧瘠化。植物處于透氣、營養及水分極差的環境中，嚴重影響了植物根系的生長，園林植物生長衰弱，抗逆性降低甚至會導緻其死亡。

土壤污染嚴重：工業廢氣、廢液、廢渣的排放，人們亂排污水，亂倒垃圾，亂堆水泥、石灰、爐渣等廢物殘渣，導緻土壤酸化、鹽堿化，理化性質變壞，土壤污染日益嚴重，直接影響土壤的組分和性質。固體廢棄物大都含有重金屬，甚至含有放射性物質，這些物質經過長期暴露，被雨水沖洗和淋溶後，溶入水中，通過地表徑流進入水體從而對土壤造成污染。長期以來導緻城市土壤污染日益嚴重。

土壤生物活動受到抑制：城市化的發展使得原有自然生境消失，取而代之的是瀝青、混凝土地面和建築物等人工景觀。城市土壤表面的硬化、生物栖息地的孤立、人為幹擾與土壤污染的加重等，造成城市土壤生物群落結構單一，多樣性水平降低，生物的種類、數量遠比農業土壤、自然土壤少，且有危害人體健康的病原生物的侵染。

城市是我們生活的家園，并且土壤一旦污染，治理難度極大，因此我們應該愛我們的城市，保護我們的城市土壤，讓城市的土地也絢麗多彩。

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土壤鹽漬化：耕地殺手

發表于2016年2月1日由地球的皮膚

土壤鹽漬化是一個世界性的問題，涉及全球100多個國家和地區。全球要供養數十億人的糧食要承受巨大的耕地壓力，而且随着人口的增長，糧食危機有可能席卷全球，首當其沖應該防範的就是土壤鹽漬化。土壤鹽漬化的快速發展是可耕地不斷減少的重要原因之一，在我國人均耕地較少的基本國情下，鹽漬化可謂是可怕的耕地殺手。

鹽漬化成因

土壤鹽漬化又稱土壤鹽堿化，是指水灌地在自然和人為作用下土壤表層鹽分含量不斷增加，土壤含鹽量太高（超過0.3%）時，形成的鹽堿災害的地質現象。土壤鹽漬化的過程簡單說來為，地下水中含有鹽分，當地下水上漲時，鹽分通過土壤裡的毛孔滲入地表，在地表水分蒸發以後，留下鹽分，日積月累土壤出現鹽漬化。根據形成原因的不同，土壤鹽漬化可分為原生鹽漬化和次生鹽漬化。原生鹽漬化是指由自然環境因素（氣候、地質、地貌、水文和土壤條件等）變化引起的土壤鹽漬化；次生鹽漬化指由于人類對土地資源和水資源不合理利用引起的區域水鹽失調，所導緻的土壤表層不斷積鹽的過程。

鹽漬化分級

根據土壤含鹽量和地表标志，将土壤鹽演化發育程度分為弱鹽漬土、中鹽漬土、強鹽漬土和鹽土。分類标準如下表所示。

鹽漬化現狀

土壤鹽漬化是一個世界性的資源問題和生态問題，據統計，全球有各種鹽漬土約9.5億hm2，占全球陸地面積的10%，其中次生鹽漬化土壤約7700 hm2。我國是土壤鹽漬化比較嚴重的國家，分布廣，面積大，極大地阻礙了我國農業的發展。我國國土面積廣闊，其中耕地面積約3460萬hm2，發生鹽漬化的土壤近760 hm2萬，約1/5耕地成為鹽堿地。鹽漬化在我國分布很廣，除濱海半濕潤地區鹽漬土外，大部分分布在沿淮河-秦嶺-巴顔克拉山-唐古拉山一線以北，即北緯33°以北的幹旱半幹旱地區，遍及遼、吉、黑、冀、魯、豫、 晉、新、陝、甘、甯、青、蘇、浙、皖、閩、粵、内蒙古及西藏等19個省區。近年來，由于土壤資源使用不當，每年都有大面積的耕地因為人為活動而發生土壤次生鹽漬化，使得我國可耕地面積進一步縮小，對農業增産、保收形成障礙。

鹽漬化危害

土壤鹽漬化究竟會造成什麼樣的危害，何以成為國際社會的關注？鹽漬土對人類活動造成的危害主要體現在使農作物減産或絕收，影響植被生長并間接造成生态環境惡化，且能腐蝕損壞工程設施，所造成的損失每年達25.11億元。土壤鹽分離子的聚集會引起植物生理性缺水；土壤鹽分離子的增加會抑制植物對其他養分的吸收，導緻植物發育不良進而導緻減産甚至死亡；Na 和Mg2 離子的增加會引起植物細胞的結構性損傷以及阻礙植物光合作用，減少葉綠素的産生；土壤鹽分能引起植物氮素代謝過程中産生具有毒性的中間産物，促使作物新陳代謝過程減弱。同時，科學家發現，鹽分的增加會顯著提高土壤重金屬的遷移能力，特别是對于镉和鉛兩種元素，從而增加作物重金屬含量；鹽分離子的聚集對于水生生物也具有相當大的危害，特别是對于環節動物和軟體動物的生活史影響比較大。土壤鹽漬化除了危害生态環境外，還會危害交通電力設施安全，如在鹽漬土地埋設的混凝土電線杆，會發生電線杆被腐蝕和局部裂縫現象，嚴重危及線路安全。

鹽漬化與人們不合理的耕作措施密不可分，尊重土壤的發育規律，我們才能讓鹽漬化這樣的土壤殺手無計可施。

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土壤荒漠化：地球潰瘍症

發表于2016年2月1日由地球的皮膚

土壤沙漠化，是人類所面臨的諸多的環境問題中，最為嚴重的災難之一。沙漠化，讓寶貴的土地資源失去利用價值，讓風沙肆虐，讓土壤滿目瘡痍，早已成為一個全球性的生态問題。土地荒漠化是指由于氣候變化和人類不合理的經濟活動等因素，使幹旱、半幹旱和具有幹旱災害的半濕潤地區的土地發生了退化，即土地退化，也叫“沙漠化”。

土壤荒漠化現狀

中國荒漠化形勢十分嚴峻，是世界上荒漠化嚴重的國家之一。中國荒漠化土地面積為262.2萬平方公裡，占國土面積的27.4%，近4億人口受到荒漠化的影響。中國有風蝕荒漠化、水蝕荒漠化、凍融荒漠化、土鑲鹽漬化等4種類型的荒漠化土地。中國風蝕荒漠化土地面積160.7萬平方公裡，主要分布在于旱、半幹旱地區，在各類型荒漠化土地中是面積最大、分布最廣的一種。中國水蝕荒漠化總面積為20.5萬平方公裡，占荒漠化土地總面積的7.8%。中國凍融荒漠化地的面積共36.6萬平方公裡，占荒漠化土地總面積的13.8%。凍融荒漠化土地主要分布在青藏高原的高海拔地區。中國鹽漬化土地總面積為23.3萬平方公裡，占荒漠化總面積的8.9%的。土壤鹽漬化比較集中連片分布的地區有柴達木盆地、塔裡木盆地周邊綠洲以及天山北麓山前沖積平原地帶、河套平原、銀川平原、華北平原及黃河三角洲。

土壤荒漠化的成因

造成荒漠的原因很多，主要是氣候等自然原因，如全球變暖、北半球日益嚴重的幹旱半幹旱化趨勢等。但是人類活動，如對大自然的過度開發、破壞森林植被等，也是不可忽視的重要原因：（1）土地濫墾與不适宜的種植業發展，導緻天然植被破壞，土壤入滲性降低、蒸發加強；（2）過度放牧與不當的草場管理，使草場得不到休養生息、植物種類減少、草質變劣；（3）森林濫伐與地表植被破壞，導緻區域小氣候變化、蒸發量增大、相對濕度降低、風速加大，加速土壤風蝕、水蝕等土地荒漠化過程。

土壤荒漠化的人為原因

土壤荒漠化的危害

中國因荒漠化造成的直接經濟損失約為541億人民币，平均每天損失近1.5億元。土地沙漠化是我國當前最為嚴重的生态環境問題之一，它惡化生态環境，破壞生存條件，加劇自然災害發生，制約經濟發展，加深了貧困程度，嚴重影響社會穩定，給我國國民經濟和社會發展造成了極大的危害。

可利用土地資源減少。20世紀50年代以來，中國已有67萬公頃耕地、235萬公頃草地和639萬公頃林地變成了沙地，成千上萬的牧民被迫遷往他鄉，成為“生态難民”。中國每5年就有一個相當于北京大小的國土面積因沙化而失去利用價值。

土地生産力嚴重衰退。土壤風蝕不僅是沙漠化的主要組成部分，而且是首要環節。風蝕會造成土壤中有機質和細粒物質的流失，導緻土壤粗化，肥力下降。我國沙區每年因風蝕損失土壤有機質及氮、磷鉀等達5590萬噸，折合2.7億噸化肥，相當于1996年全國農用化肥産量的9.5倍。受風沙危害，每年糧食減産30多億噸。

自然災害加劇。還有一個最能讓人類有直接感受的危害，那就是導緻自然災害加劇，沙塵暴頻繁，每年輸入黃河的16億噸泥沙中就有12億噸來自沙區。沙漠化還威脅大中城市、交通運輸、水利設施和工礦企業。目前全國有1300多公裡鐵路、3萬公裡公路、數以千計的水庫和5萬多公裡長的灌渠常年受風沙危害。

土壤荒漠化，被稱為土地的潰瘍症，危害如此之多，如此之重，而者很大程度上，都是由人類對自然的不合理利用而造成的。土地是孕育生命的母親，讓我們愛她，為她解除病痛，讓她生機勃發。

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土壤pH與養分有效性

發表于2016年2月1日由地球的皮膚

土壤酸堿性是影響土壤養分有效性的重要因素之一，常用pH來表示，它是指土壤的酸堿程度。pH=7時，為中性，＜7為酸性，＞7則為堿性。土壤pH是影響土壤養分有效性的重要因素。pH不同，土壤的供肥能力，植物的生長狀态也不同。了解土壤pH與養分有效性的關系對于評判土壤的宜種性以及改良土壤具有重要的實踐意義。

一般而言，在PH值接近6-7範圍内，大多數土壤養分元素都有較高的有效性。然而，pH的改變對于不同的養分元素有着不同的影響模式。土壤養分指土壤提供的植物生長所必須的營養元素，包括氮（N）、磷（P）、鉀（K）、鈣（Ca）、鎂（Mg）、硫（S）、鐵（Fe）、硼（B）、钼（Mo）、鋅（Zn）、錳（Mn）、銅（Cu）等12種元素。我們就來看看土壤pH與這些土壤養分有效性的關系。

氮在6~8時有效性較高，是由于在小于6時，固氮菌活動降低，而大于8時，硝化作用受到抑制。

磷在6.5~7.5時有效性較高，在小于6.5的酸性土壤中，磷常與鐵、鋁等離子化合産生沉澱，或被固定為不溶性的鐵、鋁磷酸鹽，大大降低了土壤中磷素的有效性。在高于7.5的土壤中，則易形成磷酸二氫鈣。

鉀和硫的有效性随土壤pH的變化表現出基本一緻的趨勢。土壤pH值低于6，鉀的淋溶作用強烈，因此有效性降低，但堿性土壤并不會削弱土壤鉀的有效性。植物能直接吸收利用的硫是SO4–和遊離氨基酸硫，土壤中硫磺的氧化可以得到有效态硫，而有研究發現，土壤pH值與硫磺氧化速率呈正相關，這是因為堿性條件可以促進硫氧化微生物的活動，加快硫磺的氧化。甚至在pH高于10的強堿性土壤中，提高pH依然能促進硫磺的氧化。

鈣和鎂對土壤pH的反應規律基本相同，過酸或者過堿都會削弱其有效性，土壤pH為6-8時，有效性最高。這是因為酸性土壤的淋溶作用強烈，鈣、鎂容易流失，導緻缺乏。而在pH高于8.5時，土壤鈉離子增加，鈣、鎂離子被取代，形成碳酸鹽沉澱，因此鈣、鎂的有效性同樣降低。

鐵、錳、銅、鋅四種微量元素随土壤pH的關系基本一緻，酸性土壤中有效性較高，而堿性土壤中有效性逐漸降低。這是因為酸性土壤中，鐵、錳、銅、鋅因可溶而有效性高，而堿性土壤中不溶，形成例如Fe(OH)3、Mn(OH)2、Cu(OH)2、Zn(OH)2等難溶于堿的沉澱。

硼酸鹽在pH5-7時有效性較好，在pH值小于5和大于7時，其有效性有降低的趨勢。土壤膠體的吸附固定作用會影響硼的有效性，而吸附固定又與土壤酸堿度密切相關。酸性土壤中硼的有效性高，但容易淋洗損失，施用大量石灰，硼的吸附固定增加，會誘發缺硼，作物缺硼大多發生在pH＞7的土壤中。

钼酸鹽不溶于酸而溶于堿，在酸性土壤中易缺乏。土壤中有效钼以水溶性或代換性钼為主，以钼酸根（MoO42-）的形式存在于土壤溶液中。酸性土壤中，钼酸根易同土壤中遊離的鐵和鋁離子結合生成難溶性的钼酸鐵和钼酸鋁，降低了钼的有效性。據研究，多數情況下，作物出現缺钼症狀并不是由于土壤中的钼含量少，而是pH值偏低，土壤酸性過強，有效钼數最不足。

知悉土壤pH與養分元素有效性的關系，便可以通過适當調節土壤pH改變土壤肥力現狀和結構，改善作物生長狀況，增加作物産量。

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土地瘡痍：石油污染

發表于2016年2月1日由地球的皮膚

石油是現代社會的最主要能源之一，被稱作“工業的血液”、“黑色的金子”。而且随着社會經濟的發展，人們對石油的需求越來越大，原油開采事業蓬勃發展。然而由于技術與管理的缺陷，大量的原油直接或間接地流入土壤，引起土壤污染，這一方面導緻石油能源的損失，另一方面嚴重影響人們對土壤的利用。石油污染的現狀如何，會引起怎樣的危害，我們又能采取什麼樣的應對之策呢？

石油污染現狀

石油污染是指在石油的開采、煉制、貯運、使用過程中原油和各種石油制品進入環境而造成的污染。土壤中石油污染物多集中在20厘米左右的表層。目前每年有800多萬噸石油進入環境，污染土壤、地下水、河流和海洋。就我國而言，目前我國油田區土壤污染面積約有4.8×102m2，占油田開采區面積的20-30%，每年約有60萬噸石油進入環境。我國部分石油工業區的土壤殘油量達10000mg/kg，遠超過500mg/kg的臨界值。并且，我國土壤石油污染狀況愈演愈烈，污染面積逐年擴大。

石油污染危害

石油污染土壤的危害包括對土壤本身性質的危害，對作物的危害，以及通過土壤或作物對動物和人體帶來的危害。石油類物質進入土壤，能夠改變土壤有機質的組成和結構，引起土壤有機質碳氮磷比例的失衡。另外，由于石油密度比較小，粘着力強，因此在土壤中容易與土粒黏連，堵塞土壤孔隙，影響土壤通透性。石油還會引起土壤微生物群落區系的變化。土壤性質的變化會損害植物根部，阻礙根的呼吸以及對養分的吸收，作物體内污染物含量升高等。作物會表現出發芽出苗率低、生育期推遲、結實率下降、抗倒伏、抗病蟲害的能力降低等現象，最終導緻作物的減産，或者因污染物超标而失去食用價值。被污染的土壤的石油芳香烴類物質對人及動物的毒性較大，其中的苯、甲苯、二甲苯、酚類等物質，如果經較長時間較大濃度接觸，會引起惡心、頭疼、眩暈等症狀。除此之外，石油中的多環芳烴類物質具有強烈的三緻作用，能通過食物鍊在動植物體内富集，危害動植物健康。

石油污染修複技術概覽

由于土壤污染的危害極其嚴重，治理土壤石油污染勢在必行，已經受到了許多國家的高度重視。目前修複石油污染土壤的技術包括物理法、化學法和生物法。

物理修複法：物理修複技術是利用土壤和污染物的各自特性，使污染物固定，不易在土壤中擴散、遷移、降低其對環境破壞的一類環境物理技術。常用的方法有熱處理法、隔離法、換土法、焚燒法、空氣吹脫法等。物理方法去除石油污染的機理主要是污染物的轉移，并沒有從根本上解決污染問題， 因此這類方法不值得提倡。

化學修複法：化學修複技術是利用污染物與改良劑之間的化學反應從而對土壤中的污染物進行固定、氧化、分離、提取等，來降低土壤中污染物含量的一類環境化學技術。土壤石油污染的化學修 複技術主要包括萃取法、土壤洗滌法、化學氧化法等。

生物修複法：生物修複是指利用特定的生物吸收、轉化、清除或降解環境污染物, 從而修複被污染環境或消除環境中污染物，實現環境淨化、生态效應恢複的生物措施，是一類低耗、高效和環境安全的環境生物技術。土壤石油污染的生物修複技術按所應用的類型不同，可以将其分為植物、動物、微生物修複技術等。生物修複法因具有處理成本低、處理效果好、無二次污染等優點，是一種具有廣闊前景的處理技術。

石油污染，是大地的傷疤，這原本黑色的财富卻成為土壤的殺手，讓人不禁心痛。預防為主，防治結合，方能解決土壤石油污染問題。

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作物品質元素——土壤鉀素

發表于2016年1月21日由地球的皮膚

中國是農業大國，鉀元素作為植物生長的三大營養元素之一，其作用不言而喻。施用鉀肥早已成為常規的農作措施之一，對于作物的穩産、高産和優産至關重要。

鉀素對于植物的作用

鉀素何以成為作物生長三大營養元素之一呢，它對已作物的生長有什麼不可或缺的作用呢？鉀在植物體内具有多種營養功能。植物體内的多種反應都需要在酶的催化作用下進行，而K 是多種酶的活化劑，例如澱粉合成酶。光合作用是植物體一切生命活動的基礎，K 在光合作用過程中也扮演着重要的角色。鉀能促進光合作用，提高CO2的同化率；鉀能促進光合作用産物的運輸。氮素作為又一三大營養元素，于鉀也有着密不可分的關系。鉀能提高作物對氮的吸收利用和蛋白質的合成，例如鉀素可以提高固氮酶活性。鉀能調節植物細胞水勢，而保持細胞正常的水勢是細胞增長的驅動力，對調節細胞代謝有重要作用。鉀還有多方面的抗逆功能，可以增強作物的抗旱、抗高溫、抗寒、抗病、抗鹽、抗倒等能力，從而提高其抵禦外界惡劣環境的忍耐能力。

清楚了鉀素在機理上的作物，我們就來看看鉀的缺乏對于作物表觀的影響。植物缺鉀的常見症狀有莖葉柔軟，葉片細長、下坡；老葉葉尖和葉緣發黃，進而變褐，逐漸枯萎；葉片上出現褐色斑點，甚至成為斑塊；作物根系生長停滞，活力差，易發生根腐病。以我國重要糧食作物水稻和玉米為例，水稻缺鉀易出現胡麻葉斑病，發病植株新葉抽出困難，抽穗不齊。根量少，呈黑褐色。玉米缺鉀時，所形成的的果實尖端呈空粒，即使形成籽粒也不充實，澱粉含量低。

我國土壤鉀素含量

土壤中鉀的來源主要是土壤中的含鉀礦物，如雲母類礦物和長石類礦物，以及黏土礦物。地殼中全鉀的平均含量為2.3%，大部分土壤為0.5-2.5%，平均為1.2%。我國土壤的全鉀含量在0.05-2.5%，地域性分布規律為由北向南、由西向東遞減。南方的磚紅壤，土壤全鉀含量平均隻有0.4％左右，華中、華東的紅壤則平均為0.9％，而我國北方包括華北平原、西北黃土高原以至東北黑土地區，土壤全鉀量一般都在1.7％左右。因此，缺鉀主要在南方，北方已開始出現缺鉀現象。

土壤鉀素形态

我國目前廣泛應用的鉀的形态分類是根據化學形态以及植物有效性兩種标準進行。

按照化學形态，土壤鉀分為1）礦物鉀，系指礦石（鉀雲母、正長石）中含的鉀，是礦物在鉀細菌和各種酸的作用下，釋放出的水溶性鉀。這類鉀在土壤中含量最多，通常占土壤含鉀總量98%以上。2）固定态鉀，指進入黏土礦物晶格内，喪失了交換性的鉀，酸性土壤固鉀量多數高于堿性土。這部分鉀仍然可以緩慢地被其他離子置換而釋放出來。3）交換性鉀，系土壤膠體上吸附的鉀，作物亦可以直接利用，但土壤中含量也少，僅占土壤全鉀量的0.15—0.5%。4）水溶性鉀，如KNO3、KCl、KHCO3等，可以被作物直接吸收，但土壤中的含量卻極少。通常說的有效鉀，是指水溶性鉀與代換性鉀的總和。但它隻占土壤總鉀量的1—2%。

按照植物有效性，土壤鉀可以分為1）速效鉀，即前文中提到的交換性鉀和水溶性鉀，占土壤全鉀的1-2%；2）緩效鉀，占土壤全鉀的1-10%，即前文提到的固定态鉀；3）無效鉀，即礦物鉀。

土壤鉀素轉化

土壤中各種類型的鉀，在一定的條件下，也可相互轉化。難溶性含鉀礦物，在各種酸類或鉀細菌的作用下，可以釋放出水溶性鉀。但在含粘粒多的土壤中，由于粘土具有濕脹幹縮的特性，在土壤幹濕交替頻繁中，土壤中的水溶性鉀或代換性鉀被粘土礦物固定起來，成為一種不能移動的鉀，使作物根系無法吸收。為避免這一現象，鉀肥宜施在幹濕變化較少的土層内，即适當深施，或采用集中(如穴、條)施，最好是葉面噴施。

有鉀素，得佳産，品質元素，讓農作物的品質更好，讓我們的飲食更好。

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土壤團聚體知多少

發表于2016年1月21日由地球的皮膚

土壤是有結構的存在物，其中有大大小小的土壤顆粒，其中通過各種自然過程的作用而形成的直徑<10mm的土壤顆粒稱為團聚體。土壤團聚體是土壤的重要組成部分、土壤結構的基本單位。具有良好的團聚體結構有利于土壤适耕性的改良以及肥力的提高。

土壤團聚體的分類

土壤團聚體可因粒徑大小以及穩定性進行兩種分類，具體的分類原則見下表。

土壤團聚體的形成機制

土壤團聚體的形成是一個非常複雜的過程，包括一系列的物理、化學及生物的作用，其主要形成依賴于土壤中各種膠結物質的數量和性質。土壤中起作用的膠結物質一般可以分為有機膠結物質、無機膠結物質和有機無機複合體。關于土壤中團聚體的形成機制，很多科學家進行了研究。簡而言之，團聚體形成的過程大體上可分為兩個階段。第一階段是礦物質和次生粘土礦物顆粒，通過各種外力或植物根系擠壓相互默結，凝聚成複粒或團聚體。第二階段是團聚體或複粒再經過膠結、根毛和菌絲體的固定作用形成團聚體。

土壤團聚體與土壤肥力的關系

土壤團聚體是良好的土壤結構體，團聚體多是土壤肥沃的标志之一。首先，從适耕性上來講，團聚體豐富的土壤土質疏松，易于耕作，種子易于發芽出土，根系易于伸展。同時又由于團聚體具有多孔性，為土壤創造了土壤良好的孔隙性，團聚體内部以持水孔隙占絕對優勢，而團聚體之間是充氣孔隙，這使得土壤中能同時留存水分和氣體。同時，團聚體充水和充氣孔隙的存在，使得充氣孔隙适宜于好氣性微生物的活動，有機質分解快，産生的速效養分多，供肥性能良好；充水孔隙有利于嫌氣性微生物的活動，有機質分解緩慢，有利于腐殖質的合成，所以有利于養分的積累，保肥性能良好。然而，更細分下去，很多科學家關注了不同粒級土壤團聚體與土壤肥力的關系，這些研究整體上認為微團聚體對土壤理化性質及生物學性質具有多方面的重要作用，而不同粒級的微團聚體所起的作用又各不相同，密切影響了土壤肥力水平的高低。

如何改善田間土壤團聚狀況

土壤團聚體對土壤肥力的作用如此之大，改善土壤團聚狀況就顯得尤為重要了。形成土壤良好團聚體結構的農業措施主要有：

①合理施肥，施用有機肥有利于團聚體的形成。

②适宜的耕作方式，耕作措施如翻耕、曬垡、凍垡、耙地等使土粒細碎；免耕和少耕等保護性耕作措施有利于團聚體含量的增加、表層土壤結構的改善；深耕結合施有機肥，則改善土壤通透性。

③合理的輪作制度，作物根系活動可以促進土壤團粒結構的形成，尤其是豆科綠肥，根系發達，長期種植土壤結構可大為改觀。設施種植土壤也可以采用非豆科與豆科作物輪作、深根系作物與淺根系作物輪作等來改善土壤結構。

④調節土壤陽離子組成、土壤結構改良劑的應用，如施用結構改良劑能顯著的增加土壤中水穩定性團粒的數量，形成良好的團粒結構。

⑤合理灌溉，防止結構被破壞。要求選擇合理的方法、合理的水量、合理的次數等。

團聚體不僅對土壤肥力具有重要作用，甚至在應對全球變暖方面也有着很大益處，農作過程應注重改善土壤團粒結構。

（中國科普博覽）

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